I dispositivi di memorizzazione magnetici sono utilizzati per memorizzare i dati nel supporto magnetico.
In questa tesina discuteremo dei suoi tipi e del suo principio di funzionamento.
La logica principale è che i dati saranno protetti in questi dispositivi di archiviazione e i dati verranno memorizzati rapidamente in questi dispositivi. In questa tesina discuteremo anche il futuro di questi dispositivi.
DISPOSITIVI DI MEMORIZZAZIONE MAGNETICI
La memorizzazione magnetica e la registrazione magnetica sono termini di ingegneria che si riferiscono alla memorizzazione di dati su un supporto magnetizzato. La memoria magnetica utilizza diversi modelli di magnetizzazione in un materiale magnetizzabile per memorizzare i dati ed è una forma di memoria non volatile. Le informazioni sono accessibili utilizzando una o più testine di lettura / scrittura. A partire dal 2009, supporti di memorizzazione magnetici principalmente dischi rigidi sono ampiamente utilizzati per memorizzare i dati del computer, nonché segnali audio e video.
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CRONOLOGIA
Prima che esistesse l’archiviazione magnetica per computer, il supporto di memorizzazione principale erano le schede perforate (carte di carta con fori perforati per indicare caratteri o dati binari) originariamente inventate nel 1890. Anche se a lungo obsoleto nell’uso del computer le schede perforate in varie forme sono ancora utilizzate nelle apparecchiature di voto più vecchie.
SCHEDA PERFORATA
La storia dell’archiviazione magnetica risale al giugno 1949 quando un gruppo di ingegneri e scienziati IBM iniziò a lavorare su un nuovo dispositivo di archiviazione. Quello su cui stavano lavorando era il primo dispositivo di memorizzazione magnetico per computer, e ha rivoluzionato il settore. Il 21 maggio 1952 IBM annunciò l’IBM 726 Tape Unit con il calcolatore di difesa IBM701, segnando il passaggio dalle calcolatrici a schede perforate ai computer elettronici.
Quattro anni dopo, il 13 settembre 1956 un piccolo team di ingegneri IBM a San Jose, in California, introdusse il primo sistema di archiviazione su disco per computer come parte dei computer 305 RAMAC (Random Access Method of Accounting and Control).
IBM 305 RAMAC
L’unità RAMAC 305 poteva memorizzare solo 5 MB di dati su 50 dischi ciascuno con un enorme diametro di 24″. A differenza delle unità a nastro, le teste di registrazione di RAMAC potevano andare direttamente in qualsiasi posizione su una superficie del disco senza leggere tutte le informazioni intermedie. Questa accessibilità casuale ha avuto un profondo effetto sulle prestazioni del computer in quel momento consentendo ai dati di essere memorizzati e recuperati significativamente più velocemente che se fossero su nastro.
Da questi inizi, il settore della memorizzazione magnetica è progredito in modo tale che oggi è possibile memorizzare 500 GB o più su minuscole unità da 3 1/2″ che si adattano a un singolo alloggiamento del computer.
I contributi di IBM alla storia e allo sviluppo della memoria magnetica sono incredibili. Non solo IBM ha inventato l’archiviazione del nastro magnetico del computer e l’unità disco rigido, ma ha anche inventato l’unità floppy. La prima unità floppy è stata creata nel 1971.
ESEMPI DI DISPOSITIVI DI MEMORIZZAZIONE MAGNETICI
DISCO RIGIDO
UNITÀ FLOPPY
Mini DV TAPE
BACKUP SU NASTRO DATI
STRISCIA SUL RETRO DEL DEBITO.CARTA DI CREDITO
REGISTRAZIONE MAGNETICA
La registrazione magnetica è il metodo di scrittura dei dati su disco.
REGISTRAZIONE ANALOGICA
La registrazione analogica si basa sul fatto che la magnetizzazione residua di un dato materiale dipende dalla grandezza del campo applicato. Il materiale magnetico è normalmente sotto forma di nastro, con il nastro nella sua forma vuota inizialmente smagnetizzato. Durante la registrazione il nastro viene eseguito a una velocità costante. La testina di scrittura magnetizza il nastro con corrente proporzionale al segnale. Una distribuzione di magnetizzazione si ottiene lungo il nastro magnetico. Infine la distribuzione della magnetizzazione può essere letta riproducendo il segnale originale. Il nastro magnetico è tipicamente realizzato incorporando particelle magnetiche in un legante di plastica su nastro di pellicola di poliestere. Le particelle magnetiche comunemente utilizzate sono particelle di ossido di ferro o ossido di cromo e particelle di metallo con dimensioni di 0,5 micrometri. La registrazione analogica era molto popolare nella registrazione audio e video. Negli ultimi 20 anni, tuttavia, la registrazione su nastro è stata gradualmente sostituita dalla registrazione digitale.
REGISTRAZIONE DIGITALE
Invece di creare una distribuzione di magnetizzazione in registrazione analogica, registrazione digitale solo bisogno di due stati magnetici stabili, che sono il +Ms e-Ms sul ciclo di isteresi. Esempi di registrazione digitale sono floppy disk e HDD. La registrazione digitale è il processo principale al giorno d’oggi e probabilmente nel prossimo futuro.
DISCO RIGIDO
Un disco rigido è un dispositivo di archiviazione non volatile che memorizza i dati codificati digitalmente su piatti rigidi (cioè rigidi) a rotazione rapida con superfici magnetiche.
