Классификация по физическим принципам действия

По физическим принципам действия память подразделяется на устройства использующие магнитную запись на движущийся носитель, устройства использующие для записи и считывания лазерный луч, устройства использующие для записи лазерный луч и слабое магнитное поле, (так называемые магнитооптические диски), и конечно полупроводниковую память, использующую для хранения информации элементы выполненные на транзисторах.

1. Запоминающей ячейкой на магнитных носителях информации служит участок магнитной пленки. Пленка изотропна, т. е. ее магнитные свойства одинаковы во всех направлениях. Для намагничивания отдельных участков пленки (с целью записи необходимой цифровой информации) используются магнитные головки (рисунок 3.22), состоящие из магнитного сердечника с зазором и намотанной на него катушки.

Сердечник собран из тонких изолированных ферромагнитных пластин. Между магнитной головкой и магнитной пленкой имеется зазор, равный нескольким микрометрам. Через обмотку головки подается импульс тока. Магнитный поток 1, создаваемый в сердечнике, замыкается через магнитную пленку, так как в зазоре магнитной головки вставлена полоска из материала с высокомагнитным сопротивлением.

Рисунок 3.22 –Схема магнитной головки

В результате оказывается намагниченным участок пленки вблизи зазора. Процесс магнитной записи сводится к следующему. Импульсы тока, соответствующие определенному двоичному коду, поступают на обмотку магнитной записывающей головки, в которой создается «записывающее» магнитное поле, воздействующее на магнитный материал — носитель информации. Последний равномерно перемещается относительно записывающей магнитной головки, а магнитные поле, возникающее под действием импульсов тока, намагничивает соответствующие участки 2 и 3 пленки. После прохождения мимо магнитной головки эти участки сохраняют остаточную намагниченность, представляющую собой записанную информацию. В зависимости от полярности импульса, создаются участки с положительной и отрицательной намагниченностями, соответствующие 0 и 1.

2. оптические диски

В качестве информационного носителя в оптических дисках используются многослойные пленочные структуры. На исходную подложку наносится отражающий слой, обычно из алюминия, обеспечивающий более рациональное использование энергии луча при записи информации и лучшее соотношение сигнал — шум при считывании. На отражающий слой наносится слой диэлектрика с низкой теплопроводностью, который предотвращает распространение теплоты к хорошо проводящему тепло отражающему слою. Далее следует тонкий информационный (фиксирующий) слой из металлов или сплавов с низкой температурой плавления. Как правило, это соединение теллура с мышьяком и селеном или свинцом и селеном. Поверх информационного слоя наносится защитное покрытие. Основой оптического диска служит круглая подложка диаметром 120 мм, изготавливаемая из полимеров с использованием поликарбоната, из полиметилметакрилата или из стекла. Материал подложки должен обеспечивать высокое качество поверхности, большую температурную и временную стабильность механических и оптических параметров диска. Для обеспечения высоких скоростей вращения диска подложка должна иметь достаточную механическую прочность.

Важное значение при реализации НОД играют применяемая запоминающая среда и способ представления двоичной информации на оптическом диске. Применяется несколько способов записи информации:

абляционный — путем прожигания отверстий в непрозрачной среде оптического носителя;

локальным изменением коэффициента отражения среды, т. е. пузырьков, вздутий;

перевод запоминающей среды из кристаллической фазы в аморфную и наоборот;

трансформирование магнитного состояния структуры при записи-считывании;

изменение цвета локальной области.

Первые два способа используются при «нестираемой» оптической записи, получившей наибольшее распространение в НОД ПЭВМ, остальные позволяют реализовывать НОД с многократной перезаписью информации.

3. магнитооптические диски (МОД)

второй распространенной разновидностью оптических дисков с перезаписью являются магнитооптические диски (МОД), позволяющие достигать высокой плотности записи при неограниченном числе циклов перезаписи информации. В этих накопителях запись информации проводится термомагнитным способом путем нагрева импульсом полупроводникового лазера микроучастка запоминающей среды до температуры близкой к температуре Кюри, при одновременном воздействии слабым магнитным полем. Вследствие нагрева коэрцитивная сила участка информационной среды снижается в несколько десятков раз и происходит его перемагничивание. Считывание записанной информации происходит когерентным излучением за счет использования магнитооптических эффектов Керра (изменение поляризации светового луча при отражении) и Фарадея (вращение плоскости поляризации, при прохождении света через намагниченный участок). Поляризованный определенным образом луч лазера отражается от запоминающей среды или проходит через нее. Далее осуществляется детектирование сигнала считывания.

4. полупроводниковые запоминающие устройства.

Полупроводниковые ЗУ в настоящее время представляют собой большой класс запоминающих устройств, различных по своим функциональным и техническим характеристикам, широко используемых в качестве внутренних ЗУ ЭВМ.

Флэш-память строится на однотранзисторных элементах памяти (с “плавающим” затвором), что обеспечивает плотность хранения информации даже несколько выше, чем в динамической оперативной памяти. Существуют различные технологии построения базовых элементов флэш-памяти. Эти технологии отличаются количеством слоев, методами стирания и записи данных, а также структурной организацией, что отражается в их названии. Наиболее широко известны NOR и NAND типы флэш-памяти, запоминающие транзисторы в которых подключены к разрядным шинам, соответственно, параллельно и последовательно.

Этот вид памяти применяется для хранения BIOS, построения, так называемых, “твердотельных” дисков (memory stick, memory drive и др.), карт памяти различного назначения и т.п.