Informatikai eszközök fizikai alapjai. Ádám Péter. Mágneses adattárolás. /Mágnesszalag, Ferritgyűrű, Buborékmemória/

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Informatikai eszközök fizikai alapjai. Ádám Péter. Mágneses adattárolás. /Mágnesszalag, Ferritgyűrű, Buborékmemória/"

Rudolf Szabó
6 évvel ezelőtt
Látták:

1 Informatikai eszközök fizikai alapjai Ádám Péter Mágneses adattárolás /Mágnesszalag, Ferritgyűrű, Buborékmemória/

2 Mágnesszalagos adattárolás I. Történeti áttekintés A mágnesszalagos adattárolás óriási utat járt be a technikai fejlődése során. Amikor bevezették a technológiát, már akkor is igen hasznos terméknek bizonyult, de bármily meglepő, napjainkban is igen elterjedten használják, hiszen nagy biztonságú adattárolást tesz lehetővé. Egyik úttörő volt a mágnesszalagos adattárolás kifejlesztésében az IBM-cég. Az ő példájukon keresztül mutatom be a mágnesszalagos adattárolás főbb fejlődési mérföldköveit ben mutatták be az UNIVAC-I-es mágnesszalagos adattároló rendszer, mely méreteit tekintve akkora volt, mint egy szekrény, de csupán csak kevés adatmennyiséget volt képes tárolni és maga a technológia is rengeteg hibával bírt ben jött ki az IBM az IBM-726-os tároló rendszerrel, ez is meglehetősen nagy, szekrény méretű volt, ennek ellenére csak közel 2 MB információ tárolására volt képet. Ezzel szemben manapság egy ekkora méretű mágnesszalagos tároló rendszer közel 125 Pb információmennyiséget képest tárolni ben hoztak ki egy olyan kivitelt, ahol a mágnesszalag már nem csak egy sima orsóra volt feltekerve, hanem egy mai kazettához hasonlóan egy műanyag védőburkos tokban foglalt helyet. Ez volt az IBM-3840-es rendszer ben már jelentős fejlesztések jelentek meg, ilyen volt a Tape Library Sytem, ami egy olyan rendszer volt, hogy könyvespolcszerűen voltak az adatkazetták egy tárolóban elhelyezve, majd amikor használatra kerültek, akkor egy 2

Nem sokkal ezután vált elérhetővé a 2010-ben a Linear Tape System, ami a drag and drop technológiát használva sokkal könnyebbé tette az adattárolók kezelését a tároló helyük és az író/olvasó egység

3 polcok között, sínen mozgó robotkar kivette a helyéről és az olvasóegységhez vittem. Egy kis ugrással 2000-et írunk, amikor az IBM-LTO technikát már piacra dobták, itt már akkoriban jelentős, 100 GB-os adattárolás vált elérhetővé. Nem sokkal ezután vált elérhetővé a 2010-ben a Linear Tape System, ami a drag and drop technológiát használva sokkal könnyebbé tette az adattárolók kezelését a tároló helyük és az író/olvasó egység között. Az alábbi ábra jól szemlélteti, hogy mekkora fejlődésen is ment keresztül az adattárolás e fajtája és kínál manapság is hatalmas lehetőségeket a hosszútávú, biztonságos adattárolásra, amellett, hogy a hétköznapi ember használatából már-már lassan kikoptak a mágnesszalagos tárolók (videókazetta, audió kazetta stb.), noha a mai napig lehet kapni házi használatra is külső mágneses adattárolókat. 1. sz. ábra: Történelmi áttekintés II. Működésének fizikai háttere: A mágnesszalagos adattárolás alapja hasonló, mint a legtöbb mágneses adattárolásé, azaz egy megfelelő adathordozón remanens mágneses változást hozunk létre, így a mágneses 3

indukció nagysága arányos lesz a mágneses anyagban rögzítendő jel nagyságával. Ez főként az analóg technikára volt jellemző. 2.sz. ábra: Mágneses hiszterézis görbe Bináris tárolás esetén a kétféle mágnesezettségi szint jelenti a kétféle jelformát, azaz a 0 vagy az 1-et.

4 indukció nagysága arányos lesz a mágneses anyagban rögzítendő jel nagyságával. Ez főként az analóg technikára volt jellemző. 2.sz. ábra: Mágneses hiszterézis görbe Bináris tárolás esetén a kétféle mágnesezettségi szint jelenti a kétféle jelformát, azaz a 0 vagy az 1-et. A rögzíthető maximális amplitúdójú jel nagysága függ a telítési indukció nagyságától. Ebben az esetben a remanencia vagy annak a változása hordozza az információt. Jól látható, hogy a mágnesszalagról olvasható jel/feszültség a menetszám és a fluxusváltozás függvénye. A digitális jelrögzítés többféle elven alapulhat, amelyek más más minőséget, adatrögzítési sebességet, jelminőséget eredményeznek. A nullára visszatérő (RZ) és alapra visszatérő (RB) módszerek voltak a legelső alkalmazott írási/olvasási módszerek. A nullára visszatérő mórszer lényege, hogy ha nincs jel, akkor a mágnesezettség értéke nulla, de ha a bit értéke 0, akkor a negatív maximálsi mágnesezettség értéke jelenik meg, ha a bit 1, akkor a maximális legnagyobb mágnesezettség értéke jelzi az információt. Az alapra visszatérő módszer lényege, hogy a jelszint a legalacsonyabb a negatív szinten van, kivéve akkor, ha a fej egy 1-es bithez ér, ilyenkor a 4

