نحوه عملکرد ادوات ذخیره کننده اطلاعات دیجیتالی


دانشگاه جامع پیام نور استان تهران
واحد دماوند

پایان نامه کارشناسی فیزیک
گرایش : حالت جامد

عنوان :
نحوه عملکرد ادوات ذخیره کننده اطلاعات دیجیتالی
استاد راهنما :
جناب آقای دکتر شکری
نگارش :
الناز همرنگی

مهر 1386

فهرست مطالب
عنوان
چکیده
مقدمه
فصل اول ) نانوتکنولوژی :
1-1- آغاز نانوتکنولوژی
1-2- نانوتکنولوژی از دیدگاه جامعه شناختی
1-3- نانوتکنولوژی و میکرو الکترونیک
1-4- فنآوری نانو و فیزیک الکترونیک
فصل دوم ) الکترونیک مغناطیسی
2-1- پیش گفتار
2-2- انتقال وابسته به اسپین
2-3- اصول اولیه
2-4- ثبت مغناطیسی
2-5- حافظه های غیر فرار
2-6- کاربردهای آتی
فصل سوم ) مقاومت مغناطیسی و الکترونیک اسپینی
3-1- پیش گفتار
3-2- مقدمه
3-3- مقاومت مغناطیسی عظیم (GMR)
3-4- معکوس مغناطیسی سازی با تزریق اسپینی
3-5- مقاومت مغناطیسی تونل زنی (TMR)
فصل چهارم ) حافظه دسترسی اتفاقی (RAM):
4-1- مبانی اصول اولیه
4-2- مرور کلی
4-3- پیشرفت های اخیر
4-4- جداره حافظه
4-5- حافظه دسترسی اتفاقی Shodow
4-6- بسته بندی DRAM
فصل پنجم ) حافظه با دسترسی اتفاقی مغناطیسی (MRAM):
5-1- مشخصات کلی
5-2- مقایسه با سایر سیستم ها
5-2: الف) چگالی اطلاعات
5-2: ب) مصرف برق
5-2: ج) سرعت
5-3- کلیات
5-4- تاریخ ساخت حافظه ها
5-5- کاربردها
فصل ششم ) حافظه فقط خواندنی (ROM):
6-1- تاریخچه
6-2- کاربرد ROM برای ذخیره سازی برنامه
6-3- حافظه ROM برای ذخیره سازی داده ها
6-4- سایر تکنولوژی ها
6-5- مثال های تاریخی
6-6- سرعت حافظه های ROM
6-6: الف) سرعت خواندن
6-6: ب) سرعت نوشتن
6-7- استقامت و حفظ اطلاعات
6-8- تصاویر ROM
فصل هفتم ) ضبط کردن مغناطیسی :
7-1- تاریخچه و سابقه ضبط کردن مغناطیسی
فصل هشتم ) مواد برای واسطه های ضبط مغناطیسی :
8-1- اکسید فریک گاما
8-2- دی اکسد کروم
8-3 اکسید فزیک گاما تعدیل شده به واسطه سطح کبالت
فصل نهم ) دیسک های مغناطیسی :
9-1- سازماندهی دیسک ها
9-2- برآورد ظرفیت ها و فضای مورد نیاز
9-3- تنگنای دیسک
9-4- فری مغناطیس
فصل دهم ) نوار های مغناطیسی :
10-1- کاربرد نوار مغناطیسی
10-2- مقایسه دیسک و نوار مغناطیسی
فصل یازدهم) فلاپی دیسک :
11-1- مبانی فلاپی درایو
11-2- اجزای یک فلاپی دیسک درایو
11-2: الف ) دیسک
11-2: ب) درایو
11-3 نوشتن اطلاعات بر روی یک فلاپی دیسک
فصل دوازدهم ) هارد دیسک چگونه کار می کند :
12-1- اساس هارد دیسک
12-2- نوار کاست در برابر هارد دیسک
12-3- ظرفیت و توان اجرایی
12-4- ذخیره اطلاعات
فصل سیزدهم ) فرآیند ضبط کردن و کاربردهای ضبط مغناطیسی :
13-1 هدف های ضبط
13-2- کارآیی هد نوشتن
13-3- فرآیند هد نوشتن
13-4- فرآیند خواندن
نتیجه گیری و پیشنهادات
پیوست الف )
منابع و مآخذ

چکیده :
در سال های اخیر بعد از کشف TMR , GMR در چند لایه های مغناطیسی علاقه شدیدی به گسترش این موضوع در بین محققین به وجود آمد.
در این اثر علاوه بر درجه آزادی از اسپین آن نیز استفاده شده است. با پیشرفت این تحقیقات ، کاربرد وسیع آن در ادوات ذخیره کننده اطلاعات دیجیتالی مشخص شد. این پدیده های اسپینی به سرعت به اجراء در آمده اند، مخصوصاً از بعد از سال 1988 پس از مشاهده نخستین GMR.
کلمات کلیدی در این پروژه ، حافظه های غیر فرار ، مقاومت مغناطیسی عظیم و مقاومت مغناطیسی تونل زنی ، ROM , MRAM , PAM ، دیسک های مغناطیسی و Shodow RAM و. .. می باشد.

مقدمه :
در این پروژه به بررسی انواع حافظه ها ، چگونگی عملکرد دیسک ها و نیز نحوه ی ضبط اطلاعات بر روی آنها و به طور کل ضبط روی مواد مغناطیسی می پردازیم.
هنگامی که اطلاعات بر روی یک به اصطلاح واسطه ذخیره یا ضبط می گردند (در اشکال متفاوت ضبط مغناطیسی) ، در می یابیم همواره چه در زمان گذشته و چه در زمان حال این فن آوری بوده است که بر صنعت تسلط داشته است. ذرات مغناطیسی با لایه های نازک دارای کورسیوتیه چند صد. … هستند و به آسانی قادر به حفظ یک الگوی مغناطیسی از اطلاعات ثبت شده ( در چگالی ده ها هزار بیتی ) برای صد ها سال بوده و با این حال هنگامی که مطلوب باشد، الگو با نوشتن اطلاعات جدید بر روی قدیم به سادگی قابل تغییر می باشد.
از آنجایی که فرآیند ضبط مستلزم یک تغییر در جهت استپین های الکترون است ، فرآیند به طور نا محدود معکوس پذیر است و اطلاعات جدید ممکن است فوراً بدون هیچ فرآیندی توسعه لازم را داشته باشد. این مقاله با توسعه خواص مغناطیسی مواد ضبط می پردازد که از 1975 رخ داده اند.
قدیمی ترین مواد ضبط مغناطیسی عبارت بودند از سیم های فولاد زنگ نزن1 12% نیکل و 12% کروم ، که طوری آبکاری آنیلینگ شده بودند که ذرات تک حوزه از فاز مزیتی در یک شبکه آستنیت رسوب می کردند. پسماند زدایی تا Oe300-200 به این طریق به آسانی به دست می آید. در شکل عملی ، فایده سیم ها را می توان محدود کرد. سیم ها طوری تابیده می شوند که نواحی از سیم که در حین ضبط کردن با هد در ارتباط است. لزوماً در عمل خواندن ، نواحی نیست که به هد مماس می شود ، ثانیاً سیم ها به آسانی می شکستند و فقط توسط گره زدن می شد آنها را ترمیم کرد.
به همین دلایل سیم ها در دهه های 1940 و 1950 با نوار های وصله جایگزین شدند که با ذرات دارای ترکیب مصنوعی 7-Fe2O3 تک حوزه – (تک کاربرد) بودند. دیسک های مغناطیسی این ذرات را استفاده کردند تا اینکه دهه 1990 فرا رسید. مکانیزم معکوس سازی مغناطیسی کردن در ذرات تک حوزه سوزنی شکل ( با طول نوعاً 3/0 و قطر Mm06/0) که عبارتند از دوران غیر منسجم اسپین ها ، مورد قبول واقع نشد.
در یک دسته بندی کلی حافظه هایی که در سیستم های الکترونیکی – استفاده می شوند به دو نوع حافظه های مغناطیسی (مثل فلاپی دیسک ها و دیسک های سخت ) و نیمه هادی تقسیم می شوند.
حافظه های نیمه هادی که بر خلاف حافظه های مغناطیسی فاقد اجزای متحرک و مکانیکی هستند از آرایه هایی از سلول های حافظه تشکیل شده اند که این آرایه ها بسته به نوع حافظه از تعدادی عنصر الکترونیکی مثل ترانزیستور و خازن تشکیل شده اند.
این نوع حافظه ها به سه دسته کلی به نام RAM , ROM و Hybrid که ترکیبی از دو نوع اول می باشند ، تشکیل شده اند.
RAM ها به دو نوع SRAM , DRAM تقسیم می شوند که از لحاظ الکترونیکی تفاوت آن ها در اجزای سازنده ی آن ها است.
ROM ها بر اساس روش نوشتن اطلاعات جدید و تعداد باز نویسی ، تقسیم بندی می شوند. اطلاعات موجود در ROM ها غیر فرار بوده و در غیاب تغذیه حفظ می شوند. و معمولاً برای نگهداری کد نرم افزارها در سیستم های میکروپروسسوری استفاده می شوند.
با پیشرفت تکنولوژی حافظه ها در سال های اخیر ، مرز بین RAM , ROM محو شده است. بدین صورت که حافظه هایی ساخته شده اند که از یک سو اطلاعات موجود در آن ها در غیاب تغذیه حفظ می شود و از سویی دیگر بوسیله ی سیگنال های الکتریکی قابل بازنویسی هستند. بنابراین از این حافظه ها به نام ترکیبی یا Hybri یاد می شود حافظه های ترکیبی به سه نوع NVRAM,EEPROM,Flash تقسیم می شوند که دوتای اولی از نسل ROM ها هستند و NVRAM نوع تغییر یافته ای از RAM هاست.

1-1- آغاز نانوتکنولوژی
نانو تکنولوژی از یک رشته علمی خاص مشتقل نمی شود. با وجودی که نانو تکنولوژی بیشترین وجه مشترک را با علم مواد دارد ، خواص اتم و ملکول شالوده بسیاری از علوم است و در نتیجه دانشمندان حوزه های علمی به آن جذب می شوند. برآورد می شود در سراسر جهان حدود 000/20 نفر در نانو تکنولوژی کار می کنند. تحقیقات در مقیاس بسیار ریز در رشته های الکترونیک ، نوروبیو تکنولوژی به ترتیب نانو الکترونیک ، نانو اپتیکس و نانو بیوتکنولوژی نیز نامیده می شود.

پیشوند نانو از کلمه یونانی به معنای کوتوله مشتقل می شود. براساس برآورد شرکت لاکس ریسرچ در نیویورک ، بودجه کل تحقیق و توسعه نانو تکنولوژی دولت ها و شرکت ها در سراسر جهان در سال 2004 بیش از 6/8 میلیارد دلار بود. نیمی از این بودجه از جانب دولت ها تامین می شود. اما به پیش بینی لاکس ریسرچ در سال های آینده ، شرکت ها احتمالاً بودجه بیشتری از دولت ها صرف این علم خواهند کرد.

با این حال کیفیت برخی محصولات موجود با کاربرد نانو تکنولوژی بهبود یافته است و در چند سال آینده بر تعداد آنها افزوده خواهد شد. مثلاً با افزودن ذرات ریز نقره ، بانداژ ضد سوختگی خاصیت ضد میکروبی پیدا کرده است. با اتصال ملکول های ایجاد کننده مانع به فیبر پنبه ، پارچه هایی تولید شده است که ضد لکه و بو است. راکت های تنیس با افزودن ذرات ریز تقویت شده است. در دراز مدت نانو تکنولوژی به نوآوری های بزرگتری خواهد انجامید ، از جمله انواع جدید حافظه کامپویتر ، فناوری پزشکی و روش های تولید انرژی بهتر مانند سلول های خورشیدی.
1-2- نانو تکنولوژی از دیدگاه جامعه شناختی
امروزه واژه تکنولوژی برای توضیح جامع تمامی فعالیت های انجام شده در سطح اتمی و مولکولی که کاربردی در دنیای حقیقی داشته باشند به کار می رود. از آنجا که نانو تکنولوژی همواره در حال دگرگونی زندگی بشر است و نانو تکنولوژی جایی است که تکنولوژی امروز ما به آن سمت حرکت می کند بنابراین علم و تکنولوژی امروز ما در مقیاس نانو در بر گیرنده تحقیق و توسعه در نوک پیکان گستره وسیعی از رشته ها است. اصطلاح نانو تکنولوژی در هر جایی که دانشمندان تکنو لوژیست ما با عناصر سازنده مواد اتمها و مولکولها سر و کله می زنند به کار می رود. در واقع علوم و تکنولوژی در مقیاس نانو مرزهای شیمی ، علم ، مواد پزشکی و سخت افزارهای کامپیوتر تحقیقاتی که ادامه انقلاب تکنولوچی را ممکن می سازد در نور دیده است.
نانو تکنولوژی پهنه ای از علم است که در آن ابعاد و تلرانس هایی با دقت یک دهم تا صد نانومتر نقش حیاتی ایفا می کند. در واقع این تعریف از Albert Franks تمامی زمینه های نانو را در بر می گیرد.
نانو تکنولوژیی که به مراتب قدرتمند تر و نظام مندتر است و در آن ماشینهایی در مقیاس نانو برای تولید محصولاتی در مقیاس بزرگ با دقت اتمی و هزینه پایین به کار می روند.

مکان مهندسی در مقیاس مولکولی برای اولین بار توسط ریچارد فاینمن (R.Feynnman)، برنده جایزه نوبل فیزیک ، مطرح شد. فانیمن طی یک سخنرانی در انستیتو تکنولوژی کالیفرنیا در سال 1959 اشاره کرد که اصول و مبانی فیزیک امکان ساخت اتم به اتم چیزها را رد نمی کند. وی اظهار داشت که می توان با استفاده از ماشین های کوچک ماشین هایی به مراتب کوچک تر ساخت و سپس این کاهش ابعاد را تا سطح خود اتم ادامه داد. همین عبارت های افسانه وارد فاینمن من راهگشای یکی از جذاب ترین زمینه های نانو تکنولوژی یعنی ساخت روبوت هایی در مقیاس نانو شد. در واقع تصور در اختیار داشتن لشکری از نانو ماشین هایی در ابعاد میکروب که هر کدام تحت فرمان یک پردازنده مرکزی هستند ، هر دانشمندی را به وجود می آورد. در رویای دانشمندانی مثل جی استورس هال (J.Storrs Hall) و اریک در کسلر (E.Drexler) این روبوت ها یا ماشین های مونتاچکن کوچک تحت فرمان پردازنده مرکزی به هر شکل دلخواهی در می آیند.
به عنوان یکی از ویژگی های نانو تکنولوژی می توان گفت که این مفهوم در بردارنده زمینه تحقیق و توسعه ای کاملاً چند رشته ای است. در واقع تحقیقات در مقیاس نانو به بهره گیری همزمان از دانش ابزارها و تکنیکها و نیز اطلاعات درباره فیزیک واکنشها مولکولی و اتمی تبدیل شده است. امروزه دانشمندان علم مواد مهندسان مکانیک و الکترونیک و محققان علوم پزشکی به دنبال تشکیل تیمهای تحقیقاتی متشکل از زیست شناسان فیزیکدانان و شیمیدانان هستند.
نانو تکنولوژی می تواند باعث گسترش فروش سالانه 300 میلیارد دلار برای صنعت نیمه هادیها و 900 میلیون دلار برای مدارهای مجتمع، طی 10 تا 15 سال آینده شود.

در چند سال گذشته بازار چند میلیارد دلاری بر پایه نانوتکنولوژی کسترش یافته اند. برای مثال در ایالات متحده ، IBM برای هد دیسکهای سخت ، یک سری حسگرهای مغناطیسی را ابداع کرده است.

M3 , Eastern Kodak تکنولوژی ساخت فیلمهای نازک نانو ساختاری را به وجود آورده اند. شرکت Mobil کاتالیستهای نانو ساختاری را برای دستگاههای شیمیایی تولید کرده است و شرکت Marck ، داروهای نانوذره ای را عرضه کرده است. تویوتا در ژاپن مواد پلیمری تقویت شده نانوذره ای را برای خودروها و Samsung Electronics در کره ، در حال کار بر روی سطح صفحات نمایش توسط نانولوله های کربنی هستند. بشر درست در ابتدای مسیر قرار دارد و فقط چندین محصول تجاری از نانوساختارهای یک بعدی بهره می گیرند (نانو ذرات ، نانو لوله ها ، نانو لایه و سوپر لاستیکها). نظریات جدید و روشهای مقرون به صرفه تولید نانو ساختارهای دو و سه بعدی از موضوعات مورد بررسی آینده می باشد.
یک گروه از محققان شرکت آی بی ام موفق شدند 35 اتم گزنون را بر روی یک صفحه از جنس نیکل جای دهند و با کمک این تک اتمها نامی را بر روی صفحه نیکلی درج کنند. محققان دیگر به بررسی درباره ساختارهای ریز موجود در طبیعت نظیر تار عنکبوت ها و رشته های ابریشم پرداختند تا بتوانند موادی نازک تر و مقاوم تر تولید کنند. در این میان ساخت یک نوع مولکول جدید کربن موسوم به باکمینستر فولرین یا کربن – 60 راه را برای پژوهشهای بعدی هموارتر کرد. محققان با کمک این مولکول که خواص حیرت انگیز آن هنوز در دست بررسی است ، لوله های موئینه ای در مقیاس نانو ساخته اند که می تواند برای ایجاد ساختارهای مختلف در تراز یک میلیونیم متر مورد استفاده قرار گیرد. بررسی هایی که در ابعاد نانو بر روی مواد مختلف صورت گرفته و خواص تازه ای را آشکار کرده است. به عنوان مثال ذرات سیلیکن در این ابعاد از خود نور ساطع می کنند و لایه های فولاد در این مقیاس از استحکام بیشتری در قیاس با صفحات بزرگتر این فلز برخوردارند.
1-3- نانو تکنولوژی و میکرو الکترونیک
دانش میکرو الکترونیک امروژه گسترش چشمگیری پیدا کرده است. طبق تئوری scaling که در شرکت IBM مطرح شد ، کاهش ابعاد ترانسیزتور CMOS منجر به بهبود سرعت ، قیمت و توان مصرفی می شود.
بنابراین سایز ترانزیستورها هر 3 سال به طور متوسط 7و0 برابر کوچکتر شده است اما به دلیل قوانین مکانیک کوانتوم محدودیت تکنیک های ساخت ممکن است. از کاهش بیش از این از لحاظ اندازه در ترازیستورهای FET معمولی جلوگیری شود و در یکی دو دهه آینده با روش های متداول ساخت در ابعاد زیر 50 نانومتر متوقف شود به این ترتیب کوچک سازی عناصر مدارها تا به حد نانومتری حتی در اندازه مولکولی محققان را به سمتی سوق می دهد که در جهت افزایش قدرت و کارایی ترانزیستور ها خیلی بیشتر از حالت معمولی فعالیت می کنند دستگاههای نانومتری جدید می توانند در دو حالت سوییچ و آمپلی فایر ایفای نقش می کنند با وجود این بر عکس FET های امروزی که عمل آنها بر اساس جا به جایی اجرام الکترونها در حجم ماده می باشند دستگاههای جدید بر اساس پدیده مکانیکی کوانتومی عمل می کنند و در اندازه نانومتری ظاهر می شوند.
در سیستم های مجتمع فوق العاده فشرده امروزی ULSI که ضخامت اکسید گیت آنها به چند لایه اتمی می رسد. تفاوت اساسی میان تکنولوژی ULSI و نانو تکنولوژی تفاوت میان روش پیاده سازی بالا به پایین و پایین به بالا برای تولید یک محصول است در روش بالا به پایین مساله اصلی هزینه بسیار زیاد کوچک تر کردن ابعاد ترانزیستورها با روش لیتو گرافی است ، در حالی که هدف اصلی تکنولوژی ULSI کاهش هزینه ها بر بیت در حافظه ها و هزینه بر سوییچ در مدارات منطقی بوده است. از آن سو در روش پایین به بالا انتظار می رود که با استفاده از روش های پیچیده شیمیایی و طراحی مولکولی بتوان بلوک های پایه سیستم را پیاده سازی کرد. اما مساله اصلی یکنواختی و قابلیت اطمینان سیستم در مقیاس وسیع است. اگر بتوان معماری فعلی مدارات مجتمع را بر اساس روش پایین به بالا و با قابلیت اطمینان بالا پیاده کرد فهرست بندی نانو تکنولوژی اهمیت فوق العاده در توسعه صنعت IC پیدا میکند.
در تکنولوژی ULSI از آنجایی که کارامدی سیستم مورد نظر است بیشترین درجه آزادی در طراحی سیستم و سپس طراحی مدار وجود دارد ، لذا فرآیند ساخت و ادوات نیمه هادی مثل ترانزیستورها کمترین تنوع را دارند. متقابلاً در نانو تکنولوژی بلوکهای پایه متنوعی با کارآمدی بالا وجود دارند در حالی که معماری سیستم و ارتباط بین بلوک ها به خوبی در نظر گرفته نشده است.
به هر حال دو روش برای توسعه نانو الکترنیک متصور است. روش اول آن که نانو تکنولوژی با تکنولوژی موجود ULSI ترکیب شود. تلفیق رشته هایی مثل بیوتکنولوژی و الکترونیک ترکیب بازار صنعت داروسازی و صنعت نیمه هادی و نهایتاً پیاده سازی سیستم های مجتمع که از مواد و اجزا متنوعی تشکیل شده اند از نتایج این روش به شمار می آیند. روش دوم آن که نانوتکنولوژی جایگزین تکنولوژی ULSI شود. این در صورتی مقدور خواهد بود که بتوان سیستم های فعلی را با کارکرد بهتر و قیمت پایین تر به روش پایین به بالا پیاده سازی کرد.

نتیجه : آنچه که مسلم است ، الکترونیک مولکولی دارای آینده ای درخشان است و با آهنگ بسیار سریعی در حال رشد و تکامل است. از این رو توجه خاصی را می طلبد. نتایج عملی رشد و توسعه شاخه های نانو تکنولوژی مانند نانو الکترونیک سبب ساخت تجهیزاتی خواهد شد که در مقایسه با گذشته اختلاف فاحش داشته و نسل کاملاً جدیدی با قابلیت های منحصر به فرد خواهد بود. نانو لوله ها و DNA به عنوان دو ابزار کارآمد در تولید محصولات نانو الکترونیک از اهمیت خاصی برخوردارند ، ولیکن در این میان DNA به دلیل داشتن خواص محلی و وجود آن در بدن موجودات زنده از اهمیت بیشتری برخوردار است. نانو تکنولوچی و شاخه های کاربردی آن در علوم مختلف مانند نانو الکترونیک به عنوان پدیده هایی نو ظهور هنوز قبل از تجاری سازی محصولاتشان ، احتیاج به پیشرفت در هر دو زمینه علمی و تکنولوژیکی را دارد. با توجه به اینکه هم اکنون برخی از محصولات این فناوری در بازار وجود دارد پیش بینی اینکه کدامیک از محصولات آینده بهتری دارند ( از نظر رقابتی) نیاز به بررسی بیشتر شاخصهای این فناوری در بخشهای صنعت و زیر مجموعه های این فناور دارد.
1-4- فناوری نانو و فیزیک الکترونیک
سازندگان قطعات الکترونیکی علاقه بسیاری به کوچک کردن ابعاد و بالا بردن قدرت محاسبات این تجهیزات دارند. این امر با استفاده از فناوریهای معمولی ، تقریباً به مرز نهایی خود نزدیک شده است. اما فناوری نانو تکنولوژی ، راه دیگری را پیش پا گذاشته است ، که می تواند دنیای الکترونیک را دگرگون سازد. از جمله وسایل الکترونیکی که با استفاده از این فناوری ساخته شده است ، می توان به دیودهای نوری ، رایانه های کوانتومی و ترانزیستورهای نانو اشاره کرد.
ساخت دیودهای نوری با ساتفاده از مواد نانو موجب می شود تا 80 درصد در هزینه برق صرفه جویی شود. یک گروه دیگر از محققان روش تازه ای موسوم به الگوی انتقال ابر شبکه استفاده کرده اند ، که ساخت نیم هادیهای نانومتری به قطر تنها 8 نانومتر را امکان پذیر می سازد.

