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https://gigglehd.com/gg/bbs/4819088

 

이렇게 해서 어떻게 자기 버블들을 움직일 수 있는지 알아보았습니다.

 

 

실제 트랙에서 버블들이 움직이는 것을 촬영하면 다음과 같습니다.

 

nasa_chip_holder.jpg

 

nasa_coils.jpg

 

nasa_in_microscope.jpg

 

저 영상은 1971년 IBM이 나사에 우주 탐사선용으로 제공했던 52비트 버블 메모리를 촬영한 것입니다.

 

그러면 어떻게 버블 메모리가 작동되는지 한번 다시 봅시다.

 

Bubble_memory_driver_coils_and_guides.png

 

X-Y코일과 필드, 외부 자기장, 그다음 T-I가이드가 보입니다.Bubble_memory_guide_patterns.png

 

이전 게시글에서 말했듯, T-I나 V형태로 가이드를 만들 수 있는데, 이것은 자석으로, 버블들로 하여금 일정한 간격을 유지하게 하고, 한 칸씩 이동할 수 있게 하고, 줄을 맞춰 트랙을 이룰 수 있게 합니다.

 

T-I_guide_pattern_animation.gif         V_guide_pattern_animation.gif

 

외부 자기장이 돌아가면 한 칸씩 버블이 이동합니다.

 

그러면 이 트랙은 어떻게 구성하면 될까요?

 

tib0203-singleloop (1).gif

 

생각해볼 수 있는 하나는 싱글 루프를 가진 버블 메모리입니다.

 

버블들이 한 루프를 돌아 디텍터로 가고, 디텍터에서 감지한 후 버블을 죽입니다. 그리고, 이 읽은 데이터와 동일한 데이터는 다시 제네레이터로 가서 똑같은 정보를 생성합니다.

 

자기 버블들은 읽는다고 지워지는 것이 아니기 때문에, 설계에 따라 다시 생성하지 않아도 됩니다. 그러나, 일반적으로는 지우고 다시 생성하는 쪽이 많은 것 같습니다.

 

그러나 이것은 제조 시 트랙에 하나만 오류가 있어도 그것을 폐기해야 하고 액세스 타임이 너무 길다는 문제가 있습니다. 테이프마냥 선형 액세스밖에 못 하거든요.

 

tib0203-majorminor (1).gif

 

그래서 도입된 것이 major loop / minor loop 방식입니다.

 

싱글 루프에서 용량이 커지면 커질수록 액세스 타임은 길어지지만, 메이저 루프/마이너 루프 방식을 도입하면 액세스 타임을 획기적으로 줄일 수 있습니다.

 

읽을 때는 마이너 루프에 있는, 읽어야 할 버블들의 한 묶음을 transfer gate에 위치시킵니다. 사진에서는 8개의 마이너 루프가 있습니다. 버블이 있으면 1, 없으면 0이므로, 꼭 버블 8개가 내보내지는 것이 아닐 수도 있습니다. 만약 나가는 버블이 11111111이라면 FF, 10111010이라면 BA의 8비트 데이터를 나타내겠죠.

버블들은 이 게이트를 통과해서 메이저 루프로 옮겨집니다. 만약 데이터가 0이라 버블이 없더라도, 자석 가이드때문에 버블들의 간격은 일정하게 유지됩니다. 메이저 루프에 올라간 버블들은 메이저 루프를 한 바퀴 돌면서 데이터를 나타냅니다. 데이터를 모두 읽었을 경우, 마이너 루프에서 빠져나간 위치와 동일한 위치로 게이트를 통해 다시 들어갑니다.

 

쓸 때도 똑같이, 메이저 루프에서 생성된 버블이 마이너 루프로 들어가는 방식입니다

 

그러나 수율에 따라 문제가 있는 마이너 루프가 있을 수 있겠죠. 이럴 경우 마이너 루프에 버블이 꽉꽉 들어가지 않습니다. 따라서 데이터 저장에 문제가 생깁니다. 그래서 제조사는 에러 맵을 버블 메모리에 붙여둡니다.

