磁気記憶装置の種類コンピュータサイエンスエッセイ

磁気記憶装置は、磁気媒体にデータを格納するために使用されます。

この用語の論文では、その種類と動作原理について説明します。

主なロジックは、データがこれらのストレージデバイスで保護され、データがこれらのデバイスに迅速に格納されるということです。 この用語の論文では、これらのデバイスの将来についても説明します。

磁気記憶装置

磁気記憶および磁気記録は、磁化された媒体上のデータの記憶を指す工学の用語である。 磁気ストレージは、データを格納するために磁化可能な材料に磁化の異なるパターンを使用し、不揮発性メモリの一形態である。 情報は、一つ以上の読み取り/書き込みヘッドを使用してアクセスされます。 2009年現在、主にハードディスクの磁気記憶媒体は、コンピュータのデータだけでなく、オーディオおよびビデオ信号を格納するために広く使用されている。

歴史

コンピュータ用の磁気記憶装置が存在する前は、1890年に発明されたパンチカード（文字やバイナリデータを示すために穴を開けた紙カード）が主な記憶媒体であった。 コンピュータでは古くから使用されていたが、様々な形のパンチカードはまだ古い投票装置で使用されている。

パンチカード

磁気記憶装置の歴史は、IBMのエンジニアと科学者のグループが新しい記憶装置に取り組み始めた1949年にさかのぼります。 彼らが取り組んでいたのは、コンピュータ用の最初の磁気記憶装置であり、業界に革命をもたらしました。 1952年5月21日、IBMはibm726テープユニットをIBM701Defense Calculatorとともに発表し、パンチカード計算機から電子計算機への移行を示した。

4年後の1956年9月13日、カリフォルニア州サンノゼにあるIBMの技術者の小さなチームが、305RAMAC(Random Access Method of Accounting and Control)コンピュータの一部として最初のコンピュー

IBM305RAMAC

305RAMACドライブは、5MBのデータを50個のディスクに格納することができ、直径はなんと24インチです。 テープドライブとは異なり、RAMACの記録ヘッドは、間のすべての情報を読み取ることなく、ディスク表面上の任意の場所に直接行くことがで このランダムアクセシビリティは、当時のコンピュータのパフォーマンスに大きな影響を与え、テープ上にあった場合よりも大幅に高速にデータを保存して取得することを可能にしました。

これらの始まりから、磁気ストレージ業界は今日、単一のコンピュータドライブベイに収まる小さな3 1/2″ドライブに500GB以上を保存できるように進

磁気記憶装置の歴史と発展へのIBMの貢献は信じられないほどです。 IBMはコンピュータ磁気テープ記憶装置とハードディスク-ドライブを発明しただけでなく、フロッピー-ドライブも発明した。 最初のフロッピードライブは1971年に作成されました。

磁気記憶装置の例

ハードドライブ

フロッピードライブ

ミニDVテープ

データテープバックアップ

デビットの背面にストライプ。クレジットカード

磁気記録

磁気記録は、ディスクにデータを書き込む方法です。

アナログ記録

アナログ記録は、与えられた材料の残留磁化が印加された磁場の大きさに依存するという事実に基づいています。 磁性材料は通常、テープの形態であり、その空白の形態のテープは最初に消磁される。 テープを記録するときは、一定の速度で実行されます。 書き込みヘッドは、信号に比例した電流でテープを磁化します。 磁気テープに沿って磁化分布が達成される。 最後に、元の信号を再現して磁化の分布を読み出すことができる。 磁気テープは、典型的には、ポリエステルフィルムテープ上のプラスチックバインダーに磁性粒子を埋め込むことによ 一般的に使用される磁性粒子は、酸化鉄粒子または酸化クロムおよび0.5マイクロメートルのサイズの金属粒子である。 アナログ録音は、オーディオとビデオの録音で非常に人気がありました。 しかし、過去20年間で、テープ録音は徐々にデジタル録音に置き換えられてきました。

デジタル記録

アナログ記録では磁化分布を作成するのではなく、デジタル記録ではヒステリシスループ上の+Msと-Msの二つの安定した磁気状態のみが必要です。 デジタル記録の例としては、フロッピーディスクやHddがあります。 デジタル録音は、今日では、おそらく今後の主なプロセスです。

