Magnetische Speichergeräte werden verwendet, um Daten in magnetischen Medien zu speichern.
In dieser Hausarbeit werden wir über ihre Arten und Arbeitsprinzipien diskutieren.
Die Hauptlogik ist, dass die Daten in diesen Speichergeräten sicher sind und die Daten schnell in diesen Geräten gespeichert werden. In dieser Hausarbeit werden wir auch die Zukunft dieser Geräte diskutieren.
MAGNETISCHE SPEICHERGERÄTE
Magnetische Speicherung und magnetische Aufzeichnung sind Begriffe aus der Technik, die sich auf die Speicherung von Daten auf einem magnetisierten Medium beziehen. Magnetischer Speicher verwendet verschiedene Magnetisierungsmuster in einem magnetisierbaren Material, um Daten zu speichern, und ist eine Form von nichtflüchtigem Speicher. Der Zugriff auf die Informationen erfolgt über einen oder mehrere Schreib-/Leseköpfe. Ab 2009 werden magnetische Speichermedien, hauptsächlich Festplatten, häufig zum Speichern von Computerdaten sowie von Audio- und Videosignalen verwendet.
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GESCHICHTE
Bevor es magnetische Speicher für Computer gab, waren Lochkarten (Papierkarten mit Löchern zur Angabe von Zeichen- oder Binärdaten) das primäre Speichermedium, das ursprünglich in den 1890 erfunden wurde. Obwohl im Computergebrauch lange veraltet, werden Lochkarten in verschiedenen Formen immer noch in älteren Wahlgeräten verwendet.
LOCHKARTE
Die Geschichte der Magnetspeicherung geht auf den Juni 1949 zurück, als eine Gruppe von IBM-Ingenieuren und Wissenschaftlern mit der Arbeit an einem neuen Speichergerät begann. Woran sie arbeiteten, war das erste magnetische Speichergerät für Computer, und es revolutionierte die Branche. Am 21. Mai 1952 kündigte IBM die IBM 726 Tape Unit mit dem IBM701 Defense Calculator an und markierte damit den Übergang von Lochkartenrechnern zu elektronischen Computern.
Vier Jahre später, am 13.September 1956, stellte ein kleines Team von IBM-Ingenieuren in San Jose, Kalifornien, das erste Computer-Plattenspeichersystem als Teil der 305 RAMAC-Computer (Random Access Method of Accounting and Control) vor.
IBM 305 RAMAC
Das 305 RAMAC-Laufwerk konnte nur 5 MB Daten auf 50 Festplatten mit einem Durchmesser von jeweils satten 24 „speichern. Im Gegensatz zu Bandlaufwerken könnten die Aufnahmeköpfe von RAMAC direkt an jeden Ort auf einer Plattenoberfläche gehen, ohne alle Informationen dazwischen zu lesen. Diese zufällige Zugänglichkeit hatte zu dieser Zeit einen tiefgreifenden Einfluss auf die Computerleistung, sodass Daten erheblich schneller gespeichert und abgerufen werden konnten als auf Band.
Seit diesen Anfängen hat sich die Magnetspeicherindustrie so weiterentwickelt, dass Sie heute 500 GB oder mehr auf winzigen 3 1/2 “ -Laufwerken speichern können, die in einen einzigen Computerlaufwerksschacht passen.
IBMs Beiträge zur Geschichte und Entwicklung magnetischer Speicher sind unglaublich. IBM hat nicht nur den Magnetbandspeicher für Computer sowie das Festplattenlaufwerk erfunden, sondern auch das Diskettenlaufwerk. Das erste Diskettenlaufwerk wurde 1971 erstellt.
BEISPIELE FÜR MAGNETISCHE SPEICHERGERÄTE
FESTPLATTE
DISKETTENLAUFWERK
Mini-DV-BAND
DATENBANDSICHERUNG
STREIFEN AUF DER RÜCKSEITE DER DEBITKARTE.KREDITKARTE
MAGNETISCHE AUFZEICHNUNG
Magnetische Aufzeichnung ist die Methode zum Schreiben von Daten auf die Festplatte.