2: الکترونیک مغناطیسی
2-1- پیش گفتار
رویکرد جدید به الکترونیک بر اساس نوسانات ناقل ها پدید آمده نه بر اساس الکترون ها یا حفره های موجود در سیستم های الکترونیکی سنتی نیمه هادی ها. پایه فیزیکی اثرات مشاهده شده ارائه گردیده و کاربردهای موفق اولیه این فنآوری در ذخیره سازی اطلاعات مورد بررسی قرار می گیرند. کاربردهای اضافی در این فنآوری ذخیره سازی اطلاعات مورد بررسی قرار گرفته است و نیز فرصت های اضافی در بهره برداری از این فن آوری توصیف شده اند.
– پژوهش اولیه در علوم فیزیک بالاخص در فیزیک مواد فشرده می توان به توسعه های مهمی در مهندسی و فیزیک کاربردی منجر گردد. یکی از مثال ها یا نمونه ها در این مورد کشف کارکرد ترانزیستور در ژرمانیوم (Ge) بود که عاقبت الامر به الکترونیک حالت جامد توسعه یافت. نکته قابل ملاحظه این است که اولین ترانزیستورهای تجاری Ge در سال 1952 یعنی 5 سال بعد از کشف اولیه وارد بازار گردیدند. یکی از نمونه های اخیر انتقال سریع در فاصله بین کشف تا به مرحله تجارتی کردن آن همانا اثر مقاومت مغناطیسی عظیم (GER) است که در ذخیره سازی اطلاعات بکار می رود. (GMR یک اثر کوانتومی مکانیکی است که در سازه های مغناطیسی فیلم نازک لایه دار مورد استفاده قرار می گیرد و آنها از لایه های یکی در میان فرو مغناطیس و غیر مغناطیس ساخته شده اند ) وقتی که ممان های مغناطیسی لایه های فرو مغناطیس موازی هم باشند ، در آن صورت پراکنش (پسینی ناقل ها به حداقل خود خواهد رسید و مواد ، حداقل مقاومت خود را دارند. وقتی که لایه های فرو مغناطیس مخالف نظم خود هستند و در یک خط نمی باشند ، پراکنش ناقل ها به حداکثر خواهد رسید و مواد در بالاترین مقاومت خود خواهند بود.
ممان های مغناطیسی با میدان های مغناطیسی خارجی جابجا یم شود. این موغاد می توانند هم اینک طوری ساخته شوند که تغییرات مهمی در مقاومت در جواب حیوان های مغناطیسی نسبتاً کوچک بوجود آورده و در دمای اطاق نیز کار کنند.
گزارش جامع درباره کشف GMR در مقاله ای دو سال [1]1988 انتشار داده شد. اولین محصولات که اثر اقتصادی مهمی داشتند شامل هدهای خواندن برای درایوهای دیسک سخت مغناطیسی هستند که در سال [2] 1997 توسط شرکت IBM اعلام گردید.
بازار این محصولات طبق برآورد به ترتیب 1 میلیارد دلار در سال خواهد بود که ذخیره سازی دیسک درایو آن از 1 تا 20 گیگابیت پس از منظور کردن مواد GMR جدید افزایش خواهد یافت.
دومین اثر اقتصادی مهم پس از کشف GMR ناشی از حافظه کامپیوتری مغناطیسی غیر فرار است. شرکت "هانی ول"2 قدوم مبارک حافظه"RAM"3 را در ژانویه سال [3]1997 اعلام نمود. اگر توسعه GMR RAM به سرعت پیشرفت هدهای خواندن GMR ادامه یابد ، در آن صورت می توان اثر مهمی را در بازار RAM پیش بینی نمود که آن نیز در حال حاضر در سراسر جهان در 100 میلیارد دلار در سال بر آورد می شود.
2-2- انتقال وابسته به اسپین :
انتقال پلاریزه اسپینی طبعاً در هر ماده رخ خواهد داد این عدم تعادل در کل در فلزات فرو مغناطیس رخ می دهد زیرا چگالی وضعیت ها در نوسان اسپین بالا و پایین الکترون ها غالب اوقات تقریباً همانند هم می باشند ولی انرژی وضعیت ها یا حالات نسبت بهم تغییر می کنند. شکل (2-1).

شکل (2-1) : نماش کلی از چگال حالت الکترونیکی که قادر هستند ، الکترون ها در یک فلز نرمال و در یک فلز فرو مغناطیس که حالت های اپسینی اکثریت آنها کاملاً پر شده اند. انرژی الکترونی E ، حالت فرمی Ef و N(E) چگالی حالت ها.
این تغییر به پر شدن نابرابر باندها منجر می گردد و آن منبع ممان مغناطیسی شبکه ای برای مواد است ، ولی می تواند نیز قطبی سازی اسپینی شبکه ای در یک اندازه گیری حمل و نقل بوجود آورد ولی علامت و دامنه آن قطبی سازی بستگی به اندازه گیری مخصوص دارد.
بعنوان مثال یک فلز فرو مغناطیس می تواند بعنوان منبعی از ناقل های قطبی اسپینی بکار رود و در نیمه هادی ها و فوق هادی ها تزریق شود. طبیعت ناقل های مخصوص قطبی اسپینی تزریق شده در یک نیمه هادی و وضعیت های انرژی الکترونیک مرتبط با هر ماده باید در هر مورد شناسایی شود.
مهمترین اثراتب طور کلی برای جریان های بسیار قطبی شده دیده می شوند ؛ بنابراین تلاش های متداومی در پیدا کردن 100% مواد هدایتی اسپینی قطبی بوجود می آید. اینها موادی هستند که فقط یک باند اسپینی اشغالی در سطخ فرمی دارند ولی مواد دارای قطبیت ناچیز برای توسعه و تولید وسایل مفید مناسب هستند ، (مخصوصاً CO,Fe و Ni و آلیاژهای آنها) [4] P بر حسب تعداد ناقل های n دارای اسپین رو به بالا (n1) یا اسپین رو به پایین (n1) تعریف می گردد درست مثل فرمول زیر :
(2-1)
اثرات مشاهده شده در وسایل حالت جامد می تواند در صورتی فوراً محقق شوند که فرض نیم که جریان تا 100% پلاریزه است. در آن مورد ، تنها حالات آنهایی هستند که بر آنها اسپین ناقل ها موازی با سمت اسپین آن حالات در سطح فرمی باشد.
اگر مغناطیسی شدن مواد معکوس گردد ؛ در آن صورت ، سمت اسپین آن حالات نیز معکوس خواهد شد. بدین ترتیب متناسب با سمت مغناطیسی شدن یک ماده به نسبت قطبی شده اسپین جریان ، هر ماده خواهد توانست هم یک رسانا باشد و هم یک عایق برای الکرتون های یک قطب اسپینی مخصوص.
می توان قیاس را در مورد نور قطبی شده عبور کننده از یک آنالیز در انجام داد ولی در رابطه با مورد بصری ، عبور محور پالاریزاسیون در 90 درجه مانع ارسال نور می شود در حالی که در رابطه با الکترون های اسپینی قطبی ، مغناطیسی ها باید 1820 درجه برای متوقف ساختن هدایت الکتریکی بچرخند.
2-3- اصول اولیه :
اولین اقدام در یک وسیله اسپینی قطبی (مذکور در شکل "2-2") تصور این نکته است که الکترون ها از یک فلز فرو مغناطیس و از میان یک فلز عادی به اندرون یک فلز فرو مغناطیس ثانویه راه پیدا می کنند.

شکل (2-2): طرح کلی انتقال اسپین قطبی شده از یک فلز فرو مغناطیس و از میان یک فلز عادی به اندرون یک فلز فرو مغناطیس ثانویه برای تکانه مغناطیسی ردیفی و غیر ردیفی.
وقتی که مغناطیس سازی دو فلز فرو مغناطیس در حالت تعادل باشد ، مقاومت پایین می آید ولی وقتی که مقاومت بالا است ، حالت غیر تعادلی پیدا می کند. وسایل واقعی در کل در سمت هایی که در شکل (2-2) نشان داده شد شناخته نمی شوند زیرا آنها از لایه های نازک ساخته نمی شوند و مقاومت عمود بر سطح بسیار کم می شود. سمت مشترک یا عمومی مذکور در شکل (2-3) مقاومت موثری بوجود می آورد ولی تصویر فیزیکی ناقل اسپینی – قطبی بسیار پیچیده تر است. اثر مستثنی سازی اسپین در لایه های غیر متعادل هنوز مشاهده می شود ولی به پراکنش و تبدیل جریان به مسیرهای محدود منتج می گردد (شکل (2-3)) وقتی که لایه ها ردیف می شوند هر دوی این مکانیسم های مقاومت زا حذف شده و مقاومت وسیله کم می شود.
این سیستم دو لایه ای ساده "شیر اسپینی"4 نامیده شده و طوری ساخته می شود که ممان مغناطیسی یکی از لایه های فرو مغناطیسی در میدان مغناطیسی کاربردی معکوس نمی شود در حالیکه ممان لایه دیگر به آسانی معکوس می گردد. سپس این لایه معکوس شونده مثل شیر کنترل عمل می کند. وسیله مذکور می تواند برای اندازه گیری یا کنترل میدان ها بکار رفته و می تواند کاربردهای متعددی داشته باشد.

شکل (2-3): طرح کلی از انتقال که موازی با صفحه ی فلز مغناطیسی که بین دو لایه قرار گرفته که اگر آن هم جهت باشند مقاومت پایین و اگر در خلاف جهت یکدیگر باشند مقاومت بالا خواهیم داشت.
2-4- ثبت مغناطیس :
اولین مورد کاربردی در تولید و ایجاد تاثیر اقتصادی واقعاً بزرگ این بود که آن مورد کاربری برای هدهای خواندن (میکروفن ها) در ضبط های مغناطیس دیسکی تاثیرات فراوان بجا گذاشته بود. این میکرو فن ها بیت های مغناطیسی ذخیره شده در رسانه ها را ذخیره می کنند.
این اطلاعات بعنوان نواحی مغناطیس شده رسانه ها موسوم به قلمروهای مغناطیسی در امتداد مسیرها ذخیره می شوند. مغناطیس خود بعنوان یک 0 در یک سمت و به صورت 1 در سمت دیگر ذخیره سازی می شود و در جایی که دو تا از این قلمروهای مغناطیسی با قطب مخالف با هم برخورد کنند ، یک جدول قلمرویی بوجود می آید که ناحیه میکروسکوپی بین 100 تا 1000 آمپر است. با وجودی که هیچ میدان مغناطیس از داخل قلمروی مغناطیسی شده بوجود نمی آید ولی قطب های مغناطیسی جبران نشده در مجاورت دیواره های قلمرویی میدان های مغناطیسی خاصی را تولید می کنند که تا بیرون از رسانه ادامه دارند و در جایی که دو سر دو قلمرو بهم می رسند ، قطب های مثبت بدون تعادل ، میدان مغناطیسی مخصوصی را بوجود می آورند تا در جایی که دو ته قلمرو بهم می رسند جدارهای مملو از قطب های منفی بدون تعادلی می شوند که یک چاهک مخصوص برای خطوط مغناطیسی شار که به داخل رسانه بر می گردد ، بوجود می آورند. عنصر طوری ساخته می شود [5] تا ممان مغناطیسی در لایه معکوس شونده موازی سطح رسانه در بنود هر میدان کاربردی قرار گیرد. ممان مغناطیسی در لایه مغناطیسی ثابت عنصر GMR در سمت عمود بر سطح رسانه ها قرار می گیرد ، بدین ترتیب وقتی سرآن از بالای یک جداره قلمرویی مثبت عبور کند ، ممان مغناطیس به پایین کشیده یم شود. مقاومت اندازه گیری شده عنصر GMR افزایش (برای لایه های غیر همسبو) و کاهش (برای لایه های همسو) می یابد.
هدف از طراحی این عنصر عبارت از حصول یک نسبت حداکثر تغییر در مقاومت در برابر تغییر در میدان حس شده می باشد. نوعاً تغییرات در مقاومت 1% گزارش شده است.
2-5- حافظه های غیر فرار :
مورد دوم قابل پیش بینی عبارت از داشتن یک اثر اقتصادی بزرگ است که همانا حافظه غیر فرار نمونه بزرگی از آن است. لفظ غیر فرار به ذخیره اطلاعاتی اطلاق می شود که در موقعی که نیرو از سیستمی جدا می شود ، تبخیر نمی گردد.
دیسک های مغناطیسی و نوارها گسترده ترین رسانه های ذخیره سازی اطلاعات غیر فرار بود که هم با دوام و هم ارزان می باشند. خود حافظه هسته ای کامپیوتری یک حافظه غیر فرار بود که از هسته های ترانسفور ماتور مغناطیسی مونتاژ می شد این حافظه از مواد مزیتی مغناطیسی عایق دار ساخته می شد و هسته های مبدل عبارت از حلقه های ریز دایره ای بودند که با سیم های مسی ریزی سیم پیچ می شدند. پالس های جریانی داخل سیم ها می توانستند ، هسته ها را از راست به چپ برای ذخیره سازی یک 0 یا یک 1 مغناطیسی کنند. بر هسته یک بیت بود ، اطلاعات آن توسط پالس های جاری خوانده می شوند و آن می توانست سمت هسته مغناطیسی از میان پالس القایی سیم دیگر تست کند ، با وجودی که این حافظه کند بود و پر هزینه ولی در دهه 1950 و 1960 حافظه استاندارد بود و این خوبی را داشت که وقتی برق دستگاه قطع می شد ، اطلاعات ذخیره شده بی عیب و بدون تغییر می ماند.
شرکت ها نی ول اخیراً ثابت کرد که عنصرهای GMR می توانند در آرایه هایی با فرآیندهای چاپ لیتوگرافی استاندارد ، حافظه ای را ایجاد کند که سرعت و چگالی نزدیک به سرعت یا چگالی حافظه نیمه رسانا را داشته باشد هر چند که غیر فرار است.
مثالی از ساختار چنین آرایه ای در شکل (2-4) نشان داده شده است. عنصرهای GMR اساساً ساختار شیر یا سوپاپ فرفره ای را دارند. این ساختارها سری به سری یا سیم های لیتوگرافی (چاپی) به گونه چیدمان شده اند که یک خط حس را تشکیل دهند خط حس محل ذخیره اطلاعات و دارای مقاومتی است که حاصلجمع مقاومت عنصرها است. جریان از میان خط حس عبور می کند و تقویت کننده های دو سر خط تغییرات در مقاومت عنصرها را تغییر می دهد. میدان های مغناطیسی توسط سیم های لیتوگرافی در بالا و پایین عنصرها که تقاطع خطوط حس در هر الگوی شبکه xy هستند ، بوجود آمده و بعلاوه دارای چند راهی در هر عنصر ذخیره سازی اطلاعات GMR می باشند.

شکل (2-4): یک طرح کلی از RAM که از عنصر GMR که به صورت سری به هم مربوط اند ، اسخته شده است. این عناصر برای نوشتن و خواندن به وسیله میدان های مغناطیسی که جریان های عبوری از خطوط بالا و پایین عناصر تولید شده اند ، تغییر یافته اند.

این شبکه های انفرادی خطوط تمامً عایق کاری می شوند ولی وقتی که پالس های جاری از اندرون آنها می گذرد ، آنها میدان های مغناطیسی که موثر بر عنصرهای مغناطیسی می باشند ، ایجاد می کند. در یک برنامه آدرس گذاری نمونه ، پالس هایی در خطوط بالایی و پایینی بکار می رود که تا نصف انتخاب شده است یعنی مید ان مرتبط به یک پالس ردیف واژگانی نیمی از مقدار مورد نیاز است تا بتواند مغناطیس های دو عنصر سوپاپ اسپینی را معکوس نمایند. ولی در جایی که هر دو خط در شبکه XY مشترک می شود ، دو پالس نیمه انتخابی می تواند یک میدان مرکب را که کافی برای معکوس کردن لایه نرم و یا کافی برای معکوس کردن لایه سخت است ، بوجود آورد. نوعاً یک پالس لایر 90 درجه باقی مانده را تکمیل می کند. هر عنصر هر آرایه با این شبکه xg می تواند برای ذخیره سازی اطلاعات و یا برای تحقیق کردن از عنصر آدرس گذاری شوند.
ذخیره سازی دقیق اطلاعات و برنامه های آدرس گذاریش اید بسیار متغیر باشد یکی از برنامه ها ذخیره کننده اطلاعات در لایه نرم وس افتاده کننده از روش های. .. سازی و بازیافت برای تحقیق یا استنطاق می باشد.
برنامه دیگری توانست یکایک عنصرهای GMR را طوری بسازد که پالس های قوی بر ذخیره سازی اطلاعات در لایه سخت بکار رود. پالس های با جریان کم می توانند برای جنباندن و به حرکت در آوردن لایه نرم در تحقیق کردن از عنصر با حس کردن تغییر در مقاومت بکار روند بدون اینکه اطلاعات محو یا بازیافت شود. در این برنامه ها تغییرات اضافی بسیاری وجود دارد و برنامه دقیق اغلب اختصاصی و وابسته به این شرایط مخصوص کاربرد حافظه است.
بعنوان مثال ، می توان بطور کلی از شرایط کاربرد حافظه ، سرعت خواندن و سرعت نوشتن و چگالی اطلاعات ذخیره شده و هزینه ساخت و ساز دست به انتخاب زد. هر مورد کاربردی ، رویکرد بهتری را دیکته می کند.
یکی از رویکردهای کاملاً متفاوت دیگر در به دست آوردن حافظه مغناطیسی غیر سیار با پیش کسوتی شرکت IBM [6] وضع و در آن از تونیل زنی اسپین قطبیده شده استفاده شده است. تونل زنی اسپین قطبید شده اولین بار در سال 1975 [7] بعنوان اثر دمای پایین گزارش شد که در آن Ge مانع یا سد کانال بعدی را تشکیل می داد.
این تکنیک تا اوایل دهه 1990 بکار نمی رفت مفهوم کلی وسیله در شکل (2-5) تبیین گردید. [8]

شکل (2-5): یک نقطه اتصال تونل مغناطیسی ، شکل گرفته بوسیله یک سد مجزای ظریف ، دو فیلم فلزی فرو مغناطیسی را جدا می کند. جریان های عبوری از نقطه اتصال موقعی که غیر هم ردیف اند با مقاومت بالاتری موجه می شوند و زمانی که آنها هم ردیف اند با مقاومت پایین.

دو لایه هدایت کننده با یک لایه عایق کاری خیلی نازک تفکیک گردید. ولی پس از کاربرد یک ولتاژ ، انرژی پتانسیل لایه پذیرنده کاهش می یابد و الکترون می تواند کانال را از میان مانع بطور مکانیکی رد کند. احتمال کانال بندی به طور طولی در موقعی افزایش می یابد که ولتاژ افزایش یابد ردست در هر وسیله کانال بندی که در آن فلزات نرمال بعنوان محل اتصال بکار می روند.
ولی اگر دوهادی فرفر مغناطیس باشند ، همین مسایل در ارتباط با اثر GMR بوجود می آید ، یعنی ، توصیف چرخه ای حالاتی که برای کانال بندی موجودند ایجاد می شوند بطور موثر می توان گفت که یک سد یا مانع اضافی بوجود می آید که وابسته به اسپین است که وقتی در لایه فرو مغناطیسی تنظیم می شوند ، مقاومت افت می کند.
درک فیزیکی مفصل این پدیده کماکان به طور جدی مورد تحقیق قرار گرفته است. ولی تغییرات بزرگی در مقاومت ظاهری وسیله (30% ~) در دمای اطاق امکان کاربرد فنآوری وسیله را می دهد. موردهای عملیاتی مشابه شیر اسپینی بوده که یک لایه سخت و یک لایه نرم دارد. ولی وسایل کانال بندی در کل حامل جریان های بسیار کمتری از وسایل GMR تمام فلز است که ممکن است مزیتی برای وسایل سبک دارای قدرت محدود باشد. ولی مقاومت بالا در وسیله های کانال گذاری می تواند بر حسب زمان پاسخ گویی و یا صدا غیر جالب باشد. این چالش در موقعی زیاد می شود که اندازه های وسیله کاهش می یابد زیرا وسایل کانال بندی ناقل جریان های عمود بر سطح لایه هاست ، و وقتی که محیط یا مساحت وسیله منقبض می گردد ، مقاومت افزایش می یابد. با وجود این ، پیشرفت های قابل ملاحظه ای در نمایش معماری آرایه حافظه رخ داده که در آن تونل زنی اسپین قطبیده شده بکار می رود.
یک مثال از این کاربردها در شکل (2-6) نشان داده شده است. مقاومت زیاد
نقطه اتصال تونل زنی اسپین قطبیده شده مانع از آن می شود که برنامه sense Line برای وسایل GMR بکار رود. برعکس بجای آن یک شبکه آرایه ای متقاطع با یک سه راهی کانالی واقع در هر نقطه تقاطع بکار می رود. این رویکرد اساساً ایجاد کننده یک ترتیب چهار وجهی کاوش است که به هر وسیله وصل است. افزون بر آن ، سرها یا قطب ها می توانند یک سرویس دوگانه ای را بوجود آورند زیرا جریان های پالس می توانند میدان های مغناطیسی لازم را در لایه های فرو مغناطیسی بوجود آورند. این طراحی با برنامه آدرس گذاری حافظه مبتنی بر GMR شباهت دارد.

شکل (2-6): یک طرح کلی از RAM سیم های هادی ، جریان اتصال را فراهم می کند و باعث می شوند که ولتاژها اندازه گیری شوند آنها همچنین تغییرات مغناطش عناصر را به وسیله ی ایجاد جریان در بالا و پایین اتصال های مغناطیسی برای تولید میدان های مغناطیسی امکان پذیر می سازد.
2-6- کاربردهای آتی :
به جز این کاربردها چندین کاربرد از تاثیرات و نتایج به دست آمده که نشان دهنده کاربردهای ممکن است ، این کاربردها یکی عبارت از تزریق ناقل های اسپینی پلاریزه شده در نوار فوق رسانایی از یک بالشتک اتصال فرو مغناطیس است. [9] و نیز ترانزیستور با پایه فلزی را داریم که در آن یک لایه فلزی متوسط الکترون ها در پایه بکار رفته است. [10] مسیر آزاد متوسط الکترون ها در پایه فلزی می تواند با تبدیل لایه GMR از حالت مقاومت پایینی به حالت مقاومت بالا نامیزان تغییر کند و به یک افت در فوق رسانایی وسیله منتج گردد. و بالاخره چند گروه تحقیقاتی مشغول تعقیب و دنبال کردن کار تزریق ناقل های اسپینی قطبی به یک کانال گار الکترونی دو بعدی می باشند. [11] مسیر آزاد بلند میانی الکترون ها در این کانال ها ، مسیرهای به طول میکرومتری را بدون پراکنش نوسانی اسپینی برای ناقل های اسپینی قطبی بوجود می آورند.
بهره برداری از پلاریزاسیون اسپینی ناقل ها گویای حرکت بسوی میدان مغناطیسی و مواد مغناطیسی و نیز گویای سمت جدید میدان الکترون ها است. توانایی در ساخت وسایل الکترونیکی ریزتروتوانایی در ترکیب کردن مواد غیر متشابه در یک وسیله برای ایجاد اثرات اسپینی قطبی مهم ترند.
بسیاری از وسایل الکترونیکی دیجیتالی امروز می توانند جای خود را با وسایل بسیار کوچکتر و دقیق تر عوض کنند. علت این امر این است که 100% پلاریزاسیون امکان کاربد درست خاموش و روشن شدن دستگاه را می دهد و مقاومت ظاهری بین دو حالت برقرار می شود. مثلاً به عنوان مثال مدار منطقی غیر فرار برنامه ریزی شدونده می توانند با عنصرهای الکترو مغناطیسی ساخته شوند. بنابراین یک تراشه ریز پردازنده ، می تواند با محاسبات میانی در بازسازی خود با سرعت های نانو ثانیه برنامه ریزی شوند آن هم با معکوس شدن مغناطیس برخی از عنصرها برای آدرس گذاری موثر بخش بعدی محاسبه.
به این ترتیب روش کاملاً جدیدی برای محاسبه با نرم افزارها بوجود آمده و یک تراشه منطقی برنامه ریزی شونده استاندارد به یک ریز پردازنده عمومی تبدیل می شود.

3-1- پیش گفتار :
موضوعات قابل بررس در رابطه با الترونیک اسپینی عبارتند از :
1) مگنتورزیستانس (مقاومت مغناطیسی ) در چند لایه های مغناطیس
2) معکوس مغناطیس کردن از رل تزریق اسپینی
3) تونل زنی اسپین قطبیده شده در نقطه اتصال تونل مغناطیسی با ترکیبی از الکترودهای فلز انتقالی فرومغناطیسی و اکسید نیمه فلزی
3-2- مقدمه :
الکترونیک اسپینی زمینه جدیدی از الکترونیک است که بر پایه رسانایی بوسیله الکترون ، یا حفره هایی در وسایل نیمه هادی نمی باشد ولی به خواص مختلف انتقال اکثر و حداقل الکترون های اسپینی متکی است. در واقع الکترون های اسپینی از وابستگی اسپینی رسانایی در فلزات فرو مغناطیس منتج می شود و آن می تواند در نانو استرکچرهایی مثل چند لایه ها و یا نقطه اتصال تونل مغناطیسی مثل TMR5 , GMR 6مورد بهره برداری قرار گیرد.
این پدیده های اسپینی به سرعت بر اجرا در آمده اند مخصوصاً از بعد از سال 1988 پس از مشاهده نخستین GMR سنسورهای مغناطیسی و میکروفن های قرائت بر اساس این اثر از سال 1994 و 1997 در دسترس است.

3-3- مقاومت مغناطیسی عظیم (GMR):
این وسیله در سال 1988 در چند لایه مغناطیسی آهن /کروم کشف شد[12] و آن مجموعه ای از لایه های Cr, Fe که ضخامت هر کدام به ترتیب 1 نانومتر بود. در این چند لایه ها مغناطیس شدن لایه های Fe مجاور با یک زوج تبادل درون لایه ای ضد مغناطیس به طور ضد موازی توجیه می شود. [13]

شکل (3-1): منحنی مقاومت مغناطیسی در K2/4 از (Fe/Cr) چند لایه ها
با کاربرد یک میدان مغناطیس ، مقاومت چند لایه کاهش می یابد مخصوصاً وقتی که مغناطیسی کردن های دو لایه ای درست میدان هم طراز شوند. نسبت GMR (مقاومت مغناطیسی عظیم) عبارت از مقاومت در حالت موازی است با این فرمول (3-3-1) GMR=(RAP-RP)/RP که در آن RP(AP)
عبارت از مقاومت در حالت موازی و 80% در دمای هلیومی و 20% در دمای اطاق است در حالیکه ضخامت Cr آن است. [14]
اثر GMR توسط Shad گزارش شده است. اثرات GMR در تعداد زیادی از سیستم ها با ترکیبی از فلز انتقالی فرو مغناطیسی یا آلیاژهای دارای فلزات غیر مغناطیسی گزارش شده اند. [15] تغییر GMR با ضخامت لایه غیر مغناطیسی نوسانی است[16] و آن منعکس کننده وابستگی ضخامت زوج مغناطیسی است.
ترکیب AP (ضد موازی) می تواند نیز در چند لایه هایی به دست آیند که در آن لایه های مغناطیسی پشت سر هم دارای فشارهای مختلف باشند[17] و یا با ترکیب لایه های مغناطیسی نرم و سفت ساخته شوند. ساختار بسیار معروف در بدست آوردن چیدمان AP همانا ساختار شیر اسپینی می باشد. [18] در این مورد چند لایه از یک لایه مغناطیسی نرم درست شده است و آنها لایه جدا از لایه غیر مغناطیسی و لایه مغناطیسی سخت و همراه با یک لایه ضد فرو مغناطیسی و یا مغناطیسی آهن مثل Femn می باشد. وقتی که میتوان مغناطیسی از منفی به مثبت می گراید عمل مغناطیسی شدن لایه آزاد در یک میدان خیلی کوچک معکوس می گردد. در حالیکه عمل مغناطیس شدن لایه محدود ثابت می ماند.
افزایش شیب پیاپی مقاومت در میدان کوچک کاربردهای میدانی کوچک متعدد مثل سنسورهای مغناطیسی و هدهای خواندن و یا حافظه های دسترسی تصادفی مغناطیسی دارد.
اثرات GMR در دو مرحله هندسی بدست آمده است :
1) جریان برق در سطح لایه. (CIP)
2) جریان عمود بر سطح لایه ها (CCP)
ترکیب CPP-GMR نیز در سیم های نانویی چند لایه ای داخل حفره ها و مناخذ قسمت های چند کربنی هسته ای به دست آمده است. (19)،(20)(21).
2- در هندسه CIP، وابستگی نسبت GMR به ضخامت نانو مغناطیسی یک رفتار نوسانی را نشان می دهد ، شکل (3-2).

