Приклад логічної схеми на феритових кільцях.

 

На рис. 1.14. показано схему, яка реалізує логічну операцію коньюнкції („ І ”). Цю схему можна назвати також схемою співпадань. Імпульс на виході кільця М₃ з’являється тільки при одночасній появі імпульсів на входах А і В. В цьому випадку кільце М₂ свого стану не змінює, оскільки сигнал В подано на обмотку заборони. Тому не з’являється сигнал і на обмотці заборони кільця М₃, і воно перекидається черговим тактовим імпульсом, даючи на виході імпульс, який відповідає логічній „1”. Якщо ж сигнал В відсутній, то сигнал А перекидає кільце М₂, а вихідний сигнал з цього кільця забороняє перекидання кільця М₃. Якщо нема сигналу А, то поява сигналу В теж може визвати перекидання М₃.

Можливі варіанти станів схеми на рис. 1.14 зведені в таблицю 2.

Таблиця 2.

Імпульс на вході	М1	М2	М3
Тільки А
Тільки В
А і В

 

2.4. Пам’ять на магнітних дисках ( англ.: magnetic disk memory)

 

В даний час така пам’ять реалізується на накопичувачах на жорстких магнітних дисках (жорсткий диск, вінчестер, хард, HDD, з англ. Hard (Magnetic) Disk Drive) – енергонезалежний, комп’ютерний, перезаписуючий пристрій. Вперше жорсткий диск було запропоновано в 1956 році корпорацією ІВМ під назвою IBM 350 Disk File. Він складався з 50 дисків діаметром 24 дюйми, які обертались зі швидкістю 1200 об/хв. Середній час доступу до довільної комірки складав 1 секунду, щільність – 2 кбіт/дюйм², загальна ємність – 5 МБ (див. рис. 1.15). В якості технології запису використовувався паралельний запис інформації. Еволюцію HDD показано в таблиці 2.

 

Таблиця 2.

	IBM RAMAC	Maxtor 7040A	Hitachi Deskstar 7K1000
Рік випуску
Об’єм	5 МБ	40 МБ	1 ТБ
Кількість пластин
Діаметр пластини	24 дюйма	3,5 дюйма	3,5 дюйма
Щільність запису	2 кбіт/дюйм^2	10 Мбіт/дюйм^2	150 Гбіт/дюйм^2
Швидкість обертання	1200 об/хв	3500 об/хв	7200 об/хв
Середній час доступу	1 с	30 мс	4,17 мс
Максимальна швидкість інтерфейсу	9 кБ/с	800 кБ/с	300 МБ/с
Питома вартість	$10 000/МБ	$6/МБ	$0,4/ГБ

 

Рис. 1.15.

 

Основним критерієм оцінки накопичувачів на жорстких дисках є поверхнева щільність запису (див. рис. 1.16). Вона визначається як добуток лінійної щільності запису вздовж доріжки, яка визначається в бітах на дюйм (Bits Per Inch – BPI), і кількості доріжок на дюйм (Tracks Per Inch – TPI). В сучасних накопичувачах розміром 3,5 дюйма величина цього параметру складає 10-20 Гбіт/дюйм², а в експериментальних моделях досягає 100 Гбіт/дюйм².

Рис. 1.16.

Сучасний жорсткий диск складається з наступних основних частин:

1. Блок електроніки;

2. Електродвигун для обертання дисків;

3. Блок головок з пристроєм позиціювання;

4. Власне жорсткі диски з магнітним покриттям;

5. Корпус.

Основними елементами накопичувача є декілька алюмінієвих або скляних пластин, на які нанесено робочий феромагнітний шар і які знаходяться на одній осі (див. рис. 1.17). Дані записуються і зчитуються універсальними головками читання/запису з поверхні дисків, розбитих на доріжки і сектори (512 байт даних в кожному). Доріжка – це одне „кільце” даних на одній стороні диску. В багатьох накопичувачах її ємність перевищує 100000 Байт. Відводити такий блок для зберігання одного файла недоцільно, тому доріжки на диску розбивають на нумеровані відрізки, які називають сектори. Кількість секторів може бути різною в залежності від щільності доріжок і типу накопичувача. В середніх накопичувачах доріжка вінчестера має від 380 до 700 секторів.

