La memoria de burbujas es un tipo de memoria de computadora no volátil que usa una película delgada de un material magnético para contener pequeñas áreas magnetizadas, conocidas como burbujas o dominios , cada una almacena un bit de datos. El material está dispuesto para formar una serie de pistas paralelas por las que las burbujas pueden moverse bajo la acción de un campo magnético externo. Las burbujas se leen moviéndolas hasta el borde del material, donde pueden leerse con una pastilla magnética convencional , y luego se reescriben en el borde más alejado para mantener la memoria circulando por el material. En funcionamiento, las memorias de burbujas son similares a los sistemas de memoria de línea de retardo .
La memoria de burbujas comenzó como una tecnología prometedora en la década de 1970, que ofrecía una densidad de memoria similar a la de los discos duros, pero un rendimiento más comparable al de la memoria central, sin tener partes móviles. Esto llevó a muchos a considerarlo un competidor por una "memoria universal" que podría usarse para todas las necesidades de almacenamiento. La introducción de chips de memoria semiconductores dramáticamente más rápidos empujó la burbuja al extremo lento de la escala, y las mejoras igualmente dramáticas en la capacidad del disco duro lo hicieron poco competitivo en términos de precio. [1] La memoria de burbujas se usó durante algún tiempo en las décadas de 1970 y 1980, cuando su naturaleza inmóvil era deseable por razones de mantenimiento o protección contra golpes. La introducción de Flash RAM y tecnologías similares hizo que incluso este nicho no fuera competitivo, y la burbuja desapareció por completo a fines de la década de 1980.
Historia
Precursores
La memoria de burbujas es en gran parte una creación de una sola persona, Andrew Bobeck . Bobeck había trabajado en muchos tipos de proyectos relacionados con el magnetismo durante la década de 1960, y dos de sus proyectos lo colocaron en una posición particularmente buena para el desarrollo de la memoria de burbujas. El primero fue el desarrollo del primer sistema de memoria de núcleo magnético impulsado por un controlador basado en transistores , y el segundo fue el desarrollo de la memoria de twistor .
Twistor es esencialmente una versión de memoria central que reemplaza los "núcleos" con un trozo de cinta magnética . La principal ventaja de twistor es su capacidad para ser ensamblado por máquinas automatizadas, a diferencia del núcleo, que era casi completamente manual. AT&T tenía grandes esperanzas en twistor, creyendo que reduciría en gran medida el costo de la memoria de la computadora y los colocaría en una posición líder en la industria. En cambio, las memorias DRAM llegaron al mercado a principios de la década de 1970 y reemplazaron rápidamente a todos los sistemas de memoria de acceso aleatorio anteriores . Twistor terminó usándose solo en unas pocas aplicaciones, muchas de ellas computadoras propias de AT&T.
Un efecto secundario interesante del concepto de twistor se notó en la producción; En determinadas condiciones, el paso de una corriente a través de uno de los cables eléctricos que pasan por el interior de la cinta provocaría que los campos magnéticos de la cinta se movieran en la dirección de la corriente. Si se usa correctamente, permitía que los bits almacenados se empujaran hacia abajo en la cinta y salieran del extremo, formando un tipo de memoria de línea de retardo , pero en la que la propagación de los campos estaba bajo el control de la computadora, en lugar de avanzar automáticamente en un conjunto. tasa definida por los materiales utilizados. Sin embargo, dicho sistema tenía pocas ventajas sobre el twistor, especialmente porque no permitía el acceso aleatorio.
Desarrollo
En 1967, Bobeck se unió a un equipo en Bell Labs y comenzó a trabajar para mejorar el twistor . La densidad de memoria del twistor era función del tamaño de los cables; la longitud de cualquier cable determinaba cuántos bits contenía, y muchos de esos cables se colocaban uno al lado del otro para producir un sistema de memoria más grande.
Los materiales magnéticos convencionales, como la cinta magnética utilizada en twistor, permitieron que la señal magnética se colocara en cualquier lugar y se moviera en cualquier dirección. Paul Charles Michaelis, trabajando con películas delgadas magnéticas de permalloy , descubrió que era posible mover señales magnéticas en direcciones ortogonales dentro de la película. Este trabajo fundamental condujo a una solicitud de patente. [2] El dispositivo de memoria y el método de propagación se describieron en un documento presentado en la 13ª Conferencia Anual sobre Magnetismo y Materiales Magnéticos, Boston, Massachusetts, el 15 de septiembre de 1967. El dispositivo utilizaba películas magnéticas delgadas anisotrópicas que requerían diferentes combinaciones de pulsos magnéticos para ortogonales. direcciones de propagación. La velocidad de propagación también dependía de los ejes magnéticos duros y fáciles. Esta diferencia sugirió que sería deseable un medio magnético isotrópico.