شکل (3-2): اختلاف CPP , CIP GMR مثل یک تابعی از ضخامت Cu غیر مغناطیسی از این شکل می توان فهمید که CPP -GMP بطور قطع بزرگتر از CIP-GMR است و با ضخامت خیلی بیشتر یافت می شود.

این تفاوت ها بواسطه دو طول اندازه گیری متفاوت از مسئله است با وجودی که طول اندازه گیری (مقیاس گیری) هندسه CIP عبارت از مسیر آزاد میانگین و. . است ولی بواسطه اثرات انباشتگی اسپینی ، طول اندازه گیری هندسه CPP همان طول پراکنش چرخشی lsf خواهد بود ، که ده برابر بزرگتر از مسیر آزاد میانگین است.
GMR به وابستگی اسپین در هدایت و انتقال فلزات فرومغناطیس ربط دارد. این وابستگی ناشی از عدم تعادل جمعیت های اسپین در سطح فرمی و اسپین های اقلیتی (ضد موازی مغناطیس یا اسپینی شدن) و در نتیجه ناشی از مقاومت پذیری های مختلف برای الکترون ها اسپین و اسپین است. در دمای کم جریان در فلزات فرو مغناطیس با دو کانال مستقل از ناقل ها یکی برای الکترون های اسپین با یک مقاومت P و برای الکترون های اسپین با یک مقاومت P انتقال می یابد. عدم تقارن اسپین مقاومت پذیری های دو کانال توسط ضریب (3-2) یا (3-3) مشخص شده است مکانیسم GMR در شکل (3-3) ذکر شده است. و آن در موردی است که >1 می باشد که مقاومت پذیری کمتر برای دوران های اکثریت است. در شکل (p) موازی ، الکترون های اسپین + همیشه در اکثریت بوده و سپس همیشه بطور ضعیف در کلیه لایه های منتج شونده به مقاومت r کمتر برای این کانال در مقایسه با مقاومت R کانال اسپین منفی (اسپین-)، پراکنده می گردد.

شکل (3-3): طرح کلی از مکانیسم GMR. مسیر الکترون بین دو پراکندگی بوسیله خطوط مستقیم و متفرق با تغییر ناگهانی در سمیر نمایش داده شده است. نشانه های (+)و(-) به ترتیب برای اسپینهای ، پیکان ها جهت اسپین اکثریت در لایه ها
اتصال کردن جریان با این کانال الکترون سریع ، مقاومت پذیری را در حالت P(RP=r) کاهش می دهد. در حالت AP هر کدام از سمت های اسپین یکی در میان اکثریت یا اقلیت هستند. مقاومت در هر کانال بطور متوسط وجود دارد و کل مقاومت (3-4) RAP=(r +R) /4 بزرگتر از حالت P آن است. و نسبت GMR به صورت GMR=(RAP-Rp)/Rp=(r-R)24Rr (5-3) تعریف می گردد. این تصویر در هندسه های cpp,CRP همه زمانی نگه داشته می شود که ضخامت کمتر از طول اندازه گیری باشد و آن مسیر آزاد متوسط در CIP و پراکنش اسپینی در CPP است. در یک منظر پتانسیلی الکترون های رسانایی دو حالت – تقویتی قابل تمایز از هم است. اولی آن پتانسیل ذاتی منعکس کننده ، عدم تطابق باند بین لایه های مغناطیسی و غیر مغناطیسی است. و برای یک چند لایه ادواری ، ادواری است. تقسیم شدن تبادلی باندهای d , d در لایه های فرومغناطیس به ایجاد ارتفاعات مختلف مراحل منجر می گردد ، این در الکترون های هادی نشان داده می شود.
در شکل P، ارتفاع مراحل در کلیه لایه ها یکسان است ولی برای اسپین های اکثریت و اقلیت مختلف می باشد. در حالت AP، مراحل کوچک و بزرگ در هر سمت اسپینی یکی در میان است. مورد دوم آن از پتانسیل ذاتی مرتبط با ناخالصی های موجود در لایه ها و یا در ناصافی سطوح مشترک ناشی می شود.
چون این پراکنش فلزات فرو مغناطیس اسپینی است ، ما پتانسیل های پراکنش مختلف را برای اکثریت و اقلیت الکترون ها داریم.
هر دوی این پتانسیل ها GMR را در CPP , CIP تولید کرده و تفکیک آنها از هم دشوار است. مهمترین مثال یا نمونه از یک اثر ناخالصی در CMR در چند لایه های (Fe/Co/Cu)N به دست آمده است که در آن ناخالصی های (X) برای معکوس کردن عدم تقارن اسپین آن و سپس برای برگرداندن اثر GMR اضافه می شوند. یک نمونه در شکل (3-4) نشان داده شده است.

شکل (3-4): طرح کلی از CPP-GMR شکل یک تابع از ضخامت لایه های Ni0/095 Cr0/05 در چند لایه های Nicr/Cu/Co
(برای که لایه های Nicr/Cu/Co/Cu). در ضخامت های کم لایه Nicr ، تاثیر متقابل Ni/Cu با یک عدم تقارن اسپین مثبت بسیار سنگین است و کل عدم تقارن لایه Nicr/cu هم نشانه با یکی از لایه co/cu است که به یک اثر GMR منتهی می گردد. برعکس در مورد ضخامت های بزرگ لایه Nicr ، تاثیر حجم آشکار می شود و سپس عدم تقارن لایه Nicr/cu منفی و مغایر با عدم تقارن لایه co/cu است ، اثر GMR معکوس به دست می آید. بررسی های وسیع با فلز انتقال مختلف (F=Fe,Co,Ni) و ناخالصی های (X=Fe,Cr,V) امکان داده است که ضریب های محور تقارن B آلیاژها و ضریب اسپین نامتقارن y را در سطح مشترک F/Cu بشناسیم. علامت B به منحنی اسلیتر – پولینگ (شکل (3-5) معروف ربط داده شده است. مقادیر مثبت B در موقعی به دست آمده که F فلز خالص و یا یک آلیاژ در شیب (45-) منحنی اسلیتر پولینگ بوده باشد. مقادیر منفی B برای آلیاژهای مشابه شاخه های دارای شیب مثبت به دست آمده اند. ارزش یا مقدار مثبت B را می توان به آشفتگی کم ربط داد آنهم در یک چگالی (DOS) بزرگتر برای اسپین اقلیت در سطح فرمی ، در مقابل در رابطه با Cr ناخالصی های V در Fe و یا ناخالصی های Cr در Co یا Ni، سطوح d ناخالصی کاملاً بالاتر از سطح فرعی ماتریس بوده و نمی توانند با d میزبان پیوند زده شوند.

شکل (3-5): منحنی Slater-Pauling برای فلزات با درجه 3d، ضریب عدم تقارن برای فلزات خالص مثبت است.
پراکندگی تشدید شده الکترون های s اسپین با حالت های ناخالصی d خالی در بالای سطح فرعی مقاومت اسپین بزرگ را که به یک مقدار منفی B منتهی می شود ، توضیح می دهد.
2-4) معکوس مغناطیسی سازی با تزریق اسپینی :
امکان معکوس سازی مغناطیس کردن با جریان قطبی اسپینی توسط اسلوچفسکی در سال 1996 پیش بینی شده است. این پدیده می تواند از رل ازدحام اسپینی توضیح داده شود. در واقع اگر دو لایه فرو مغناطیسی را در نظر بگیریم در حالت AP، (در شکل (3-6) نشان داده شده است) سمت اسپین +، سمت اکثریت در لایه اول و سمت اقلیت در لایه دوم است ، برای رفتن به لایه دوم ، اسپین + باید قبل از معکوس شدن در کانال اسپین منفی جمع گردد.

شکل (3-6): تصویری از تاثیرات انباشتگی اسپین در نمونه ای از لایه های نیمه نا متناهی (F2,F1)با جهت های اسپینی متضاد (S2,S1) که به وسیله ی یک لایه غیر مغناطیسی ظریف (NM) جدا شده است.
این جمع شدن چرخشی طول Lsf را می پوشاند و آن موسوم به طول پخش اسپینی است. و آن بواسطه تعامل بین مغناطیسی شدن و جمع شدن اسپین g در سمت عمود بر مغناطیس شدن است.
در این بخش ، ما نتایجی را ارائه داده ایم که Co(15hm) /cu(10nm)/co(2/5nm) ستون شکل به دست آمده است. لایه ضخیم co عبارت از تزریق کننده ای است که برای تزریق اسپین ها در لایه نازک بکار می رود.
ستون اشکال مختلف دارد از 100×100 تا 600×200(nm). در شکل (3-7) مثالی از CPP-GMR داده شده است مخصوصاً وقتی که جریان AC کم MA50 از نمونه ای عبور کند.

شکل (3-7): منحنی GMR از یک ستون nm2600×200 Co/Cu/Co در k2/4 با MA50=IAC
GMR بواسطه تاثیر کمش از سه لایه CO/CU/CO به کل مقاومت ناچیز می باشد. در شکل (3-8) تغییر مقاومت با شدت جریان DC نشان داده شده است وقتی که جریان منفی داده می شود. سیستم در حالت P آنقدر قرار می گیرد تا اینکه ارزش بحرانی (IAP=-IC) در حالت P باقی بماند (و ارزش یا مقدار مشابه مقاومت حس شود). اگر جریان مثبتی داده شود ، سیستم در حالت AP آنقدر (با R=RAP) قرار می گیرد تا یک مقدار IP=IC برقرار شود و آن از محل (R=RP)P منتقل گردد. اگر میدان مغناطیسی برقرار شود ، IAP افزایش یافته ولی IP کاهش می یابد همانطوری که از تثبیت شدن حالت P بر می آید. تبدیل از P به حالت AP با جریان منفی برقرار می شود ولی تبدیل از AP به حالت P با جریان مثبت منطبق با پیش گویی های اسلوچفسکی صورت می گیرد و نتایج قبلی کاتین و همکاران او نیز ملاک عمل قرار می گیرد.

شکل (3-8): مقاومت تابعی از جریان DC (جریان مستقیم)
رویکرد دیگر آزمایش در شکل (3-9) ظاهر می شود. در این آزمایش ها ، جریان DC ثابت شوده و ما منحنی های GMR را ثبت می کنیم. در رابطه با IDC=-50mA ، قوس GMR دارای پیک وسیع مشابه با آنهایی است که در چند لایه های به دست آمده که در آن زوج قوی ضد فرو مغناطیس موجود است ، با این کار تایید می شود که شکل AP با یک جریان منفی تثبیت می گردد. در مورد IDC=50mA اثر GMR در چند لایه های بطور فرو مغناطیس زوج شده ناپدید می گردد و آن مطابق با تثبیت حالت P با یک جریان مثبت است. این نتایج آزمایش می تواند در یک مدل با ترکیب معادله حرکت اسلوچفسکی و با محاسبه قطبی شدن چرخش جاری در مدل والت – فرت ، هندسه CPP تفسیر شوند.

شکل (3-9) : مقاومت یک تابع از میدان کاربردی برای یک ستون nm2 600×200. جریان mA5- برای منحنی (a) و mA50- برای (b)و mA50+ برای (c)
3-5) مقاومت مغناطیسی تونل زنی (TMR):
TMR در نقطه اتصال تونل مغناطیسی با ترکیب دو ماده فرو مغناطیس جدای از سد عایق کاری نازک مشاهده می شود. اما درباره اثر GMR می توان از تغییر مقاومت در صورتی و در موقعی نتیجه گرفت که شکل مغناطیسی سازی الکترودهای فرو مغناطیسی از AP تا P ادامه داشته باشد. این خاصه از سال 1995 مورد بررسی وسیعی بود ، مخصوصاً وقتی که گروه مودرا اثر TMR بزرگ را در دمای اطاق یافتند ، هر چند اولین اندازه گیری ها در دماهای کم در سال 1975 انجام شده بود. وقتی این سیر مغناطیسی سازی ها را می بینیم ، مقاومت سه راهی اتصال کاهش می یابد. در این مثال اثر آن 16% در دمای اطاق است. اکثر اندازه ها با استفاده از سد یا مانع- آلمینیوم انجام شده است.
در مدل ژولیر. نسبت TMR بعنوان تابعی از قطبی سازی های SP1،SP2 دو الکترود مغناطیسی برقرار شده است :
(3-6)
(3-7)
می توان این امر را از روی طراحی شکل (3-10) که گویای دو نیمه فلز منفک از هم است توضیح داد. جدایی آن دو فلز با یک مانع نازک عایق کاری صورت گرفته است. در آن مورد ، در طراحی AP آمده است که انتقال از یک الکترود به الکترود دیگر مجاز نبوده و مقاومت نقطه اتصال نا محدود است ، برعکس در وضعیت P، عمل انتقال رخ داده و مقاومت محدود می شود.
در رابطه با فلز انتقال دهنده تجزیه و تحلیل اثر آن پیچیدگی بیشتری پیدا می کند و علت آن حضور باندهای d,s در سطح فرمی دارای جهات اسپینی حداکثر و حداقل می باشد.

شکل (3-10) : طرح کلی اثر TMR در نمونه ای از 2 الکترود نیمه فلز. انتقال الکترون ها از یک لایه به دیگری فقط در حالت P به دلیل اثر 100% TMR امکان پذیر است.
وقتی که فلزات انتقالی را داریم ، نسبت TMR به 40% در دمای هلیومی و 29% در دمای اطاق محدود مطالعه شود . اثراتTMR بالاتر با استفاده زا فلزات الکترودی فی المثل (LSMO) که یک نقطه اتصال است ، به دست آمده است ، پلاریزاسیون اسپینی حاصل از این اندازه گیری 83% است در صورتی که دو الکترود مغناطیسی همین پلاریزاسیون را داشته باشند ، عمل خاموش و روشن شدن واقعی با 100% پلاریزاسیون صورت می گرد و این مناسب وسایل غیر فرار منطقی می باشد.
مزیت دیگر نیمه فلزها در تجزیه و تحلیل کردن اسپینی در اتصال تونلی FM/I/HM می باشد و از این راه است که علامت پلاریزاسیون اسپینی عنصر FM تعیین می گردد.
در واقع اگر پلاریزاسیون اسپینی HM شناخته شود و (1+) باشد در آن صورت علامت آن می تواند مستقیماً از شکل اثر TMR به دست آید. اثر TMR عادی (عمودی) که مقاومتی کمتر از مقاومت حالت P را دارد ، مشاهده شده و نسبت TMR در جریان پلاریزاسیون قطبی مثبت خواهد بود و فرمول آن به صورت (SPFM SPHM 1+)(TMR=2SPHMSPFM/ خواهد بود.
برعکس اگر دو عمل پلاریزاسیون اسپینی دارای دو علامت مخالف هم باشند و در حالت AP مقاومت کمتری داشته باشند ، دیده خواهد شد که دارای نسبت TMR منفی خواهند بود.
الکترود LSMO با یک پلاریزاسیون اسپین مثبت به این ترتیب در اتصال تونلی CO/I/LSMO بکار رفته است در رابطه با مانع ALO ، اثر TMR نرمال به مقدار مثبت پلاریزاسیون اسپینی CO بر می گردد و این مطلب برای موانع ALO گزارش شده است. اما وقتی که مانع STO یا CLO است ، اثر TMR معکوس به دست می آید ، یعنی پلاریزاسیون اسپینی CO اکنون منفی نیست. دلیل واضح آن این است که هیچ پلاریزاسیون واحد برای هر فلز فرو مغناطیس وجود ندارد و همه کار را مانع انجام می دهد. تفاوت بین سدهای STO,ALO چنین توضیح داده شده است :
اگر الکترون های S دارای پلاریزاسیون اسپینی مثبت (+SPIN) برای تونل زنی در مورد سد ALO باشد و در حالیکه الکترون های d دارای پلاریزاسیون منفی برای تونل زنی در مورد STO یا CLO دخالت خواهند کرد. بعلاوه همین وضع در رابطه با مانع دوبله ALO/STO مشاهده شده است. این نتایج آزمایش مطابق با محاسبات مقدماتی اخیر مشخص مان و همکاران او و شخص اولینیک و همکاران او است.
موانع مختلف نه تنها نشانه های دیگری از پلاریزاسیون اسپینی را ندارند بلکه وابستگی انحرافی مختلف در نقطه اتصال COLT/LSMO دارند. در رابطه با مانع ALO/STO ، کاهش سریع کلاسیکی TMR همیشه برای سد یا مانع ALO مشاهده می شود. برعکس وابستگی انحرافی غیر مجانب بین ولتاژ کاربردی مثبت و منفی (یعنی جریان یافتن الکترون بین LSMO تا CO)- می تواند DOS باند Co d را بطور کامل منعکس نمایند و اثر معکوس TMR بین انحراف صفری و 0.4V مشابه افزایش DOS باند CO d افزایش یابد و در انحراف منفی تر مشابه کاهش در d DOS از CO کاهش یابد. لازم به ذکر است که در نبود زیر ساخت (در رابطه با مانع ALO) همین مانع می تواند به صورت بی شکل تولید شود.
5) نتیجه :
سه موضوع در زمینه الکترونیک اسپینی یعنی CMR چند لایه های مغناطیسی و TMR مقاومت مغناطیسی تونل زنی و امکان معکوس شدن مغناطش با تزریق اسپینی را مورد بحث قرار دادیم.
دو تا از این اثر ها یعنی GMR و اخیراً TMR کاربردهایی را در زمینه سنسورهای مغناطیسی و هدهای خواندن دیسک درایوهای مغناطیسی بوجود آورده اند.
حافظه مغناطیسی غیر فرار (MRAM) در بازار در آینده نزدیک پیدا خواهند شد. تجمع نیمه فلز ها در این ساختارها سبب کاربرد جدید الکترونیک اسپینی تحت عنوان ترکیب های منطقی برنامه ریزی شوند خواهند شد.
2) Flash memorg: به عنوان یک دستگاه ذخیره ای با حالت جامد دیسک سخت و دوربین های دیجیتالی در نظر گرفته می شود. فلش مموری یک نوع از تراشه های حافظه فقط خواندنی قابل برنامه ریزی پاک کردنی می باشد سولی خیلی سریع تر از آن کل تراشه را پاک و دوباره می نویسد. از یک شبکه شطرنجی که از دو دسته خط موازی و عمود بر یکدیگر و یک باتری که دو ترانزیستور در هر تقاطع دارد درست شده است که این دو ترانزیستور به وسیله یک لایه نازک اکسید از هم جدا می باشند.
4- حافظه دسترسی اتلافی (RAM)
این حافظه بنوعی محل ذخیره داده های کامپیوتری است. در این حافظه به مقدار زیادی مدارهای یکپارچه و به هم مرتبطی وجود دارد که امکان می دهند که کلیه ذخایر به هر صورت ممکن در دسترس قرار گیرند یعنی وقتی می گوییم به هر ترتیب منظور این است که آنها به طور تصادفی و بدون فشار آوردن و حرکت دادن وسیله ذخیره سازی و از این قبیل کارها در دسترس قرار می گیرند.
کلمه تصادفی به این معنی است که هر جزء از داده ها می توانند در زمان ثابت قطع قطر از محل فیزیکی آن عودت داده شود و این نقطه مقابل مکانیسم های ذخیره سازی مثل نوارها و دیسک های مغناطیسی و دیسک های بصری است که در واقع متکی به جابجایی فیزیکی وسیله ضبط و یا هد خواندن بود. در این تاسیسات هر حرکت بیشتر از انتقال خود داده ها صورت گرفته و زمان بازیافت آن بستگی به محل فیزیکی مورد بعدی دارد.
4-1) مبانی اصول اولیه :
RAM در اصل معنی اشاره به نوعی حافظه حالت جامد دارد. اکثر این مواد رابطه تنگاتنگی با آن دارند ولی وسایل فیزیکی که می توانند با RAM واقعی برابری کنند باز از نظر اسمی همان RAM و اجزای آن خواهند بود به طور مثال DVD-RAM.
معمولاً RAM هم نوشتنی است و هم خواندنی و لذا اغلب به جای حافظه خواندن و نوشتن به کار می رود. نوع جدای آن ROM که همانا حافظه خواندنی صرف است ، (که در بخش دیگری به طور جداگانه توضیح می دهیم). اکثر انواع RAM ها زمانی اطلاعاتشان پاک می شود که کامپیوتر ضعف پیدا کند و افت قدرت داشته باشد حافظه نوری زوج ROM/RAM است که می تواند نوشته شود ولی برای نگهداشتن محتویات خود احتیاج به قدرت برق ندارد. RAM دقیقاً ضد ROM نیست. لفظ تصادفی به معنی تضاد با دسترسی ردیفی و یا حافظه دسترسی ترتیبی است.
دسترسی تصادفی نیز نام روش فهرست سازی بوده و لذا حافظه دیسکی و یا اصلاً یک دیسک غالب اوقات دسرتسی تصادفی خوانده می شود زیرا هر خواندن می تواند نسبتاً از یک قطعه داده ها به قطعه دیگر انتقال یافته و مجبور نباشد که کلیه داده های فی ما بین را بخواند. ولی M آخری یک حرف قطعی است : RAM همیشه به یک وسیله حالت جامد اطلاق می شود مگر اینکه لفظ دیگری مثل DVD-RAM در کار باشد.
بسیاری از طراحی های مبتنی بر CPU در واقع مفهوم یا محتویات حافظه سالاری متشکل از ثبت نوشته ها (regislers) ، واسطه های حافظه SRAM قالبی و سیستم های صفحه بندی و حافظه حقیقی یا فضای Swap روی یک گردانیده سخت می باشد. این مخزن کامل حافظه احتمالاً توسط بسیاری از سازندگان RAM اطلاق می شود. سازمان مخصوص اجزاء در قالب های ردیفی / ستونی/ کناره ای/مرتبه ای/ کانالی ، زمان دسترسی را متغیر می سازد هر چند نه به میزانی که وسایل ذخیره ساز در حال چرخش یا یک نوار ، متغیر است.
4-2) مرور کلی :
مزایای کلیدی RAM بر انواع حافظه که مستلزم حرکت فیزیکی می باشد این است که زمان های بازیافت کوتاه و پیوسته می باشد. کوتاه است به این دلل که هیچ حرکت فیزیکی را لازم نوار و پیوسته می باشد. کوتاه است به این دلیل که هیچ حرکت فیزیکی را لازم ندارد و پیوسته است به این دلیل که زمان بازیافت مذکور بستگی به فاصله جاری از هد فیزیکی آن ندارد. عملاً همان مقدار زمان را می خواهد تا در هر قطعه داده های ذخیره شده در تراشه RAM ذخیره شود.
اکثر فن آوری ها در خواندن یک بیت یا بایت مخصوص تاخیراتی را ذاتاً بوجود می آورند. عیب RAM نسبت به وسایل متحرک ظاهری در گران بودن آن از یک طرف و گم شدن اطلاعات به یکباره پس از خاموش شدن برق از طرف دیگر می باشد.
2) memorg cashe : حافظه با سرعت بالا ، حافظه ای بسیار کوچک اما سریع که برای تسریع سرعت عملکرد در کامپیوتر به کار می رود.
RAM نظر به سرعت و پیوسته کاری خود به عنوان یک حافظه اصلی یا ذخیره گاه اصلی به کار می رود. در اکثر کامپیوترهای شخصی ، RAM جزء جدا نشدنی مادربرد یا CPU نیست.
می توان اینها را خیلی راحت باز کرد و جایگزین نمود. مقدار ناچیزی از حافظه دسترسی اتفاقی نیز با CPU یکپارچه می شود ولی این همان حافظه Cashe است نه RAM.
RAM مدرن در کل ذخیره ساز مقداری از داده ها به عنوان باری در خازن می باشد. مثل دینامیک RAM و یا حالتی از flip-flop در استاتیک RAM.
برخی از انواع RAM ها کاشف عیوب در حافظه و خطاهای داده ها هستند و با بکار رفتن تساوی RAM و کدهای تصحیح اشتباه این امر مسلم می گردد.
بسیاری از انواع RAM ها فرارند ، یعنی اینکه آنها بر خلاف انواع دیگری از حافظه کامپیوتر (مانند حافظه های دیسکی و نواری) ، داده ها را به هنگام ضعیف شدن برق کامپیوتر از دست می دهند. به همین دلیل تقریباً همه کامپیوترهای شخصی PC از دیسک هایی تحت عنوان حافظه یا ذخیره گاه ثانوی استفاده می کنند. اما PDA های کوچک و موزیک نوازها شاید از دیسک ها گریزان باشند و فقط به حافظه نوری تکیه کنند تا داده های خود را بین دفعات کاربردی ذخیره کنند.
نرم افزار می تواند پارتیشن یک قسمت از یک RAM کامپیوتر را اجازه دهد سریعتر از گرداننده سخت عمل کند که آن RAM disk نامیده می شود مگر اینکه حافظه ای که استفاده شده ، غیر فرار باشد یک RAM disk داده های ذخیره شده خود را در موقعی از دست می دهد که کامپیوتر خاموش باشد. ولی حافظه فرار می تواند داده های خود را در موقعی نگهدارد که کامپیوتر خاموش است مگر اینکه منبع قدرت جداگانه ای داشته باشد که معمولاً یک باطری می باشد.
اگر کامپیوتری در RAM خود ضعیف شد (مخصوصاً در سیکل های کاری بسیار فعال) می تواند به حافظه به اصطلاح واقعی متوسل شود. دراین موارد کامپیوتر به طور موقت فضای گرداننده سخت را چون حافظه اضافی به کار می برد. اما از آنجایی که حافظه واقعی به واسطه همیشه متکی بودن خود به این حافظه پشتوانه ای، ناقد مزایای RAM است ، لذا برای رفع یا کاهش این وابستگی ، RAM بیشتری را باید نصب کنیم.
4-3) پیشرفت های اخیر :
در حال حاضر انواعی از RAM های غیر فرار در حال توسعه است که می توانند داده ها را در حین ضعیف شدن کامپیوتر حفظ کنند. تکنولوژی هایی که در این مورد به کار می برند همانا کربن نانوتیوپ و اثر تونل مغناطیسی خوانده می شوند.
در تابستان سال 2003 ، تراشه RAM مغناطیسی KiB 128 با تکنولوژی 18/0 میکرومتری ساخته و به بازار فرستاده شد. اصل تکنولوژی آن را MRAM می گویند که بر پایه اثر تونلی استوار است. در ژوئن سال 2004، تکنولوژی های این فی نئون نوعی نمونه اصلی MIB 16 را بر اساس تکنولوژی 18 میکرومتری بیرون داد.
شرکت Nantero هم حافظه نانو تیوپ کربنی را در نمونه Gib 10 در سال 2004 ساخت. در سال 2006 ، حافظه حالت جامد توسعه یافت مخصوصاً وقتی که به صورت دیسک های حالت جامد با ظرفیت بیشتر از 150 گیگابایت و با سرعت بیشتر از دیسک های سنتی به کار گرفته شد. با این پیشرفت تعریف ما از حافظه سنتی در دسترسی تصادفی و دیسک ها کور شده و تفاوت در عملکردها را بخوبی نشان نخواهد داد.
4-4) جداره حافظه :
جداره حافظه همانا اختلاف فزاینده بین CPU و سرعت های حافظه است از سال 1986 تا سال 2000 ، سرعت CPU به نسبت سالیانه 55% افزایش یافته و نیز از سویی سرعت حافظه تا 10% بهتر شده است. با توجه به این روندها ، انتظار می رفت که رکود حافظه مانعی جدی در راه اجرای عملیات کامپیوتر شود.
در حال حاضر بهتر شدن سرعت CPU به میزانی در اثر برخی از موانع خطیر فیزیکی و به میزانی نیز به واسطه طراحی های CPU فعلی کابسته شده است.
شرکت Intel این علل را به شرح زیر در گزارش شماره 2015 خود آورده است :
اولاً وقتی که تراشه ها جمع می شوند و فرکانس های ساعت بالا می رود ، نشتی جریان ترانزیستور افزایش می یابد و به افزایش مصرف برق و حرارت منتهی می گردد.
ثانیاً مزایای بالاتر رفتن سرعت ساعت ها به میزانی براثر رکود حافظه نفی می شود ، زیرا زمان های دسترسی به حافظه نتوانسته با افزایش فرکانس های ساعت هم تراز و هم گام شود. ثالثاً معماری سنتی سلسله مراتبی به موازات سرعت گرفتن پردازش گر ها رو به ضعف گراییده است و به علاوه تاخیر در ظرفیت مقاومتی (RC) در سیگنال دهی به موازات منقبض شدن شکل ظاهری زیادتر می شود و در کنار آن نوعی مانع اضافی وضع می شود.
تاخیرات RC (ظرفیت مقاومتی) مذکور در فوق که در سیگنال دهی رخ می دهد نیز در Clock Rate versus IPC : مورد استناد قرار گرفت مبنی بر اینکه پایان جاده ریز معماری های مرسوم و عادی نزدیک شده است. اطلاعات مربوط به پردازش گرهای Intel صراحتاً کندی در عملکرد های بهتر را در پردازش گرهای اخیر نشان می دهد ولی پردازش گرهای جدید Intel و Core 2 Due برتری بالاتری نسبت به انواع پنتیوم 4 قبلی را نشان می دهد.
4-5) حافظه دسترسی اتفاقی Shadow:
محتویات این RAM کپی های ROM (حافظه صرف خواندنی است و امکان یم دهد که زمان های کوتاه تر دسترسی بوجود آید. ROM اصلی ضعیف است و محل جدید در RAM محفوظ از نوشتن است. این فرآیند را سایه دار کردن می گویند. بعنوان مثال برخی از بایوس ها دارای جنبه ای با برچسب use shadow BIOS و یا از این قبیل چیزها هستند. متناسب با نوع سیستم ، تراشه ROM BIOS,S ممکن است به یک تقویت عملکرد برای مراجعه به BIOS منتهی گردد. با سیستم های عملیاتی مثل Microsoft Windows این اختلاف در عملکردها می تواند بواسطه روش اداره شدن کاربری BIOS در آن سیستم ها چندان چشم گیر نباشد.
حافظه سایه دار نمی تواند برای هر مقصودی بکار رود و لذا برای سیستم ها حافظه چندان گسترده ای در کار نیست در بسیاری از سیستم های مدرن می توان یان کار را روی BIOS تنظیم کرد.
4-6) بسته بندی DRAM :
برای صرفه جویی اقصتادی ، داخل کامپیوترهای شخصی و ایستگاه های کار و کنسول های بازی اتوماتیکی (مثل پلی استیشن و XBOX ) که شامل ترم پویا DRAM است ، حافظه های بزرگ یافت می شوند. سایر انواع کامپیوتر مثل حافظه های Cache و میانگین های داده در هارد دیسک ها ، معمولاً از ترم ثابت ، SRAM استفاده می کنند.

