برگشتن به فیزیک

دانلود پایان نامه : نحوه عملکرد ادوات ذخيره کننده اطلاعات ديجيتالي

۵,۹۰۰ تومان

Continue Shopping
دسته: برچسب: , , , , , , , , , , , , ,

توضیحات محصول

دانلود پایان نامه : نحوه عملکرد ادوات ذخيره کننده اطلاعات ديجيتالي

139ص

 

 

پايان نامه کارشناسي فيزيک

گرايش : حالت جامد

 

فهرست مطالب

عنوان

چکيده

مقدمه

فصل اول ) نانوتکنولوژي :

  • آغاز نانوتکنولوژي
  • نانوتکنولوژي از ديدگاه جامعه شناختي
  • نانوتکنولوژي و ميکرو الکترونيک
  • فنآوري نانو و فيزيک الکترونيک

فصل دوم ) الکترونيک مغناطيسي

2-1- پيش گفتار

2-2- انتقال وابسته به اسپين

2-3- اصول اوليه

2-4- ثبت مغناطيسي

2-5- حافظه‌هاي غير فرار

2-6- کاربردهاي آتي

فصل سوم ) مقاومت مغناطيسي و الکترونيک اسپيني

3-1- پيش گفتار

3-2- مقدمه

3-3- مقاومت مغناطيسي عظيم (GMR)

3-4- معکوس مغناطيسي سازي با تزريق اسپيني

3-5- مقاومت مغناطيسي تونل زني (TMR)

فصل چهارم ) حافظه دسترسي اتفاقي (RAM):

4-1- مباني اصول اوليه

4-2- مرور کلي

4-3- پيشرفت‌هاي اخير

4-4- جداره حافظه

4-5- حافظه دسترسي اتفاقي Shodow

4-6- بسته بندي DRAM

فصل پنجم ) حافظه با دسترسي اتفاقي مغناطيسي (MRAM):

5-1- مشخصات کلي

5-2- مقايسه با ساير سيستم‌ها

5-2: الف) چگالي اطلاعات

5-2: ب) مصرف برق

5-2: ج) سرعت

5-3- کليات

5-4- تاريخ ساخت حافظه‌ها

5-5- کاربردها

فصل ششم ) حافظه فقط خواندني (ROM):

6-1- تاريخچه

6-2- کاربرد ROM براي ذخيره سازي برنامه

6-3- حافظه ROM براي ذخيره سازي داده‌ها

6-4- ساير تکنولوژي‌ها

6-5- مثال‌هاي تاريخي

6-6- سرعت حافظه‌هاي ROM

6-6: الف) سرعت خواندن

6-6: ب) سرعت نوشتن

6-7- استقامت و حفظ اطلاعات

6-8- تصاوير ROM

فصل هفتم ) ضبط کردن مغناطيسي :

7-1- تاريخچه و سابقه ضبط کردن مغناطيسي

فصل هشتم ) مواد براي واسطه‌هاي ضبط مغناطيسي :

8-1- اکسيد فريک گاما

8-2- دي اکسد کروم

8-3 اکسيد فزيک گاما تعديل شده به واسطه سطح کبالت

فصل نهم ) ديسک‌هاي مغناطيسي :

9-1- سازماندهي ديسک‌ها

9-2- برآورد ظرفيت‌ها و فضاي مورد نياز

9-3- تنگناي ديسک

9-4- فري مغناطيس

فصل دهم ) نوار‌هاي مغناطيسي :

10-1- کاربرد نوار مغناطيسي

10-2- مقايسه ديسک و نوار مغناطيسي

فصل يازدهم) فلاپي ديسک :

11-1- مباني فلاپي درايو

11-2- اجزاي يک فلاپي ديسک درايو

11-2: الف ) ديسک

11-2: ب) درايو

11-3 نوشتن اطلاعات بر روي يک فلاپي ديسک

فصل دوازدهم )‌هارد ديسک چگونه کار مي‌کند :

12-1- اساس‌هارد ديسک

12-2- نوار کاست در برابر‌هارد ديسک

12-3- ظرفيت و توان اجرايي

12-4- ذخيره اطلاعات

فصل سيزدهم ) فرآيند ضبط کردن و کاربردهاي ضبط مغناطيسي :

13-1 هدف‌هاي ضبط

13-2- کارآيي هد نوشتن

13-3- فرآيند هد نوشتن

13-4- فرآيند خواندن

نتيجه گيري و پيشنهادات

پيوست الف )

منابع و مآخذ

چکيده :

در سال‌هاي اخير بعد از کشف TMR , GMR در چند لايه‌هاي مغناطيسي علاقه شديدي به گسترش اين موضوع در بين محققين به وجود آمد.

