Mullmälu

Artiklit tuleb tõlkida ja kohandada!

Bubble memory by MemTech

Bubble memory made in the USSR

Mullmälu (inglise keeles bubble memory) on säilivat tüüpi arvuti mälu, mis kasutab õhukest magnetilist filmi materjali, et hoida väikseid magnetiseerituid alasid, tuntud kui mulli või domeenina, igaüks talletab ühe bitti jagu andmeid. Mullmälu tehnoloogia alustas paljutlubavalt 1970. aastatel, kuid põrus kaubanduslikult kuna kõvaketaste jõudluse ja maksumuse paranemine 1980. aastatel trumpas selle eeliseid.

Eelajalugu: Twistor mälu

Mullmälu on ühe inimese vaimusünnitus, Andrew Bobeck. Bobeck töötas mitmesuguste magnetitega seotud projektidega läbi 1960. aastate ja kaks tema projekti panid ta suhteliselt heale kohale arendamaks mullmälu. Esiteks arendati esimene magnetiline tuum mälu süsteem mida juhtis transistoribaasil kontroller ja teiseks arendati twistor memory.

Twistor memory baasiks oli magnetostriktiivsus, efekt millega sai liigutada magnetilisi bitte. Kui muster panna meediumile (näiteks, magnetkassett) ja sellest vool läbi lasta, siis mustrid "lükatakse" aeglaselt kassettist allapoole, kuid mustrid ise jäävad muutumata.Paigutades detektorid mõnedele kohtatele kassetil, siis vool möödub nende alt ilma igasuguse füüsilise liikumisega. Tegelikult on see tahkes vormis olev versioon üherealisest drum memory-st. AT&T kasutas Twistorit 1960. aastatel mitmetes programmides.

Magnetmullid

Bobeck ühines Bell Labs meeskonnaga 1967. aastal ja alustas tööd, et arendada Twistorit. Ta mõtles et, kui ta suudab leida materjali mis lubaks väljade liikumist kergelt ainult ühes suunas,sellist materjali ribal võiks olla ühe asemel mitmeid read/write päid selle ääres.Mustreid tutvustatakse materjali ühes servas ja lükatakse edasi nagu Twistoril,kuid kuna neid sai liigutada ainult ühes suunas, moodustatksid nad looduslikult "radu" üle pinna, suurendades pindalapõhise tiheduse. See looks mingit sorti "2D Twistor"-i.

Paul Charles Michaelis töötas Permalloy õhukeste magnetiliste filmidega ning avastas, et on võimalik levitada magnetilisi domeene ortogonaalsel suunal filmil. See töö viis teda patendilisele rakendusele. Mälu seade ja paljundamise meetod oli kirjeldatud paberil mis esitati 13. Annual Conference on Magnetism and Magnetic Materials, Boston, Massachusetts, 15. septembril 1967. See seade kasutas anisotroopset õhukest magnetilist filmi mis vajas erinevaid magnetilisi pulsi kombinatsioone ortogonaalse paljundamise suunas. Paljundamise kiirus olenes ka raskest ja kergest magnetilisest teljest.See erinevus näitas, et isotroopne magnetiline meedium on soovitav.

Alustades tööd laiendada seda kontseptsiooni kasutades orthoferrite, märkas Bobeck huvitavat efekti. Koos magnetkasseti materjaliga, mida kasutati Twistoris, pidavat andmed talletuma suhteliselt suurtele laikudele tuntud kui "domeenid". Väiksemate alade magnetiseerimis üritused kukkusid läbi. Orthoferrittidega, kui paik oli kirjutatud ja siis magnetiline laine rakendati tervele materjalile, siis paik kahanes väikeseks ringiks, mida ta kutsus mulliks.Need mullid olid väiksemad kui normaalse meedia suguse kasseti "domeenid", mis näitas, et väga suure ala tihedus on võimalik.

Mulli süsteemi ei saa kirjeldada ühegi üksiku leiutisega, kuid siiski ülemiste avastustega. Andy Bobeck oli ainuleiutaja (4) ja (5) ja kaasleiutaja (2) ja (3); (1) oli esitatud P. Bonyhardi grupis. Oli aeg, kus üle 60 teadlase töötas projekti kallal Bell Labis, paljud neist on teeninud tunnustuse sellel alal. Nagu näiteks, Septemberis 1974, H.E.D. Scovil, P.C. Michaelis ja A.H.Bobeck töötades Bell Labsis New Jersey-s, autasustati IEEE Morris N. Liebmann Memorial Award IEEE poolt koos järgmise tsitaadiga: For the concept and development of single-walled magnetic domains (magnetic bubbles), and for recognition of their importance to memory technology.

Läks aega, enne kui leiti täiuslik materjal, kuid nad avastasid granaadil on need õiged omadused. Mullid tekkisid kergelt selles materjalis ja neid sai lükkata edasi üsna kegelt. Järgmine probleem oli kuidas panna nad liikuma õigesse positsiooni kus saaks neid ka uuesti välja lugeda-Twistor oli juhe ja oli ainult üks koht kuhu minna, kuid 2D lehel pole asjad nii kerged. Erinevalt originaal eksperimendist, granaat ei piiranud mulle liikuma ainult ühes suunas, kuid tema mulli omadused olid liiga kasulikud, et neid ignoreerida.