5 حافظه با دسترسی مغناطیسی (MRAM)
5-1) مشخصات کلی :
داده های MRAM بر خلاف آنچه که در فن آوری های تراشه RAM متداول است به صورت شارژ الکتریکی با جریان های برق ذخیره سازی نمی شوند بلکه با عناصر ذخیره سازی مغناطیسی ذخیره می شوند. این عصرها از دو صفحه فرو مغناطیس تشکیل می شوند. هر کدام از آنها می توانند یک میدان مغناطیسی جدا از یک لایه عایق کاری نازک را تفکیک کنند. یکی از دو صفحه عبارت از یک مغناطیس دائمی دارای یک قطب مخصوص است ، میدان دیگر آن پس از تغییر با مغناطیس میدان خارجی تغییر خواهد کرد. وسیله حافظه از شبکه ای از این سلول ها ساخته یمش ود.
خواندن با اندازه گری مقاومت الکتریکی سلول انجام می رگدد. سلول مخصوص با رسیدن برق به ترانزستور مربوطه انتخاب می گردد. براثر عملکرد تونل مغناطیسی مقاومت الکتریکی سلول بر اثر توجیه شدن میدان ها در دو صفحه تغییر می کند. با اندازه گیری جریان بعدی ، مقاومت داخل هر سلول مخصوص می تواند تعیین کرد و از این وضعیت قطبیت صفحه قابل نوشتن نیز تعیین می گردد. نوعاً اگر دور صفحه یک قطب مشترک داشته باشد به معنی صفر خواهد بود ، در حالیکه اگر دو صفحه هر کدام قطب مخالف هم را داشته باشند آن وقت ، مقاومت بیشتر شده و به معنی 1 خواهد بود.

شکل (5-1): ساختار ساده شده از یک سلول MRAM
داده های ویژه سلول ها با استفاده از انواعی از وسایل نوشته می شوند. در ساده ترین وضعیت آن هر سلول ما بین زوجی از خطوط نوشتنی در زوایای قائمه هم در بالا و پایین سلول قرار می گیرد وقتی که جریان از میان آنها عبور می کند ، میدان مغناطیسی القایی در سه راهی اتصال پدید می آید چیزی که صفحه قابل نوشتن جذب می کند. این الگوی عملیات مشابه حافظه هسته است ، سیستمی که معمولاً در دهه 1960 مورد استفاده قرار می گرفت. ولی این نگرش در عملیات مستلزم وجود یک جریان الکتریکی تقریباً اساسی در تولید میدان مورد نظر است که آن را برای کاربردهای با قدرت کم کمتر جلب می کند. علاوه بر آن از آنجایی که وسیله به اندازه کوچکتری در می آید ، زمانی فرا می رسد که میدان القاء شده با سلول های مشترک در جایی کوچک اشتراک پیدا می کند و به نوشتن های اشتباهی پتانسیلی منتهی می گردد.
این مسئله یک مسئله نیمه انتخابی است ظاهراً یک اندازه نسبتاً بزرگی را برای این نوع سلول بوجود آورده است. یکی از راه حل های آزمایشی این مسئله عبارت از کاربرد قلمروهای دایره ای (مکتوب و قرائت شده ) با استفاده از اثر مقاومت مغناطیطی عظیم می باشد ولی بنظر می رسد که این خط تحقیق دیگر فعال نیست. رویکرد دیگر در این خصوص toggle mode است که در آناز یک نوشته چند مرحله ای مجهز به سلول چند لایه ای تعدیل یافته استفاده می شود این سلول پس از تعدیل شدن در بر دارنده خاصیت ضد فرو مغناطیسی مصنوعی خواهد شد که در آن سمت های مغناطیسی در یک سطح پس و پیش می شوند به گونه ای که لایه های آزاد و جفتی بوجود می آورند که شامل توده های چند لایه ای است که با یک زوج لایه نازک جدا می شوند. لایه های حاصله فقط دو حالت ثابت دارند که می توانند از یکی به دیگری دوخته و متصل بشوند که البته این اتفاق با همزمان کردن جریان نوشتن در دو خط صورت گرفته و لذا یک خط کمی تاخیر دارد تا بتواند میدان مغناطیسی را بگرداند هر ولتاژ کمتر از سطح نوشتن کامل واقعاً مقاومت خود را در برابر نوسان زیاد می کند یعنی اینکه سایر سلول ها از مسئله بنیه انتخاب صدمه ندیده و امکان می دهد که سلول های در اندازه کوچکتر بکار روند.
در تکنیک جدیدتر چرخش- کشتاوری- انتقالی (STT) یا تبدیل از چرخشی به انتقال از الکترون های قطبی شده برای گشتاوری ساختن مستقیم قلمروها استفاده می شود. مخصوصاً اگر الکترون ها داخل لایه باید چرخش خود را تغییر دهند ، گشتاوری ظهور می کند که به لایه نزدیک انتقال خواهد یافت. با این کار مقدار جریان در نوشتن یا ثبت سلول ها کاهش یافته و آن را با فرآنید خواندن برار می کند نگرانی در این است که نوع کلاسیکی سلول در چگالی های بالا بواسطه مقدار جریان در نوشتن ها اشکال دارند و این مسئله ای است که با تکنیک STT فوق الذکر بر طرف شدنی است. به همین دلیل طرفداران تکنیک STT انتظار دارند که با استفاده از این تکنیک بتوانند وسایل 65 نانومتر (nm) و کوچکتر را بکار ببرند. عکس قضیه در حال حاضر این است که تکنیک STT باید قدمی فراتر از تکنیک MRAM معمولی در رساندن جریان الکتریکی بیشتر بردارد و لذا به یک ترانزیستور بزرگتر احتیاج داشته و باید یک همبستگی در قطبی سازی را بر قرار کند. ولی بطور کلی STT احتیاج به جریان نوشتن کمتر از مرحله MRAM معمولی یا اهرمی دارد.
5-2) مقایسه با سایر سیستم ها
5-2-الف) چگالی اطلاعات:
مهمترین عامل تعیین کننده هزینه یک سیستم حافظه عبارت از چگالی اجزائ در ایجاد کامل آن است. اجزای کوچکتر و کمتر از کوچکتر به این معنی است که سلول های بیشتری می توانند در یک تراشه واحد جاسازی شوند وب واسطه همین عمل ، محصول بهتری دهند و هزینه را پایین آورند.
در حافظه DRAM خازن های کوچک بکار رفته حکم یک عنصر حافظه را دارند و آنها برای انتقال جریان پس و پیش از سیم ها یا منقول ها استفاده کرده و نیز برای کنترل آن از یک ترانزیستور استفاده می کنند و آن موسوم به سلول LTLC است. خازن ها اساساً شالم دو صفحه فلزی کوچک هستند که با یک عایق نازک از هم جدا می شود ، و آن عنصر واحدی است که می تواند به کوچکی هر آنچه که فنآوری ساخت و ساز امکان می دهد ساخته شود. با این اقدام DRAM بالاترین چگالی را به دست خواهد آورد و لذا کمترین قیمت را خواهد داشت که بهمین علت است که برای اکثر RAM حافظه کامپیوتری بکار می رود.
MRAM عملاً شبیه DRAM است هر چند اغلب احتیاج به ترانزیستور برای راه اندازی عملیات نوشتن ندارد ولی ابتدایی ترین سلول MRAM از مسئله نیمه انتخابی زیان می بیند و این اندازه های سلول را تا حدود (nm) 180 یا بیشتر محدود می کند. MRAM لولایی در اندازه کوچکتر است ، ظاهراً حدود nm 90 است ، معنی هم اندازه اکثر محصولات D RAM جاری است ، ولی DRAM برای اینکه ارزش قرار گرفتن در تولید وسیع را داشته باشد ، بطور کلی باید به اندازه nm 65 درآید ، دقیقاً همانند وسایل حافظه بسیار پیشرفته که در این صورت لازم است که STT را بکار ببریم.
5-2-ج) مصرف برق :
از آنجایی که خازن های بکار رفته در DRAM به مرور زمان شارژ خود را از دست می دهند لذا مونتاژهای حافظه بکار گیرنده آنها باید نوبت به نوبت کلیه سلول ها را در تراشه های خود تا 1000 برابر ثانیه تازه کند. این امر مستلزم یک منبع تغذیه دائمی است که بهمین علت است که می گوییم چرا DRAM حافظه خود را از دست می دهد آنهم در موقعی که برق کامپیوتر خاموش است. از آنجایی که سلول های DRAM اندازه خود را کاهش می دهند ، سیکل های تازه کننده کوتاه تر شده و قدرت استمرار بیشتری می گیرند.
در مقابل MRAM در هیچ زمان احتیاج به هیچ تازه سازی ندارد. نه تنها معنی این کار این است که آن حافظه خود را با خاموش شدن برق بجا می گذارد بلکه نیز به این معنی است که هیچ تساوی برق ثابت در کار نیست. ولی ، فرآنید نوشتن مستلزم وجود برق بیشتر برای فائق آمدن بر میدان موجود ذخیره شده در نقطه اتصال است و آن بین 3 تا 8 برابر قدرت مورد نیاز در حین خواندن است. (43)(42) با وجودی که مقدار صحیح صرفه جویی در قدرت بستگی به نوع کار دارد ولی به طور کلی طرفداران MRAM از مصرف برق آن انتظار دارند که کمتر و یا حداکثر تا 99% یا کمتر در مقایسه با DRAM مصرف شود. در MRAM های مبتنی بر STT ، تفاوت بین خواندن و نوشتن حذف می گردد و سپس مقدار برق مورد نیاز گم می شود.
و نیز می ارزد که MRAM را با سیستم حافظه عمومی دیگر یعنی با حافظه نوری مقایسه کنیم. حافظه نوری مانند MRAM حافظه خود را از دست نمی دهد مخصوصاً وقتی که برق می رود و سپس بجای هارد دیسک در وسایل کوچکی مثل پخش های شنیداری یا دیجیتالی بکار می رود. حافظه های نوری و MRAM در رابطه با خواندن خیلی شبیه به شرایط برق هستند. ولی حافظه نوری با استفاده از یک پالس ولتاژ (10 ولتی) بازنویسی می شود و آن میزان برقی است که در یک پمپ شارژ بکار می رود. افزون بر آن پالس جریان سلول های Flash را کاهش می دهد و آن به معنی این است که Flash می تواند به تعداد دفعات ثابت بازنویسی شود. در مقابل باید گفت که mram احتیاج به برق بشتر برای نوشتن دارد تا خواندن و هیچ متغیر در ولتاژ نیاز به پمپ شارژ را حذف نمی کند و این به عملیات سریع تر و به مصرف برق کمتر منتهی شده ولی دوام مفیدی نخواهد داشت.
5-2- ج) سرعت:
سرعت حافظه DRAM با سرعت ذخیره سازی (براق نوشتن) و با سرعت تخلیه (برای خواندن) جریان برق ذخیره سازی شده و در سلول ها ، محدود مطالعه شود. عملیات MRAM بر اساس اندازه گیری ولتاژها است نه جریان ها و لذا به زمان ته نشست کمتری احتیاج است. محقق شرکت IBM وسایل MRAM پیشرفته تر از DRAM های پیشرفته تشخیص داده اند. تفاوت های آن در مقایسه با Flash به مراتب مهم تر است چرا که هزاران بار سریع تر از سایر حافظه ها در امر نوشتن است.
تنها فنآوری حافظه جاری که به راحتی با MRAM از احیاط سرعت رقابت می کند همانا RAM یا SRAM است. SRAM شامل یک سری از ترانزیستور ترتیب یافته در فیپ فلاپ ها است که یکی از دو حالات را در زمان رسانده شدن قدرت حفظ می کند. از آنجایی که ترانزیستورها احتیاج به برق کمتری دارند ولی زمان قطع و وصل آنها خیلی کم است. ولی از آنجایی که یک سلول SRAM شامل چند ترانزیستور است (نوعاً چهار یا شش ترانزیستور است) ولی چگالی آن خیلی کمتر از DRAM می باشد. همین اثر باعث گران تر شدن آن گردیده است چرا که فقط برای مقادیر کمی از حافظه سریع بکار می رود.
5-3) کلیات :
MRAM دارای سرعت های مشابه سرعت های SRAM و دارای چگالی مشابه با DRAM بوده ولی نسبت به DRAM مصرف برق بسیار کمتری دارد و از طرفی بسیار سریع تر بوده و به مرور زمان در مقایسه با حافظه Flash تخفیف و یا کاهش نمی یابد. در پرتو این ترکیب خصوصیات است که برخی آن را یک حافظه جهانی دانسته و گفته اند که می تواند جایگزین کل SRAM، DRAM، EEPROM و Flash شود و این خود دلیل بر این است که تحقیقات در سطح وسیعی برای توسعه آن انجام می شود.
ولی نیروهای بازار باید MRAM را از آنچه که امروز در سطح وسیعی به کار می رود برابر روز کنند. فشار زیاد در بازار Flash ، فروشندگان را تشویق به عرضه مدل های جدید تری از آخرین مدل ساخته شده آنها نموده است تا جایی که امروز قطعات 1 گیگابیتی با فرآیند (nm)65 ساخته می شود. (وحتی قطعات 16 گیگابیت در یک فرآیند 50 نانومتری توسط سامسونگ تولید می شود. ).
DRAM برگشت سرمایه بسیار کمتری بواسطه کثرت تولید دارد و لذا اکثر DDRZDRAM در یک فرآیند (nm)90 یک نسلی تولید می شود.
در مقایسه با آن ، دیده شده است که MRAM هنوز به میزان زیادی در حال توسعه است و بر اساس روش های قدیمی تر غیر بحرانی تولید می شود. تنها محصول تجارتی که در همه جا در این نکته در سدترس است همان بخش چهار مگابیتی فری اسکیل نیمه هادی می باشد که در یک فرآیند 180 نانومتری چند نسلی تولد می گردد. از آنجایی که تقاضا برای دریافت حافظه Flash کماکان بیشتر از عرضه آن است لذا به نظر می رسد که شرکت در یکی از آخرین مراحل ساخت و تولید MRAM به برابری بین تقاضا و عرضه برسد. حتی در آن موقع نیز طراحی های MRAM از لحاظ اندازه سلول به Flash نزدیک نمی شود و او اینکه همان روش قبلی را بکار برد.
تاریخ ساخت حافظه ها :
– سال 1955: حافظه هسته ای مغناطیسی که همانند حافظه MRAM روش خواندن و نوشتن را داشته است.
– سال 1989: دانشمندان IBM رشته ای از کشفیات کلیدی درباره اثر قوی مقاومت مغناطیسی را در سازه های لایه نازک ساختند.
– سال 2000: IBM و شرکت Infineon، برنامه عمرانی مشترک MRAM را برقرار کرد.
– سال 2002: شرکت NVE مبادله فنآوری با نیم رسانای سایپرس را اعلام نمود.
– سال 2003: یک تراشه MRAM 128 بیتی به بازار عرضه شد. با یک جریان چاپ nm180 ساخته شد.
سال 2004:
ژوئن : شرکت Inyineon پرده از یک نمونه 16 بیتی برداشت.
سپتامبر :mram یک محصول استاندارد در Freescale است که شروع به نمونه برداری از MRAM نموده است.
اکتبر : سازندگان برنامه MRAM تایوانی ، اجزای یک مگابیتی را در TSMC ساختند
اکتبر : شرکت میکرون برنامه MRAM را پیاده کرده و سایر حافظه ها را خنثی می کند.
دسامبر : شرت های TSMC ، NEC و توشیبا سلول های MRAM جدید را توصیف کرده اند.
دسامبر : در فنآوری Renesas ، فنآوری MRAM قوی و سریع ساخته می شود.
سال 2005:
ژانویه : شرکت سایپرس ، MRAM با استفاده از NVEIP نمونه برداری می کند.
مارس : شرت سایپرس ، MRAM شرکت Subsidiary را می فروشد.
ژوئن : شرکت ها فی ول برگر های اطلاعاتی را برای MRAM ، 1 مگابیتی rad – hard را با استفاده از یک فرآیند چاپی 150 نانومتر اعلام می کند.
آگوست : ثبت MRAM: سلول حافظه در 2 گیگا هرتز کار می کند.
نوامبر : فناوری رنساز و گراندیس برای همکاری درباره توسعه 65 نانومتر MRAM با استفاده از انتقال گشتاور چرخشی.
نوامبر : NVE برای تحقیق درباره حافظه تحریفی – بازتابی رمزنگارانه کمک بالا عوض از SBIR دریافت می کند.
دسامبر : شرکت سونی اولین MRAM انتقالی – پیچشی – چرخشی تولیدی در آزمایشگاه را اعلام نمود که در آن از یک جریان قطبی چرخشی و عبور آن از لایه کانال بندی با مقاومت مغناطیسی استفاده می شود. در این شیوه کار از برق کمتر استفاده شده و نسبت به MRAM معمولی قابل اندازه گیری است.
دسامبر : شرکت نیمه هادی فری اسکیل MRAM مخصوص را عرضه کرد که در آن از اکسید منیزیم بکار رفته که امکان می دهد مانع تونلی عایق کاری ضعیف تر بکار رفته و لذا جریان نوشتن ، مورد نیاز کاسته می شود.
سال 2006 :
فورید : توشیبا و NEC ساخت تراشه MRAM 16 مگابیتی دارای طراح سه شاخه قدرت (طراحی با پریز سه شاخه ای ) را اعلام نموده اند. نرخ انتقال آن 200 مگابیت در اثنیه که بهترن عملکرد و تراشه MRAM است.
ژوئیه و در 10 ژوئیه : شرکت نیمه رساناهای آوستین تگزاس – فری اسکیل شروع بازاریابی تراشه MRAM 4 مگابیتی نموده که قسمت آن حدود 000/25 دلار در هر تراشه است.
کاربردها :
کاربردهای پیشنهادی در مورد MRAM شامل وسایلی چون وسایل زیر هستند ک
– سیستم های هوایی فضایی و نظامی
– دوربین های دیجیتالی
– نوت بوگ ها
– کارت های هوشمند
– تلفن های سیار
– ایستگاه های با پایه سلولی
– کامپیوتر های شخصی (PC)
– بدل SPRAM باطری دار
– حافظه های تخصصی ثبت داده ها