در اين اثر علاوه بر درجه آزادي از اسپين آن نيز استفاده شده است. با پيشرفت اين تحقيقات ، کاربرد وسيع آن در ادوات ذخيره کننده اطلاعات ديجيتالي مشخص شد. اين پديده‌هاي اسپيني به سرعت به اجراء در آمده‌اند، مخصوصاً از بعد از سال 1988 پس از مشاهده نخستين GMR.

کلمات کليدي در اين پروژه ، حافظه‌هاي غير فرار ، مقاومت مغناطيسي عظيم و مقاومت مغناطيسي تونل زني ، ROM , MRAM , PAM ، ديسک‌هاي مغناطيسي و Shodow RAM و. .. مي‌باشد.

مقدمه :

در اين پروژه به بررسي انواع حافظه‌ها ، چگونگي عملکرد ديسک‌ها و نيز نحوه ي ضبط اطلاعات بر روي آنها و به طور کل ضبط روي مواد مغناطيسي مي‌پردازيم.

هنگامي که اطلاعات بر روي يک به اصطلاح واسطه ذخيره يا ضبط مي‌گردند (در اشکال متفاوت ضبط مغناطيسي) ، در مي‌يابيم همواره چه در زمان گذشته و چه در زمان حال اين فن آوري بوده است که بر صنعت تسلط داشته است. ذرات مغناطيسي با لايه‌هاي نازک داراي کورسيوتيه چند صد. … هستند و به آساني قادر به حفظ يک الگوي مغناطيسي از اطلاعات ثبت شده ( در چگالي ده‌ها هزار بيتي ) براي صد‌ها سال بوده و با اين حال هنگامي که مطلوب باشد، الگو با نوشتن اطلاعات جديد بر روي قديم به سادگي قابل تغيير مي‌باشد.

از آنجايي که فرآيند ضبط مستلزم يک تغيير در جهت استپين‌هاي الکترون است ، فرآيند به طور نا محدود معکوس پذير است و اطلاعات جديد ممکن است فوراً بدون هيچ فرآيندي توسعه لازم را داشته باشد. اين مقاله با توسعه خواص مغناطيسي مواد ضبط مي‌پردازد که از 1975 رخ داده اند.

قديمي ترين مواد ضبط مغناطيسي عبارت بودند از سيم‌هاي فولاد زنگ نزن[1] 12% نيکل و 12% کروم ، که طوري آبکاري آنيلينگ شده بودند که ذرات تک حوزه از فاز مزيتي در يک شبکه آستنيت رسوب مي‌کردند. پسماند زدايي تا Oe300-200 به اين طريق به آساني به دست مي‌آيد. در شکل عملي ، فايده سيم‌ها را مي‌توان محدود کرد. سيم‌ها طوري تابيده مي‌شوند که نواحي از سيم که در حين ضبط کردن با هد در ارتباط است. لزوماً در عمل خواندن ، نواحي نيست که به هد مماس مي‌شود ، ثانياً سيم‌ها به آساني مي‌شکستند و فقط توسط گره زدن مي‌شد آنها را ترميم کرد.

به همين دلايل سيم‌ها در دهه‌هاي 1940 و 1950 با نوار‌هاي وصله جايگزين شدند که با ذرات داراي ترکيب مصنوعي 7-Fe2O3 تک حوزه – (تک کاربرد) بودند. ديسک‌هاي مغناطيسي اين ذرات را استفاده کردند تا اينکه دهه 1990 فرا رسيد. مکانيزم معکوس سازي مغناطيسي کردن در ذرات تک حوزه سوزني شکل ( با طول نوعاً 3/0 و قطر Mm06/0) که عبارتند از دوران غير منسجم اسپين‌ها ، مورد قبول واقع نشد.

در يک دسته بندي کلي حافظه‌هايي که در سيستم‌هاي الکترونيکي – استفاده مي‌شوند به دو نوع حافظه‌هاي مغناطيسي (مثل فلاپي ديسک‌ها و ديسک‌هاي سخت ) و نيمه‌هادي تقسيم مي‌شوند.

حافظه‌هاي نيمه‌هادي که بر خلاف حافظه‌هاي مغناطيسي فاقد اجزاي متحرک و مکانيکي هستند از آرايه‌هايي از سلول‌هاي حافظه تشکيل شده اند که اين آرايه‌ها بسته به نوع حافظه از تعدادي عنصر الکترونيکي مثل ترانزيستور و خازن تشکيل شده اند.