Lahendus oli trükkida väiksed magnetilised trelli mustrid granaadi pinnale. Kui väike magnetväli rakendati, magnetiseerusid need, ja mullid "kleepusid" ühte otsa. Välja teistpidi muutmisega muutub neile aktiivseks teine ots, liikudes mõõda pinda. Veel üks muutmine viskab nad järgmisele trellile järjekorras.

Mälu seade on moodustatud väikeste elektromagnetitega ühes otsas ja detektoritega teises otsas. Sisse kirjutatud mullid lükatakse aeglaselt teise otsa, moodustades lehe Twistoreid üksteise kõrvale järjestatuna. Ühendades output detektorist tagasi elektromagnetiteks muudab lehe mitmeks silmuseks, mis suudab hoida informatsiooni nii kaua ku vaja.

Mulli mälu on säilivmälu. Isegi kui vool eemaldada siis mullid säilivad, just nagu mustrid teevad kõvakettal. Parem veel, mulli mälu seade ei vaja liikuvaid osi:väli mis lükkas mulle mõõda pinda tekitati elektriliselt, aga media sugused kassetid ja kettaseaded vajavad mehaanilist liikumist. Lõpuks, kuna mullide suurus oli väike siis teoreetiliselt oli tihedus palju suurem kui olemasolevatel magnetilistel salvestusseadmetel. Ainuke miinus oli jõudlus; kuna mullid pidid liikuma ühest otsast teise, et neid saaks lugeda.

Seeriatootmine

Bobeck'si rühm valmistas varsti 1 cm ruudu, mis salvestas 4096 bitti, sama nagu sellel ajal kasutatavad standard tuum mälud. See tekitas suurt huvi tööstusele. Mitte ainult ei suutnud mulli mälu asendada tuuma vaid ka kassette ja diskette sama hästi. Tegelikult tundus, et mulli mälust saab ainuke mälu tüüp paljudes rakendustes, kuid suure jõudlusega turgu ei suutnud nad teenida.

Intel 7110 magnetic-bubble memory module

1970. aastate keskpaigaks, töötasid pea kõik suuremad elektroonika firmade meeskonnad mullmälu kallal. 1970. aastate lõpuks olid väljas mitmed tooted ja Intel väljastas oma 1-megabitise versiooni," 7110". Siiski muutus mullmälu 1980. aastate alguses tupikuks, kuna turule tulid suurema tihedusega, kiirusega ja madala hinnaga kõvaketta süsteemid. Peaaegu igasugune töö lõpetati.

Mullmälu leidis kasutusniši turul läbi 1980. aastate süsteemides, mis pidid vältima rikkeid, mis olid omased ketta seadmetele, ja süsteemidele mis töötasid kõva vibratsiooni või karmide tingimustega keskkonnas. See rakenduskoht minetas aga tähtsuse, kui arendati välja välkmälu, mis tõi omakorda kaasa jõudluse, tiheduse ja maksumuse eelised.

Üks rakenduskoht oli Konami's Bubble System videomängu süsteem, mida tutvustati 1984. The Bubble System vajas soojenemiseks 20 sekundit enne, kui mäng oli laetud, kuna mulli mälu tuleb soojendada 30–40 °C-ni , et see töötaks korralikult. Sharp kasutas mullmälu nende PC 5000 series, läptopi sarnane kaasaskantav arvuti 1983. aastast. Nicolet kasutas mulli mälu mooduleid, et salvestada lainevorme nende Model 3091 oscilloscope. GRiD Systems Corporation kasutas seda nende varajastes sülearvutites.

Edasised kasutusalad

MIT teadlased pakkusid 2007. aastal, et mikrovedeliku mulle võiks kasutada loogikana (mitte mäluna). Mulli loogikat saaks kasutada nanotehnoloogias ja on ka demonstreeritud, et tal on juurdepääsu kordi 7 ms mis on kiirem kui 10 ms juurdepääsu kordi mis seni kasutatavatel kõvaketastel on, kuigi see on aeglasem kui juurdepääsu aeg traditsionaalsel RAM-il ja traditsionaalsel loogika vooluringil, mis teeb väljapakutud turunduslikult mitte praktiliseks.

Miks ei kasutata enam

Esiteks tuli välja, et mulli mälu on palju raskem teha kui arvati. Tootmisprotsess ei olnud kunagi sujuv või odav, et võistelda teiste tehnoloogiatega. Lisaks vajas selline mälu väga keerulist kontrollerit, mitte nagu kõvaketaste kontroller, et süsteem toimiks. Halb oli veel see, et ta nõudis palju energiat, et liigutada neid mulle ringi. Kasutajad leidsid, et tõrked andmetes olid probleemiks. Ja lõpuks oli ka selline süsteem aeglane.

Välislingid

• Great Microprocessors of the Past and Present. Appendix F: Memory Types – Web site by John Bayko
• Whatever Happened to Bubble Memory?
• Magnetic Bubble Memories – Web site by George S. Almasi