6 حافظه فقط خواندنی (ROM)
حافظه ROM (قرائت محض) طبقه ای از وسایل ذخیره سازی در کامپیوترها و سایر وسایل الکترونیکی است. چون داده ها در ROM قابل تغییر نیستند ، ان اساساً استفاده می شود در تعمیم دادن نرم افزار دائمی.
تراشه های ROM نیمه هادی مدرن فوراً از تراشه های مشابهی مثل مدل های RAM قابل تمایز نیستند. فقط از روی شماره های قسمت به قسمت در پکیج تشخیص داده می شوند.
حافظه ROM به معنی بسیار دقیق خود فقط به حافظه ROM پوششی اطلاق می شود که با اطلاعات یا داده های مورد نظری که به طور مداوم در آن ذخیره سازی می شود برقرار می گردند. بنابراین هرگز قابل تغییر نیستند. ولی ، انواع جدیدتر آن مثل EPROM EPROM , FLASH می توانند پاک و مجدداً برنامه ریزی شده برای زمانهای متعددی ، آنها هنوز همان ROM (قرائت محض ) خوانده می شوند زیرا فرآیند برنامه ریزی مجدد در کل غیر تکراری و نسبتاً کند بود و اغلب نمی گذارند که دسترسی اتفاقی به یکایک محل های حافظه انفرادی وارد شود امری که به هنگام قرائت هر حافظه ROM امکان پذیر می گردد. علی رغم سادگی حافظه ROM پوششی دیده شده است ، که صرفه جویی های مقیاسی و برنامه ریزی میدانی اغلب تکنولوژی های دوباره برنامه ریزی شونده را انعطاف پذیر تر و ارزان تر می سازد به گونه ای که ROM پوششی به ندرت در محصولات جدید از سال 2007 بکار خواهد رفت.
6-1) تاریچه :
ساده ترین نوع حافظه ROM حالت جامد مثل خود تکنولوژی نیمه هادی قدمت دارد : توضیح اینکه گیت های منطقی ترکیبی می توانند با دست متصل و مرتبط شوند تا ورودی آدرس n- بیتی را در مقادیر انتخابی خروجی داده های -m بیت در نقشه بیاورد ( آن را یک جدول رو به بالا می نامند) حافظه ROM پوششی به قصد راه اندازی مدار IC ساخته شده است و شامل شبکه ای از خطوط واژگانی (وارده آدرس) و خطوط نمودار بیت ها یا خروجی داده ها است. آنها از روی انتخاب صحیح با کلیدهای ترانزیستور بهم وصل بوده و می توانند یک جدول اختیاری (لیست انتخابی) با یک چیدمان فیزیکی منظم نمایش دهند و تاخیر انتشاراتی قابل پیش بینی است.
در حافظه ROM پوششی ، داده ها از لحاظ فیزیکی در مدار رمزی می شوند که فقط می توانند در حین ساخته شدن برنامه ریزی گردند. این امر به ایجاد تعدادی از معایب زیر جدی منتهی می گردد :
1- اقتصادی و مقرون به صرفه است که حافظه ROM پوششی را به مقادیر زیاد خریداری شود ، زیرا کاربرها باید با یک چدن ریزی تماس بگیرند تا یک طرح سافرشی ایجاد گردد.
2- زمان چرخش بیت تکمیل شدن طراحی برای حافظه ROM پوششی و دریافت محصول آماده فروش طولانی است.
3- حافظه ROM پوششی برای امور تحقیقاتی بی ثمر است زیرا طراحان غالباً احتیاج دارند که مندرجات حافظه را در حین تعریف طراحی تغییر دهند.
4- اگر فرآورده ای با ROM پوششی اشتباه ارسال شود تنها راه ثابت کردن آن بازخوانی محصول و عوض کردن فیزیکی ROM است.
در پیشرفت های بعدی این نواقص بر طرف شده اند. PROM به کاربرها امکان می دهند. که مندرجات PROM را برنامه ریزی کنند و در طول آن به طور فیزیکی ساختار آن را با پالس های قوی برق تغییر دهند. این کار به مسایل 1و2 فوق الذکر ربط دارد زیرا هر شرکت می توانند به طور ساده بسته ای بزرگ از تراشه های PROM تازه را ترتیب دهد. اختراع EPROM در سال 1971 باعث حل مسئله 3 شد زیرا EPROM بر خلاف PROM می تواند به دفعات در وضعیت بدون برنامه ریزی شده بر گردد مخصوصاً اگر در برابر نور قوی ماورای بنفش قرار گیرد.
EEPROM می تواند در صورتی بجا برنامه ریزی شود که حاوی وسایلی باشد و آن وسایل دریافت محتویات برنامه را از منبع خارجی برای ما امکان پذیر می سازد ، (فی المثل کامپیوتر PC از طریق یک کابل ترتیبی ). حافظه Flash (حافظه نوری) که در اواسط سال 1980 در شرکت توشیبا اختراع شد و در اوایل دهه 1990 به بازار آمد نوعی از EEPROM است که کاربرد موثر هر محدوده تراشه را امکان پذیر ساخته و می تواند پاک شده و هزاران بار بدون خسارت برنامه ریزی شوند.
کلیه این فن آوری ها انعطاف پذیری حافظه ROM را بهبود داده است طوری که در مقادیر بزرگ ROM تا سال ها یک گزینه اقتصادی باقی می ماند. به علاوه اکثر آنها آن طوری که پیش بینی شده جای گزین های حافظه ROM پوششی و کاربردآنها هستند.
حدید ترین توسعه در این مورد NAND Flash در توشیبا است و هدف از آن به قول طراحان بکار رفتن به جای هارد دیسک ها است نه اینکه به عنوان حافظه ROM و یا به صورت نوعی ذخیره اولیه غیر فرار بکار رود. از سال 2007 NAND جدید به میزانی به این هدف رسیده است زیرا که بازدهی آن با دسک های سخت و با تلاش بالاتر شوک فیزیکی و با مصرف بسیار کمتر برق مطابق بوده است.
6-2) کاربرد ROM برای ذخیره سازی برنامه ک
به کامپیوتر دارای برنامه ذخیره سازی شده احتیاج به نوعی از ذخیره گاه غیر فرار در ذخیره سازی برنامه اولیه دارد مخصوصاً در وقتی که کامپیوتر روشن می شود و یا اینکه به نحوی دیگر شروع به کار می کند. و نیز هر کامپویتر غیر جزیی احتیاج به نوعی از حافظه قابل تبدیل برای ثبت تغییرات در حین اجراء دارد.
در اشکال مختلف حافظه ROM حافظه غیر فار برای برنامه ها در اکثر کامپیوترهای با برنامه ذخیره شده مثل ENIAC در بعد از سال 1948 بکار گرفته شد. حافظه ROM راحت به اجزائ در می آید زیرا فاقط احتیاج به مکانیسمی در قرائت کردن مقادیر ذخیره شده دارد و نه تغییر درجای آنها و لذا توانست حتی با وسایل الکترومکانیکی خیلی ابتدایی اجزاء شود. با ورود مدارهای یکپارچه در دهد. 1960 ROM و RAM ایستا (رقیب آن ) به صورت چندین آرایه از ترانزیستور ها در تراشه های سیلیکونی اجزاء شدند. بهر حال سلول حافظه ROM با استفاده از ترانزیستورهای کمتر از سلول حافظه SRAM توانسته اجرا ء شود.
از آنجایی که SRAM احتیاج به یک ضامن (شامل 50 تا 2 ترانزیستور می باشد تا بتواند محتویات خود را نگهدارد در صورتی که یک سلول ROM در بردارنده لوژیکال صفر غایب و لوژیکان یک حاضر در یک ترانزیستور واحد وصل به خطبیت تا خط کلمه می باشد. در نتیجه حافظه ROM می توانست سال ها نسبت به RAM با هزینه ارزان تر در هر بیت اجراء شود.
بسیاری از کامپیوترهای خانگی دهه 1980 ذخیره ساز تفسیرها یا گفته های اولیه و یا به صورت سیستم عملیاتی در ROM بود. حافظه ROM نسبت به حافظه RAM اقتصادی تر و مقرون به صرفه تر بوده و سایر اشکال ذخیره سازی غیر فرار آن مثل دیسک درایوهای مغناطیسی بسیار گران بودند. یک مورد آن کومودور 64 در بردارنده 64 (KiB) در حافظه RAM و 20(KiB) در حافظه ROM بود که در بردارنده مفسر اولیه KERNAL (sic) در سیستم عملیاتی خود بود. کامپیوترهای اداری و خانگی بعدی مثل IBM PCXT اغلب در بردارنده دیسک درایوهای مغناطیسی و مقادیر زیادی از RAM بود که امکان می داد آنها سیستم های کاربری خود را از دیسک به RAM انتقال دهند و فقط حداقل هسته شناسایی کننده سخت افزار و بار کننده راه اندازی در حافظه ROM باقی بماند. این ترتیب امکان بوجود آمدن سیستم عملیاتی پیچیده تر و ارتقاء یابنده را آسان تر می دهد.
در کامپیوترهای همه منظوره چندان دلیلی در ذخیره سازی هیچ کد یا داده های برنامه ریزی وجود ندارد : وسایل ویژه ذخیره سازی ثانوی مثل دیسک های سخت سریع اند آنها نیز در همه جا موجودند و سریعاً کاهش دهنده هزینه در هر بیت می باشند. مدل های DRAM (رم دینامیکی) با رفیت بالا نسبت به حافظه ROM ارزان تر ، به لحاظ صرفه جویی های مقیاس بوده و نیز به لحاظ طراحی های مناسبی که دارند ارزان ترند. در پی سی های جدید دیده می شود که حافظه ROM برای ذخیره سازی نرم افزار دائمی بند دار یا تسمه دار مثل BIOS سنتی موجود در بسیاری نرم افزار دائمی بند دار یا تسمه دار مثل BIOS سنتی موجود در بسیاری از سیستم های مبتنی بر X86 بکار می رود. حتی این حافظه ROM احتمالاً به عنوان FLASHROM اجراء می شود تا برنامه ریزی در جا را امکان پذیر سازد مخصوصاً به عنوان Flash Rom اجراء می شود تا برنامه ریزی درجا را امکان پذیر سازد مخصوصاً اگر احتیاج به ارتقای نرم افزار دائمی باشد.
حافظه ROM و فن آوری های بعدی آن در سیستم های داخلی مثل سیستم های پخش MP3 و جعبه های set-top و روترهای پهن باند به انگیزه رسیدن به کارهای محدودتر نسبت به کامپیوترها چند یا همه منظوره طراحی شده ( و می شوند) ولی رویهم رفته در بسیاری موارد مبتنی بر میکرو پروسسورهای چند منظوره هستند. این وسایل اغلب ذخیره کننده کلید رمزهای برنامه در حافظه ROM هستند زیرا که مطابق معمول فاقد دیسک های سخت ذخیره سازی انبوهی می باشند چرا که این جنبه ها برای آنها گران ویگرونگیر و پر مصرف در برق در می آیند. به علاوه نظر به اینکه نرم افزار معمولاً با سخت افزار رابطه تنگاتنگی دارد ، لذا تغییرات در نرم افزار به ندرت مورد نیاز می باشد. رویهم رفته از سال 2007 تقریباً کلیه این وسایل از حافظه Flash Rom استفاده می کنند نه ROM پوششی و بسیاری وسایل را برای ربط دادن وسیله مذکور به کامپیوتر شخص برای جدید کردن نرم افزار دائمی ( به عنوان مثال یک نرم افزار دائمی پخش دیجیتالی برای پشتیبانی از فایل جدید موسیقی به صورت امروزی می شود ).
فراهم آورندگان سرگرمی با استفاده از این انعطاف پذیری وسایلی را برای رسیدن به مقاصد جدید خود برنامه ریزی می کنند و در این مورد مثال های فراوانی را می توان ذکر کرد.
آن نیز برای ذخیره سازی دوتایی داده های نهفته مفید است چرا که تعویض را مشکل می کند امری که برای ارتقای امنیت اطلاعات مطلوب است.
6-3) حافظه ROM برای ذخیره سازی داده ها :
از آنجایی که حافظه ROM نمی تواند تغییر کند ، سپس فقط برای ذخیره سازی داده های تغییر و تعدیل نشدنی مناسب اند تا اینکه وسایل محفوظ بماند. طبق این هدف ، حافظه ROM در بسیاری از کامپیوترها در ذخیره سازی – جداول مراجعاتی جهت ارزیابی اعمال ریاضی و منطقی به کار رفته است. این مطلب در موقعی مخصوصاً موثر بوده که CPU ها کند کار کرده و حافظه ROM هم نسبت به RAM ارزان بود.
نکته قابل ملاحظه اینکه آداپتورهای نمایشی کامپیوترهای شخصی جداولی از خصوصیات نقشه های بیت را با فونت مخصوص در حافظه ROM ذخیره می کردند یعنی فونت متن در تعامل آن قابل تغییر نبود ، و این موضوع در آداپتورهای MDA , CGA موجود در IBC PC.XT صدق می کرد.
کاربرد حافظه ROM در ذخیره سازی مقادیر کم داده تقریباً به طور کامل در کامپیوترهای همه منظوره مدرن ناپدید شده است. ولی حافظه Flash Rom نقش جدیدی را برای ذخیره سازی توده ای یا ذخیره سازی ثانویه فایل ها و برنامه ها یافته است. (خصوصاً در مقایسه با دیسک های سخت).
این کاربرد پس از توسعه NAND Flash امکان پذیر شده و به خصوص بواسطه دارا بودن استقامت بالای خود ، کاربرد موثر ناحیه تراشه و بازدهی بالای نوشتاری و قرائتی را به وجود آورده است. با وجودی که NAND Flash حاصل از فن آوری های شبیه حافظه ROM و کاربرد فعلی آن با کاربری اصلی حافظه ROM شباهت کم دارد ولی فایده آن برای همگان روشن شده است.
تراشه های کلاسیکی با برنامه ریزی ROM پوششی عبادت از همان آی سی طلا (مدارهای آی سی) اند که عملاً داده های ذخیره شونده را رمزی کرده و لذا می توانند محتویات خود را پس از ساخت تغییر دهند. انواع دیگر حافظه حالت جامد غیر فرار امکان می دهند که درجه ای از تغییرات به وجود آیند ، به شرح زیر PROM (حافظه ROM برنامه ریزی شونده) می تواند به وسیله سیستمی خاص موسوم به وسیله برنامه ریز PROM نوشته شود. نوعاً در این وسیله ولتاژهای بالا برای از بین بردن دائمی و یا ایجاد رابط های داخلی (فیوزها و ضد فیوزها) در اندرون تراشه به کار می روند. در نتیجه PROM می تواند فقط یکبار برنامه ریزی شود.

شکل (6-1): اولین EPROM در Intel 1702 و با قالب و زنجیرهای سیمی به وضوح در میان پنجره پاک کن قابل دیدن است.
حافظه EPROM (حافظه ROM برنامه ریزی شونده پاک شدنی): این حافظه می تواند در زیر نور ماورای بنفش (در 10 دقیقه یا طولانی تر) پاک شود و سپس در فرآیندی که در آن احتیاج به کاربرد ولتاژ بالاتر از حد معمول دارد بازنویسی شود. تکرار قرار گرفتن آن در زیر نور ماورای بنفش سرانجام باعث خواهد شد که EPROM فرسوده شود ولی مقاومت اکثر تراشه های آن بیشتر از 1000 دور فرآیند پاک شدن و دوباره برنامه نویسی شدن است ، (بیشتر از 1000 دور پاک می شود و بازنویسی می گردد). تراشه های EPROM می توانند اغلب با پنجره دایره ای حساس شناسایی می شوند. این پنجره امکان می دهد که نور ماوراء بنفش وارد شود. پس از برنامه ریزی پنجره نوعاً برچسب می خورد تا تصادفاً پاک و محو نشود. بعضی از تراشه های EPROM در خود کارخانه برنامه ریزی شده و هیچ پنجره ای ندارند. اینها همان حافظه PROM موثر می باشند.
– حافظه EEPROM (حافظه ROM قابل برنامه ریزی و پاک شونده الکتریکی: این حافظه براساس ساختمان نیمه رسانایی مشابه EPROM ساخته شده ولی امکان می دهد که کل محتویات یا بانک های برگزیده به طور الکتریکی پاک و سپس به طور الکتریکی دوباره بازنویسی شوند به طوری که لازم به بیرون کشیده شدن آنها از کامپیوتر ( و یا دوربین و یا پخش MP3 و غیره) نباشد. نوشتن یا چشمک زنی یک حافظه (EEPROM) بسیار کند تر از خواندن آن برای یک حافظه ROM و یا نوشتن برای یک حافظه RAM ( در نانو ثانیه ها) است.
* حافظه فقط خواندنی تغییر پذیر الکتریکی (EAROM) :
این حافظه نوعی از EEPROM است که در یک بیت در ثانیه تغییر می کند. نوشتن فرآیند خیلی کند بوده و مستلزم ولتاژ بالاتر از ولتاژی است که برای دسترسی خواندنی به کار می رود. EAROM ها در کاربردهایی که طی آن بازنویسی های غیر تکراری یا جزیی صورت می گیرد در نظر گرفته شده است و می تواند یک ذخیره گاه غیر فرار برای اطلاعات درباره نصب سیستم خطا باشد. در بسیاری موارد حافظه EAROM جای خود را با CMOS RAM با قدرت اصلی برق عوض کرده و با باطری لیتیومی تقویت می شود.
* حافظه های نوری :
این حافظه نوعی از EEPROM جدید است که در سال 1984 اختراع گردید. حافظه نوری می تواند پاک شده و سریع تر از EEPROM بازنویسی شود.
طراحی های جدید آن نشان می دهد که نوع جدید چقدر مقاومت و استحکام دارد یعنی بالاتر از 000/000/1 سیکل است. در حافظه جدید NAND Flash.
از تراشه سیلیکونی مجهز به یکایک مدارهای IC و با ظرفیت به میزان 16 (GB) از سال 2007 ساخته شده است. این خبر به اضافه استحکام و دوام فیزیکی امکان داده است که NAND Flash جایگزین مغناطیسی در برخز از کاربردها شود (مثل فلاش درایوهای WSB). حافظه نوری گاهی اوقات Flash EEPROM یا flash ROM خوانده می شود مخصوصاً وقتی که به جای انواع حافظه های ROM قدیمی تر بکار می روند.
با کاربرد صفحه محافظ نوشتاری ، برخی از انواع ROM های دوباره برنامه ریزی شونده می تواند به طور موقت حافظه ROM باشند.
6-4) سایر تکنولوژی ها :
انواع دیگر حافظه های غیر فرار که بر پایه فن آوری مدار IC حالت جامد استوار نیستند عبارتند از :
– رسانای ذخیره سازی بصری مثل CD-ROM که حافظه ROM هر شبیه به حافظه ROM پوششی هستند. حافظه CD-R یک حافظه یکبار بنویس و چند بار بخوان و شبیه به PROM است ولی CD-RW پشتیبان سیکل های پاک کن و دوباره بنویس و شبیه به EEPROM می باشد. هر دوی آنها برای توانمند سازی عقب ماندگی ها با CD-ROM طراحی شده اند.
6-5) مثال های تاریخی :
حافظه ROM با ماتریس دیودی که به مقادیر کم در بسیاری از کامپیوترها در دهه 1960 و نیز به صورت ماشین محاسبه روی میزی الکترونیکی و رمزی سازهای کی بردی ترمینال ها مورد استفاده قرار می گیرند. این حافظه ROM پس از نصب دیودهای نیمه رسانایی مجزا در محل های منتخب بین ماتریس از گزاره های خطی الفاظ (واژگانی) و گزاره های خطی بیت دار در هر صفحه مدار چاپی برنامه ریزی می شوند.

شکل (6-2): مبدل ماتریس (TROS) ROM از سیستم 20/360 ، IBM
– رئوستا ، خازن یا حافظه ROM ماتریسی مبدل در بسیاری از کامپیوترها تا سال 1970 بکار می رفته است. آن همانند حافظه ROM ماتریسی ، دیود با قرار دادن اجزا در محل های برگزیده بین ماتریس یا جدول خطوط الفاظی و خطوط بیت برنامه ریزی شده است.
جداول تابعی ENIAC همان حافظه ROM رئوستایی است که با کلدهای قابل چرخش برنامه ریزی می شوند. مدل های مختلف سیستم IBM / 360 و وسایل جانبی پیچیده میکرو کدهای خود را در خازن و یا در ترانسفورماتور خود در حافظه ماتریسی ذخیره سازی می کردند.
– حافظه Core rope : نوعی از حافظه ROM ماتریسی ترانسورماتوری است که در جایی بکار می رفت که اندازه و یا وزن ، حرف اول را می زد که این در کامپیوترهای سفینه های آپلو در ناسا مورد استفاده قرار می گرفتند. این نوع حافظه ROM با دست از راه سیم بافی های خط واژگانی داخل یا خارج هسته های ترانسفورماتور مزیتی برنامه ریزی شدند.
– وسایل مختلف مکانیکی که در هر وسیله محاسباتی به کار می رفت. یک صفحه فلزی به عنوان ROM در پرینترهای ماتریس نقطه ای در IBM 026 و پاپخ های کلیدی IBM 029 به کار می رفت.

6-6) سرعت حافظه های ROM
6-6- الف) سرعت خواندن :
با وجودی که سرعت نسبی RAM در برابر حافظه ROM به مرور ایام تغییر کرده ولی از سال 2007 ، تراشه های RAM می توانند سریع تر از اکثر ROM ها قرائت شوند. لذا مقدار ROM گاهی اوقات برای RAM کپی می شود و یا قبل از کاربرد آن سایه زده می شود و سپس از حافظه RAMقرائت می گردد.
6-6- ب) سرعت نوشتن :
برای آن دسته از حافظه های ROM قابل تغییر ، سرعت نوشتن ، همواره کند تر از سرعت خواندن بوده و ممکن است به ولتاژ قوی تر و جابه جایی در پوشش های وصل کننده در اجرای سیگنال های نوشتار ساز وترهای قفل مخصوص و کدهای دستوری به قفل احتیاج باشد. حافظه جدید NAND FLASH در فن آوری ROM به بالا ترین سرعت نوشتن با سرعت (MIB/S) 15 (یا V. ns/Bit) می رسد و امکان می دهد که دسته های بزرگ سلول های حافظه نوشته شوند.
6-7) استقامت و حفظ اطلاعات :
چون آنها با قدرت الکترون ها و با انتقال از اندرون لایه ای از عایق کاری الکتریکی تا مدخل ترانزیستوری شناور نوشته می شوند لذا حافظه های ROM قابل نوشتن مجدد می تواند فقط در برابر تعداد کمی از سیکل های نوشتن و حذف استقامت کنند. در حافظه های EAROM ، این امر پس از 1000 سیکل نوشتن اتفاق می افتد ولی در حافظه Flash EEPROM ، استقامت یا مقاومت بیشتر از 000/000/1 دور است و بالاخره یک وقتی تمام می شود.
مقاومت محدود و نیز هزینه بالا تر در هر بیت به این معنی است که ذخیره سازی بر مبنای فلش احتمال ندارد که به طور کامل جانشین دیسک درایوهای مغناطیسی در آینده نزدیک شود.
محدوده زمانی باقی مانده ROM در حال خوانده (قابل خواندن) محدود به سیکل های نوشتنی نمی شود. ابقای داده های EAROM , EPROM ،EEPROM و فلش شاید بر اثر نشت کردن بار مدخل شناور ترانزیستورهای سلول حافظه محدود گردد. نشتی در دمای زیاد بدتر می شود و نیز در برابر تشعشعات وخیم تر می گردد. حافظه ROM پوششی و ROM ترکیبی و ضد ترکیبی از این وخامت لطمه می بینند. زیرا که اطلاعات گیری و نگهداری اطلاعات در آنها متناسب با ابقای فیزیکی مدار IC است نه تداوم الکتریکی
6-8) تصاویر ROM:
مندرجات تراشه های حافظه ROM در قالب های کنسولی بازی ویدیویی با نرم افزار مخصوص و یا وسایل سخت افزار بیرون کشیده می شود.
فایل های کمپرسی حافظه که بعداً پدید می آیند ، به تصاویر حافظه ROM معروف شده اند و می توانند برای تولید بسته های دوبله و یا در داخل Console emulators به کار روند. این لفظ امروزه به جای مخزن تراشه های ROM ، کاربرد وسیع تری پیدا کرده و برای ذخیره سازی تصاویر بازی های جدید پخش شده در سی دی روم ها (CD-ROM) و یا سایر وسایل بصرین به کار می رود.
تصاویر حافظه ROM در نمایش بازی های پرفروش در بردارنده نرم افزار با کپی رایت اختصاصی است ، یعنی انحصاری است و هر کس نمی تواند از آن کپی برداری کند. با این وصف عده ای که در حال فرونی گرفتن نیز هستند به کپی برداری و توزیع و فروش غیر قانونی این نرم افزارها مشغولند. در یک چنین محافل ، اصطلاح تصاویر ROM گاهی اوقات به اندازه ای کوتاه می شود که به ROMZ تبدیل می شود و یا گاهی به ROMZ می گردد.

7 ضبط کردن مغناطیسی :
مهمترین روش مغناطیسی کردن برای ذخیره اطلاعات ، ضبط کردن نوار مغناطیسی است ، که برای صدا و تصویر و ضبط دیسک مغناطیسی به کار می رود و برای ذخیره دائمی اطلاعات رایانه نیز کاربرد دارد.
پس ماند مغناطیسی در مقابل میدان مغناطیسی در فرو مغناطیس ها و مگنت ها می تواند در ضبط مغناطیسی تاثیر خوب گذارده و استفاده شود. بدون پاراگراف اند ، حالت مغناطیس ماده در حوزه صفر مستقل از میدانی است که اخراً تجربه شده است ولی در سیستم های پس مانده مغناطیس کردن القایی نوعی از حافظه حداکثر میدان آخر می باشد ، (هم از لحاظ اندازه گیری و هم جهت ، که توسط ماده مغناطیسی تجزیه می شود ) بنابراین اطلاعات به شکل رقعی برای رایانه ها و دستگاههای مرتبط ، با سیگنال های قیاسی در ضبط صوت ها می توانند به شکل "حک" مغناطیسی بر روی ماده مغناطیسی ذخیره شود. البته برای استفاده از این امر باید بتوان مقادیر اطلاعات بسیار را در فضایی کوچک ذخیره نمود. لذا در صنعت ضبط ، تمایل برای افزایش چگالی ضبط کردن مواد ذخیره ای وجود دارد.
اطلاعات باید بتوانند با حداقل خرابی به دست آیند و نباید توسط حضور حوزه های مغناطیسی متفرقه پاک شده یا تغییر یابند زیرا اطلاعات باید قادر به ذخیره شدن به طور دائمی باشند و توسط فرآیند خواندن نباید تغییر داده شوند زیرا معمولاً لازم است که اطلاعات بارها خوانده شود (بدون از بین رفتن اطلاعات ) و باید با حداقل نیاز به نیروی برق نوشته و خوانده شوند. مواد ضبط مغناطیسی باید دارای خاصیت مغناطیسی کردن بالایی باشند تا سیگنال بزرگ را حتی الامکان در طی فرآیند خواندن ارائه دهند. کورسیوتیه باید کافی باشد تا از پاک شدن جلوگیری شود ، ولی در ماده باید به اندازه ای باشد که برای ضبط مجدداً استفاده گردد :
کورسیویته ها در دامنه 20 الی KA/m100 برای نوارهای ضبط و دیسک های مغناطیسی متداول هستند. هدها می توانند در تماس با دیسک آغاز متوقف شوند. در سایر سیستم ها بعدها بر روی دیسک به تدریج پایین آورده می شوند یعنی هنگامی که دیسک در حال گردش می باشد.
7-11- تاریخچه و سابقه ضبط کردن مغناطیسی
ضبط مغناطیسی قیاسی صدای انسان اولین بار توسط Poulser (مهندس دانمارکی) در 1898 ارائه گردید. سیگنال ها صوتی در دستگاه او موسوم به "تلگرافون" بر روی یک سیم مغناطیسی با استفاده از یک الکترومگنت متصل به یک میکروفون ضبط شدند.
نوار مغناطیسی در سال 1927 در آمریکا ، با استفاده از یک نوار کاغذ پوشیده با مایع فرو مغناطیس خشک شده ، و در آلمان با استفاده از یک نوار حاوی پودر آهن اختراع گردید. نوارهای اکسید در 1947 توسط شرکت 3M و ضبط صورت ها در 1948 رایج شد. ضبط تصویر در 1956 آغاز شد. ضبط رقومی برای ذخیره اطلاعات رایانه توسط IBM توسعه یافت و اولین دیسک ران مغناطیسی در سال 1955 تولید و پخش شد. از دهه 1950 رشدی در ضبط مغناطیسی برای ذخیره اطلاعات رایانه وجود داشته که همراه با تقاضای مصرف کننده (به ویژه ضبط موسیقی) نواحی مهم تجاری صنعت ضبط مغناطیسی را تشکیل داده است. این صنعت در حال حاضر حدود 80 میلیون واحد در سال ارزش افزوده دارد.

