作者照片集1.历史
气泡存储或圆柱形磁畴上的存储是由Bell Labs在1967年由Andrew Bobeck开发的非易失性存储。 研究表明，当足够强的磁场垂直于薄膜表面时，在铁氧体和石榴石的单晶薄膜中会形成小的圆柱形磁畴。 通过更改磁场，可以移动这些气泡。 这种特性使磁气泡成为构建位的顺序存储的理想工具，例如移位寄存器，其中在某个位置存在或不存在气泡意味着零或单个位值。 气泡直径为十分之一微米，一个芯片可以存储数千个数据位。 例如，在1977年春季，德州仪器（TI）首次在市场上推出了92304位芯片。 该存储器是非易失性的，使其看起来像磁带或磁盘，但是由于它是固态且不包含移动部件，因此它比磁带或磁盘具有更高的可靠性，不需要维护，并且尺寸和重量也要小得多。 ，并且可以在便携式设备中使用。
气泡存储器的最初发明者安德鲁·鲍勃（Andrew Bobek）提出了一种“一维”存储器形式，其形式是螺纹，上面缠绕着一层薄薄的铁磁材料。 这种存储器被称为“扭力”，甚至是批量生产的，但很快被“二维”版本取代。
您可以在[1-3]中熟悉气泡存储的创建历史。
2.行动原则
在这里，请您原谅我，我不是物理学家，所以演讲非常近似。
某些材料（例如g-镓石榴石）具有仅在一个方向上被磁化的特性，并且如果沿该轴施加恒定磁场，磁化区域将形成气泡之类的东西，如下图所示。 每个气泡的直径只有几微米。
假设我们有一层厚度约为0.001英寸的薄结晶膜，这种膜沉积在非磁性（例如玻璃）基板上。
这都是关于魔术泡泡的。 左边的图片-没有磁场，右边的图片-磁场垂直于胶片表面。如果在这种材料的薄膜表面上形成磁性材料的图案，例如坡莫合金，铁镍合金，则气泡将被磁化为该图案的元素。 通常使用的是T形或V形图案。
可以通过垂直于磁性膜施加并由永磁体产生的100-200 Oersted磁场形成单个气泡，并且由两个线圈在XY方向上形成的旋转磁场可以将磁畴气泡从一个磁性“岛”移动到另一个磁场，像这样如图所示。 在磁场方向发生四倍变化后，磁畴从一个岛移到另一个岛。
所有这些使我们可以将CMD器件视为移位寄存器。 如果我们在寄存器的一端形成气泡，而在另一端检测到气泡，那么我们可以在一圈内启动特定的气泡模式，然后将系统用作存储设备，在某些时间点读取和写入位。
在CMD上进行存储的优缺点从这里得出：优点是非易失性（只要施加由永磁体产生的垂直磁场，气泡就不会消失并且不会从其位置移动），缺点是访问时间长，因为 要访问任意位，您需要将整个移位寄存器滚动到所需位置，时间越长，占用的周期就越多。
磁带CMD上磁性元件的图案。磁畴的产生在英语中称为“成核作用”，其特征在于，在绕组上施加数百毫安的电流持续约100 ns的时间，并且垂直于薄膜且与永磁体的磁场相反而产生磁场。 这会产生磁性“气泡”-薄膜中的圆柱形磁畴。 不幸的是，该过程高度依赖于温度，如果未形成气泡或形成多个气泡，则写入操作可能会失败。
几种技术被用来从胶卷中读取数据。
一种无损读取方法是使用磁阻传感器检测圆柱域的弱磁场。
第二种方法是破坏性阅读。 气泡被转移到特殊的生成/检测轨道，在该轨道中，通过沿向前方向磁化材料将气泡破坏。 如果将材料沿相反的方向磁化，即存在气泡，则将在线圈中产生更大的电流，并由电子电路检测到。 之后，必须在特殊的记录轨道上重新生成气泡。
但是，如果将存储器组织为单个连续阵列，则它将具有两个主要缺点。 首先，访问时间将非常长。 其次，链中的唯一缺陷将导致整个设备完全无法操作。 因此，如图所示，它们以一个主轨道和许多从属轨道的形式组织了一个存储器。