 

KL_Bubble_Memory_MemTech.jpg

 

F는 정상 마이너 루프를 뜻하고, 숫자가 낮아질수록 해당 루프에 저장할 수 있는 버블의 양이 줄어드는 것으로 보입니다. 이 에러 맵은 버블 데이터 기록에 매우 필수적입니다. 오류가 있는 마이너 루프를 피해서 저장하도록 프로그램을 짜줘야 합니다. 이 에러 맵은 보통 외부 롬에 기록하는 것을 권장하며, 데이터가 날아가서 버블 메모리를 정상적으로 컨트롤할수 없는 위험을 감수하고 에러 맵을 버블 메모리 내부에 저장하는 것도 가능합니다.

 

그런데 이것이 전부일까요?

 

bubmem.gif

 

아닙니다. 이렇게 복잡한 회로가 필요합니다.

 

이것은 후지쯔의 버블 메모리 칩셋들로 만든 보드입니다.

 

tib0203-circuit.gif

 

일반적이라고 해도 이렇게 복잡한 회로가 필요합니다.

 

먼저 TTL신호로 들어가는 코일의 펄스를 미세한 전압으로 낮춰서 정밀하게 컨트롤하는 코일 드라이버가 필요합니다. 그리고 밀리볼트 수준의 디텍터 전압을 TTL레벨로 키워주는 센스 앰플리파이어가 필요하죠. 타이밍에 맞춰 데이터가 나오기 때문에 클럭을 만들어주는 부품이 있고, 직렬로 오가는 데이터를 병렬 데이터 버스와 연결하여 쓸 수 있게 하고, 이것저것을 제어하는 컨트롤러가 필요합니다. 아주 귀찮은 물건인겁니다.

 

그럼에도 불구하고 상당한 대용량과 저가격, 데이터 안정성을 확보한 덕에 70년대까지는 촉망받던 기술이었습니다. 그러나 컨슈머 레벨에서 하드디스크가 대중화되고 플로피디스크가 널리 쓰이게 된 80년대 초에는 그냥 별볼일 없는 물건이 되었습니다. 인텔은 80년대 초까지 버블 메모리를 그럭저럭 만들긴 했으나, 그냥 사업을 접어버립니다.

 

망한 물건이 된 겁니다. 



  • ?
    title: 17세로리링 2019.05.03 02:25
    그렇게 40년간 방치된 기술을 가지구 타임머신을 일단 저장에 대해서는 알겟어요 저같은 이과포기자도 이해하게 만들다닛 명선생
  • profile
    늘푸른해리      히후미 귀여워요 히후미 2019.05.03 03:14
    커뮤니티 게시판에 있는게 아쉬운 글이네요.
    버블 메모리에 대해서는 이름빼고 하나도 몰랐는데 잘 배우고 갑니다.
  • ?
    title: 이과이카무스메 2019.05.03 03:31
    몇부작으로 나눠서 올린 다음에 모두 합치고 조금 수정해서 포럼으로 옮기게요

    포럼에 긴 글 쓸 자신과 시간이 없네요
  • profile
    Veritas      18 / 약먹자ㅎ / 공주만들기!!!! 2019.05.03 08:25
    위키나 pdf같은거 봐도 작동원리가 잘 이해 안갔는데 잘 추려주셨네요.
  • profile
    int20h      메인: Intel i7-5960X@4.4GHz, DDR4 2666MHz 128GB RAM, GALAX GTX1080TI ... 2019.05.03 14:40
    결국 자기 버블은 전기 신호의 흐름(?)을 위한것이고, T나 V 형태의 가이드가 실질적 데이터(?)가 되는것 맞나요?
  • ?
    title: 이과이카무스메 2019.05.03 15:57
    자기 버블이 실질적 데이터입니다. T-I/V형태의 가이드는 버블이 칸 맞춰 줄 지어 이동할 수 있게 해 주는 트랙입니다.
  • profile
    int20h      메인: Intel i7-5960X@4.4GHz, DDR4 2666MHz 128GB RAM, GALAX GTX1080TI ... 2019.05.03 16:12
    으흠? 버블은 그저 자기장에 의해 움직이는 역할만 될것 같은데요.. ㅠㅠ