8 مواد برای واسطه های ضبط مغناطیسی
8-1) اکسید فریک گاما: وسیع ترین ماده که در ضبط مغناطیسی به کار رفته است اکسید فریک گاما (YFe2O3) است که در نوارهای مغناطیسی از سال 1973 به کار گرفته شده است. اکسید فریک گاما شکل متداول ای از 3 Fe2 نمی باشد ولی توسط اکسیداسیون – Fe3o4 تولید می شود. کورسیوتیه این نوارها در محدوده 20 تا KA30 است. اندازه ذره چند دهم میکرومتر با یک نسبت طول به قطر از 1: 10 تا 1: 3 است از این دو شکل ذرات درشت نیز خصوصیات مغناطیسی سازی آنها را مانند کورسیوتیه تعیین می نماید.
مغناطیس سازی ، اشباع اکسید فریک گاما است در حالیکه دمای Curie (کوری) حدود C 600 است که برای پرهیز از وابستگی دمای خواص ماده به قدر کافی بالا است در حالیکه تحت شرایط معمولی در مجاورت دمای اتاق کار می کند.
8-2) دی اکسید کروم : دی اکسید کروم یک ماده با عملکرد بالا برای ضبط کردن صدا است ، قبل از اینکه فرآیند اصلاح سطح اختراع شود تا یک ماده ضبط مغناطیسی با کور سیوتیه بالاتر از اکسید فریک گاما تولید شود. دی اکسید کروم دارای یک کورسیوتیه 40 تا است و می تواند به طور مفید با اندازه ذره نسبتاً کوچکتری از 4/0 تا Mm05/0 به کار رود و چگالی های ضبط کردن بالاتر امکان پذیر هستند. مغناطیس سازی اشباع آن می بیش تر از اکسید فریک گاما در است اما دارای نقطه Curie پایین C 120 می باشد و عملکرد آن را در حرارت حساس تر می نماید ، عاملی که یک عیب بارز محسوب می گردد.
و همچنین گرانتر از اکسید آهن است که جاذبه تجاری آن را کمتر می نماید و با اکسید فریک گاما به عنوان یک ماده ضبط کننده با عملکردی بالا جایگزین و تعویض شده است.
8-3 ) اکسید فریک گاما تعدیل شده به واسطه سطح کبالت.
اکسید فریک گاما تعدیل شده به واسطه سطح کبالب در ژاپن کشف شده و اکنون به عنوان یک ماده ضبط کننده مغناطیسی به کاربرده می شود زیرا دارای یک کورسیوتیه بالاتر از اکسید فریک گاما می باشد.
کبالت به طور ترجیحی در سطح نوار انباشته می شود ( تا عمق حدود A30). افزودن کبالت ناهمگانی ماده را زیاد می کند و کورسیوتیه بالاتر به دست می آید و در نتیجه نقطه Curie را پایین می آورد و باعث افزایش حساسیت به دما می گردد.

9- دیسک های مغناطیسی
در مقاسیه با سترسی به عنصرری در RAM دسترسی دیسک همیشه گرانتراست. با این وجود ،تمام دسترسیها ی دیسک با هم برابر نیستند دلیل این روش کاردیسک گردان است در ایوهای دیسک جزءگروهی ار ابزارهابه نام ابزارهای ذخیره سازی بادسترسی مستقیم DASD می باشند ، زیراامکان دسترسی مستقیم به داده باشد ابزارهای سری از رسانه های مثل نوارمغناطسی استفاده می کنند که فقط دسترسی سری را ارانه می دهند. ( یک عنصرداره ای را نمی توان تازمانی که تمام داده های قبلی آن در نواربه ترتیب خوانده یانوشته نشود اند ، خواند یانوشت).
دیسک های مغناطسی دارای چندین شکل می باشند. هارد دیسک ها دارای ظرفیت بالا قبمت بیست پایین می با شند. هارد دیسک ها عمومی ترین دیسک مورد استفاده برای پردازش فایلی روزانه هستند.
فلاپی دیسک ها از رانتر هستند ولی کندتربرده وداده های نسبتا کمی رانگه می دارند. فلاپیها برای پشتیبان سازی فایل های خاص وجابه جای مقادیرکمی داره مناسب می باشند.
رسانه های دیسکی غیر مغناطیسی مخصوصاً دیسک های نوری در حال رشد بوده و به عنوان رسانه ذخیره سازی عمومیت یافته اند.
اصول ضبط بر روی دیسک های مغناطیسی مانند ضبط کردن بر روی نوارهای مغناطیسی می باشد و به صورت متحصر بحث خواهد گردید. دیسک های ضبط مغناطیسی به دو گروه قابل تقسیم هستند: فلاپی دیسک ها و هارد دیسک ها مواد به کار رفته به عنوان یک ماده واسطه ضبط کردن مغناطیسی بر روی دیسک نیز به طور وسیعی مشابه با موارد به کار رفته بر روی نوارها می باشد. فلاپی دیسک ها همانند نوارها ساخته می شوند ، و معمولاً یا قطر دارند. فلاپی ها در ریز رایانه ها کاربرد دارند. هارد دیسک ها همراه با رایانه های بزرگ بودند ، ولی تقاضا برای هارد دیسک ها در صنعت ریز رایانه وجود دارد که به خاطر توانایی ذخیره سازی زیاد آن ها می باشد. یکی از مزایای دیسک ها بر نوار ها زمان دسترسی بسیار کوتاه تر بر روی دیسک ها است زیرا هدهای خواننده می توانند به سرعت به سکتور راست دیسک برگردند ، در حالی که در ضبط کردن نواری ، لازم است که نوار به اول برگرد نماید (rewind) تا اطلاعات را پیدا کند. در ضبط کردن دیسکی ، زمان دسترسی می تواند توسط چرخیدن دیسک با یک سرعت زاویه ای بالا تر بهبود یابد. این امر می تواند مشکلات سایش اضافی را بر روی فلاپی دیسک ها به وجود آورد اما بر روی هارد دیسک ها پیش نمی آید. دلیل این امر آن است که بر روی فلاپی دیسک ها ، هر خواندن /نوشتن در طی فرآیند خواندن و نوشتن در تماس با دیسک می باشد ، اما در هارد دیسک هایی ، از قبیل سیستم های دیسک – Winchester ، هیچ تماس مستقیمی در طی خواندن یا نوشتن وجود ندارد. در ضبط کردن نوار مغناطیسی تماس بین نوار و هدهای خواندن و نوشتن یک عامل مهم در تعیین کردن عملکرد می باشد اما در آن حالت تماس واقعی قابل قبول است که به دلیل تعداد نسبتاً کم عبورهای نوار مغناطیسی هد نمایش (yeplay head ) مورد انتظار می باشد. هدها دارای حاشیه یکنواخت هستند تا تماس با نوار بهبود یابد. در فلاپی دیسک های مغناطیسی هد در تماس با دیسک حرکت می کند. برای بهینه سازی عملکرد برای اینکه بین دیسک و هد تماس مستقیمی وجود نداشته باشد یک یاتاقان هوا استفاده می شود. به این ترتیب هد می تواند نزدیک به دیسک نگاه داشته شود ولی واقعاً در تماس مستقیم با دیسک نباشد ، که این وسیله به هد صعود کننده موسوم می باشد. جریان هوا توسط سرعت نسبی موجود بین دیسک و هد به وجود می آید و این امر فاصله کوچکی را حفظ می نماید. هنگامی که این آرایش موفقیت آمیز باشد ، ما با "فرو شدن هد دیسک" مواجه می شویم که معمولاً منجر به مقداری آسیب به صورت اطلاعات از بین رفته می شود.
کبالت به اکسید فریک در آخرین مرحله از فرآوری اضافه می شود قبل از اینکه بر روی زیر آینه پوشش داده شود. اکثر نوارهای ویدئویی امروزه حاوی اکسید فریک اصلاح شده سطحی با کبالت است که دارای یک پسماند زدایی (600De)48KA می باشد.
9-1) سازماندهی دیسک ها :
اطلاعات ذخیره شده روی دیسک بر روی یک یا چند صفحه ذخیره می شوند. به ترتیب این اطلاعات در تراک های روی دیسک ذخیره می شوند. هر تراک اغلب به تعدادی سکتور تقسیم می شوند. هر ستور ، کوچکترین بخش قابل آدرس دهی روی دیسک است. هنگامی که عبارت READ را برای بایت خاصی از فایل ، فراخوانی می کنید ، سیستم عامل سطح صحیح یعنی تراک و سکتور را پیدا کرده و کل سکتور را خوانده و به ناحیه خاصی از حافظه RAM به نام بافر منتقل می کند. سپس بایت مورد نظر درون بافر را پیدا می کند. در صورتی که درایو دیسک از تعدادی صفحه استفاده کند ، ممکن است آن را DISK PACK نیز بنامیم. تراک هایی که دقیقاً بالا و پایین همدیگر می باشند یعنی تراک های هم شماره تشکیل سیلندر را می دهند. اگر اطلاعات در روی یک سیلندر باشند ، نیاز نیست که برای دسترسی به اطلاعات ، بازوی هد خواندن / نوشتن حرکت کند. جابه جایی این بازو را جستجو SEEKING می نامند. این جابه جایی معمولاً کندترین بخش خواندن اطلاعات از یک دیسک است.
9-2) برآورد ظرفیت ها و فضای مورد نیاز
پهنای دیسک ها از 2 تا حدود 14 اینچ می باشد. محدوده ظرفیت دیسک ها نیز کمتر از 000/400 بایت تا میلیاردها بایت می باشد. در یک دیسک ، صفحه بالایی و پایینی یک طرفه بوده و بقیه صفحات دو طرفه می باشند ، بنابراین تعداد تراک های هر سیلندر بستگی به تعداد صفحات دارد.
مقدار داده هایی که می توان روی یک تراک نگهداشت بستگی به چگالی بیت های ذخیره شده روی سطح دیسک دارد. (این بستگی به مقدار ضبط رسانه و اندازه هارهای خواندن / نوشتن دارد. ) یک دیسک ارزان و ظرفیت پایین می تواند حدود 4 کیلو بایت روی یک تراک نگه داشته و در هر طرف 35 تراک قرار دارد. یک دیسک با ظرفیت بالا تقریباً تراک های 50 کیلو بایتی داشته و در هر طرف صفحه دارای 1000 تراک است.
از آنجایی که یک سیلندر شامل گروهی از تراک ها می باشد و یک تراک مجموعه ای از سکتور هاست و سکتور نیز از بایت ها تشکیل شده است ، پس محاسبه ظرفیت تراک ، سیلندر و درایو ساده می باشد :
ظرفیت تراک = تعداد سکتورها در هر تراک * ظرفیت هر سکتور بر حسب بایت
ظرفیت سیلندر = تعداد تراک های هر سیلندر * ظرفیت تراک
ظرفیت درایو= تعداد سیلندرها * ظرفیت سیلندر
9-3) تنگنای دیسک :
کارآیی دیسک به طور شگفت انگیزی رو به افزایش است ولی هنوز هم سرعت دیسک ها به حد سرعت شبکه نرسیده است یک درایو با کارآیی بالا می تواند 50 کیلو بایت در هر تراک را با سرعت ماکزیمم حدود 3 مگابایت در ثانیه و فقط بخشی از آن را تحت شرایط عادی انتقال دهد. شبکه هایی با کارآیی بالا می توانند داده ها را با سرعت حدود 100 مگابایت در ثانیه منتقل کنند. در نتیجه یک فرآیند محدود به دیسک است و شبکه و cpu بایستی منتظر زمان دسترسی به دیسک برای انتقال داده ها باشند.
9-4) فری مغناطیس :
واژه فری مغناطیسی در اصل برای توصیف نظم اسپینی از نوع فریت ، مانند شکل ، اختیار شد ، ولی با تعمیم معنی آن ، تقریباً در مورد هر ترکیبی که در آن بعضی از یونها دارای گشتاوری پاد موازی با یونهای دیگر باشند به کار می رود. بسیاری از فری مغناطیسها رسانای ضعیف الکتریسیته اند. این کیفیت در کاربردهای دستگاهی مورد بهره برداری قرار می گیرد. فریت های مکعبی دارای ساختار بلوری اسپنیل اند فریت های هگزاگونال پسماند زدایی های بالاتر از موارد فوق را دارند و برای کاربردهای تخصصی تر استفاده می شوند از قبیل کارت های اعتباری در جایی که احتمال کمتر نیاز برای ضبط مجدد وجود دارد ، اما تغییر کمی از مغناطیس زدایی توسط تماس پیش بینی نشده برای میدان های مغناطیسی خارجی کم و متوسط وجود دارد.

شکل (9-1) : آرایش اسپینها در مگنتیت ، FeO.Fe2O3، که نشان می دهد گشتاور یونهای Fe3+ یکدیگر را حذف می کنند ، و تنها گشتاور یونهای Fe2+ باقی می ماند.

10- نوارهای مغناطیسی
واحدهای نوار مغناطیسی جزء گروهی از ابزارها هستند که دسترسی مستقیم را ارائه نمی دهند ولی می توانند دسترسی ترتیبی سریعی به داده ها فراهم کنند نوارها فشرده بوده و تحت شرایط محیطی مختلف به خوبی نصب می شوند و ذخیره سازی و انتقال داده ها در آنها ساده بوده و قیمت آنها نسبت به دیسک ها کمتر است.
نوارهای مغناطیسی به صورت وسیعی برای سیگنال های صورت و تصویر و به مقدار کمتری برای اطلاعات رایانه به کار می روند. نوارهای ضبط مغناطیسی معمولاً حاوی یک پوشش از ذرات ریز ماده فرو مغناطیس بر روی یک زمینه پلاستیک غیر مغناطیس انعطاف پذیر با پایه ای به ضخامت Mm25 است (معمولاً اکسید فریک گاما). ذرات نوعاً از ابعاد Mm25. 0-75. 0 طول در عرض Mm 0.15-0.5 تشکیل می شوند و می توانند به آسانی با محورهای طویلشان مغناطیسی شوند مغناطیس کردن اشباع آنها است و دمای کوری در حدود 600C است. نوارهای مغناطیسی از لحاظ مغناطیسی نوارهای دی اکسید کروم هستند که در آنها ذرات نوعاً 0.4×0.05Mm می باشند. در حال حاضر ذرات در صفحه نوار همراستا می گردند. برای همراستا کردن ذرات ، نوارها در یک میدان مغناطیسی واقع در صفحه نوار قرار می گیرند.
میدان ، قبل از اینکه حلال حامل ذرات مغناطیسی تبخیر گردد و چسب خشک را که حاصل ذرات مغناطیسی است ، ترک نماید ، به کار برده می شود. سپس نوار گرم می شود تا کاملاً پوشش خشک گردد و غلتک شده یا فشرده می شود تا پوشش متراکم گردد.
تلاش هایی برای توسعه نوارهای کبالت – کروم برای ماده ضبط کننده به طور عمودی صورت گرفته است که در آن محورهای طویل ذرات تحت زاویه های قائم نسبت به سطح نوار همراستا می شوند. این امر باید اساساً موجب ضبط کردن در چالی های بالاتر شود ، اگرچه مشکلات متعددی در توسعه ضبط عمودی پیش آمده اند که شامل ارتافع بالا رفتن هد و صدا در طی فرآیند خواندن می باشد.
10-1) کاربردهای نوار مغناطیسی :
نوار مغناطیسی ، رسانه مناسبی برای پردازش ترتیبی برنامه های کاربردی است. در صورتی که فایل های پردازش شده مشابه نبوده و دسترسی مستقیم نیاز نباشد ، از این رسانه می توان استفاده کرد.
به عنوان مثال ، مسئله به هنگام سازی یک لیست پستی در هر ماه را در نظر بگیرید. آیا ضروری است که لیست به طور مطلق به روز باشد یا در هر ماه به هنگام شود ، کافی است ؟
در صورتی که اطلاعات بایستی به دقیقه باشند ، پس رسانه بایستی امکان دسترسی مستقیم را فراهم کند تا به هنگام سازی بتواند بلافاصله عمل کند. ولی اگر نیاز است لیست پستی فقط هنگامی که برچسبها چاپ می شوند به هنگام شود ، پس همه تغییراتی که در طول ماه رخ می دهند ، می توانند جمع شده و در یک فایل قرار گیرند که به همان روش لیست پستی ذخیره می شود. سپس برنامه ای که هر دو فایل را می خواند می تواند به صورت همزمان اجرا شده و تغییرات مورد نیاز را در داده ها اعمال نماید.
10-2) تایسه دیسک و نوار مغناطیسی :
در گذشته نوار مغناطیسی و دیسک مغناطیسی برای تمام کاربردهای ذخیره سازی ثانویه مورد استفاده قرار می گرفتند. دیسک برای دسترسی تصادفی و ذخیره سازی فایل هایی که برای دسترسی بی درنگ مدنظر بودند جالب بود و نوار برای پردازش ترتیبی داده ها و ذخیره سازی طولانی مدت فایل ها ایده آل بود. با گذشت زمان ، این قواعد تغییر پیدا کرده و دیسک بیشتر استفاده شد.
دلیل اصلی که در دسترسیهای تصادفی : نوار مغناطیسی به دیسک ترجیح داده می شود ، این است که نوارها برای تک پردازش در نظر گرفته شده اند ، در حالی که دیسک ها عموماً چندین پردازش را سرویس می دهند. این بدین معنی است که در دسترسیها هد خواندن/ نوشتن دیسک بایستی از محلی به محل دیگری جا به جا شود و حاصل ، یک جستجوی پر هزینه است ، در حالی که درایو نوار چون برای تک پردازش در نظر گرفته شده است ، چنین هزینه ای ندارد.
این مسائل سبب شد که به تدریج دیسک جایگزین نوار شود. این تغییرات در مورد دیسک و RAM نیز انجام گرفته و در حال وقوع است. برای درک کامل این تغییرات جدید ، نیاز است که با مفهوم بافر کردن در حافظه RAM آشنا شویم ، به طور خلاصه کارآیی بستگی به بزرگی فایلی دارد که در هر بار می توانیم منتقل کنیم. هر چه فضای RAM بیشتری برای بافرهای ورودی / خروجی قابل دسترس باشد ، تعداد جستجوهای مورد نیاز کاهش می یابد. بیشتر سیستم هایی که اکنون وجود دارد و حتی سیستم های کوچک دارای RAM کافی برای کاهش دسترسیهای مورد نیاز برای پردازش فایل ها بیشتر هستند. این تغییرات سبب کاهش قیمت دیسک ها شده و دو نتیجه آنها را برای پردازش ترتیبی که در گذشته از نوارها استفاده می شد مورد استفاده قرار می دهند. این بدین معنی نیست که از نوارها نبایستی برای پردازش ترتیبی استفاده کرد. اگر فایلی روی نوار نگهداری شود و درایوهای کافی برای استفاده از آنها در پردازش ترتیبی فایل وجود داشته باشد ، ممکن است کاراتر باشد.
اگرچه امروزه از دیسک برای پردازش ترتیبی استفاده می شود ولی نوار هنوزهم به عنوان رسانه ای برای ذخیره سازی آرشیوی طولانی مدت ، مهم می باشد که البته این مورد هم با عمومیت یافتن CD ها از بین رفته است. نوار هنوز هم از دیسک ارزانتر است و نگهداری فایل های بزرگ روی آن ساده و سریعتر می باشد.

11- فلاپی دیسک
فلاپی دیسک، یک نوع وسیله ذخیره سازی اطلاعات در کامپیوتر است. درایوهای موجود در کامپیوتر مسئول خواندن و نوشتن اطلاعات بر روی فلاپی دیسک ها بر اساس یک ساختار مشخص شده ، می باشند. جنس فلاپی دیسک ها از پلاستیک نرم بوده که بر روی آن یک لایه (غشاء) مغناطیسی وجود دارد.
11-1) مبانی فلاپی درایوها
فلاپی درایو در سال 1967 توسط شرکت IBM ابداع گردید. در اولین فلاپی درایو از یک دیسک (دیسکت) 8 اینچی استفاده شده بود. همزمان با ارائه اولین کامپیوترهای شخصی در سال 1981 توسط شرکت IBM ، از فلاپی درایوهای 5/25 اینچ استفاده بعمل آمد. این نوع دیسک ها قادر به نگهداری 360 کیلو بایت اطلاعات بودند. در اواسط دهه 1980 دیسک های 3/5 اینچ با ظرفیت 1/44 مگابایت مطرح گردیدند. در آن زمان اغلب کامپیوترها دارای دو درایو برای استفاده از دو نوع فلاپی دیسک (5/25 و 3/5) بودند ولی از اواسط دهه 1990 دیسک های 5/25 بندرت مورد استفاده قرار گرفته و بتدریج از رده خارج گردیدند.
* فلاپی دیسک را دیسک نیز می گویند. رایج ترین نوع دیسکت 3/5 اینچ است.
* فلاپی دیسک درایو یک دستگاه الکترومکانیکی برای خواندن و نوشتن اطلاعات بر روی فلاپی دیسک ها است.
* شیار دوایر متحدالمرکز موجود بر روی یک فلاپی دیسک را می گویند.
* سکتور زیر مجموعه ای از یک شیار بوده و تعداد سکتور در هر شیار بستگی به نوع دیسک دارد. هر مسئول خواندن این سکتورها می باشد و اگر CD خراش بردارد این خراش مانند یک مانع برای هد خواهد بود و هد نمی توان آن قسمت را بخواند.
11-2) اجزای یک فلاپی دیسک درایو
11-2: الف) دیسک
یک فلاپی دیسک در موارد متعددی مشابه نوار کاست است :
* از یک نوع پلاستیک نازک که با اکسید آهن آغشته شده است استفاده می گردد. اکسید فوق از نوع فرومانیتیک بوده و اگر تحت تاثیر یک میدان مغناطیسی قرار گیرد ، قادر به نگهداری (ذخیره) دائم اطلاعات خواهد بود.
* قابلیت ضبط اطلاعات را دارا می باشند.
* قابلیت پاک کردن اطلاعات و استفاده مجدد را دارا می باشند.
* ارزان قیمت بوده و بسادگی قابل استفاده می باشند.
نوارهای کاست دارای یک اشکال بزرگ می باشند. اشکال اساسی نوارهای کاست روش بازیابی ترتیبی در آنان است. مثلاً برای شنیدن آهنگ خاصی می بایست بصورت ترتیبی بر روی نوار حرکت و پس از استقرار بر روی آهنگ دلخواه آن را گوش داد. بهر حال پیدا نمودن یک آهنگ و استفاده سریع از آن همواره فرآیندی ترتیبی و کند خواهد بود.
یک فلاپی دیسک همانند نوار کاست از یک نوع پلاستیک نرم آغشته به مواد مغناطیسی (در هر دو طرف) استفاده می نماید. اطلاعات بر روی دوایر متحدالمرکزی که شیار نامیده می شوند ، ذخیره خواهند شد. هر شیار خود به مجموعه ای از سکتورها تقسیم می گردد. همزمان با چرخش دیسک ، هد بر روی شیار استقرار و زمینه بازیابی مستقیم اطلاعات فراهم می گردد.
11-2: ب) درایو
اجرای اصلی یک فلاپی درایو شامل موارد ذیل است :
* هد خواندن و نوشتن. هد در دو طرف دیسکت وجود داشته و حرکت آنها در طول دیسکت با یکدیگر خواهد بود. از هد های یکسان برای خواندن و نوشتن استفاده می گردد.
* موتور درایو. یک موتور بسیار کوچک با توان چرخش 300 تا 360 دور در دقیقه
* موتور Stepper. وظیفه موتور فوق ، استقرار هد خواندن و نوشتن در محل شیار مورد نظر است.
* فریم مکانیکال. سیستم فوق شامل یک برابر کننده بوده که پنجره کوچک حفاظت (قاب فلزی موجود بر روی فلاپی دیسک) را بر روی دیسکت باز نموده تا بدین طریق امکان تماس هد خواندن و نوشتن در دو طرف سطح دیسک فراهم گردد.
* برد مدار الکترونیکی. برد فوق شامل تمام عناصر الکترونیکی لازم برای خواندن و یا نوشتن اطلاعات بر روی دیسک است. این برد ، مدار کنترلی موتور stepper را نیز کنترل خواهد کرد. (حرکت هدهای خواندن و نوشتن بسمت دیسکت)
زمانیکه هد در طول شیارها حرکت می کند ، با سطح دیسکت تماسی ایجاد نخواهند شد. از نور الکترونیکی به منظور تشخیص حفاظت دیسک در مقابل نوشتن استفاده می گردد. (زبانه کوچک پشت دیسکت که بصورت کشوئی بوده و دیسکت را در مقابل عمل نوشتن حفاظت می کند)
11-3) نوشتن اطلاعات بر روی یک فلاپی دیسک
مراحل زیر نحوه نوشتن اطلاعات بر روی فلاپی دیسک را نشان می دهد. (عملیات خواندن مشابه است):
* یک برنامه کامپیوتری ، دستورالعملی را برای سخت افزار کامپیوتر ارسال تا اطلاعاتی بر روی فلاپی دیسک نوشته گردد.
* کنترل کننده فلاپی دیسک درایو موتور دیسکت را بحرکت درآورده تا از این طریق فلاپی دیسک چرخش نماید.
* موتور دوم (Stepper) باعث چرخش یک میله دنده مارپیچ ، خواهد شد. مدت زمانی که طول خواهد کشید تا شیار مورد نظر بدست آید را زمان دستیابی می نامند. سخت افزار فلاپی دیسک درایو دارای دانش لازم در خصوص نحوه استقرار بر شیار مورد نظر با توجه به تعداد Step مورد نظر است.
* هد خواندن و نوشتن در شیار مورد نظر متوقف خواهد شد.
* قبل از اینکه داده خاصی بر روی دیسک نوشته گردد یک بوبین ، انرژی لازم را برای پاک کردن یک سکتور فراهم می نماید.
* اطلاعات مورد نظر بر روی دیسکت نوشته خواهند شد.

