2.3.1. Схема передачі інформації між кільцями.

Схема послідовного з’єднання двох магнітних осердь показана на рис. 1.13. Кожне кільце має чотири обмотки:

Рис. 1.13.

1. Імпульс струму, за допомогою якого записується інформація подається на вхідну обмотку . При цьому імпульсі феритове кільце намагнічується певним чином. Воно може зберігати цей стан (логічні „1” або „0”) практично нескінченно довгий час.

2. Обмотки заборони мають наступне призначення: при подачі на них сигналу будь який імпульс із вхідної котушки не може змінити стан феритового кільця.

3. Тактові обмотки служать для індикації стану феритового кільця. Якщо при подачі на них сигналу стан феритового кільця не змінюється значить в ньому закодований „0”, а якщо змінюється –то закодована „1”. Крім того, тактові обмотки синхронізують роботу всього лічильного пристрою.

4. Вихідні обмотки служать для передачі імпульсів струму між кільцями.

Приведемо приклад передачі біту інформації від одного феритового кільця до іншого (див. табл. 1). Нехай вихідний стан 2-х феритових кілець М₁ і М₂ – „0”. При подачі на вхід першого кільця імпульсу струму і відсутності сигналу в тактовій обмотці кільце М₁ перемагнітиться і перейде в стан „1” . Цей імпульс струму не може пройти на вхід другого кільця і перемагнітити його внаслідок включення діода проти струму. Діод не пропускає цей імпульс у вхідну котушку другого кільця і воно залишиться в стані „0”. При відсутності імпульсу у вхідній котушці і подачі імпульсу на тактову обмотку він переводить стан першого кільця в ”0” і має такий напрямок що проходить через діод і переводить друге кільце в стані „1”. Таким чином відбулася передача логічної „1” з кільця 1 в кільце 2. Сказане вище проілюстровано в наступній таблиці, де стрілками, направленими в протилежні сторони умовно позначено два стани намагнічення кілець, що відповідають „0” і „1”.

Таблиця 1.

Вхідний імпульс	Імпульс тактової обмотки	М1	М2
0	-	←0	←0
-	1	←0	←0
1	-	→1	←0
-	1	←0	→1
0	-	←0	→1
-	1	←0	←0*

* - інформація „1”передана в комірку, наступну за кільцем М₂ .

2.3.2. Приклад логічної схеми на феритових кільцях.

Н а рис. 1.14. показано схему, яка реалізує логічну операцію коньюнкції („ І ”). Цю схему можна назвати також схемою співпадань. Імпульс на виході кільця М₃ з’являється тільки при одночасній появі імпульсів на входах А і В. В цьому випадку кільце М₂ свого стану не змінює, оскільки сигнал В подано на обмотку заборони. Тому не з’являється сигнал і на обмотці заборони кільця М₃, і воно перекидається черговим тактовим імпульсом, даючи на виході імпульс, який відповідає логічній „1”. Якщо ж сигнал В відсутній, то сигнал А перекидає кільце М₂, а вихідний сигнал з цього кільця забороняє перекидання кільця М₃. Якщо нема сигналу А, то поява сигналу В теж може визвати перекидання М₃.

Можливі варіанти станів схеми на рис. 1.14 зведені в таблицю 2.

Таблиця 2.

Імпульс на вході	М1	М2	М3
Тільки А	1	1	0
Тільки В	0	0	0
А і В	1	0	1

2.4. Пам’ять на магнітних дисках (англ.: magnetic disk memory)

В даний час така пам’ять реалізується на накопичувачах на жорстких магнітних дисках (жорсткий диск, вінчестер, хард, HDD, з англ. Hard (Magnetic) Disk Drive) – енергонезалежний, комп’ютерний, перезаписуючий пристрій. Вперше жорсткий диск було запропоновано в 1956 році корпорацією ІВМ під назвою IBM 350 Disk File. Він складався з 50 дисків діаметром 24 дюйми, які обертались зі швидкістю 1200 об/хв. Середній час доступу до довільної комірки складав 1 секунду, щільність – 2 кбіт/дюйм², загальна ємність – 5 МБ (див. рис. 1.15). В якості технології запису використовувався паралельний запис інформації. Еволюцію HDD показано в таблиці 2.

Таблиця 2.

