磁芯的過去、現(xiàn)在和未來 內(nèi)存技術(shù)的巨變變化
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《電子設(shè)計(jì)：時(shí)不時(shí)》的這一迭代是在我從我們的檔案中閱讀“在計(jì)算機(jī)中使用磁芯”時(shí)受到啟發(fā)的。本文最初發(fā)表于 Electronic Design 1955 年 4 月，第 3 卷第 4 期。這是不久前的事了。事實(shí)上，我就是那一年出生的。
我們將討論磁芯的常用用途進(jìn)行存儲(chǔ)，但首先要提及這篇文章。事實(shí)證明，鐵芯和磁性元件有很多用途。它們?nèi)匀挥米麟娫春湍M電路中的扼流圈。然而，在這種情況下，我們的想法是使用磁芯來實(shí)現(xiàn)邏輯（圖 1）。查看文章了解詳情。盡管這項(xiàng)技術(shù)從未進(jìn)入商業(yè)領(lǐng)域，但它確實(shí)奏效了。
因此，接下來，我們來看看磁芯當(dāng)時(shí)發(fā)生了什么，然后我們來看看現(xiàn)在在存儲(chǔ)中發(fā)生了什么，最初使用磁芯的地方。許多內(nèi)存技術(shù)來來去去，新的技術(shù)不斷涌現(xiàn)。
什么是磁芯
磁芯是磁性材料，很像鐵。磁場的方向可用于存儲(chǔ)單個(gè)比特信息。用于存儲(chǔ)目的的磁芯安裝在網(wǎng)格中，一組電線縱橫交錯(cuò)地穿過陣列。
用于模擬和電源目的的磁芯根據(jù)其用途有多種形式。它們通常是設(shè)計(jì)中的一次性，不像用于存儲(chǔ)的磁芯被復(fù)制了數(shù)百萬個(gè)。
然后：使用磁芯進(jìn)行存儲(chǔ)
磁芯存儲(chǔ)器（或簡稱核心存儲(chǔ)器）的一大優(yōu)勢(shì)是其非易失性質(zhì)?？紤]到從卡組、磁帶機(jī)以及后來的磁盤驅(qū)動(dòng)器加載內(nèi)容需要很長時(shí)間，這是一個(gè)很大的優(yōu)勢(shì)。引導(dǎo)加載程序通常會(huì)對(duì)包含作系統(tǒng)和應(yīng)用程序的內(nèi)存部分進(jìn)行校驗(yàn)和，并在校驗(yàn)和正確時(shí)使用它，以防事先出現(xiàn)問題。
我在 Burroughs 大型系統(tǒng)（又名大型機(jī)）中遇到了核心內(nèi)存，48 位 B5000 系列，內(nèi)存為 32 kwords。它支持多個(gè)處理器和虛擬內(nèi)存，并使用 Algol 編程并支持 COBOL 和 FORTRAN 等語言。作系統(tǒng)是 Burroughs 主控制程序 （MCP）。
當(dāng)主內(nèi)存不是易失性的時(shí)，使用大型內(nèi)存數(shù)據(jù)庫等軟件更有意義。如今，主內(nèi)存往往是易失性的動(dòng)態(tài) RAM （DRAM）。
氣泡內(nèi)存，如英特爾的 7110，也利用了底層材料的磁性。該系統(tǒng)可以使用外部磁場移動(dòng)稱為氣泡的磁疇。它的工作方式更像是過去的移位寄存器或延遲線存儲(chǔ)器，需要與刷新 DRAM 的方式不同的刷新過程，盡管基本目的是相同的，因?yàn)槿绻撨^程不完整或停止，數(shù)據(jù)就會(huì)丟失。
磁存儲(chǔ)在硬盤驅(qū)動(dòng)器和磁帶驅(qū)動(dòng)器中繼續(xù)存在，盡管這種方法與磁芯有很大不同。驅(qū)動(dòng)器和磁帶需要磁性材料移動(dòng)經(jīng)過改變磁區(qū)極性的讀/寫頭。與核心內(nèi)存一樣，數(shù)據(jù)在寫入后就會(huì)得到維護(hù)。
現(xiàn)在：閃存主導(dǎo)非易失性存儲(chǔ)
如今，非易失性存儲(chǔ)有多種類型，但大容量、非易失性存儲(chǔ)往往以NAND閃存的形式出現(xiàn)。高密度NAND閃存現(xiàn)在以堆疊芯片的形式實(shí)現(xiàn)，如鎧俠的32堆BiCS NAND閃存（圖3）。
與幾十年前的核心存儲(chǔ)相比，數(shù)據(jù)中心的容量和速度非常龐大。云數(shù)據(jù)中心以 PB 為單位測(cè)量存儲(chǔ)，傳輸速率以 GB/s 或更高為單位。
在嵌入式方面，JEDEC UFS 4.1標(biāo)準(zhǔn)支持4.2 GB/s。鎧俠的UFS 4.1閃存器件是一個(gè)單芯片示例，面向汽車應(yīng)用，支持高達(dá)1 TB的BiCS NAND閃存（圖4）。
鎧俠
磁性器件仍然是一種主要的電子技術(shù)，但不再用于存儲(chǔ)目的。盡管如此，回顧我們技術(shù)的起源還是很有趣的。
評(píng)論