5 jelszint a maximális legnagyobb mágnesezettséget veszi fel. Ezeknél a módszereknél viszonylag alacsony jelsűrűség érhető el, 10 bit/mm. A módszert a 3.sz. ábra szemlélteti. 3.sz. ábra: RZ és RB módszerek Másik kettő ismert módszer a nullára nem visszatérő (NRZ) és a nullára nem visszatérő impulzusú (NRZI) módszerek. Az NRZ módszer lényege, hogy a remanencia változása csak a bináris értékek változásakor következik be, az információt a polaritás változása hordozza, NRZI módszer pedig az íróáram iránya csak abban az esetben változik, ha 1 az információ, 0-nál nem változik semmit! Ezeknél a módszereknél az információ azonosításához a kapujel szinkronizálására van szükség. Az elérhető jelsűrűség ebben az esetben bit/mm. A módszer lényegét az alábbi 4. sz. ábra segít megérteni. 5

6 4.sz. ábra: NRZ és NRZI módszerek Végül a másik két módszer, amikkel igen nagy jelsűrűség növekedést, mint egy 70 bit/mm-t lehet elérni az a frekvencia (FM) és a fázis modulációs technikák (PM). Ennek a két módszernek a jobb megértését szolgálja a 5.sz. ábra. 5.sz. ábra: FM és PM módszerek 6

7 Mágneses buborékmemória I. Működésének fizikai háttere: Mágneses tulajdonságú anyagokban, vékonyrétegekben a mágneses domain-ek lb %-ban irányulnak az egyik és a másik irányba, azaz, ha felülről nézzük, akkor azt látjuk, hogy a domain szerkezet egy labirintus-szerű mintázatot hoz létre. Ha külső mágneses teret kapcsolunk a lapkára, akkor a mágneses damainek elkezdenek beállni a külső mégneses tér irnyába, így a kis labirintus fala elkezdenek összehúzódni. Elérhetünk egy olyan állapotot, ahol már csak néhány domain irányultsága ellentéten a külső mágneses térrel, így felülről nézve úgy láthatjuk, hogy kis kör alakú alakzat van elszórva a felületen. Ha itt meg tudnunk állni, és stabilizálni a rendszert, akkor lehetőségünk nyílik binéris információ tárolására. Az ellentéte irányultságú kis mágneses domain hengerek jelentik az 1-et míg a hiányuk a 0-t. Megfelelő permaolly réteget alkalmazva egy shift-register típusú memóriát tudunk létrehozni. Megfelelő irányú feszültséget kapcsolva a sík irányában a rendszerre egy speciális kiolvasó technikával a külső mágneses térrel ellentétes irányú domainonkat elkezdtek vándorolni a vékonyréteg széle felé, ahova ha elértek, akkor mindig egy sort kiolvasva egy elektronika érzékeli a tárol információt, az 1-esek és 0-ák sorozatát. A megértést a következő ábrasor szemlélteti: 7

8 6.sz. ábra: Mágneses domainek térirányultsága külső mágneses tér hatására 7.sz. ábra: Információ kiolvasása buborékmemóriából 8

9 8.sz. ábra: Buborékmemória felépítése 9.sz. ábra: Buborékmemórai szerkezeti kialakítása 9

10 Felhasznált irodalom: [1] Mágnesszalagos, Mágneslemezes és Mágnesdobos Perifériák, Antoni Alfonz, Frigyes László, Vásony Sándor, Számítástechnikai Oktató Központ, 1973, Budapest [2] [3] Rádiótechnika Magazin, XXXI évf. 4. sz., Magyar Honvédelmi Szövetség1981, Budapest 10

Hasonló dokumentumok

ADATHORDOZÓ LEMEZ. Különböző ADATHORDOZÓK. MO lemez. hajlékonylemez CDROM, DVDROM. lemez. merevlemez CDRAM, DVDRAM. lemez

ADATHORDOZÓ LEMEZ. Különböző ADATHORDOZÓK. MO lemez. hajlékonylemez CDROM, DVDROM. lemez. merevlemez CDRAM, DVDRAM. lemez ADATHORDOZÓ Különböző ADATHORDOZÓK LEMEZ hajlékonylemez MO lemez merevlemez CDROM, DVDROM lemez CDRAM, DVDRAM lemez ADATHORDOZÓ SZALAG Különböző ADATHORDOZÓK DAT, DATA DATA CARTRIDGE TAPE 1/2 SZALAG A