Схема работы 100637-битного модуля пузырьковой памяти
Электрический заряд над особым участком листа пермаллоя, называемым генератором, непрерывно создавал магнитные пузырьки - логические единицы, которые начинали двигаться по основному кольцу. Таким образом формировался непрерывный поток логических единиц. Кодирование информации происходило с помощью аннигилятора пузырьков, который "выбивал" в потоке логических единиц дыры - логические нули. Двигаясь по основному кольцу, поток пузырьков достигал нескольких вторичных колец-хранилищ, в которых часть пузырьков, перемежающихся нулями оставалась на хранение, постоянно циркулируя. Например, на рисунке показана работа модуля пузырьковой памяти, хранящего 100637 бит информации в 157 вторичных кольцах, каждое из которых хранило по 641 пузырьку.
Было предложено и остроумное решение по считыванию информации из уже заполненных колец-хранилищ. "Выгнав" пузырьки из нужного вторичного кольца, контроллер электрической обмотки двигал их по главному кольцу до так называемого дупликатора - системы "шевронов", разделяющих пузырек на два клона. Один из этих клонов по главному кольцу снова возвращался в свое вторичное кольцо-хранилище, а второй двигался к детектору, содержащему обмотки, в которых наводился индукционный ток, передаваемый по адресной шине ЭВМ как логическая единица.
Идея была настолько простой и изящной, что после того как Бобек получил на нее патент, право на использование эффекта пузырьковой памяти приобрели почти все ключевые игроки компьютерных комплектующих того времени и даже исследовательские лаборатории таких солидных контор, как NASA.
Типовой модуль пузырьковой памяти изнутри
Экспериментируя с формой "шевронов", качеством сплава пермаллоя и редкоземельной подложкой, они в достаточно быстрые сроки создали собственные модули пузырьковой памяти объемом от шестидесяти килобайт до четырех мегабайт.
Микрофотография пермалоевых "шевронов" в чипе пузырьковой памяти, разработанным NASA
К уникальной особенности пузырьковой памяти - полнейшему отсутствию движущихся частей, добавилось еще одно немаловажное свойство - противостояние электромагнитному импульсу или жесткому космическому излучению, которые фатально воздействует на память полупроводниковую. Именно поэтому пузырьковой памятью, в первую очередь заинтересовались военные и разработчики космических аппаратов.
Схема подключения модуля пузырьковой памяти к шине материнской платы ЭВМ, разработанная компанией Intel
Несколько модулей пузырьковой памяти, смонтированные на плате расширения ISA
Основным недостатком пузырькового детища Бобека было низкая скорость чтения/записи, составлявшая от десяти до пятидесяти миллисекунд. Составить конкуренцию оперативной памяти пузырьки не могли, зато с тогдашними жесткими дисками они серьезно конкурировали. И проиграли только тогда, когда технология производства последних в сочетании с повышением скоростью чтения/записи в них стали оптимальными для массового рынка.
Итак, второе изобретение Бобека тоже стало историей. Или нет?
Racetrack memory. Магнитное будущее компьютерной памятиКонечно же нет. Способ направленного перемещения магнитных доменов в слое пермалллоя никогда не давал покоя исследователям, старавшимся улучшить потребительские характеристики такого перспективного вида памяти.
И кажется инженерам из лаборатории IBM Research, возглавляемым Стюартом Перкиным это удалось.
Их перспективный вид памяти, которую они красноречиво именуют Racetrack Memory является удивительной комбинанией идей инженера Бобека и современных нанотехнологий.
Как и в случае пузырьковой памяти Бобека, в Racetrack Memory магнитные домены-единицы движутся внутри пермаллоя, но изготовлен он в виде тончайшего нанопроводника. На этот изогнутный подковой проводок подается ток, заставляющий домены мчаться мимо головок чтения записи, расположенных в основании подковы. Меняя магнитную полярность, исследователи заставили двигаться записанную информацию вдоль проводника, обеспечивая невероятную скорость чтения и записи - единицы наносекунд.