Esto llevó a la posibilidad de hacer un sistema de memoria similar al concepto de twistor de dominio móvil, pero usando un solo bloque de material magnético en lugar de muchos cables de twistor. Al comenzar a trabajar ampliando este concepto utilizando orthoferrita , Bobeck notó un efecto interesante adicional. Con los materiales de cinta magnética utilizados en twistor, los datos tenían que almacenarse en parches relativamente grandes conocidos como dominios . Los intentos de magnetizar áreas más pequeñas fallarían. Con la orthoferrita, si se escribía el parche y luego se aplicaba un campo magnético a todo el material, el parche se encogería hasta formar un círculo diminuto, al que llamó burbuja . Estas burbujas eran mucho más pequeñas que los dominios de medios normales como la cinta, lo que sugirió que eran posibles densidades de área muy altas.
Cinco descubrimientos importantes tuvieron lugar en Bell Labs:
- El movimiento bidimensional controlado de dominios de pared simple en películas de permalloy
- La aplicación de ortoferritas.
- El descubrimiento del dominio cilíndrico estable
- La invención del modo de operación de acceso al campo
- El descubrimiento de la anisotropía uniaxial inducida por el crecimiento en el sistema del granate y la comprensión de que los granates serían un material práctico.
El sistema de burbujas no puede describirse mediante una sola invención, sino en términos de los descubrimientos anteriores. Andy Bobeck fue el único descubridor de (4) y (5) y co-descubridor de (2) y (3); (1) fue realizado por P. Michaelis en el grupo de P. Bonyhard. En un momento, más de 60 científicos estaban trabajando en el proyecto en Bell Labs, muchos de los cuales se han ganado el reconocimiento en este campo. Por ejemplo, en septiembre de 1974, HED Scovil , PC Michaelis y Bobeck fueron galardonados con el IEEE Morris N. Liebmann Memorial Award por el IEEE con la siguiente mención: Por el concepto y desarrollo de dominios magnéticos de pared simple (burbujas magnéticas), y por reconocimiento de su importancia para la tecnología de la memoria.
Tomó algún tiempo encontrar el material perfecto, pero se descubrió que el granate tenía las propiedades correctas. Las burbujas se formarían fácilmente en el material y podrían empujarse a lo largo de él con bastante facilidad. El siguiente problema fue hacer que se movieran a la ubicación adecuada donde pudieran volver a leerse: el twistor era un cable y solo había un lugar adonde ir, pero en una hoja 2D las cosas no serían tan fáciles. A diferencia de los experimentos originales, el granate no obligó a las burbujas a moverse solo en una dirección, pero sus propiedades de burbuja eran demasiado ventajosas para ignorarlas.
La solución fue imprimir un patrón de diminutas barras magnéticas en la superficie del granate. Cuando se aplicaba un pequeño campo magnético, se magnetizaban y las burbujas se "pegaban" en un extremo. Al invertir entonces el campo, serían atraídos hacia el otro extremo, moviéndose hacia abajo de la superficie. Otra inversión los sacaría del final de la barra a la siguiente barra de la línea.
Un dispositivo de memoria se forma alineando diminutos electroimanes en un extremo con detectores en el otro extremo. Las burbujas escritas se empujarían lentamente hacia la otra, formando una hoja de giros alineados uno al lado del otro. Al conectar la salida del detector a los electroimanes, la hoja se convierte en una serie de bucles, que pueden contener la información todo el tiempo que sea necesario.
La memoria de burbujas es una memoria no volátil . Incluso cuando se cortó la energía, las burbujas permanecieron, tal como lo hacen los patrones en la superficie de una unidad de disco . Mejor aún, los dispositivos de memoria de burbujas no necesitaban partes móviles: el campo que empujaba las burbujas a lo largo de la superficie se generaba eléctricamente, mientras que los medios como cintas y unidades de disco requerían movimiento mecánico. Finalmente, debido al pequeño tamaño de las burbujas, la densidad era en teoría mucho más alta que la de los dispositivos de almacenamiento magnético existentes. El único inconveniente fue el rendimiento; las burbujas tenían que desplazarse hasta el otro extremo de la hoja antes de que pudieran leerse.
Comercialización
El equipo de Bobeck pronto tuvo memorias cuadradas de 1 cm (0,39 pulgadas) que almacenaban 4.096 bits, lo mismo que un plano estándar de memoria central en ese momento . Esto despertó un interés considerable en la industria. Los recuerdos de burbujas no solo podían reemplazar el núcleo, sino que parecía que también podían reemplazar las cintas y los discos. De hecho, parecía que la memoria de burbujas pronto sería la única forma de memoria utilizada en la gran mayoría de aplicaciones, siendo el mercado de alto rendimiento el único al que no podían servir.
La tecnología se incluyó en dispositivos experimentales de Bell Labs en 1974. [3] A mediados de la década de 1970, prácticamente todas las grandes empresas de electrónica tenían equipos que trabajaban en memoria de burbujas. [4] Texas Instruments introdujo el primer producto comercial que incorporó memoria de burbujas en 1977. [5] A fines de la década de 1970, varios productos estaban en el mercado, e Intel lanzó su propia versión de 1 megabit, la 7110. Sin embargo, a principios de la década de 1980 , la tecnología de memoria de burbujas se convirtió en un callejón sin salida con la introducción de sistemas de disco duro que ofrecen mayores densidades de almacenamiento, mayores velocidades de acceso y menores costos. En 1981, las principales empresas que trabajaban en la tecnología cerraron sus operaciones de memoria de burbujas. [6]
La memoria de burbujas encontró usos en nichos de mercado durante la década de 1980 en sistemas que necesitaban evitar las tasas más altas de fallas mecánicas de las unidades de disco y en sistemas que operan en entornos de alta vibración o severos. Esta aplicación también se volvió obsoleta con el desarrollo de la memoria flash , que también trajo beneficios de rendimiento, densidad y costos.