اين نوع حافظه‌ها به سه دسته کلي به نام RAM , ROM و Hybrid که ترکيبي از دو نوع اول مي‌باشند ، تشکيل شده اند.

RAM‌ها به دو نوع SRAM , DRAM تقسيم مي‌شوند که از لحاظ الکترونيکي تفاوت آن‌ها در اجزاي سازنده ي آن‌ها است.

ROM‌ها بر اساس روش نوشتن اطلاعات جديد و تعداد باز نويسي ، تقسيم بندي مي‌شوند. اطلاعات موجود در ROM‌ها غير فرار بوده و در غياب تغذيه حفظ مي‌شوند. و معمولاً براي نگهداري کد نرم افزارها در سيستم‌هاي ميکروپروسسوري استفاده مي‌شوند.

با پيشرفت تکنولوژي حافظه‌ها در سال‌هاي اخير ، مرز بين RAM , ROM محو شده است. بدين صورت که حافظه‌هايي ساخته شده اند که از يک سو اطلاعات موجود در آن‌ها در غياب تغذيه حفظ مي‌شود و از سويي ديگر بوسيله ي سيگنال‌هاي الکتريکي قابل بازنويسي هستند. بنابراين از اين حافظه‌ها به نام ترکيبي يا Hybri ياد مي‌شود حافظه‌هاي ترکيبي به سه نوع NVRAM,EEPROM,Flash تقسيم مي‌شوند که دوتاي اولي از نسل ROM‌ها هستند و NVRAM نوع تغيير يافته اي از RAM‌هاست.

 

1-1- آغاز نانوتکنولوژي

نانو تکنولوژي از يک رشته علمي خاص مشتقل نمي شود. با وجودي که نانو تکنولوژي بيشترين وجه مشترک را با علم مواد دارد ، خواص اتم و ملکول شالوده بسياري از علوم است و در نتيجه دانشمندان حوزه‌هاي علمي به آن جذب مي‌شوند. برآورد مي‌شود در سراسر جهان حدود 000/20 نفر در نانو تکنولوژي کار مي‌کنند. تحقيقات در مقياس بسيار ريز در رشته‌هاي الکترونيک ، نوروبيو تکنولوژي به ترتيب نانو الکترونيک ، نانو اپتيکس و نانو بيوتکنولوژي نيز ناميده مي‌شود.

 

پيشوند نانو از کلمه يوناني به معناي کوتوله مشتقل مي‌شود. براساس برآورد شرکت لاکس ريسرچ در نيويورک ، بودجه کل تحقيق و توسعه نانو تکنولوژي دولت‌ها و شرکت‌ها در سراسر جهان در سال 2004 بيش از 6/8 ميليارد دلار بود. نيمي از اين بودجه از جانب دولت‌ها تأمين مي‌شود. اما به پيش بيني لاکس ريسرچ در سال‌هاي آينده ، شرکت‌ها احتمالاً بودجه بيشتري از دولت‌ها صرف اين علم خواهند کرد.

 

با اين حال کيفيت برخي محصولات موجود با کاربرد نانو تکنولوژي بهبود يافته است و در چند سال آينده بر تعداد آنها افزوده خواهد شد. مثلاً با افزودن ذرات ريز نقره ، بانداژ ضد سوختگي خاصيت ضد ميکروبي پيدا کرده است. با اتصال ملکول‌هاي ايجاد کننده مانع به فيبر پنبه ، پارچه‌هايي توليد شده است که ضد لکه و بو است. راکت‌هاي تنيس با افزودن ذرات ريز تقويت شده است. در دراز مدت نانو تکنولوژي به نوآوري‌هاي بزرگتري خواهد انجاميد ، از جمله انواع جديد حافظه کامپويتر ، فناوري پزشکي و روش‌هاي توليد انرژي بهتر مانند سلول‌هاي خورشيدي.

1-2- نانو تکنولوژي از ديدگاه جامعه شناختي

امروزه واژه تکنولوژي براي توضيح جامع تمامي فعاليت‌هاي انجام شده در سطح اتمي و مولکولي که کاربردي در دنياي حقيقي داشته باشند به کار مي‌رود. از آنجا که نانو تکنولوژي همواره در حال دگرگوني زندگي بشر است و نانو تکنولوژي جايي است که تکنولوژي امروز ما به آن سمت حرکت مي‌کند بنابراين علم و تکنولوژي امروز ما در مقياس نانو در بر گيرنده تحقيق و توسعه در نوک پيکان گستره وسيعي از رشته‌ها است. اصطلاح نانو تکنولوژي در هر جايي که دانشمندان تکنو لوژيست ما با عناصر سازنده مواد اتمها و مولکولها سر و کله مي‌زنند به کار مي‌رود. در واقع علوم و تکنولوژي در مقياس نانو مرزهاي شيمي ، علم ، مواد پزشکي و سخت افزارهاي کامپيوتر تحقيقاتي که ادامه انقلاب تکنولوچي را ممکن مي‌سازد در نور ديده است.