ANALOGE AUFZEICHNUNG
Die analoge Aufzeichnung basiert auf der Tatsache, dass die Restmagnetisierung eines bestimmten Materials von der Größe des angelegten Feldes abhängt. Das magnetische Material liegt üblicherweise in Form eines Bandes vor, wobei das Band in seiner Rohform zunächst entmagnetisiert wird. Bei der Aufnahme läuft das Band mit konstanter Geschwindigkeit. Der Schreibkopf magnetisiert das Band mit einem dem Signal proportionalen Strom. Entlang des Magnetbandes wird eine Magnetisierungsverteilung erreicht. Schließlich kann die Verteilung der Magnetisierung ausgelesen werden, die das ursprüngliche Signal reproduziert. Das Magnetband wird typischerweise durch Einbetten magnetischer Partikel in ein Kunststoffbindemittel auf Polyesterfolienband hergestellt. Die üblicherweise verwendeten magnetischen Partikel sind Eisenoxidpartikel oder Chromoxid- und Metallpartikel mit einer Größe von 0,5 Mikrometern. Analoge Aufnahmen waren in der Audio- und Videoaufnahme sehr beliebt. In den letzten 20 Jahren wurde die Tonbandaufnahme jedoch schrittweise durch die digitale Aufzeichnung ersetzt.
DIGITALE AUFZEICHNUNG
Anstatt bei der analogen Aufzeichnung eine Magnetisierungsverteilung zu erzeugen, benötigt die digitale Aufzeichnung nur zwei stabile magnetische Zustände, nämlich + Ms und -Ms auf der Hystereseschleife. Beispiele für digitale Aufzeichnung sind Disketten und Festplatten. Digitale Aufzeichnung ist der Hauptprozess heutzutage und wahrscheinlich in der kommenden Zukunft.
FESTPLATTE
Ein Festplattenlaufwerk ist ein nichtflüchtiges Speichergerät, das digital codierte Daten auf schnell rotierenden starren (d. H. Harten) Platten mit magnetischen Oberflächen speichert.
ARBEITEN
Eine Festplatte verwendet starre rotierende Platten. Jede Platte hat eine ebene magnetische Oberfläche, auf der digitale Daten gespeichert werden können. Informationen werden auf die Platte geschrieben, indem ein elektromagnetischer Fluss durch einen Lese-Schreib-Kopf übertragen wird, der sich sehr nahe an einem magnetischen Material befindet, das wiederum seine Polarisation aufgrund des Flusses ändert. Ein typisches Festplattenlaufwerkdesign besteht aus einer zentralen Achse oder Spindel, auf der sich die Platten mit einer konstanten Rotationsgeschwindigkeit drehen. Die zugehörige Elektronik steuert die Bewegung des Schreib-Lese-Ankers und die Rotation der Platte und führt Lese- und Schreibvorgänge auf Anforderung von der Plattensteuerung aus. Das abgedichtete Gehäuse schützt die Laufwerkseinbauten vor Staub, Kondenswasser und anderen Verschmutzungsquellen. Entgegen der landläufigen Meinung enthält ein Festplattenlaufwerk kein Vakuum. Stattdessen stützt sich das System auf Luftdruck innerhalb des Antriebs, um die Köpfe in ihrer richtigen Flughöhe zu stützen, während die Scheibe in Bewegung ist.
DISKETTENLAUFWERK
Eine Diskette ist ein Datenspeichermedium, das aus einer Scheibe aus dünnem, flexiblem magnetischem Speichermedium besteht, die in einer quadratischen / rechteckigen Kunststoffschale eingeschlossen ist.
WORKING
Im Folgenden finden Sie eine Übersicht darüber, wie ein Diskettenlaufwerk Daten auf eine Diskette schreibt. Das Lesen von Daten ist sehr ähnlich.
Das Computerprogramm übergibt eine Anweisung an die Computerhardware, eine Datendatei auf eine Diskette zu schreiben, die einer einzelnen Platte in einem Festplattenlaufwerk sehr ähnlich ist, außer dass sie sich viel langsamer dreht, mit weit weniger Kapazität und langsamerer Zugriffszeit.
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Die Computerhardware und die Diskettenlaufwerksteuerung starten den Motor im Diskettenlaufwerk, um die Diskette zu drehen. Die Scheibe hat viele konzentrische Spuren auf jeder Seite. Jede Spur ist in kleinere Segmente unterteilt, die als Sektoren bezeichnet werden, wie Scheiben eines Kuchens.
Ein zweiter Motor, ein sogenannter Schrittmotor, dreht eine Schneckengetriebewelle (eine Miniaturversion des Schneckengetriebes in einem Schraubstock) in winzigen Schritten, die dem Abstand zwischen den Schienen entsprechen.
