磁芯的过去、现在和未来 内存技术的巨变变化
《电子设计：时不时》的这一迭代是在我从我们的档案中阅读“在计算机中使用磁芯”时受到启发的。本文最初发表于 Electronic Design 1955 年 4 月，第 3 卷第 4 期。这是不久前的事了。事实上，我就是那一年出生的。
我们将讨论磁芯的常用用途进行存储，但首先要提及这篇文章。事实证明，铁芯和磁性元件有很多用途。它们仍然用作电源和模拟电路中的扼流圈。然而，在这种情况下，我们的想法是使用磁芯来实现逻辑（图 1）。查看文章了解详情。尽管这项技术从未进入商业领域，但它确实奏效了。
因此，接下来，我们来看看磁芯当时发生了什么，然后我们来看看现在在存储中发生了什么，最初使用磁芯的地方。许多内存技术来来去去，新的技术不断涌现。
什么是磁芯
磁芯是磁性材料，很像铁。磁场的方向可用于存储单个比特信息。用于存储目的的磁芯安装在网格中，一组电线纵横交错地穿过阵列。
用于模拟和电源目的的磁芯根据其用途有多种形式。它们通常是设计中的一次性，不像用于存储的磁芯被复制了数百万个。
然后：使用磁芯进行存储
磁芯被用作大型机和小型计算机的主存储器（图2）。内核非常小，网格堆叠在一起，以便在模块中提供更多内存。在大多数系统中，应用了多个模块来提供与当今固态解决方案相比相形见绌的内存容量。
磁芯存储器（或简称核心存储器）的一大优势是其非易失性质。考虑到从卡组、磁带机以及后来的磁盘驱动器加载内容需要很长时间，这是一个很大的优势。引导加载程序通常会对包含作系统和应用程序的内存部分进行校验和，并在校验和正确时使用它，以防事先出现问题。
我在 Burroughs 大型系统（又名大型机）中遇到了核心内存，48 位 B5000 系列，内存为 32 kwords。它支持多个处理器和虚拟内存，并使用 Algol 编程并支持 COBOL 和 FORTRAN 等语言。作系统是 Burroughs 主控制程序 （MCP）。
当主内存不是易失性的时，使用大型内存数据库等软件更有意义。如今，主内存往往是易失性的动态 RAM （DRAM）。
气泡内存，如英特尔的 7110，也利用了底层材料的磁性。该系统可以使用外部磁场移动称为气泡的磁畴。它的工作方式更像是过去的移位寄存器或延迟线存储器，需要与刷新 DRAM 的方式不同的刷新过程，尽管基本目的是相同的，因为如果该过程不完整或停止，数据就会丢失。
磁存储在硬盘驱动器和磁带驱动器中继续存在，尽管这种方法与磁芯有很大不同。驱动器和磁带需要磁性材料移动经过改变磁区极性的读/写头。与核心内存一样，数据在写入后就会得到维护。
现在：闪存主导非易失性存储
如今，非易失性存储有多种类型，但大容量、非易失性存储往往以NAND闪存的形式出现。高密度NAND闪存现在以堆叠芯片的形式实现，如铠侠的32堆BiCS NAND闪存（图3）。
与几十年前的核心存储相比，数据中心的容量和速度非常庞大。云数据中心以 PB 为单位测量存储，传输速率以 GB/s 或更高为单位。
在嵌入式方面，JEDEC UFS 4.1标准支持4.2 GB/s。铠侠的UFS 4.1闪存器件是一个单芯片示例，面向汽车应用，支持高达1 TB的BiCS NAND闪存（图4）。
铠侠
磁性器件仍然是一种主要的电子技术，但不再用于存储目的。尽管如此，回顾我们技术的起源还是很有趣的。
加入微信
获取电子行业最新资讯
搜索微信公众号：EEPW
或用微信扫描左侧二维码