12- هارد دیسک چگونه کار می کند
تقریباً هر کامپیوتر رومیزی و سرور دارای یک یا چند هارد دیسک میباشد. هر پردازنده مرکزی و سوپر کامپیوتر در حالت عادی به صدها عدد از این هارد دیسک متصل است. امروزه دستگاههای زیادی را می توان یافت که تا چندی پیش از نوار (Tape) استفاده میکردند ولی حال از هارد دیسک استفاده میکنند. این تعداد انبوه از هارد دیسکها یک کار را به خوبی انجام میدهند. آنها اطلاعات دیجیتال را به یک فرم تقرباً همیشگی ذخیره میکنند. آنها این توانایی را به کامپیوترها می دهند تا در هنگامی که برق میرود اطلاعات خود را بیاد بیاورند.
12-1) اساس هارد دیسک
هارد دیسکها در دهه 1950 اختراع شدند. در ابتدا آنها دیسکهای بزرگی به ضخامت 20 اینچ بودند و فقط مقدار محدودی مگابایت اطلاعات میتوانستند ذخیره کنند. در ابتدا نام آنها دیسکهای ثابت یا ماندنی (Fixed Disks) یا وینچسترز (Winchesters) (یک اسم رمز که قبلاً برای یک محصول محبوب IBM استفاده می شده.) بود. بعداً برای تشخیص هارد دیسک از فلاپی دیسک نام هارد دیسک بر روی آنها گذاشته شد.
هارد دیسکها یک صفحه گرد سخت (بشقاب) دارند که قادر است میدان مغناطیسی را نگه دارد ، بر خلاف لایه پلاستیکی انعطاف پذیری که در فلاپیها و کاستها دیده می شود.
در ساده ترین حالت یک هارد دیسک هیچ تفاوتی با یک نوار کاست ندارد. هم هارد دیسک و هم نوار کاست از یک تکنیک برای ذخیره کردن اطلاعات استفاده میکنند که در بخش یک ضبط صورت چطور کار میکند توضیح داده شده است. این دو وسیله از مزایای عمده ذخیره سازی مغناطیسی استفاده میکنند. میدان مغناطیسی براحتی پاک و دوباره نوشته می شود. این میدان براحتی می تواند الگوی شار مغناطیسیای که بر روی میدان ذخیره شده را بیاد بیاورد.
در بخش بعد نگاهی به تفاوتهای اصلی بین هارد دیسک و نوار کاست خواهیم انداخت.
12-2) نوار کاست در برابر هارد دیسک
بیایید با هم نگاهی به بزرگترین تفاوتهای بین نوار کاست و هارد دیسک داشته باشیم :
* ماده مغناطیسی قابل ظبط در کاست بر روی یک نوار نازک پلاستیکی روکش شده است. در یک هارد دیسک ماده مغناطیسی قابل ضبط روی یک صفحه آلومینیومی یا شیشهای با دقت بالا ، لایه بندی شده است ، همچنین این صفحه به خوبی صیقل داده شده تا هر گونه ناهمواری از بین برود.
* در نوار کاست هد خواندن / نوشتن (Read/Write Head) مستقیماً با نوار در تماس است. در یک هارد دیسک هد خواندن / نوشتن در بالای صفحه حرکت میکند و در حقیقت هیچ وقت با صفحه تماس نمییابد.
* در یک نوار کاست شما برای اینکه به یک نقطه خاص دسترسی داشته باشید باید از دکمه های جلوبر (Fast-Forward) و معکوس (Reverse) استفاده کنید که این امر در یک نوار طولانی می تواند زمان زیادی صرف کند. در یک هارد دیسک شما بطور تقریبی میتوانید فوراً به هر نقطه روی سطح دیسک حرکت کنید.
* در یک نوار کاست ، نوار با سرعت 2 اینچ در ثانیه (تقریباً 5/08 cm در ثانیه) از بالای هد حرکت میکند در حالی که در هارد دیسک یک صفحه آن میتواند با سرعتی بالغ بر 3000 اینچ در زیر هد چرخش کند.
* در یک هارد دیسک اطلاعات در دامنه های مغنایطی بی نهایت کوچکی در مقایسه با نوار کاست ضبط میشوند. کوچک بودن این دامنه ها بعلت دقت صفحه (بشقاب) و سرعت هارد دیسک می باشد.
بعلت این تفاوتها یک هارد دیسک قادر است مقدار شگفت انگیزی از اطلاعات را در فضای کوچکی ذخیره کند. یک هارد دیسک همچنین میتواند در کسری از ثانیه به هر کدام از اطلاعات دسترسی داشته باشد.
12-3) ظرفیت و توان اجرایی
یک کامپیوتر رومیزی به طور معمول یک هارد دیسک با ظرفیتی بین 10 تا 40 گیگابایت دارد که اطلاعات بصورت فایلها در آن ذخیره شده اند. در ساده ترین تعریف یک فایل به مجموعه ای از بایتها گفته میشود. در این بایتها ممکن است کدهای اسکی (ASCII Codes) کاراکترهای مربوط به یک نوشته ذخیره شده باشد ، یا اینکه می توانند شامل دستورات یک برنامه نرم افزاری برای اجرا شدن توسط کامپیوتر باشند ، یا اینکه می توانند شامل پیکسل رنگهای یک تصور GIF باشند ، هیچ فرقی نمی کند که در این بایتها چه چیزی ذخیره شده است ، به هر حال یک فایل حقیقتاً یک رشته از بایتها می باشد. هنگامی که یک برنامه در حال اجرا شدن است و تقاضای یک فایل را می کند ، هارد دیسک بایتهای آن را بازیابی میکند و آنها را به CPU میفرستد.
ما دو راه برای اندازه گیری توان اجرایی یک هارد دیسک داریم :
– سرعت انتقال اطلاعات (Rate Data) : سرعت انتقال اطلاعات برابر است با تعداد بایتهایی که هارد دیسک می تواند در هر ثانیه در اختیار cpu قرار دهد سرعتهایی مانند 5 تا 40 مگابایت در ثانیه معمول هستند.
پارامتر دیگری که در اینجا برای هارد دیسک ها مطرح است ظرفیت میباشد ، که عبارت است از تعداد بایتهایی که هارد دیسک میتواند نگهداری کند.
اعضای داخلی : بورد الکترونیکی
بهترین راه برای اینکه بفهمیم یک هارد دیسک چگونه کار میکند این است که نگاهی بدرون آن داشته باشیم ؛ در تصویر زیر شما میتوانید یک هارد دیسک معمولی را ببینید ؛

شکل (12-1)
هارد دیسک در واقع یک جعبه آلومینیومی مهر و موم شده میباشد که مدارات الکترونیکی کنترل کننده در یک طرف آن ضمیمه شده است. همچنین کنترلهای الکترونیکی ، سیستم خواندن / نوشتن و همچنین موتور که صفحات را میچرخاند در آنجا وجود دارند.
این مدارات الکترونیکی یک میدان مغناطیسی نیز بر روی سطح دیسک در میان بایتها ایجاد می کنند ( برای خواندن) و یک میدان مغناطیسی نیز بر روی بایتها متفاوت با میدان اولی ایجاد می کنند (برای نوشتن) ، این اجزای الکترونیکی بر روی یک بورد کوچک جمع شده اند تا از دیگر اجزاء جدا شوند (شکل زیر).

شکل (12-2)
اعضای داخلی : در زیر بورد
در قسمت زیرین بورد اتصالات موتور چرخاننده صفحات قرار دارد و همچنین حفرهای **** شده (برای جلوگیری از ورود گرد و غبار) برای یکسان کردن فشار هوای بیرون و درون هارد دیسک قرار دارد :

شکل (12-3)
با برداشتن پوشش هارد دیسک قسمت درونی هارد دیسک آشکار میشود که بینهایت ساده ولی بسیار دقیق و مختصر میباشد :

در این تصویر مشاهده می کنیم :
شکل (12-4)
– بشقاب ها (Platters) : این صفحات معمولاً با سرعت 3600 تا 7200 دو در دقیقه (rpm) در هنگام فعالیت درایو چرخش میکنند. این صفحات به شکلی ساخته شده اند تا تحمل این چرخش را داشته باشند. همچنین این صفحات بسیار صاف و صیقلی هستند (بطوری که شامل در تصویر میتوانید انعکاس تصویر عکاس را در صفحات ببینید.
– بازوی متحرک (Arm): این قطعه هد خواندن / نوشتن را در بالای صفحات نگهداری میکند و بوسیله دستگاهی که در قسمت گوشه بالا قرار دارد کنترل میشود. بازو قادر است هدها را از مرکز تا لبه صفحات حرکت دهد. مکانیزم عمل بازو و دستگاه آن بسیار دقیق و سریع میباشد. یک بازو در یک هارد دیسک معمولی فاصله بین مرکز تا لبه دیسکها را می تواند 50 بار در ثانیه طی کند – دیدن این عمل از نزدیک حتماً شما را متحیر خواهد کرد !
اعضای داخلی : صفحات و هدها
برای افزایش مقدار اطلاعاتی که درایو قادر است ذخیره کند اکثر هارد دیسکها دارای سیستم چند بشقابی (Multi Platters) هستند. درایوی که در شکل زیر مشاهده می کنید سه بشقاب و شش هد خواندن / نوشتن دارد.

(شکل 12-5)
بعضی از درایوها از یک کانال مارپیچ صوتی (11) استفاده میکنند – همان تکنیکی که در بلند گو برای به لرزش در آوردن مخروط بلند گو استفاده شده در اینجا نیز برای حرکت بازوها استفاده میشود.

(شکل 12-6)
ذخیره اطلاعات
اطلاعات بر روی صفحات هارد دیسک بصورت قطاعهای دایرهای (3) و شیارها(3) ذخیره میشوند. ترکها دوایر متحدالمرکزی هستند و سکتورها قسمتهای جدا شده ای روی این شیارها هستند.
یک سکتور تعداد ثابتی از بایتها را در خود دارد – برای مثال 256 یا 512. بعداً سکتورهای درایو در سیستم عامل گروه بندی میشوند و به هر گروه از این سکتورها یک خوشه گفته میشود.
ترکها و سکتورها در مرحله شکل دادن سطح پایین شکل میگیرند. در این مرحله نقاط شروع و پایان سکتورها بر روی صفحات نوشته میشود. این مرحله درایو را آماده می کند تا بلوکهایی از بایتها را در خود نگهداری کند. ساختمان بندی درایو برای ذخیره فایلها در شکل دادن سطح بالا صورت میگیرد ، عملی که در این نوع فرمت صورت می گیرد مانند این است که بخوغاهیم کمدهای مخصوص پرونده ها را در سکتورها قرار دهیم. این نوع فرمت درایو را برای نگهداری فایلها آماده می کند.
13- فرآیند ضبط کردن و کاربردهای ضبط مغناطیسی
این فرآیند شامل مکانیسمی است که بر اساس آن یک انتشار مغناطیسی بر روی رسانه (واسطه) مغناطیسی حاصل گردیده است و همینطور مکانیسمی که براساس آن این انتشار ، از رسانه و اطلاعات اصلی خوانده شده است. Be ، اصول بنیانی مراحل ضبط معغناطیسی را مورد بحث و بررسی قرار داده است و جزئیات مذکور را عنوان داشته است.
عمل ضبط به این صورت است که ، یک پالس الکتریکی (تغییر ناگهانی ولتاژ یا جریان برق) در یک سیم پیچ و بر روی یک آهنربای الکتریکی ، به مدل یا شکلهای مغناطیسی بر واسطه مخزن ، انتقال می یابد. عمل خواندن بر عکس فرآیند مذکور است. مراحل خواندن یا چگونگی خواندن کاملاً قابل فهم است و نیازی به داشتن آگاهی در خصوص ویژگی های مغناطیسی واسطه ندارد. تنها مغناطیسی کردن مازاد واسطه پاسخ را تعیین می کند. در هر حال فهم چگونگی ضبط (که اصطلاحاً به آن نوشتن می گویند ) کمی مشکل است ، زیرا شامل یک میدان به کار گرفته شده بر مغناطیسی کردن یک واسطه مغناطیسی است. علت این امر این است که ، ایجاد یک رابطه بین مغناطیسی کردن واسطه بر میدان مغناطیسی مشکل است ، حتی اگر میدان یک دست و یک شکل باشد. قابل ذکر است که در این مورد حتی میدان نیز یکدست و هماهنگ نیست.
13-1) هدهای ضبط
هدهای ضبط ، آهن ربا الکتریکی هستند که به شکل هسته هایی با خواص مغناطیسی و دارای شکاف قطب بسیار کوچکی با عرض Mm 3/0 می باشند. ماده سازنده هد ، باید دارای خاصیت مغناطیسی کننده بالایی ، جهت انتشار وسیع بر روی نوار باشد ، اما در عین حال باید دارای مازاد کمی باشد تا مطمئن سازد که هیچ عمل ضبطی در هنگامی که جریان در سیم پیچ صفر است ، صورت نمی گیرد. به علاوه روشن است که یک خنثی کنندگی پایین مدنظر است. هدهای ضبط از مواد نرم مغناطیسی ساخته شده اند. بسیاری از مواد مغناطیسی نرم برای هسته های هدهای مغناطیسی مناسب هستند ؛ که مرکب از ، مزیت های نرم ، Al – Fe – Al – Fe- Si ، پرمالوی و زیر کنیوم کبالت نابلورین می باشند. میدان مغناطیسی در فاصله هد نوشتن ، که ناحیه اصلی مورد علاقه مهندسی ضبط مغناطیسی در فرآیند نوشتن است. با فن آوری موجود که از ماده ضبط کننده موازی استفاده می نماید نوار به مولفه میدان حاشیه پاسخ می دهد در جایی که موازی با سطح نوار می باشد. با این حال برای ضبط کردن عمودی، میدان حاشیه ای لازم است که عمود بر صفحه نوار یا دیسک باشد و این منجر به تفاوت هایی در طراحی هدهای خواندن و نوشتن می شود.
13-2) کارآیی هد نوشتن
کارآیی هد عبارت است از نسبت نیروی محرک مغناطیسی به دست آمده در طول فاصله هد به نیروی محرک مغناطیسی تولید شده توسط سیم پیچ انرژی دهنده می باشد. این امر از ملاحظه مدار مغناطیسی شکل گرفته توسط هسته مغناطیس و فاصله هوای هد تعیین می شود. در فاصله هوا
(13-1) Bg=MoHg
در هسته
(13-2) Bc=MrMoHc
در جایی که Mr قابلیت یا توانایی نفوذ پذیری نسبی هسته است و Hc میدان در هسته می باشد. نیروی محرک مغناطیسی کویل نیز نیروی محرک مغناطیسی در کل میدان مغناطیسی است. اگر Lg طول فاصله و Lc طول هسته فرو مغناطیس باشد.
(13-3) Ni=hcIc+HgIg
در این صورت راندمان هسته ، برابر با نسبت نیروی محرک مغناطیسی در اصله HgLg به نیروی محرک مغناطیسی تولید شده از Ni کویل چنین می شود.
(13-4: الف) (13-4: ب)
13-3) فرآیند هد نوشتن
فرآیند مغناطیس کردن مواد ضبط کننده و نیز نحوه پاسخ ماده به یک میدان به کار رفته در فاصله ها را در نظر می گیریم.
یک مسئله آن است که وقتی ماده نزدیک به هد عبور می کند میدان های مغناطیسی در ماده مغناطیسی مختلف ، متفاوت هستند. ثانیاً وقتی ماده از فاصله عبور می کند تغییرات با زمان را تجربه می نماید. برای ارائه مثال درباره فرآیند نوشتن فرض می کنیم که یک ناحیه مفروض از ماده ضبط کننده که از هد عبور می کند شروع شود (در نقطه پسماند مثبت بر روی منحنی پسمانی اش) آنگاه وقتی که به فاصله از یک میدان منفی عبور می کند ماده از ربع دوم حلقه پسماند زدایی عبور می نماید – مثلاً Hc وقتی ماده از هد عبور می کند میدان مغناطیسی به صفر کاهش می یابد و مغناطیس کردن ماده در امتداد یک حلقه پسمانی جزئی عبور می کند تا H=0 شود و با یک پسمانده مثبت کوچک خاتمه می یابد. این بدان معنی است که حتی در جایی که مغناطیس کردن در نقطه پسمانی به صفر کاهش یافته بود مغناطیس سازی مجدداً به یک مغناطیس سازی پسمانده مثبت افزایش خواهد یافت. بنابراین یک حالت مغناطیس زدایی کامل پیش می آید (M=0) میدان تجربه شده توسط ماده باید بزرگتر از HC- باشد. که نقطه ای موسوم به پسماند زدایی پس ماده Her می باشد. یک حلقه پسمانی خیلی مربع که در آن حلقه های جزئی کویل مجدد بسیار تخت هستند در این صورت مورد نظر می باشد در طی فرآیند نوشتن جریان متغیر با زمان ، در کویل هد نوشتن تغییر می کند و بر این وسیله میدان در فاصله متناوب می شود. این امر سبب می شود که تغییرات موضعی در ماده مغناطیس کننده به وجود آید که هد نوشتن را با سرعت ثابت عبور می دهد. تعیین مغناطیس کردن نوار در دو بعد مشکل می باشد و بنابراین مدل های نظری فایده محدودی در پیش بینی های مغناطیس سازی نوار دارند. مدل ها برای مغنایس سازی ماده ضبط کننده معمولاً از تقرب های ساده برای خصوصیات مغناطیس سازی ماده استفاده می کنند مثل ماده ای که در آن فرض شود که m یک تابع یک مقداری از میدان باشد. نمونه چنین مدلی ، مدل ویلیامز – کوستاک است. این مدل تک بعدی ای است که تابع آرکتانژ است را به کار می برد. مغناطیس سازی m(x) در نوار می تواند به صورت تابعی از فاصله در پاسخ به یک تغییر تابع پله ای در میدان در فاصله توسط معادله زیر بیان شود.
(13-5)
x فاصله در امتداد نوار یا دیسک است ، a یک پارامتر قابل تنظیم است که توسط نرخ تغییر مغناطیس کردن با فاصله تعیین می شود و mR مغناطیس سازی باقیمانده است.
13-4) فرآیند خواندن
فرآیند خواندن در ضبط کردن مغناطیسی به خوبی درک می شود. نوار یا دیسک از پایین هد می گذرد و باعث نوسان در چگالی در هسته مغناطیس هد خواندن می شود. میدان های حاشیه ای از نوارها می توانند با مدل های ساده بررسی گردند. با رسیدن نوار به هد خواندن میدان سر گردان همراه حک مغناطیسی بر روی ماده وارد هد خواندن می شود. در فاصله آزاد این میدان از داخل کویل عبور می کند. فریک ولتاژی را می دهد که متناسب با -dB/dt ، نرخ تغییر القای مغناطیسی مرتبط با کویل است. لذا ولتاژ در هد خواندن بستگی به احتای مغناطیسی سر گردان دارد که از نوار خارج می شود که توسط هد جمع آوری شده و از کویل عبور می نماید راندمان هد خوانی به صورت نسبت طولی نوار وارد شونده به هد خواندن تعریف می شود که واقعاً از کویل مس کننده عبور می کند.