ハードディスク-ドライブ

ハードディスク-ドライブは磁気表面が付いている急速に回転堅い（すなわち堅い）大皿のデジタル式符号化されたデータを貯える

ハードディスクは剛性の回転プラッタを使用しています。 各大皿はデジタルデータが貯えられるかもしれない平面の磁気表面を備えています。 情報は、磁気材料に非常に近い読み書きヘッドを介して電磁磁束を送信することによってディスクに書き込まれ、磁束のために分極が変化します。 典型的なハードディスク-ドライブの設計は大皿が一定した回転速度で回る中心軸線か紡錘から成っている。 関連する電子機器は、読み書きアーマチュアの動きとディスクの回転を制御し、ディスクコントローラから要求に応じて読み書きを実行します。 密封されたエンクロージャは汚染の塵、凝縮および他のもとからドライブ内部を保護する。 一般的な信念に反して、ハードディスクドライブには真空が含まれていません。 その代り、システムはドライブの中の空気圧にディスクが動きにある間、適切な飛行の高さで頭部を支えるために頼る。

フロッピーディスク

フロッピーディスクは、正方形/長方形のプラスチックシェルに包まれた薄くて柔軟な磁気記憶媒体のディスクで構成されるデータ記憶媒体である。

作業中

以下は、フロッピーディスクドライブがフロッピーディスクにデータを書き込む方法の概要です。 データの読み取りは非常に似ています。

コンピュータプログラムは、フロッピーディスクにデータファイルを書き込むためにコンピュータハードウェアに命令を渡します。

コンピュータのハードウェアとフロッピーディスクドライブのコントローラがディスケットドライブのモーターを起動し、フロッピーディスクを回転させます。 ディスクは、各側に多くの同心円状のトラックを持っています。 各トラックは、パイのスライスのように、セクタと呼ばれる小さなセグメントに分割されます。

ステッピングモーターと呼ばれる第二のモーターは、ウォームギア軸（ベンチトップ万力のウォームギアのミニチュア版）を、トラック間の間隔に合った分刻みで回転させます。

正しいトラックに到達するのにかかる時間は”アクセス時間”と呼ばれます。”ステッピングモーターのこのステップの行為（部分的な回転）はベンチトップの万力の顎のような読み書き頭部を動かす。 フロッピーディスクドライブの電子機器は、読み取り/書き込みヘッドを正しいトラックに移動するためにモーターが何ステップ回転する必要があるかを 読み取り/書き込みヘッドはトラックで停止します。 読み取りヘッドは、フォーマットされたディスケットの事前に書き込まれたアドレスをチェックして、ディスケットの正しい側を使用していて、適切な この操作は、レコードプレーヤーが自動的にビニールレコード上の特定の溝に行く方法に非常に似ています。

プログラムからのデータがディスケットに書き込まれる前に、書き込みヘッドでセクタデータを書き込む前に、消去コイル（同じ読み取り/書き込みヘッ 消去されたセクターは書かれたセクターより広い—こうすれば、隣接したトラックのセクターからの信号は書かれているトラックのセクターと干渉しない。

通電された書き込みヘッドは、クレジットカードの裏面のmagストライプで使用されている技術と非常によく似た、ディスケット表面に埋め込まれた分、鉄、棒磁石の粒子を磁化することによってディスケット上にデータを置く。磁化された粒子は、それらのパターンが検出され、その後の読み取り操作で読み取られるように、それらの北極および南極を配向させている。

ディスケットは回転を停止します。 フロッピーディスクドライブは、次のコマンドを待機します。

磁気抵抗ランダムアクセスメモリ

磁気抵抗ランダムアクセスメモリまたはMRAMと呼ばれる新しいタイプの磁気記憶装置が製造されており、TMR（トンネ その利点は非揮発性、低い電力の使用法およびよい衝撃の強さです。

働く

MRAMの従来のRAMチップ技術とは異なり、データは電荷や電流が流れるように格納されませんが、磁気記憶素子によって格納されます。 素子は、薄い絶縁層によって分離された磁場を保持することができる二つの強磁性板から形成されている。 二つのプレートの一つは、他のフィールドは、メモリを格納するために外部フィールドのそれに合わせて変更することができ、特定の極性に設定された永久 この構成はスピンバルブとして知られており、MRAMビットの最も単純な構造です。 メモリデバイスは、そのような”セル”のグリッドから構築されます。

最も簡単な読み取り方法は、セルの電気抵抗を測定することによって達成されます。 特定のセルは、電源ラインからセルを通ってグランドに電流を切り替える関連トランジスタに電力を供給することによって（通常）選択されます。 磁気トンネル効果のために，セルの電気抵抗は二つのプレート内の磁場の向きによって変化する。 結果として生じる電流を測定することによって、任意の特定のセル内の抵抗を決定することができ、これから書き込み可能なプレートの極性を決定 典型的には、二つのプレートが同じ極性を有する場合、これは”1″を意味すると考えられ、二つのプレートが反対の極性である場合、抵抗はより高くなり、これは”0″を意味する。