Die Zeit, die benötigt wird, um zur richtigen Spur zu gelangen, wird als „Zugriffszeit“ bezeichnet.“ Diese Schrittbewegung (Teilumdrehungen) des Schrittmotors bewegt die Schreib-/Leseköpfe wie die Backen eines Schraubstocks. Die Elektronik des Diskettenlaufwerks weiß, wie viele Schritte der Motor drehen muss, um die Schreib- / Leseköpfe auf die richtige Spur zu bringen. Die Schreib-/Leseköpfe halten am Gleis. Der Lesekopf überprüft die vorgeschriebene Adresse auf der formatierten Diskette, um sicherzustellen, dass sie die richtige Seite der Diskette verwendet und sich auf der richtigen Spur befindet. Dieser Vorgang ähnelt sehr der Art und Weise, wie ein Plattenspieler automatisch zu einem bestimmten Groove auf einer Schallplatte wechselt.
Bevor die Daten aus dem Programm auf die Diskette geschrieben werden, wird eine Löschspule (auf derselben Lese- / Schreibkopfbaugruppe) mit Energie versorgt, um einen breiten, „sauberen“ Sektor zu „löschen“, bevor die Sektordaten mit dem Schreibkopf geschrieben werden. Der gelöschte Sektor ist breiter als der geschriebene Sektor — auf diese Weise stören keine Signale von Sektoren in benachbarten Spuren den Sektor in der zu schreibenden Spur.
Der erregte Schreibkopf legt Daten auf die Diskette, indem er winzige, eisenhaltige Stabmagnetpartikel magnetisiert, die in die Diskettenoberfläche eingebettet sind, sehr ähnlich der Technologie, die im Mag-Streifen auf der Rückseite einer Kreditkarte verwendet wird.Die magnetisierten Teilchen sind mit ihren Nord- und Südpolen so ausgerichtet, dass ihr Muster bei einem nachfolgenden Lesevorgang detektiert und ausgelesen werden kann.
Die Diskette dreht sich nicht mehr. Das Diskettenlaufwerk wartet auf den nächsten Befehl.
Magnetoresistiver Direktzugriffsspeicher
Es wird eine neue Art von Magnetspeicher hergestellt, der als magnetoresistiver Direktzugriffsspeicher oder MRAM bezeichnet wird und Daten in magnetischen Bits speichert, die auf dem TMR-Effekt (Tunnel Magneto Resistance) basieren. Sein Vorteil ist die Nichtflüchtigkeit, der geringe Stromverbrauch und die gute Stoßfestigkeit.
Im Gegensatz zu herkömmlichen RAM-Chip-Technologien werden in MRAM Daten nicht als elektrische Ladung oder Stromfluss gespeichert, sondern durch magnetische Speicherelemente. Die Elemente bestehen aus zwei ferromagnetischen Platten, von denen jede ein Magnetfeld halten kann, das durch eine dünne Isolierschicht getrennt ist. Eine der beiden Platten ist ein Permanentmagnet, der auf eine bestimmte Polarität eingestellt ist, das Feld des anderen kann so geändert werden, dass es dem eines externen Feldes entspricht, um Speicher zu speichern. Diese Konfiguration wird als Spin-Ventil bezeichnet und ist die einfachste Struktur für ein MRAM-Bit. Ein Speichergerät wird aus einem Raster solcher „Zellen“ aufgebaut.
Die einfachste Ablesemethode wird durch Messen des elektrischen Widerstands der Zelle erreicht. Eine bestimmte Zelle wird (typischerweise) ausgewählt, indem ein zugehöriger Transistor mit Strom versorgt wird, der Strom von einer Versorgungsleitung durch die Zelle auf Masse schaltet. Aufgrund des magnetischen Tunneleffekts ändert sich der elektrische Widerstand der Zelle aufgrund der Ausrichtung der Felder in den beiden Platten. Durch Messen des resultierenden Stroms kann der Widerstand in einer bestimmten Zelle und daraus die Polarität der beschreibbaren Platte bestimmt werden. Typischerweise, wenn die beiden Platten die gleiche Polarität haben, wird dies als „1“ angesehen, während, wenn die beiden Platten von entgegengesetzter Polarität sind, der Widerstand höher ist und dies „0“ bedeutet.