5.2.3. Запоминающие устройства на цмд

Наиболее широкое применение ЦМД нашли в устройствах памяти, позволяющих получить высокую плотность записи информации, энергонезависимость, малую потребляемую мощность, высокое быстродействие, низкую стоимость. Отсутствие движущихся носителей позволяет ЗУ на ЦМД использовать в бортовых системах. Информационные структуры ЗУ на ЦМД могут быть организованы различными способами. Для ЗУ большой информационной емкости характерна организация последовательно-параллельного типа. Рассмотрим структуру с раздельными регистрами ввода-вывода информации и п-накопительными регистрами (рис. 5.12).

Накопительные регистры (HP) формируются на основе ДПС и информация в них поступает из генератора Г через регистр ввода (РВ) и однонаправленного переключателя (П). Накопительные регистры связаны с регистром вывода Р_выв с помощью репликаторов-переключателей (Р/П), которые при считывании работают в режимах реплицирования. Копии выбранного блока информации из HP попадают в P_выв, а далее в детектор Д. В свободные поля через однонаправленные переключатели записываются новые информационные блоки (рис. 5.12, а). На рис. 5.12, б приведены схемы операций обработки информации. Позиция 1 иллюстрирует операцию стирания в Р/П, 2 - запись в однонаправленном переключателе и 3 - считывание в Р/П. В этом случае информация считывается без ее разрушения.

Рис. 5.12. Организация последовательно-параллельной

структуры хранения информации: а – с раздельным входом-выходом; б – схема обработки информации

Конструкция ЗУ на ЦМД приведена на рис. 5.13. Микросборка монтируется в корпусе 5 типа DIP. Отдельный чип изготовляется по планарной технологии групповым методом. В последнее время в качестве подложки чипа используется сапфировая подложка. На нее наносится феррит-гранатовая пленка, в которой могут образовываться домены. С помощью фотолитографии формируются токовые шины, пермаллоевые (Ni/Fе) доменопередвигающие структуры. ЧИП защищен пленкой нитрида кремния и закрепляется на диэлектрической немагнитной пластине. Два постоянных самарий-кобальтовых магнита 3 создают внешнее поле Н_вн,, формирующее в феррит-гранатовой пленке ЦМД оптимальных размеров. Между постоянными магнитами помещены две ортогональные катушки 2 и 4, управляемые смещенными на 90° по фазе токами. Это позволяет создать управляющее поле Н_упр, вращающееся по часовой стрелке в плоскости ЧИПа: собранная конструкция помещается в корпус со стандартными штырьками, который экранируется от внешнего магнитного поля.

Рис. 5.13. Конструкция микросборки ЗУ на МВД (а)

и структура слоев отдельного чипа (б)

ЗУ на ЦМД формируется в ЦМД-накопитель, состоящий из нескольких ЦМД-микросборок. Последние выполняют ряд сложных функций, среди которых роль носителей записанного информационного массива, обслуживающих электронных схем и узлов для обеспечения замен, считывания и регенерации информации.

Основным элементом ЦМД-накопителя являются ЦМД-микросборки, содержащие в корпусе одну (однокристальные) или несколько (многокристальные) ЦМД-микросхемы, катушки управления полем, постоянные магниты, плату управляющих схем и электромагнитный и электростатический экраны.

Повышение плотности записи информации в устройствах на ЦМД-доменах может быть достигнуто за счет уменьшения диаметра домена. На доменах диаметром около 1 мкм созданы ЗУ с плотностью записи порядка 10⁸ бит/см².

Разрабатываются устройства с субмикронными размерами доменов.

Уменьшения размеров носителя информации можно получить, перейдя на ЗУ на вертикальных блоховских линиях. Информационный массив в этом случае формируется из страйпов.

Канал ввода информации состоит из генератора ВБЛ, доменопередвигающей структуры с числом позиций равной числу страйпов и токовых шин. Эта система осуществляет преобразования типа ЦМД  ВБЛ.

Канал вывода информации имеет в своем составе систему репликаторов (по числу страйпов), осуществляющих преобразование типа ВБЛ  ЦМД. Сформированная кодовая последовательность ЦМД направляется в детектор, где происходит считывание информации. Информационная емкость ЗУ на ВВЛ достигает 1,5 ∙ 10⁹ бит.

Ведутся исследования по созданию «интеллектуальных» ЦМД-ВБЛ систем, в которых на одном кристалле размещены логический процессор и информационный массив. В такой системе можно совместить на одной плате процессы хранения и обработки информационных массивов в реальном масштабе времени со скоростью выше 10¹⁰ байт/с.

Устройства памяти на цилиндрических магнитных доменах весьма перспективны. Плотность записи таких устройств достигает 10⁵ бит/см² при скорости обработки информации 3∙10⁶ бит/с. Преимущество этих устройств заключается также в том, что магнитные домены могут составить систему идентичных элементов, реализующих функции логики, памяти и коммутации без нарушения однородности структуры материала носителя информации. Следовательно, кристалл на магнитных доменах является вычислительной средой, на поверхности которой посредством системы внешних аппликаций можно размещать схемы, реализующие различные комбинации логических и переключающих функций и функций памяти.