    버블은 디텍터에서 사라지는데, 버블 자체가 어떻게 데이터가 되는지 이해가 잘 안되네요...
  • ?
    title: 이과이카무스메 2019.05.03 16:20
    버블이 디텍터에서 감지되면 1, 버블이 감지되지 않으면(=버블이 없으면) 0입니다. 버블은 가이드의 칸에 맞춰 움직이므로, 한칸한칸 움직일때마다 판독하면 일련의 데이터가 됩니다.

    버블은 디텍터에서 유도전류를 발생시키고 지나가지만 여전히 그대로 남아있습니다. 그림상에서 디텍터라고 칭하는 부분에 있는 annihilator가 버블을 죽이는 역할을 하는데요, 작동 방식에 따라 그냥 버블을 두기도 하고(=데이터를 잔존시키고)감지하고 나서 버블을 죽인 다음 제네레이터에서 죽인 버블을 다시 생성시키는 경우(=데이터를 읽고 나서 지운 후 똑같은 데이터를 다시 생성)도 있습니다.
  • profile
    int20h      메인: Intel i7-5960X@4.4GHz, DDR4 2666MHz 128GB RAM, GALAX GTX1080TI ... 2019.05.03 17:00
    그럼 제 생각대로 버블은 전자와 같은 신호이고, 가이드가 버블이 어떻게 나타날지 제어하는 실질적 데이터가 맞는것 같은데요.. 으흠...
  • ?
    title: 이과이카무스메 2019.05.03 19:52
    가이드는 그냥 줄 맞춰주는 라인입니다. T-I/V패턴은 규칙 없이 그냥 트랙만 구성하고 있습니다. 이 패턴은 그냥 그 자리에 각인되어 있을 뿐 버블을 지우지도 않고 디텍터에 영향을 주지 않습니다.

    자기 버블이 얼마나 생성되어 있건 간에 읽는 동작 시에 영향을 미치는 건 자기 버블 뿐이고, 가이드가 어떠한 패턴(싱글 루프, 메이저/마이너 루프)을 구성하고 있던 상관이 없습니다.

    EPROM을 생각해봅시다. 전자는 플로팅 게이트 트랜지스터에 저장되며, 읽을 때나 쓸 때나 전자의 유무로 데이터를 판단하므로 당연히 전자는 데이터를 나타냅니다. 그런데 전자를 붙잡아두는 플로팅 게이트 트랜지스터는 데이터가 아닙니다. 수많은 트랜지스터는 그냥 전자가 들어갈 방일 뿐 데이터는 아닙니다. 전자의 유무가 데이터를 나타내고, 플로팅 트랜지스터가 어떤 형상을 나타내고 있건 어드레스에 따라 해당 플로팅 트랜지스터에 접근할 수만 있다면 데이터에는 영향을 주지 못합니다.

    버블 메모리도 이와 같습니다. 자기 버블들이 트랙을 구성하고, 한 칸씩 일정한 간격을 유지할 수 있게 돕지만 이 가이드는 데이터와 관련이 없습니다. 체스판에서도, 체스판의 칸은 말들이 있을 위치의 가이드라인일 뿐 경기의 내용에는 영향을 미치지 않습니다. 이 가이드라인이 없다면 누가 비숍이 45도로 움직이지 않았네 30도 대각선으로 움직였네 어쨌네 하며 멱살잡는 일이 있을 수도(=버블이 돌아가는 외부 자기장에 따라 움직이지만 일렬로 규칙있게 가지 않고 중구난방으로 돌아다닐 수도) 있습니다. 이와 비슷합니다.
  • profile
    int20h      메인: Intel i7-5960X@4.4GHz, DDR4 2666MHz 128GB RAM, GALAX GTX1080TI ... 2019.05.03 21:02
    저는 T-I, V패턴으로 부터 자기 버블들이 0과 1을 표현되는것으로 이해했습니다.

