Új Szó - Vasárnap, 1981. január-június (14. évfolyam, 1-25. szám)
1981-01-25 / 3. szám
\ TUDOMÁNYI TECHNIKA Évezredek előtt' az emberi ismereteket és tapasztalatokat csak az öregek emlékezete őrizte. Az ismeretek szájhagyományként szálltak nemzedékről nemzedék-, re. Később az ember feltalálta az írást, s ismereteivel megtöltötte az agyag- és a kőtáblákat, a papiruszt, a pergament, végül pedig a papírt. Manapság azonban az emberi ismeretek nagy részét nem a könyvek tartalmazzák, hanem az elektronikus számítógépek memóriái. Mágnesszálagok és mágneslemezek őrzik a szabadalmakat, a találmányokat, a kutatás eredményeit s civilizációnk technológiai titkait. Az egyes és a nulla számjegyek billiói a kettes alapú (bináris) számrendszerben, amelyekből a számítógépek hasznos információkat tudnak összeállírendezett, kígyózó vonalak. Ha növelik a mágneses tér erejét, ezek a kígyók összezsugorodnak, s végül csak elkülönült szigetecskék, buborékok maradnak belőlük. Azt a helyet, ahol van ilyen buborék, egyes számjeggyel jelölhetjük, ahol pedig nincs, azt nullával, s máris adva van az információtarolás lehetősége bitekben, hiszen a számítógépek egyes és nulla számjegyekből építik fel az információkat. Hogyan dolgozik az ilyen memória? A buborékgenerátor (nuk- leátornak is nevezik) a belépő inbekapcsolják a gyenge rotációs mágneses teret, a buborékok elindulnak, ha viszont kikapcsolják, a buborékok megállnak, de nem tűnnek el, tartósan megmaradnak a vékony kristályszeletben. (Hangsúlyozni kell, hogy nem mechanikus mozgásról van szó, hanem a mágneses töltés továbbításáról.) A generátor által létrehozott buborékot a rotációs mágneses tér az ún. nagyhurok mentén viszi tovább - ez a fő információs csatorna -, amíg nem kerül az ún. transzfer hatására valamelyik kisletkezik. Az egyik belép a detektorba, a másik pedig visszatér eredeti helyére a kishurokba. Mindez néhány mikronnyi területen zajlik le. Melyek a buborékmemória fő előnyei? Elsősorban nagyon takarékos és kevés helyet igényel. Néhány négyzetcentiméternyi kristályszeleten is elfér. Ezt is „chip“- nek nevezik, mint az integrált áramkörös szeletet. Nagyon csekély az áramfogyasztása (egy bit bejegyzésére egy watt milliomod- része elegendő), a bejegyzés tartós, áramszünetben is megmarad. Széles hőmérsékleti skálán belül dolgozhat, nem igényel klimatizá- ciót. További előnye, hogy korszerű gyártása következtében nagyon pontos. A buborékmemória tárolókapacitását eddig főleg a buborékok aránylag nagy mérete korlátozta. Az „aránylag nagy“ ebben az MIT TUD A BUBORÉKMEMÓRIA? tani. Csakhogy az eddig alkalmazott számítógép-memóriáknak sok fogyatékosságuk is van. Elég terjedelmesek, kényesek, drágák, az információk kikeresésére mechanikus alkatrészek szolgálnak, amelyek néha felmondják a szolgálatot. Egyes memóriák csak addig képesek megőrizni az információkat, amíg áram alatt vannak. Ha az áramszolgáltatás megszűnik, a memória mindent „elfelejt“, s elölről lehet kezdeni a munkát. A Bell laboratórium kutatói 1960-ban bejelentették, hogy kifejlesztettek egy új típusú mágneses memóriát, a buborókmemóri- át. Nagy jövőt jósoltak neki, mivel nem voltak mechanikus részei, s az információkat akkor is megőrizte, ha szünetelt az áramellátás. Az új memória teljesítménye azonban eleinte nem volt kielégítő, s tizenöt évi fejlesztés után kezdett alábbhagyni a kezdeti lelkesedés. Csak öt éve került sor döntő fordulatra, s ma a mágneses buborékok ismét a figyelem középpontjába kerültek a mikroelektronikai iparban és a számítógépek gyártóinál. De tulajdonképpen mik is a mágneses buborékok? Ezek különálló helyek egy vékony lemezen, rendszerint gránátkristály- szeleten, amelyek külső mágneses tér jelenléte nélkül is mágnesesek maradnak. Ezek a mágneses szigetecskék - buborékok - nagyon tartósak. Hogyan jönnek létre a mágneses buborékok? A