Принцип запису на магнітний диск практично не відрізняється від принципу запису на магнітну стрічку. В таких накопичувачах зазвичай встановлюється декілька дисків і дані записуються на обидві сторони кожного з них. Однотипні (однаково розміщені) доріжки на всіх сторонах дисків об’єднуються в циліндр. Всі головки змонтовані на загальному стержні і можуть рухатись тільки синхронно. Основні параметри типового магнітного диску приведені в таблиці 3.

 

Рис. 1.17.

 

Таблиця 3. Параметри накопичувача IBM Deskstar 75GXP з інтерфейсом АТА

Параметр	Значення	Одиниця вимірювання
Лінійна щільність запису		ВРІ (бітів на дюйм)
Відстань між бітами на доріжці	2,56	мікродюйм
Щільність доріжок		ТРІ (доріжок на дюйм)
Відстань між доріжками	35,27	мікродюйм
Кількість доріжок
Частота обертання		об/хв
Середня лінійна швидкість руху диску відносно головки	85,68	км/год
Довжина повзунка головки	1,225	мм
Ширина повзунка головки	0,975	мм
Висота повзунка головки	0,8	мм
Висота повітряного прошарку		нм
Середньостатистичний час пошуку	8,5	мс

 

Незалежно від того, який матеріал використовується в якості основи диску, він покривається тонким шаром феромагнітного матеріалу. Самими поширеними є два типи робочого шару:

· оксидний;

· тонкоплівковий.

Оксидний шар виготовляється з полімерного матеріалу, наповненого окисом заліза. Цей матеріал в якості робочого шару дисків використовувався з 1955 року, але внаслідок недостатньої твердості зараз майже повністю замінений тонкоплівковим робочим шаром.

Тонкоплівковий робочий шар має меншу товщину, він твердіший, і якість його покриття набагато вища. Наносять його на основу шляхом електролізу сплаву кобальту товщиною біля 0,025 мкм або шляхом напилення на основу двох шарів: фосфориту нікелю і магнітного кобальтового сплаву (0,025-0,5 мкм). В обох технологіях зверху робочий шар покривається захисною надзвичайно міцною вуглецевою плівкою.

2.4.1. Підвищення щільності запису магнітних дисків за допомогою технології AFC (antiferromagnetically coupled)

У 1990 році спеціалістами компанії ІВМ була розроблена технологія AFC (система антиферомагнітного запису інформації). В 2001 році вийшли в продаж перші накопичувачі Deskstar GXP ємністю 80 і 120 ГБ, створені за цією технологією. Принцип роботи цієї системи базується на явищі GMR і заключається в наступному: між 2 шарами феромагнітного матеріалу з кожної сторони магнітного диску наноситься надзвичайно тонкий шар (товщиною 2-3 атоми) рутенію. Носії, в яких використовується шар металевого рутенію (носії з антиферомагнітними подвійними шарами) отримали назву пилок ельфа („pixie dust”). Тонкий шар рутенію, розміщений між двома магнітними робочими шарами, дозволяє зорієнтувати намагнічення доменів відповідних шарів в протилежних напрямках (див. рис. 1.18). Така тришарова структура робочого шару має дещо більшу товщину відносно традиційного, але протилежна магнітна орієнтація шарів дозволяє ущільнити інформацію на диску до 25 Гбіт/дюйм² і ємності жорстких дисків – до 400 ТБ.

Рис. 1.18.

 

2.5. Накопичувач на гнучких магнітних дисках (дискета, НГМД, англ.: Floppy Disk Drive - FDD).

 

FDD був винайдений в кінці 60-их років А. Штудгартом. Перші FDD з’явились в продажу на початку 80-их років в форматі 5,25 дюйма і об’ємі 1,2 МБ. На дискеті вкладалось 80 доріжок з 18 секторами. Сучасні FDD можуть зберігати до 3 ГБ інформації.

FDD – це носій невеликого об’єму інформації. Він представляє собою (див. рис. 1.19) гнучкий пластиковий диск на полімерній основі покритій з обох сторін магнітним окислом. Такий диск розміщується в захисній оболонці, на внутрішню поверхню якої нанесено очищаюче покриття. В упаковці зроблені з обох сторін радіальні щілини, через які головки запису/читання отримують доступ до диску. Використовується FDD для перенесення даних з одного комп’ютера на інший і для розповсюдження програмного забезпечення. Зараз в комп’ютерній техніці майже не застосовується.

Рис. 1.19.