نتیجه گیری و پیشنهادات :
اشکالاتی که در تجهیزات پیش می آید مکانیکی یا الکترونیکی است. بیشتر ما اشکال دسک را به عنوان صدمه ای تصور می کنیم که از برخورد هدهای خواندن و نوشتن با سطح دیسک پدید می آید ، در واقع صدمات هد در یک درصد مواد باعث فرستادن دیسک به تعمیرگاه می شود.
MTBF دیسک گردان ، تعداد ساعت هایی را نشان می دهد که دیسک گردان بدون مواجه شدن با اولین اشکال به کار خود ادامه می دهد. این مقدار آماری فقط به دیسک گردان و پخش های الکترونیکی آن مربوط می شود. بسیاری از مردم به MTBF به عنوان نوعی شمارش معکوس برای آسیب دیدگی می نگرند. این درک واقعاً درست نیست. در هر موقعیتی ، با ضعیف شدن حوزه مغناطیسی یا انتقال جریان ناگهانی در سیستم ممکن است داده هایی از بین بروند. بدون تعمیر فیزیکی دیسک گردان می توان این اشکالات را مثلاً با فرمت مجدد آن بر طرف نمود.
امروزه سازندگان روی MBTF های 50000 ساعت به بالا (شش سال کار مداوم) تبلیغ می کنند.
– اشکالات مکانیکی :
اشکالات مکانکی عموماً روی موتوری که صفحات یا محرک جلو و عقب هدهای خواندن و نشوتن را به حرکت می آورد متمرکز می شود. محرک هد بسیار پیچیده تر بوده ، اما تاکنون اشکالات زیادی در موتورهای دیسک گردان نیز دیده شده است. گاهی اوقات موتور می سوزد ، یا میله محوری صفحات فرسوده یم شود.
– اشکالات الکترونیکی :
این اشکالات در مدار دیسک گردان یا برد کنترل کننده پیش می آیند. اجزای ساده ممکن است ، بسوزند و اجزا پیچیده ممکن است به دلیل نقایص طراحی با اشکال مواجه شوند. اشکالات الکترونیکی فقط زمانی باعث وارد آمدن صدمه به داده ها می شوند که دیسک گردان در حال نوشتن داده ها باشد این آسیب دیدگی احتمالاً منطقه ای بوده اما تا کشف یکی از این موارد ممکن است زمانی طولانی سپری شود و تا آن زمان اجزا دارای اشکال ممکن است به کار ناقص خود ادامه دهند. بد ترین نتجیه وقتی حاصل می گردد که یک دایر کتوری یا جدول تخصیص فایل ، قربانی عملیات معیوب نوشتن باشد.
تحلیل رسانه : پوشش مغناطیسی صفحات دیسک خیلی آهسته تحلیل می رود ، حتی وقتی دیسکی نواست نقاطی روی صفحات آن دارای قدرت حفظ مغناطیسی به نسبت ضعیفی بوده و به ندرت می تواند به عنوان حوزه های مغناطیسی عمل کنند با مستهلک شدن رسانه این نقاط نیز بی اثر شده و خطاهای سبک افزایش یافته و قطاع های خراب جدیدی شکل می گیرند.
موج الکتریکی : هد با سطح دیسک تماس پیدا می کند در بهترین حالت فقط محدوده کوچکی متاثر شده و با فرمت مجدد دیسک و کنار گذاشته شدن ناحیه آسیب دیده دیسک ممکن است قابل استفاده گردد. در بدترین حالت هد خواندن و نوشتن با سکتور صفر که سیستم عامل جدول بخش بندی دایرکتوری ریشه و جداول تخصیص فایل ها را در آن نگه می دارد برخورد می کند در این حالت رسانه ممکن است تا حدی آسیب ببیند که دیسک پس از فرمت مجدد نتواند از ناحیه خاصی از سیستم عامل پشتیبانی کند حتی وقتی آسیب دیدگی جزیی هم باشد ذراتی از رسانه ممکن است از صفحه جدا شده و در محفظه دیسک گردان معلق شده و آماده ایجاد صدمه دیگری گردد.
هد به دیسکت ها صدمه نمی زند. در واقع چون به هنگام چرخ دیسکت ها همیشه هدهای خواندن و نوشتن روی سطح آنها قرار دارند به نظر می رسد که دائماً در معرض خطر آسیب دیدگی هستند. اما صدمه مستلزم وارد آمدن فشار زیاد به یک نقطه کوچک از سطح دیسک می باشد و دیسک گردان فلاپی نیز بدین شکل طراحی نشده است. دیسک به آرامی می چرخد ، هدها بزرگند و خود دیسک نیز انعطاف پذیر می باشد. وقتی فشاری به دیسک گردان فلاپی وارد می آید انرژی خود دیسک تشدید نشده و روی سطح وسیع تری پخش می گردد. نتیجه فرسودگی خفیفی خواهد بود. اما اگرچه صدمه چندانی به دیسک وارد نمی آید اما در اثر ساییدگی مداوم با هدهای ، پاکت نگهداری آن کم کم فرسوده می شود به همین دلیل است که سیستم عامل دائماً دیسکت ها را نمی چرخاند.
شرکت های مختلفی که دیسک های سخت تولید می کنند گنجایش های مختلفی را می سازند که ساختار آنها تقریباً یکسان است. اما تعداد صفحه های تشکیل دهنده دیسک و تعداد هدها یا نوک های خواندن و نوشتن متفاوت است. بدین صورت اگر دیسکی را با گنجایش و سرعت زیاد می خواهید تعداد نوک های خواندن و نوشتن آن برای هر صفحه باید 5 یا بیشتر باشد تا سرعت انتقال داده ها افزایش پیدا کند.
در واقع بالا بودن گنجایش دیسک به معنای زیاد بودن سرعت آن نیست بنابراین بهتر است بدانیم چه تعداد صفحه در داخل دیسک سخت وجود دارد و نوک های آن چند عدد می باشد.
دیسک های سخت تقلبی خرید رایانه ، قطعات و دستگاه های جانبی آن با این که ساده به نظر می آید اما بسیار پیچیده و فنی می باشد زیرا تقلب در اکثر ابزارها و دستگاههای رایانه به چشم می خورد ، مانندک
– تغییر برچسب : در این حالت مشخصات روی ابزارها و دستگاه های رایانه را تغییر می دهند و آنها را پاک کرده و مشخصات جدیدی روی آنها می نویسند.
– بسته بندی مجدد : در این صورت هارد دیسک دوم و تقلبی را در بسته بندی و کاغذهایی درست مانند بسته بندی اصل آن قرار می دهند.
– هارد دیسک های ارزان قیمت : بعضی وقت ها هارد دیسک های ارزان قیمت را به جای نوع بهتر و گرانتر آن به کار می برند.
پیوست الف :
سخت افزار (Hardware)
سخت افزار عبارتست از تمامی اقلام ، وسایل ، امکانات و قطعات کامپیوتری که قابل لمس ، دیدن ، تغییر دادن ، تعمیر و تعویض نمودن است. در این فصل ابتدا به انواع کامپیوترها می پردازیم و سپس اشاره مختصری به اجزای آن خواهیم داشت.
1- انواع کامپیوتر
کامپیوترها از لحاظ قدرت پردازشی و تعداد کاربرانی که می توانند از آنها بهره ببرند به چندین دسته اصلی تقسیم می شوند که عبارتند از :
1-1- میکو کامپیوترها :
مهمترین دسته از کامپیوترها هستند که در میز کاری افراد و یا در خانه مورد استفاده قرار می گیرند. برای مثال PC و لپ تاب مثالهایی از اینگونه کامپیوتر ها هتسند. گاهی از این کامپیوترها به عنوان سرورهای شبکه های بسیار کوچک محلی استفاده می شود. انواع دیگری از این کامپیوترها عبارتند از :
کامپیوترهای شبکه ای : کامپیوترهایی از نوع میکرو هستند که برای اسفاده از اینترنت و اینترنت سازمانی توسط کارکنان مورد استفاده قرار می گیرند. این نوع از کامپیوتر نسبت به کامپیوتر های PC دارای کارکردهای محدود تری می باشند و در واقع برای انجام یک وظیفه خاص مورد استفاده قرار می گیرند. کاربران برای استفاده از این کامپیوترها به شدت به شبکه ها و سرورهای اینترنتی و اینترانتی وابسته اند. از مزایای این کامپیوترها این است که دارای قیمت کمتری نسبت به کامپیوترهای شخصی هستند. هزینه های نگهاری ، و پشتیبانی آنها نسبت به PC ها پائین تر است و همچنین باعث تسهیل یکپارچگی در دسترسی به اطلاعات می شود. چرا که اطلاعات و برنامه ها همگی از روی سرور شبکه قابل استفاده اند.
کاربردهای اطلاعاتی : یکی از کاربردهای اطلاعاتی شناخته شده PDA ها هستند. این کامپیوترها که در ابعادی به اندازه یک ماشین حساب هستند این امکان را فراهم می آورند که افراد قادر باشند بهص ورت سیار از وب استفاده کنند و به نوعی آنها را به میز کاریشان متصل می کند. افراد می توانند از طریق کاربردهای اطلاعاتی مبادرت به ارسال و دریافت ایمیل و تبادل اطلاعات مربوط به موضوعات کاری خود کنند.
1-2- کامپیوترهای متوسط :
کامپیوترهای متوسط به عنوان سرورهای شبکه قدرمندی شناخته شده اند که برای مدیریت وب سایتهای بزرگ اینترنتی ، اینترانت و اکسترانت سازمانی و شبکه های Client/Server مورد استفاده قرار می گیرند. با توجه به استفاده رو به رشد سیستمهای هوشمند و نیازهای پردازشی رو به افزایش ، کامپیوترهایی با قدرت پردازشی بیشتر مورد نیاز است که در واقع کامپیوترهای متوسط در همین راستا بکار گرفته می شوند.
در ایتدا اینگونه کامپیوترها ، کامپیوترهایی از نوع مینی کامپیوترها قلمداد می شدند که برای تحقیقات علمی ، سیستمهای تولیدی ، تحلیل های مهندسی و کنترل و نظارت بر فرایند تولید مورد استفاده قرار می گیرند. چنین عملیاتی به قدرت پردازشی بسیار بالایی نیازمند بود و لیکن نه به حدی که استفاده از کامپیوترهای Mainframe ضروری باشد. بنابراین در یک کاربرد ، کامپیوترهای متوسط به عنوان ابزارهایی برای کنترل فرایندهای صنعتی و طراحی و تولید به کمک کامپیوتر مورد استفاده قرار میگیرند.
1-3- کامپیوترهای Mainframe:
کامپیوترهایی بزرگ ، پر سرعت و قدرتمندند و دارای ظرفیت ذخیره سازی بسیار بالایی هستند. این کامپیوترها در سازمانها بسیار بزرگ و اغلب چند ملیتی مورد استفاده قرار می گیرند مانند بانکهای بین المللی ، شرکتهای حمل و نقل هوایی ، شرکتهای نفتی و. … همچنین در برنامه هایی که به نیازهای پردازشی بسیار وسیع نیازمند است استفاده از این کامپیوترها بسیار مفید خواهد بود برای مثال در طراحی هواپیماها ، شبیه سازی شرایط پرواز بسیار پیچیده است و نیازمند توان پردازشی بسیار بالایی می باشد. در اینگونه موارد استفاده از Mainframe ها توصیه می شود. همچنین Mainframe ها در بسیاری از موارد به عنوان ابرسرورها در شبکه های Client/Server بسیار بزرگ و وب سایتهای حجیم شرکتهای بزرگ مورد استفاده قرار می گیرند.
1-4- ابر کامپیوترها :
واژه ابر کامپیوتر بیان کننده نوعی از سیستمهای کامپیوتری بسیار قدرتمند است و به طور خاص برای کاربردهای علمی ، مهندسی و تجاری ای مورد استفاده قرار می گیرند که به پردازش عددی بسیار حجیم با سرعت بسیار بالا نیازمند است. بازار این کامپیوترها را معمولاً مراکز علمی – تحقیقاتی دولتی ، دانشگاههای بزرگ ، و شرکتهای بسیار بزرگ تشکیل می دهند. ابر کامپیوترها اغلب برای کاربردهایی مانند پیش بینی وضعیت آب و هوا در جهان ، سیستمهای دفاع نظامی ، محاسبات کیهانی و نجومی ، طراحی و تحقیقات در مورد ریزپردازنده ها و. .. مورد استفاده قرار می گیرند. ابر کامپیوترها دارای معماری پردازش موازی شامل چندین پردازنده در ارتباط با هم هستند و قادرند دستورالعملهای زیادی در زمان واحد به انجام برسانند.
2- اجزای کامپیوتر :
در اواخر دهه 1940 جان فون نیومان و همکارانش شرحی از معماری داخلی یک کامپیوتر ایده آل ارائه کردند که اغلب کامپیوترهایی که تاکنون تولید شده اند از آن تبعیت می کنند. اجزای اصلی این معماری عبارتند از : واحد پردازش مرکزی ، واحد حافظه ، واحد ورودی و واحد خروجی. نحوه ارتباط درونی این واحدها در شکل زیر نمایش داده شده است.

2-1- وسایل ورودی :
عمل ورودی فرایند است که طی آن داده ها یا اشیاء قابل فهم برای انسان به داده ها یا اشیاء قابل فهم برای کامپیوتر تبدیل می شوند. تجهیزات و وسایلی که به این منظور مورد استفاده قرار می گیرند را وسایل ورودی می نامند. داده های ورودی به دو شکل مستقیم و غیر مستقیم وارد کامپیوتر می شوند.
2-1-1- ورودی غیر مستقیم : در این نوع ورودی داده ها با استفاده از صفحه کلید تایپ شده و سپس به زبان قابل فهم برای کامپیوتر تبدیل می شوند. وقتی کلیدی از صفحه کلید فشرده می شود ، یک سیگنال الکترونیکی ایجاد شده که موقعیت کلید فشرده شده را مشخص می کند. در بعضی از رایانه های کوچک و جیبی از نوع دیگری از صفحه کلید به نام صفحه کلید مجازی استفاده می شود. در این نوع صفحه کلید تصویر کلیدها بر روی صفحه کلید به نمایش در می آید و با استفاده از انگشت یا قلم مخصوص می توان از آن استفاده کرد. همواره در این نوع ورودی به علت دخالت انسان در فرایند ورودی احتمال خطای بیشتری وجود دراد.
2-1-2- ورودی مستقیم : در صورتی که داده ها به صورت مستقیم و بدون نیاز به تبدیل به رایانه وارد شوند هم هزینه ها و هم احتمال خطا کاهش می یابد. وسایل ورودی مستقیم به سه دسته تبدیل می شوند.
وسایل اشاره گر : ماوس و قلم نوری از وسایل اشاره گر هستند که در فرایند ورودی مورد استفاده قرار می گیرند. ماوس با استفاده از سیگنالهای الکترونیکی یا نوری و قلم نوری با تشکیل مدار فتو الکترونیک داده ها را وارد کامپیوتر می کنند.
وسایل پویش گر : وسایل پویش گر توصیر داده های ورودی را می گیرند و آن را به داده دیجیتال قابل پردازش توسط رایانه تبدیل می کنند. پویش گر تصویری ، دوربین دیجیتال و بارکد خوان از انواع وسایل پویش گر هستند.
ورودی های صوتی : وسایل ورودی صوتی مانند میکروفن که برای دریافت داده های صوتی و تبدیل آن به کدهای دیجیتال بکار می روند از وسایل ورودی صوتی می باشند.
حسگرها : وسایلی هستند که می توانند وقایع فیزیکی مانند تغییرات دما ، فشار و نور را مستقیماً به داده های قابل پردازش تبدیل کنند.
2-2- وسایل خروجی :
به فرایندی که طی آن مفاهیم ، داده ها و یا اشیاء قابل فهم برای کامپیوتر به شکل قابل فهم برای انسان تبدیل می شود فرایند خروجی گفته می شود و وسایلی که چنین تبدیلی را انجام می دهند وسایل خروجی نام دارند. خروجی های کامپیوتر را می توان به چهار دسته تقسیم کرد : خروجی تصویری ، خروجی چاپ شده ، خروجی صوتی و خروجی ضبط شده.
2-2-1- خروجی تصویری : نمایشگرها مهمترین وسیله نمایش خروجی تصویری هستند. نمایشگرها به دو شکل هستند : نمایشگرهای با لامپ اشعه کاتدی (CRT) و نمایشگرهای کریستال مایع (LCD).
مزیت عمده نمایشگرهای CRT قیمت مناسب و وضح بالای آن است ولیکن در مقایسه با نمایشگرهای LCD دارای عیوبی همچون بزرگی ابعاد ، سنگینی و بالا بودن توان مصرفی است. نمایشگرهای LCD به دلیل ضخامت کم و توان مصرفی پایین گزینه خوبی برای استفاده در کامپیوتر های قابل حمل هستند.
2-2-2- خروجی های چاپ شده : برای دریافت خروجی هایی از این قبیل معمولاً از چاپگرها استفاده می شوند. چاپگر ها خروجی های مورد نظر را بر روی صفحات کاغذ چاپ می کنند.
2-2-3- خروجی های صوتی : خروجی های صوتی با استفاده از تجهیزاتی همچون Speaker ها استفاده می شود. روشهایی که صدا را به عنوان خروجی تولید می کنند شامل رمز کردن صوت و ترکیب صوت می باشد. در روش اول از صدای ضبط شده انسان استفاده می شود اما در روش دوم صداهای مورد نیاز شبیه سازی می شوند.
2-2-4- خروجی ضبط شده : گاهی می توان خروجی های مورد نیاز را بر روی ابزارها و تجهیزات ذخیره سازی مانند CD و امثال آن ذخیره کرد. به چنین خروجی هایی خروجی های ضبط شده می گویند.
به عملیات مربوط به فرایندهای ورودی و خروجی در کامپیوتر I/O می گویند.
2-3- واحد پردازش مرکزی :
واحد پردازش مرکزی ، واحد عملیاتی است که دستور العمل ها را تفسیر و اجرا می کند. این واحد از دو بخش اصلی تشکیل شده است : واحد عملیات حسابی و مناطقی (ALU) و واحد کنترل (CU).
وظیفه واحد کنترل ، مسئول برقراری ارتباط بین واحدهای عملیاتی مختلف و نظارت بر عملکرد رایانه و سایر اجزا رایانه می باشد. این واحد دستور العمل ها را از حافظه باز خوانی کرده ، آنها را رمز گشایی و اجرا می کند و در نهایت نتایج را در حافظه ذخیره می کند.
داده ها توسط واحد کنترل به واحد عملیات حسابی و منطقی آورده می شوند و این واحد کلیه عملیات حسابی و منطقی لازم را بر روی دستور العمل ها انجام می دهد.
چون پردازنده ها نمی توانند تمام اطلاعات مورد نیاز خود را در حین اجرای یک برنامه ذخیره کنند از حافظه ها برای نگهداری داده ها و اطلاعات استفاده می کنند. حافظه های درون واحد پردازش مرکزی که به حافظه های اصلی هم معروف هستند به ثبات ها ، حافظه های نهان حافظه با دستیابی تصادفی (RAM) و حافظه فقط خواندنی (ROM) تقسیم می شوند.
ثبات ها محل های ذخیره سازی درون پردازنده هستند. اندازه و تعداد ثبات ها تاثیر زیاده بر روی سرعت پردازنده دارد.
حافظه ها با دستیابی تصادفی حافظه هایی موقتی برای نگهداری برنامه ها و داده ها هستند. این ها حافظه هایی هستند که هم می توان اطلاعات را از آنها خواند و هم می توان اطلاعات را بر روی آنها نوشت. به دلیل اینکه با قطع جریان برق در رایانه اطلاعات این حافظه ها از بین می رود. از این رو به آنها حافظه های موقت نیز می گویند.
حافظه فقط خواندنی حافظه هایی هستند که محتوای آن ثابت و غیر قابل تغییر است و کاربر فقط می تواند اطلاعات را از روی آنها بخواند. به دلیل اینکه اطلاعات موجود بر روی این نوع حافظه ها با قطع جریان برق از بین نمی رود اطلاعاتی را که ثابت هستند، مانند دستور العمل هایی راه اندازی رایانه بر روی این حافظه ها ذخیره می کنند.
حافظه نهان محلی است برای نگهداری دستورها یا داده هایی که غالباً مورد استفاده قرار می گیرند و پردازنده باید در کوتاهترین مدت قادر به بازیابی آنها باشد. با توجه به اینکه سرعت پردازنده نسبت به حافظه بسیار بیشتر است ، کاربرد حافظه های نشهان تاثیر بسیار زیادی بر افزایش سرعت رایانه ها دارد.
تمامی این حافظه ها از مواد نیمه حادی درست شده اند و به همین دلیل از سرعت بیشتری نسبت به سایر انواع حافظه ها بر خوردارند اما به دلیل بالا بودن نسبی هزینه تولید حافظه های نیمه هادی امکان استفاده از این نوع حافظه ها در تمامی انواع رایانه ها وجود ندارد.
2-4- حافظه جانبی
به دلیل محدودیت ظرفیت و موقتی بودن نگهداری اطلاعات در حافظه های اصلی ، برای نگهداری دائمی حجم زیادی از اطلاعات و برنامه ها از حافظه های جانبی (ثانویه) استفاده می شود. این حافظه ها خود به دو دسته حافظه های مغناطیسی و حافظه های نوری تقسیم می شوند.
2-4-1- حافظه های مغناطیسی
در حافظه های مغناطیسی از خاصیت مغناطیسی برای ضبط اطلاعات بهره می برند. متداول ترین حافظه های مغناطیسی ، نوار مغناطیسی ، دیسک لرزان و دیسک سخت می باشند.
سطح نوارهای مغناطیسی با لایه نازکی پوشانده شده است که داده ها را می توان به صورت مغناطیسی بر روی آن ضبط نمود. شیوه دستیابی به اطلاعات در این حافظه ها ترتیبی است و به علت پایین بودن هزینه استفاده ، از این نوار ها معمولاً برای بایگانی و تهیه نسخه پشتیابان استفاده می شود.
دیسک های لرزان از یک سطح مغناطیسی شده انعطاف پذیر تشکیل شده اند. این دیسک ها در دو اندازه استاندارد 5/3 و 25/5 اینچ تهیه و به بازار عرضه می شوند.
دیسکهای سخت داده ها را بر روی یک صفحه آلومینیومی یا سرامیکی که با یک لایه مغناطیسی پوشانده شده است ، ذخیره می کنند. در دیسک های لرزان و سخت شیوه دستیابی به اطلاعات مستقیم است. مزایای این دیسک ها نسبت به دیسک های لرزان ، سرعت و گنجایش بالای آنهاست.
2-4-2- حافظه های نوری
در حافظه های نوری از تابش لیزر برای نوشتن و خواندن اطلاعات بر روی دیسک پلاستیکی و یا فلزی لوح استفاده می شود به این صورت که برای نوشتن اطلاعات روزنه های میکروسکوپی توسط یک پرتو لیزر بر روی سطح لوح ایجاد می شود و برای خواندن اطلاعات از پرتو لیزر ضعیف تری استفاده می شود. لوح های نوری در دو شکل لوح هایی که فقط یک بار قابل نوشتن هستند و لوح هایی که می توان اطلاعات آنها را پاک کرد و لذا چند بار قابل نوشتن هستند به بازار عرضه شده اند. لوح هایی که اطلاعات آنها قابل پاک کردن است به لوح های نوری – مغناطیسی مشهورند. چگالی یک عامل محدود کننده در افزایش ظرفیت حافظه های مغناطیسی می باشد ولی حافظه های نوری به نحو قابل ملاحظه ای بر این محدودیت غلبه کرده و به همین دلیل امکان ذخیره سازی حجم بیشتری از اطلاعات را دارا می باشند.

منابع ومآخذ
1. M.Baibich et al.,Phys. Rev. Left. 61,2472(1988).
2. Wall Street Journal , 10 November 1997,p.B8.
3. M.Dax , Semi cond. Int. 20 (no.10) , 84 (1977).
4. R.J.Soulen Jr. et al. , Science 282,85(1998).
5. C.Tang et al , LEEE Trans. Magn. 30,3801 (1994).
6. R.E. Scheuerlein , paper presented at the I EEE lnternational Conference on Nonvolatile memorg Technologg , Albuquerque , NM,22 to 24 June (1998).
7. M. Julliere , Phys. Lett. Lett. A 54,225 (1975).
8. J. Modera , L. Kinder , T.Wong and R.Meserrey , Phys. Rev , Left. 74,3273 (1995).
9. Z.W.Dong et al., Appl. Phys. Left. 71 , 1718(1997).
10. .D.J. Monsma , J.C.Lodder , T.J.A.Popma and B.Dieny , Phys. Rev. Left. 74 , 5260 (1995).
11. J.Nitta , T.Akazaki , H.Takayanagi and T.Enoki , ibid. 78 , 1335 (1997)
12. M.Baibich , J.M.Broto , A.Fert , F.N.Guyen Van Dau , F. Pettroff , P.Etienne , G.Greuzet and A.Friederich , Phy. Rev. Left 61 (1988) 2472.
13. P.Grunberg.R.Schreiber , Y.Pang , M.B.Brodsky and H.Sowers , Phys. Rev. Left. 57 , 2442 (1986).
14. R.Schad , C.D.Potter , P.Belien , G.Verbanck , V.V Moshchalkov and Y.Bruynseraede , Appl. Phys. Left 64 , 6500 (1994).
15. A.Barthelerny , A.Fert. and F.Petroff , Hand book of magnetic materials , vol. 12, Elsvier , Amster, Amsterdom, (1999) , pp.1-96
16. .D.H.Mosca,F.Petroff , A.Fert , P.A.Schroeder , W.P.Pratt , R.Loloee and J.Magn. Magn.Mater. 94,L1(1991).
17. J.Barnas , A.Fass , R.E.Camley , P.Granberg and W.Zinn , Phys. Rev.B 42, 8110 (1990).
18. B.Dieny , V.S.Speriosu , S.S.P.Parkin , B.A. Gurney , D.R.Wilhoit and D.Mauri , Phys.Rev. B 43,1297 (1991).
19. P.A.Schroeder,J.Bass , P.Holody , S.F.Lee,R. Loloee , W.P.Partt Jr.,Q. Yang , Magnetic Ultrathin Films , Multerials Research Society Symposium Proceedings , Vol.313,MRS , Pittsburg , PA,(1993), p.74
20. A.Fert , L.Piraux and. J.Magn.Magn. Mat 200, 338 (1999). (Special issue).
21. M.A.M. Gijs , M.T.Johnson , A.Reinders , P.E.Huisman , R.J.M van de Veer donk , S.K.J Lenczow ski and R.M.J. Gansewinkel , Appl. Phys. Left. 66,1839(1995).
22. C.Vouille , A.Bar the lemy , A.Fert , P.A. Schroeder , S.H.Hsu , A.Reilly and R.Loloee , Phys. Rev , B60 , 6710 (1999)
23. J.Slonczewski , J. Magn. Magn. Mater. 159 , 1(1996).
24. J.Grollier , V.Cros , A.Hamzic , J.M. George , H. Jaffres , A.Fert , G.Faini , J.Ben Youssef and H.Legall , Appl. Phys. Left. 78 , 3663 (2001).
25. A.Katine et al , Phys. Rev. Left. 84,3149 (2000) , F.J. Ablert , J.A. Katine , R.A. Burhman and D.C. Ralph , Appl. Phys. Left 77,3809 (2000).
26. A.Fert , A.Barthe lemy , J.Ben Youssef , J-P.Contour , V.Cros , J.M. De Teresa , A.Hamzix , J.M.George , G.Faini , J.Grollier , H. Jaffres , H. Le Gall , F. Montaigne , F. Paillouz and F. Petroff , Master. sci. Eng. B 84 (2001) 1-9.
27. T.Valet. and A.Fert , Phys. Rev. B 48,7099 (1993).
28. J.Moodera , L.R.Kinder , R.M. Wong and R. Meservey , Phys. Rev. Left. 74 , 3273 (1995).
29. J. Nassar. M.ltehn , A.Voures , F.Petroff and A.Fert , Appl. Phys. Left. 73,698(1998).
30. R. Julliere, Phys. Left. A54 , 225 (1975)
31. J. Nassar , M.Viret , M.Drouet , J.P. Contour , C.Fermon and A.Fert , Mat. Res. Soc. Symp. Proc. 494 , 231(1998).
32. D.C.Worledge. and T.H.Geballe,Appl.Phys. Left. 76,900(2000).
33. R.Meservey. and P.M.Tedrow , Phys. Rep. 238, 173 (1994).
34. D.Nguyen – Mahn , E.Y.Tsymbal , D.G.Pettifor , C.Arcangeli , R.Tank , O.K. Andersen and A. Pasturel , Mat. Res. Soc. Symp. Proc. 492,319(1998).
35. I.I.Oleinik , E.Y.Tsymbal and D.G.Pettifor , Phys. Rev. B 62, 3952 (2000).
36. I.I.Oleinik , E.Y.Tsymbal and D.G.Pettifor , Phys. Rev.B 65 , 020401R (2001)
37. انواع جدید در واقع (و یا از لحاظ فنی)، دسترسی اتفاقی نیستند ، چون اطلاعات آنها به ترتیب خوانده می شود ولی اکنون نام مرسوم شده است.
38. ابداع شده است Hitting the Memory Wall این اصطلاح در
39. Shadow حافظه دسترسی اتفاقی (HTML).Retrived on 2007 -70-24.
40. http:// www.thic.org/pdf/Ju103/nist.skaka.030722.pdf
41. Samsung (2007-01-03). SAMSUNG Samples First 50- nanometer 16Gb NAND Flash for Solid State Disk and Other High-density Applications. Press release. Retrived on 2007-01-03.
42. SBIR Phase I:Zero – Remanence Tamper – Responsive Cryptokey Memory.
43. NEC Corporation (2006-02-07). Toshiba and NEC Develop World,s Fastest , Highest Density MRAM. Press release. Retrieved on 2006- 07-10
44. Freescale Semi conductor (2006-07-10). Freescale Leads Industry in Commercializing MRAM Technologg.Press release. Retrieved on 2006-07-10.
45. صفحه 6 کتابچه راهنمای طراحی و کاربرد حافظه های نوری ، 1993 شرکت توشیبا
46. فصول مربوط به مدارهای دیجیتالی ترکیبی و مدارهای دیجیتالی ترتیبی در میلمن و گرابل سازنده میکرو الکترونیک ها.
http://www.irannano.org
http://www.HowstaffWorks.com
http://en.wikipedia.ogr/wiki/RAM
http://en.wikipedia.ogr/wiki/MRAM
http://en.wikipedia.org/wiki/ROM

1 – stainless steel
2 – Honey well.
3 – Random Access Memory (حافظه دسترسی تصادفی)
4 – Spin valve.
5 – Tunnel magnetoresistance.
6 – Giant mangnetovesistance
—————

————————————————————

—————

————————————————————

2

نحوه عملکرد ادوات ذخیره کننده اطلاعات دیجیتالی نانوتکنولوژی

نحوه عملکرد ادوات ذخیره کننده اطلاعات دیجیتالی نانوتکنولوژی

نحوه عملکرد ادوات ذخیره کننده اطلاعات دیجیتالی الکترونیک مغناطیسی

نحوه عملکرد ادوات ذخیره کننده اطلاعات دیجیتالی الکترونیک مغناطیسی

نحوه عملکرد ادوات ذخیره کننده اطلاعات دیجیتالی مقاومت مغناطیسی و الکترونیک اسپنی