Festplattenspeicher

1. Einleitung
Ich möchte in diesem Referat aufgrund der Tatsache, daa es bereits Referate über dynamische und statische RAMs sowie über ROMs gibt, auf diese nicht mehr eingehen und mich auf Festspeicher konzentrieren.
Hier behandle ich im folgenden Magnetplattenspeicher, wobei ich in erster Linie auf Systeme für die Groß-EDV eingehe, die aber vom Prinzip und der Technik her derzeit in die PC-Technik übernommen werden.
Magnetbandsysteme werden ebenfalls hauptsächlich in der Groß-EDV eingesetzt, wobei dieses von den beschriebenen Speichersystemen wahrscheinlich jenes mit der schlechtesten Zukunft ist, da es hauptsächlich zur Archivierung verwendet wird, und heute in manchen Rechenzentren bereits Magnetplattensysteme dafür verwendet werden.
Der letzte Abschnitt in diesem Referat behandelt Magnetblasenspeicher, wobei ich hier relativ genau auf die Grundlagen eingehe, die ich in den beiden anderen Fällen voraußetze. Sie sind das neüste Speichersystem und derzeit ncoh nicht sehr verbreitet, es wird aber allgemein angenommen, daa sie in Zukunft noch stärkere Verbreitung finden.

2. Magnetplattenspeicher:
Sie sind Speichersysteme, die einen relativ schnellen Zugriff auf die Daten ermöglichen, aber auch relativ teür sind. Man unterscheidet hier zwischen zwei Arten von Plattenlaufwerken:

Abgesehen von der grundsätzlichen Positionierung der Köpfe, bei der sie einmal prinzipiell auf die richtige Spur gebracht werden, müßen sie nun noch dort gehalten werden, nachdem der Tauchspulmotor im Gegensatz zu einem Schrittmotor einer Bewegung im nichterregten Zustand keinerlei Widerstand entgegensetzt. Diese Regelung erfolgt über den Spurfolge-Regelkreis.

Hier sind die Schreibdaten so codiert, daa eine “1“ durch ein HIGH in der zweiten Hälfte der Bitzellzeit, und eine “0“ durch ein HIGH in der ersten Hälfte der Bitzellzeit repräsentiert wird. Folgen aber zwei HIGHs unmittelbar hintereinander, so wird das Zweite weggelaßen. Die auf die Platte geschriebene Information ergibt sich daraus jetzt derart, das für jeden LOW -> HIGH – Übergang ein Flußwechsel stattfindet.

Auch wenn die Vorzugsrichtung ausreichend ausgeprägt ist und die Magnetisierung im rechten Winkel zur Schicht liegt, wird die Schicht dazu tendieren, eine Struktur auszubilden, bei der etwa gleich große Gebiete in den beiden Richtungen magnetisiert sind. Eine derartige Struktur sind z.B. die gedrängten Magnetblasen wie in Bild 4.3. Eine andere derartige Struktur sind serpentinförmige Streifen wie in Bild 4.4.
Diese beiden Strukturen sind in einer guten Magnetblasenschicht ohne zusätzliche Magnetfelder stabil. Isolierte Magnetblasen wie in Bild 4.1 erfordern jedoch eine Vormagnetisierung um stabil zu sein. Dieses Feld (HB), das in Richtung der Magnetisierung in der Schicht außerhalb der Magnetblasen orientiert sein muß, stabilisiert die überwiegende Magnetisierung in dieser Richtung.

Wie Bild 4.7 zeigt, wird die Magnetblase bei nach rechts zeigendem Rotationsfeld Hip zum linken Ende des Balkens vom T gezogen, und bleibt dort an einem Energieminimum. Mit dem weiterdrehenden Feld bewegt sich die Magnetblase entlang des Balkens von T, springt zum I-Element und weiter zum nächsten T.

Die TI-Elemente sind auf der magnetischen Schicht mit einer dünnen Zwischenlage aus Quarz aufgebracht.
Die Fortbewegungsgeschwindigkeit der Magnetblasen hängt von den dynamischen Eigenschaften der Blasen ebenso wie von Größe und Freqünz des rotierenden Feldes ab. Derartige Magnetblasensysteme werden üblicherweise mit Freqünzen zwischen 0,1 und 1 MHz betrieben.
Die Detektion von Magnetblasen wird in der Praxis elektronisch durch eine Widerstandsänderung in einem magnetisch empfindlichen Widerstandßtreifen, der auf der magnetischen Schicht aufgebracht ist, durchgeführt. Um Magnetblasen in der Forschung an beliebigen Positionen beobachten zu können, werden magnetooptische Methoden verwendet. Wenn die magnetische Schicht mit polarisiertem Licht beleuchtet ist, erzeugt die umgekehrte Magnetisierung der Magnetblasen eine lokale Rotation. Diese Rotation kann mit geeigneten Filtern erkannt werden.

Zum Abschlua möchte ich noch einige allgemein verwendbare Speichereinheiten auf Magnetblasenbasis beschreiben, um die Möglichkeiten und Abmeßungen zu demonstrieren.
Die ersten Speichereinheiten wurden von der Firma Bell Telephone Laboratories gebaut. Diese haben zwei Substrate, von denen jedes 14 64 kBit-Chips beinhaltet, womit sich eine Gesamtkapazität von etwa 5 MB ergibt. Bei einer Freqünz von 100kHz haben sie eine Zugriffszeit von 2,7 ms und einen Datenflua von 0,7 MB/s.
Rockwell International stellte 100kBit Chips vor, die aus einem langen Schieberegister aufgebaut sind. Es sind hier 8 derartige Chips in einem Modul, womit 100kB Speicherfähigkeit erreicht werden. Die Abmeßungen dieser Module sind 11,5x19x3,8 cm und sie wiegen 1,14kg.
Hitachi stellte eine Konfiguration mit 4 256 kBit-Chips vor, die zu einer 1MBit Einheit vereinigt sind, und auf einer 18x15cm Grundplatte montiert sind. Diese Speichereinheit kommt mit einer 5V Versorgung aus.