    오히려 버블이 데이터라면 움직이면 안되지않나 싶어서요..

    마치 메모리 셀은 이동하면 안되는것 처럼요..

    그럼 특중 위치의 버블이 디텍터로 가서 annihilator가 버블을 다시 원래 위치로 돌리는건가요?

    제가 생각한 내용이 아니라면 자세한 내용은 제가 따로 찾아봐야할듯 합니다..
  • ?
    title: 이과이카무스메 2019.05.03 21:38
    X-Y코일의 자기장 방향이 계속 돌아가면서 버블을 움직이는데, 먼저 특정 위치의 버블들이(하드디스크와 달리 버블 메모리에는 섹터 개념이 없습니다. 그러므로 특정한 버블이 어디있는 버블인지 알 방도가 없습니다. 보통 섹터 번호를 데이터에 포함시킵니다. 컨트롤러를 쓰면 쉽게 가능합니다.) 디텍터로 가서 유도전류를 발생시킵니다. 디텍터를 통과하며 유도 전류를 발생시키고 나온 버블들은 그냥 둘 수 있습니다. 이러면 데이터가 잔존합니다. 그런데 이러면 뭔가 자기장이 약해지는지(추측), 보통은 디텍터를 통과해서 나온 버블들은 annihilator가 버블의 자기장 방향과 반대되는 자기장을 걸어 죽여버린 후에, 타이밍에 맞춰(시스템에 따라 이 타이밍은 다르겠지요) 제네레이터가 외부 자기장 방향과 반대 방향의 자기장을 걸어 버블을 만듭니다.


    1000_1011의 데이터가 MSB부터 디텍터를 통과한다고 가정합시다. 버블이 있으면 1이고 없으면 0입니다. 그러면 맨 처음 1이 디텍터를 통과할 때 유도 전류가 발생하고, 이 통과한 버블을 annihilator가 죽여버립니다. 1이라는 Hi데이터가 감지되고 annihilator가 이를 죽여버렸으므로, 데이터를 수정하지 않는다면 이 버블을 다시 만들 필요가 있습니다. 따라서 제네레이터는 버블을 다시 만듭니다. 다음 0일때는 버블이 통과하지 않습니다. annihilator는 버블을 죽일 필요가 없습니다(버블이 없으므로), 제네레이터도 버블이 없으므로 버블을 다시 만들 필요가 없습니다. 두 개의 0이 연속해서 통과하고, 다시 1을 나타내는 버블 하나가 디텍터를 통과하면 앞서 말한 annihilator가 버블을 죽이고 제네레이터가 버블을 하나 만드는 과정이 반복됩니다.


    이렇게 해서 다 읽은 버블들은 미리 짜둔 프로그램에 따라 X-Y코일에 의해 발생한 돌아가는 자기장에 의해 원래 위치로 돌아갑니다(메이저 루프/마이너 루프) 싱글 루프는 선형이기 때문에 원래 위치로 돌려둘 필요가 없습니다.


    메모리 셀과 달리 버블이 데이터를 나타내는 버블 메모리는 버블이 열심히 돌아다녀야 데이터를 뽑을 수 있습니다.
  • profile
    int20h      메인: Intel i7-5960X@4.4GHz, DDR4 2666MHz 128GB RAM, GALAX GTX1080TI ... 2019.05.03 22:04
    아! 이해했습니다. 테이프에서 테이프 자체는 이동하지 않고 데이터만 이동하는 테이프 같네요
  • profile
    title: 하와와기온      세상, 그 유쾌한 전장 2019.05.03 15:06
    메이저루프/마이너루프 구조도보고 소름돋았네요.
    저 개념 어느 나라의 누가 만든 건가요?
  • profile
    PARK_SU      Blog - https://blog.parksulab.xyz 2019.05.03 23:34
    이런 글 정말 보고싶었는데 감사합니다.

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