一连串的气泡记忆
具有主/从轨道的气泡存储器这种存储器配置不仅可以大大减少访问时间，而且可以释放包含许多有缺陷磁道的存储设备。 存储器控制器必须考虑它们，并在读/写操作期间绕过它们。
下图显示了气泡存储的“芯片”部分。
您还可以在[4，5]中阅读有关气泡记忆的作用原理。
3.英特尔7110
Intel 7110-气泡内存模块，MBM（磁气泡内存），容量为1 MB（1048576位）。 在KDPV上描绘的是他。 考虑到冗余磁道，1兆位是用于存储用户数据的容量，完整容量为1310720位。 该设备包含320个循环，每个循环的容量为4096位，但其中只有256个循环用于用户数据，其余的则是用于替换“跳动”磁道和存储冗余纠错码的储备。 该设备具有“主轨道-从属轨道”（主要轨道-次要循环）的体系结构。 有关活动轨道的信息包含在单独的引导轨道（引导循环）中。 在KDPV上，您可以看到直接在模块上打印的十六进制代码。 这是“中断”磁道的映射，80个十六进制数字表示320个数据磁道，活动的一个由一位表示，无效的一位由零表示。
您可以在[7]中阅读该模块的原始文档。
该设备的外壳上有两排端子，无需焊接即可安装在插座中。
该模块的结构如图所示：
存储器阵列分为两个“半部分”（半部分），每个半部分分为两个“四分之一”（四分之一），每个四分之一有80个从属磁道。 该模块包含一块带有磁性材料的板，该板位于两个正交绕组内，它们会产生旋转磁场。 为此，将三角形的电流信号提供给绕组，它们相互之间偏移90度。 极板和绕组的组件放置在永磁体之间，并放置在磁屏中，该磁屏关闭由永磁体产生的磁通量并使设备免受外部磁场的影响。 板以2.5度的角度放置，这会产生一个沿着倾斜方向的小的偏置场。 与线圈的场相比，该场可忽略不计，并且在装置操作期间不干扰气泡的运动，但是在装置关闭时将气泡移动到相对于坡莫合金元件的固定位置。 永磁体的强垂直分量支持气泡磁畴的存在。
该模块包含以下节点：
- 记忆曲目。 直接来自坡莫合金元素的那些轨道，这些轨道保持并引导气泡。
- 复制生成器。 用于气泡的复制，气泡在生成站点中不断出现。
- 输入跟踪和交换节点。 生成的气泡沿输入轨道移动。 气泡将移动到80个下属轨道之一。
- 输出跟踪和复制节点。 从数据磁道中减去气泡，而不会使其破裂。 气泡分为两个部分，其中之一被发送到输出轨道。
- 检测器 来自输出轨道的气泡落入磁阻检测器。
- 引导轨道。 引导轨道包含有关活动和非活动数据轨道的信息。
下面我们将更详细地考虑这些节点。 您也可以在[6]中阅读这些节点的描述。
气泡产生
为了产生气泡，在输入轨道的最开始处有一个导体，它弯曲成一个微小的环路。 向其施加电流脉冲，该电流脉冲在非常小的区域内产生比永磁体更强的磁场。 脉冲在该位置产生气泡，气泡保持恒定，并由恒定磁场支撑，并在旋转磁场的作用下沿坡莫合金元件循环。 如果需要将一个单元写入存储器，则向传导环路提供一个短脉冲，结果将产生两个气泡（在图中表示为“气泡分裂种子”）。 其中一个气泡沿坡莫合金轨道沿旋转磁场冲出，第二个气泡保留在原处，并迅速获得其原始尺寸。 然后，它移动到下一级轨道之一，并在其中循环的气泡中更改位置。 反过来，他到达输入轨道的末端并消失。
气泡交换
当将矩形电流脉冲施加到相应的导体时，会发生气泡交换。 气泡没有分为两个部分。
读取数据
数据通过复制发送到输出轨道，并在读取后继续在其轨道中循环。 因此，在该设备中实现了非破坏性读取方法。 为了复制，气泡指向长方形的坡莫合金元素下方，并在该元素下方延伸。 顶部还有一个环形导体，如果向环路施加电流脉冲，气泡将分为两部分。 电流脉冲包括一个具有大电流强度的短段，以便将气泡分为两部分；以及一个具有较低电流强度的长段，以便将气泡引导到输出轨道。