vékony kristályszeleten könnyebben mágnesezhető helyek vannak. Ezeken külső mágneses tér hatására mágneses területek, ún. tartományok keletkeznek. Ezek eleinte hosszúkás, formációknak megfelelően egy sor buborékot hoz létre (a mágneses tér erősségének gyors változtatásával, vagy egyes rendszereknél úgy, hogy a buborékokat egy nagyobb mágneses tartományról, valamiféle szuperbuborékról „vagdossa le“. A létrehozott buborékot egyébként bármikor ki lehet törölni, ha olyan helyzetbe hozzuk, hogy a létrehozóval éppen ellenkező mágneses tér hat rá. A mágnesbuborékokat hordozó kristályszeletre még egy vékony réteget helyeznek - ennek a neve permalloy amelynek a kristály- szelettől eltérő mágneses tulajdonságai vannak. A mágnesezés szempontjából ez a réteg ,,lá- gyabb“, a gyenge mágneses tér is könnyen hat rá. Ezt a permalloy réteget mikrolitográfiai eljárással részben lemaratják, éspedig úgy, hogy csak parányi T, I vagy C alakú helyek maradnak meg belőle. Ezután elegendő e készítmény fölött gyenge rotációs mágneses teret kelteni, olyan gyengét, hogy az ne tegyen kárt az információkat hordozó értékes buborékokban, de elég erős legyen ahhoz, hogy a felső permalloy réteg megmaradt területei reagáljanak rá. Ezeken a kis területeken folyamatosan változik a polaritás. A mágneses tér változásai a kristályszeletben levő mágnesbuborékokat a felső rétegben ható vonzás és taszítás által mozgásba hozzák, így a permalloy réteg egyes területei a buborékokat tulajdonképpen átadhatják egymásnak, ami által információs csatorna keletkezik. Tehát egy mozgó bináris szám- rendszerről van itt szó, melynek jeleit a buborékok hordozzák. Ha hurokba, amelyek az információ tárolására szolgálnak. A buborék a kapu szerepét betöltő transzferen át vissza is vihető a kishurok- ból a nagyhurokba. Az utóbbiban egyébként csak az információk bejegyzésére, törlésére és olvasására szolgáló buborékok egyébként csak a nagyhurokban keringenek. Ez többek között azért is előnyös, mert valamelyik kishurok meghibásodása miatt nem megy tönkre az egész memóriaegység, csupán a meghibásodott rész kimarad a további használatból. A buborékmemória további csodálatos tulajdonsága, hogy a nagyhurokban a detektor (olvasó berendezés) felé haladó buborék először a replikátoron halad át. Itt a permalloy réteg speciálisan elhelyezett részecskéi annyira megnyújtják a buborékot, hogy az kettészakad. így két buborék keesetben 2-4 mikront jelentett, öt évvel ezelőtt azonban a buborékmemória sűrűsége rohamosan növekedni kezdett. A Western Electric cég 1975-ben 68 000 bites chippel jelentkezett. Egy évvel később azonban már világra jött a negyedmillió bites buborékmemória chip. Az IBM cég a buborékok méreteit igyekezett csökkenteni, míg a Bell laboratóriumban tízszeresére növelték a műveletek sebességét, a buborékok egyre gyorsabban mozogtak a hurkokban. Két évvel ezelőtt az Intel cég a világon elsőként lépte át a chi- penkénti egymillió bites szintet. A buborékmemória fejlesztése a Szovjetunióban és Japánban is gyors ütemben haladt. Az IBM memóriákban szaladgáló buborékok ma már kisebbek egy mikronnál, s egy új felfedezés tovább növelheti a sűrűségüket. A kristályszeletben keletkező mágneses tartományok ugyanis lézersugár hatására eredeti méretük felére csökkennek. A laboratóriumok rejtett zugaiban fejlesztik már a százmillió bites chipeket, s a buborékok félmikronnál is sokkal kisebbek. Egy ilyen chipre például elférne egy 400 oldalas, sűrűn szedett telefonkönyv minden adata, (összehasonlítás céljából megemlíthetjük, hogy a legtökéletesebb félvezetős memóriák legfeljebb 70 000 bitet tartalmaznak egy chipen, tehát hússzor kevesebbet, mint a mai ouborékmemóriák). Az IBM kutatói két különböző buborékot is kifejlesztettek, az egyik az egyes, a másik a nulla számjegy hordozója. Ez lehetővé teszi, hogy a buborékokat szorosan egymás