Ứng dụng công nghệ máy tính pot

Ứng dụng
công nghệ máy tính

Nội dung
1. LỊCH SỬ LƯU TRỮ THÔNG TIN TỪ
2. Ổ CỨNG MÁY TÍNH (HDD)
•
Nguyên lý hoạt động
•
Đầu đọc/ghi từ (Write/Read head) và triển vọng
•
Môi trường ghi từ (Magnetic recording media) và triển vọng
3. BỘ NHỚ TỪ MRAM (Magnetic Ramdom Access Memories):
a. Nguyên lý hoạt động
b. Các loại MRAM
c. Triển vọng

Telegraphone 1898
Telegraphone 1898
Lịch sử
Các công ngh l u tr thông tinệ ư ữ
•
Đi n tínệ
•
Băng t (video, cassette)ừ
•
…

Historical trends Image from IBM presentation
DATA STORAGE ACHITECTURE

Historical trends Image from IBM presentation
DATA STORAGE ACHITECTURE

Where it all began RAMAC (1956)
Where it all began RAMAC (1956)
•
•
weigh 2140 pounds
weigh 2140 pounds
•
•
•
•
Stored a total of 5 MB of data in
Stored a total of 5 MB of data in
50 24” disks
50 24” disks
•
•
Areal density = 2kb/in2
Areal density = 2kb/in2
•
•
Data rate = 70 kb/sec.
Data rate = 70 kb/sec.
It leased for $35,000 a year.
It leased for $35,000 a year.
First HARD DISK DRIVER

HARD DISK DRIVER EVOLUTION(su Ptrien)

•
Flat disks (platters)
…
Phủ trên cả 2 mặt với
các cấu trúc từ để lưu
giữ thông tin
…
Thông tin được ghi trên
Tracks (rãnh) là (các vòng
tròn đồng tâm). Mỗi track
có nhiều sectors(vùng)
lưu giữ 512 bytes thông
tin
…
Quay ở tốc độ cao
•
Writie/read head
…
Record data onto the disk
…
Read out data from disk
…
Each platter has two heads
(on the top and on the
bottom
)
)
HDD COMMON PRINCIPLE

HARD DISK DRIVER - Write-Read Heads
•
Write head: Khối hình C nhỏ- chế tạo bằng vật
liệu có độ từ hóa cao (ferrite) và được quấn trong
một cuộn dây ⇒Chuyển đổi tín hiệu xung điện
thành xung với các bits từ trên đĩa cứng
•
Read head: Chuyển đổi các trường tán xạ của các
bits thành các xung điện(MR, GMR, TMR,…)
0.3 mm

Write process
The drive channel electronics
receive data in binary form from
the computer and convert them
into a current in the head coil.
The current in the coil reverses
at each 1 and remains the same
at each 0.
This current interaction with the
media results in magnetization of
the media, which direction
depends on the current direction
in the coil.


HDD – Nguyên lý ghi

HDD – Nguyên lý đọc

HDD – Nguyên lý đọc

HDD – Triển vọng đầu đọc

HDD – Triển vọng đầu đọc

HDD – Triển vọng đầu đọc

HDD: Môi trường ghi từ
-
Mật độ thông tin (kích thước bit)
Mật độ thông tin (kích thước bit)
-
Độ ổn định theo thời gian (độ ổn định nhiệt)
Độ ổn định theo thời gian (độ ổn định nhiệt)

VẬT LIỆU GHI TỪ CẤU TRÚC NANÔ
Ảnh của các vết thông tin được ghi trên đĩa cứng
Kích thước và hình dạng của các hạt không đồng đều 
Phân bố từ độ của các hạt ở gần vùng chuyển tiếp là một
đường có cấu trúc zigzag do tương tác giữa các hạt để giảm
trường khủ từ  không xác định  sinh ra nhiễu (N)
Khắc phục – loại trừ nhiễu: hạt có cấu trúc nhỏ và đồng đều,
tương tác yếu  Khi các hạt nhỏ (~nm) và đều thì thể tích
của các bít thông tin cũng đồng đều nhất
Cấu trúc zigzag vùng
chuyển tiếp

Tăng mật độ thông tin: giảm kích thước hạt

HDD: Môi trường ghi từ

HDD: Magnetic Recording Media

VẬT LIỆU GHI TỪ CẤU TRÚC NANÔ
Giới hạn kích thước hạt:
•
Kích thước d càng nhỏ  số hạt/bit thông tin (N) lớn  tỉ số tín
hiệu/nhiễu lớn (SNR = N
1/2
) 
•
d nhỏ  kích thước bit thông tin nhỏ: V
bit
= N.V
hạt
 mật độ thông tin
lớn  dung lượng bộ nhớ lớn 
•
Giới hạn siêu thuận từ: Nếu d quá nhỏ  hạt siêu thuận từ  độ từ
dư biến mất 
Điều kiện:
K.V
hạt
/k
B
T ≈ 25
Để có V
hạt

nhỏ thì dị hướng K phải lớn để thông tin có thể ổn định nhiệt
Mật độ thông tin chỉ tăng đến một giới hạn nhất định!!!

HDD: Magnetic Recording Media

AFC
media
HDD: Recording media - Advance coming

HARD DISK DRIVERS: Advance coming
•
In longitudinal recording the
demagnetizing fields between
adjacent bits tends to separate
bits making the transition
parameter F large.
•
Perpendicular recording bits do
not face each other and can the
written with higher density.
•
At the same a real density
perpendicular recording medium
can be thicker (in comparison to
longitudinal) and the problem of
superparamagnetism can be
delayed.
•
Narrow write gap is formed
between P2 and soft magnetic

under layers which close the flux
return to the much wider P1 pole
piece.

HDD: Recording media - Advance coming