出口轨道的末端是气泡检测器，它是由坡莫合金元素制成的磁阻桥，形成长链。 当磁泡落入坡莫合金元素下方时，其电阻会发生变化，并且在电桥的输出端会出现几毫伏的电势差。 选择坡莫合金元素的形状，以使气泡沿着气泡移动，最后气泡掉落在特殊的“防护”轮胎上并消失。
冗余度
该设备包含320条轨道，每个轨道4096位。 其中272个处于活动状态，48个处于备用状态，处于非活动状态。
引导循环
该设备包含320条数据磁道，其中256条用于存储用户数据，其余的可能发生故障，或者可以用作备用磁盘来替换发生故障的磁盘。 另外一个磁道包含有关数据磁道使用的信息，每个磁道12位。 给系统供电后，必须将其初始化。 在初始化过程中，控制器必须读取启动磁道，并将其中的信息写入格式化芯片/电流传感器的特殊寄存器中。 然后，控制器将仅使用活动轨道，而非活动轨道将被忽略，并且不会被记录。
数据仓库-结构
从用户的角度来看，数据存储在2048页中，每页512位。 256字节的数据，14位的纠错码和2个未使用的位存储在设备的每一半中。
纠错
可以使用包含14位代码解码器的电流传感器芯片来检测和纠正错误，该解码器可以纠正270位每个块中的单个突发错误（包括代码本身）。 该代码将附加到每个256位块的末尾。 可以使用或不使用校正代码，应用户要求，可以在控制器中打开或关闭代码检查。 如果未使用该代码，则所有270位都可用于用户数据。
访问时间
磁场以50 kHz的频率旋转。 第一页第一位的平均访问时间为41毫秒，这是完成磁道循环所需时间加上退出磁道所花费时间的一半。
320个活动磁道和备用磁道分为四个部分，每个磁道80条。 这样的组织减少了访问时间。 四分之一字是成对寻址的：每四分之一字对分别包含单词的偶数和奇数位。 该设备包含带有四个初始气泡的四个输入轨道和四个输出轨道。 输出轨迹使用两个检测器；它们的组织方式使得来自两个轨迹的两个气泡不会同时落入一个检测器中。 因此，四个气泡流被多路复用并转换为两个比特流，并存储在当前传感器芯片寄存器中。 在那里，寄存器的内容再次被多路复用，并通过串行接口进入控制器。
在本文的第二部分，我们将更详细地研究气泡存储控制器的电路。
4.参考
作者在网络的最黑暗的角落中找到了信息，并为您保存了有关CMD的内存，其历史以及其他相关方面的大量有用的技术信息：
1.
https://old.computerra.ru/vision/621983/-工程师Bobek的两个回忆
2.
https://old.computerra.ru/vision/622225/-工程师Bobek的两个回忆（第2部分）
3.
http://www.wikiwand.com/en/Bubble_memory-气泡记忆
4.https： //cloud.mail.ru/public/3qNi/33LMQg8Fn在标准微型计算机环境中对磁泡存储器的适应
5.
https://cloud.mail.ru/public/4YgN/ujdGWtAXf-德州仪器（TI）TIB 0203气泡存储器
6.
https://cloud.mail.ru/public/4PRV/5qC4vyjLa-内存组件手册。 英特尔1983。
7.
https://cloud.mail.ru/public/4Mjv/41Xrp4Rii 7110 1兆气泡内存