Una aplicación fue el sistema de videojuegos arcade Bubble System de Konami , introducido en 1984. Presentaba cartuchos de memoria de burbujas intercambiables en una placa basada en 68000 . El sistema de burbujas requirió un tiempo de "calentamiento" de aproximadamente 85 segundos (indicado por un temporizador en la pantalla cuando se enciende) antes de que se cargara el juego, ya que la memoria de burbujas debe calentarse a alrededor de 30 a 40 ° C (86 a 104 ° F) para funcionar correctamente. Sharp usó memoria de burbujas en su serie PC 5000 , una computadora portátil similar a una computadora portátil de 1983. Nicolet usó módulos de memoria de burbujas para guardar formas de onda en su osciloscopio modelo 3091, al igual que HP, que ofreció una opción de memoria de burbujas de $ 1595 que extendió la memoria en su modelo. Analizador de señal digital 3561A. GRiD Systems Corporation lo utilizó en sus primeras computadoras portátiles. La comunicación TIE la utilizó en el desarrollo inicial de los sistemas telefónicos digitales para reducir sus tasas de MTBF y producir un procesador central de un sistema telefónico no volátil. [7] La memoria de burbujas también se utilizó en el sistema Quantel Mirage DVM8000 / 1 VFX. [ cita requerida ]
Otras aplicaciones
En 2007, los investigadores del MIT propusieron la idea de utilizar burbujas de microfluidos como lógica (en lugar de memoria) . La lógica de burbuja usaría nanotecnología y se ha demostrado que tiene tiempos de acceso de 7 ms, que es más rápido que los tiempos de acceso de 10 ms que tienen los discos duros actuales, aunque es más lento que el tiempo de acceso de la RAM tradicional y de los circuitos lógicos tradicionales. haciendo que la propuesta no sea comercialmente práctica en la actualidad. [8]
Reciente de IBM [ ¿cuándo? ] el trabajo en la memoria de la pista de carreras es esencialmente una versión unidimensional de la burbuja, con una relación aún más estrecha con el concepto original de twistor en serie.
Ver también
- Granate galio gadolinio
Referencias
- ^ "Memoria de burbujas" . 10 tecnologías que se suponía que iban a explotar pero que nunca lo hicieron . Complejo. 2012-09-25. Archivado desde el original el 8 de octubre de 2012 . Consultado el 3 de octubre de 2012 .
- ^ Patente de EE. UU . 3.454.939 , emitida el 8 de julio de 1969
- ^ Stacy V. Jones (2 de febrero de 1974). "Ayuda de memoria de computadora ideada" . New York Times . Nueva York, NY p. 37. ISSN 0362-4331 . Archivado desde el original el 12 de enero de 2018.
- ^ Victor K. McElheny (16 de febrero de 1977). "Tecnología: una prueba de recuerdos de burbujas magnéticas" . New York Times . Nueva York, NY p. 77. ISSN 0362-4331 . Archivado desde el original el 11 de enero de 2018.
Entre los fabricantes de unidades de burbujas magnéticas, además de Bell Labs e IBM, se encuentran Texas Instruments, la división de control de procesos de Honeywell Inc. en Phoenix y Rockwell International ...
- ^ "Texas Instruments presenta terminal de computadora portátil: se dice que el modelo es el primero en usar memoria masiva y dispositivo de memoria de burbujas". Wall Street Journal . Nueva York, NY: Dow Jones & Company Inc. 18 de abril de 1977. p. 13. ISSN 0099-9660 .
- ^ Banks, Howard (20 de septiembre de 1981). "La burbuja de la computadora que estalló" . New York Times . Archivado desde el original el 24 de mayo de 2015 . Consultado el 17 de octubre de 2013 .
- ^ Computadora GRiD Compass 1101 Archivado el16 de septiembre de 2008en Wayback Machine , oldcomputers.net
- ^ Manu Prakash y Neil Gershenfeld , "Lógica de la burbuja de microfluidos", Ciencia , Volumen 315 (9 de febrero de 2007)
enlaces externos
- Grandes microprocesadores del pasado y del presente. Apéndice F: Tipos de memoria : sitio web de John Bayko
- Archivo de volantes de Arcade : Folleto del sistema de burbujas de Konami
- Burbujas: la mejor memoria
- ¿Qué pasó con Bubble Memory?
- Magnetic Bubble Memories - Sitio web de George S. Almasi
- Novedosa memoria de burbujas no magnética
- Estructura de una burbuja de memoria
- Una vista despiezada y una foto de una memoria de burbujas desmontada, que muestra PCB con chips de burbujas de memoria