LAVORO
Un disco rigido utilizza piatti rigidi rotanti. Ogni piatto ha una superficie magnetica planare su cui possono essere memorizzati i dati digitali. Le informazioni vengono scritte sul disco trasmettendo un flusso elettromagnetico attraverso una testina di lettura-scrittura molto vicina a un materiale magnetico, che a sua volta cambia la sua polarizzazione a causa del flusso. Un tipico design del disco rigido è costituito da un asse centrale o mandrino su cui i piatti girano a una velocità di rotazione costante. L’elettronica associata controlla il movimento dell’armatura di lettura-scrittura e la rotazione del disco ed esegue letture e scritture su richiesta dal controller del disco. L’involucro sigillato protegge gli interni dell’unità da polvere, condensa e altre fonti di contaminazione. Contrariamente alla credenza popolare, un disco rigido non contiene un vuoto. Invece, il sistema si basa sulla pressione dell’aria all’interno dell’unità per sostenere le teste alla loro altezza di volo corretta mentre il disco è in movimento.
UNITÀ FLOPPY
Un disco floppy è un supporto di memorizzazione dati composto da un disco di supporto magnetico sottile e flessibile racchiuso in un guscio di plastica quadrato/rettangolare.
LAVORO
Di seguito è riportata una panoramica di come un’unità disco floppy scrive i dati su un disco floppy. La lettura dei dati è molto simile.
Il programma per computer passa un’istruzione all’hardware del computer per scrivere un file di dati su un floppy disk, che è molto simile a un singolo piatto in un disco rigido tranne che gira molto più lentamente, con molta meno capacità e tempi di accesso più lenti.
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L’hardware del computer e il controller dell’unità disco floppy avviano il motore nell’unità dischetto per far girare il disco floppy. Il disco ha molte tracce concentriche su ciascun lato. Ogni traccia è divisa in segmenti più piccoli chiamati settori, come fette di una torta.
Un secondo motore, chiamato motore passo-passo, ruota un albero a vite senza fine (una versione in miniatura dell’ingranaggio a vite senza fine in una morsa da banco) in incrementi di minuti che corrispondono alla spaziatura tra le tracce.
Il tempo necessario per arrivare alla traccia corretta è chiamato ” tempo di accesso.”Questa azione passo-passo (giri parziali) del motore passo-passo muove le teste di lettura/scrittura come le ganasce di una morsa da banco. L’elettronica del floppy-disk-drive sa quanti passi il motore deve girare per spostare le testine di lettura / scrittura sulla traccia corretta. Le teste di lettura/scrittura si fermano in pista. La testina di lettura controlla l’indirizzo pre-scritto sul dischetto formattato per essere sicuro che stia usando il lato corretto del dischetto e sia sulla traccia corretta. Questa operazione è molto simile al modo in cui un giradischi va automaticamente a una certa scanalatura su un disco in vinile.
Prima che i dati del programma vengano scritti sul dischetto, una bobina di cancellazione (sullo stesso gruppo di testine di lettura/scrittura) viene energizzata per “cancellare” un ampio settore “clean slate” prima di scrivere i dati del settore con la testina di scrittura. Il settore cancellato è più ampio del settore scritto — in questo modo, nessun segnale proveniente da settori nelle tracce adiacenti interferirà con il settore nella traccia in fase di scrittura.
La testina di scrittura energizzata mette i dati sul dischetto magnetizzando le particelle minute, di ferro, bar-magnet incorporate nella superficie del dischetto, molto simile alla tecnologia utilizzata nella striscia mag sul retro di una carta di credito.Le particelle magnetizzate hanno i loro poli nord e sud orientati in modo tale che il loro modello possa essere rilevato e letto in una successiva operazione di lettura.
Il dischetto smette di girare. L’unità disco floppy attende il comando successivo.
Magnetoresestive Random Access Memory
Viene prodotto un nuovo tipo di memoria magnetica, chiamata Magnetoresistive Random Access Memory o MRAM, che memorizza i dati in bit magnetici basati sull’effetto TMR (Tunnel Magneto resistance). Il suo vantaggio è la non volatilità, il basso consumo energetico e la buona robustezza agli urti.
LAVORARE
A differenza delle tecnologie di chip RAM convenzionali in dati MRAM non viene memorizzato come carica elettrica o flussi di corrente, ma da elementi di memorizzazione magnetici. Gli elementi sono formati da due piastre ferromagnetiche, ognuna delle quali può contenere un campo magnetico separato da un sottile strato isolante. Una delle due piastre è un magnete permanente impostato su una particolare polarità campo dell’altro può essere modificato per abbinare quella di un campo esterno per memorizzare la memoria. Questa configurazione è nota come valvola di spin ed è la struttura più semplice per un bit MRAM. Un dispositivo di memoria è costruito da una griglia di tali “celle”.
Il metodo più semplice di lettura si ottiene misurando la resistenza elettrica della cella. Una particolare cella viene (tipicamente) selezionata alimentando un transistor associato che commuta la corrente da una linea di alimentazione attraverso la cella a terra. A causa dell’effetto tunnel magnetico la resistenza elettrica della cella cambia a causa dell’orientamento dei campi nelle due piastre. Misurando la corrente risultante, è possibile determinare la resistenza all’interno di una particolare cella e da questa la polarità della piastra scrivibile. In genere se le due piastre hanno la stessa polarità questo significa “1”, mentre se le due piastre sono di polarità opposta la resistenza sarà più alta e questo significa”0″.