	IBM RAMAC	Maxtor 7040A	Hitachi Deskstar 7K1000
Рік випуску	1956	1991	2007
Об’єм	5 МБ	40 МБ	1 ТБ
Кількість пластин	50	3	5
Діаметр пластини	24 дюйма	3,5 дюйма	3,5 дюйма
Щільність запису	2 кбіт/дюйм2	10 Мбіт/дюйм2	150 Гбіт/дюйм2
Швидкість обертання	1200 об/хв	3500 об/хв	7200 об/хв
Середній час доступу	1 с	30 мс	4,17 мс
Максимальна швидкість інтерфейсу	9 кБ/с	800 кБ/с	300 МБ/с
Питома вартість	$10 000/МБ	$6/МБ	$0,4/ГБ

Рис. 1.15.

Основним критерієм оцінки накопичувачів на жорстких дисках є поверхнева щільність запису (див. рис. 1.16). Вона визначається як добуток лінійної щільності запису вздовж доріжки, яка визначається в бітах на дюйм (Bits Per Inch – BPI), і кількості доріжок на дюйм (Tracks Per Inch – TPI). В сучасних накопичувачах розміром 3,5 дюйма величина цього параметру складає 10-20 Гбіт/дюйм², а в експериментальних моделях досягає 100 Гбіт/дюйм².

Рис. 1.16.

Сучасний жорсткий диск складається з наступних основних частин:

1. Блок електроніки;

2. Електродвигун для обертання дисків;

3. Блок головок з пристроєм позиціювання;

4. Власне жорсткі диски з магнітним покриттям;

5. Корпус.

Основними елементами накопичувача є декілька алюмінієвих або скляних пластин, на які нанесено робочий феромагнітний шар і які знаходяться на одній осі (див. рис. 1.17). Дані записуються і зчитуються універсальними головками читання/запису з поверхні дисків, розбитих на доріжки і сектори (512 байт даних в кожному). Доріжка – це одне „кільце” даних на одній стороні диску. В багатьох накопичувачах її ємність перевищує 100000 Байт. Відводити такий блок для зберігання одного файла недоцільно, тому доріжки на диску розбивають на нумеровані відрізки, які називають сектори. Кількість секторів може бути різною в залежності від щільності доріжок і типу накопичувача. В середніх накопичувачах доріжка вінчестера має від 380 до 700 секторів.

Принцип запису на магнітний диск практично не відрізняється від принципу запису на магнітну стрічку. В таких накопичувачах зазвичай встановлюється декілька дисків і дані записуються на обидві сторони кожного з них. Однотипні (однаково розміщені) доріжки на всіх сторонах дисків об’єднуються в циліндр. Всі головки змонтовані на загальному стержні і можуть рухатись тільки синхронно. Основні параметри типового магнітного диску приведені в таблиці 3.

Рис. 1.17.

Таблиця 3. Параметри накопичувача IBM Deskstar 75GXP з інтерфейсом АТА

Параметр	Значення	Одиниця вимірювання
Лінійна щільність запису	390000	ВРІ (бітів на дюйм)
Відстань між бітами на доріжці	2,56	мікродюйм
Щільність доріжок	28350	ТРІ (доріжок на дюйм)
Відстань між доріжками	35,27	мікродюйм
Кількість доріжок	27724
Частота обертання	7200	об/хв
Середня лінійна швидкість руху диску відносно головки	85,68	км/год
Довжина повзунка головки	1,225	мм
Ширина повзунка головки	0,975	мм
Висота повзунка головки	0,8	мм
Висота повітряного прошарку	15	нм
Середньостатистичний час пошуку	8,5	мс

Незалежно від того, який матеріал використовується в якості основи диску, він покривається тонким шаром феромагнітного матеріалу. Самими поширеними є два типи робочого шару:

• оксидний;

• тонкоплівковий.

Оксидний шар виготовляється з полімерного матеріалу, наповненого окисом заліза. Цей матеріал в якості робочого шару дисків використовувався з 1955 року, але внаслідок недостатньої твердості зараз майже повністю замінений тонкоплівковим робочим шаром.

Тонкоплівковий робочий шар має меншу товщину, він твердіший, і якість його покриття набагато вища. Наносять його на основу шляхом електролізу сплаву кобальту товщиною біля 0,025 мкм або шляхом напилення на основу двох шарів: фосфориту нікелю і магнітного кобальтового сплаву (0,025-0,5 мкм). В обох технологіях зверху робочий шар покривається захисною надзвичайно міцною вуглецевою плівкою.