mellé zsúfolják a lapkán. A detektorban ezek a buborékok egymással ellentétes irányban térnek el, ami elegendő a megkülönböztetésükhöz. A buborékmemóriák műveleti sebessége már eddig is jóval a mikromásodpercen belül alakult. Ha a kutatási munkahelyek eddigi eredményeivel a tömeggyártás is megbirkózik - s ez ma a mikroelektronikában nem tart sokáig - a buborékmemóriák az ember hasznos segítőtársává válnak az információk özönében való eligazodáshoz. Megjelennek az olyan zsebszámológépek, amelyek a mai közepes számítógépek teljesítményét fogják nyújtani, s kikapcsolás után is megőrzik a számítási eredményeket. A zsebben hordozható tolmácsgépek a jelenleg maximálisan elérhető kétezer szó helyett tíz nyelv teljes szókészletét fogják tartalmazni, a nyelvtannal együtt. Az információk mennyiségét tekintve egy többezer kötetes könyvtár anyagát könnyedén hordozhatjuk majd a zsebeinkben... Az embernek szinte kéznyújtás- nyira lesz az információk állandóan növekvő özöne. Talán nem vész el majd bennünk! T/81 A mágnesbuborékok vándorlása a szeletben a permalloy rétegből képzett mezők pólusváltozásainak a (látására A mágnesbuborékok keletkezési folyamata: a mágneses tér hatására először kígyózó vonalak keletkeznek a kristályszeletben, amelyek a máqne- ses tér erejének növelésével összezsugorodnak, s buborékokká változnak I + + -+ + -r i- + s Magyarországon is Magyarországon 1970-1971-ben merült fel a buborékmemória létrehozásának a gondolata. Nemrégiben adta hírül a napi sajtó, hogy „egy évtizedes kutatómunka után kidolgozták - a világ vezető műszaki hatalmaival csaknem egyidöben - a számítástechnika egy teljesen új eszközének, a mágneses buborékmemóriának a gyártási technológiáját“. A Magyar Tudományos Akadémia Központi Fizikai Kutatóintézetében mutatták be az alig fél gyufaskatulya nagyságú eszközt. A KFKl-ban létrehozott mágneses buboréktár 32 ezer információegység (32 kilobit) tárolására képes. A magyar buborékmemória-fejlesztés ma valóban a vezető műszaki hatalmak nyomában halad. A sorozatgyártásig eddig még csak néhány amerikai cég jutott el, Japánban az úgynevezett kvázi-tö- meggyártásnál tartanak, Franciaországban már kidolgozták a technológiát, Hollandiában pedig a Philips laboratóriumai-» ban intenzíven folyik a kutatás. Az NSZK- ban, ahol ugyancsak foglalkoztak vele, felhagytak a kutatással és a licencvásárlás mellett döntöttek. Egy angol cég már egy évvel ezelőtt a kísérleti gyártásnál tartott, de üzletpolitikai okokból leállt a buborékmemória termelésével. A szocialista országok közül a Szovjetunión kívül az NDK-ban foglalkoznak intenzíven buborékmemóriák előállításával. A buborékmemória tömeges alkalmazásának első nagy területe a szerszámgépek számítógépes vezérlése lehet. A buborékmemória ugyanis jól tűri a finom vezérlőberendezések számára egyébként kedvezőtlen gyári környezetet. Nagy tárolókapaöitása pedig lehetővé teszi, hogy valamennyi művelet programját megőrizze, s ezért nem kell a gépeket leállítani az újabb munkafolyamatok beprogramozásának idejére. Emellett buborékmemória felhasználásával nincs szükség a szerszámgérpvezérlés során még ma is gyakran alkalmazott lyukszalagra, amely könnyen megsérül, vagy beszeny- nyezödik. De ennél is fontosabb a buborékmemóriának az a tulajdonsága, hogy áramkihagyáskor nem „felejti el“ az információkat, mint a szerszámgépvezérlésben ma használatos félvezető-memóriák. További sikerekre a buborékmemória főként a különböző vezérlőberendezések, illetve a kisszámítógépek, vagy az úgynevezett intelligens számítógép-terminálok gyártóinál számíthat. A nagyszámítógépeknél - a szakemberek szerint - továbbra is a megszokott mágneslemez marad az uralkodó. (Heti Világgazdaság) \ A Központi Fizikai Kutatóintézetben kifejlesztett 32 000 bites tárolókapacitású buborékmemória-egység alig nagyobb egy fél gyufaskatulyánál