نانو تکنولوژي پهنه اي از علم است که در آن ابعاد و تلرانس‌هايي با دقت يک دهم تا صد نانومتر نقش حياتي ايفا مي‌کند. در واقع اين تعريف از Albert Franks تمامي زمينه‌هاي نانو را در بر مي‌گيرد.

نانو تکنولوژيي که به مراتب قدرتمند تر و نظام مندتر است و در آن ماشينهايي در مقياس نانو براي توليد محصولاتي در مقياس بزرگ با دقت اتمي و هزينه پايين به کار مي‌روند.

 

مکان مهندسي در مقياس مولکولي براي اولين بار توسط ريچارد فاينمن (R.Feynnman)، برنده جايزه نوبل فيزيک ، مطرح شد. فانيمن طي يک سخنراني در انستيتو تکنولوژي کاليفرنيا در سال 1959 اشاره کرد که اصول و مباني فيزيک امکان ساخت اتم به اتم چيزها را رد نمي کند. وي اظهار داشت که مي‌توان با استفاده از ماشين‌هاي کوچک ماشين‌هايي به مراتب کوچک تر ساخت و سپس اين کاهش ابعاد را تا سطح خود اتم ادامه داد. همين عبارت‌هاي افسانه وارد فاينمن من راهگشاي يکي از جذاب ترين زمينه‌هاي نانو تکنولوژي يعني ساخت روبوت‌هايي در مقياس نانو شد. در واقع تصور در اختيار داشتن لشکري از نانو ماشين‌هايي در ابعاد ميکروب که هر کدام تحت فرمان يک پردازنده مرکزي هستند ، هر دانشمندي را به وجود مي‌آورد. در روياي دانشمنداني مثل جي استورس‌هال (J.Storrs Hall) و اريک در کسلر (E.Drexler) اين روبوت‌ها يا ماشين‌هاي مونتاچکن کوچک تحت فرمان پردازنده مرکزي به هر شکل دلخواهي در مي‌آيند.

به عنوان يکي از ويژگي‌هاي نانو تکنولوژي مي‌توان گفت که اين مفهوم در بردارنده زمينه تحقيق و توسعه اي کاملاً چند رشته اي است. در واقع تحقيقات در مقياس نانو به بهره گيري همزمان از دانش ابزارها و تکنيکها و نيز اطلاعات درباره فيزيک واکنشها مولکولي و اتمي تبديل شده است. امروزه دانشمندان علم مواد مهندسان مکانيک و الکترونيک و محققان علوم پزشکي به دنبال تشکيل تيمهاي تحقيقاتي متشکل از زيست شناسان فيزيکدانان و شيميدانان هستند.

نانو تکنولوژي مي‌تواند باعث گسترش فروش سالانه 300 ميليارد دلار براي صنعت نيمه‌هاديها و 900 ميليون دلار براي مدارهاي مجتمع، طي 10 تا 15 سال آينده شود.

 

در چند سال گذشته بازار چند ميليارد دلاري بر پايه نانوتکنولوژي کسترش يافته اند. براي مثال در ايالات متحده ، IBM براي هد ديسکهاي سخت ، يک سري حسگرهاي مغناطيسي را ابداع کرده است.

 

M3 , Eastern Kodak تکنولوژي ساخت فيلمهاي نازک نانو ساختاري را به وجود آورده اند. شرکت Mobil کاتاليستهاي نانو ساختاري را براي دستگاههاي شيميايي توليد کرده است و شرکت Marck ، داروهاي نانوذره اي را عرضه کرده است. تويوتا در ژاپن مواد پليمري تقويت شده نانوذره اي را براي خودروها و Samsung Electronics در کره ، در حال کار بر روي سطح صفحات نمايش توسط نانولوله‌هاي کربني هستند. بشر درست در ابتداي مسير قرار دارد و فقط چندين محصول تجاري از نانوساختارهاي يک بعدي بهره مي‌گيرند (نانو ذرات ، نانو لوله‌ها ، نانو لايه و سوپر لاستيکها). نظريات جديد و روشهاي مقرون به صرفه توليد نانو ساختارهاي دو و سه بعدي از موضوعات مورد بررسي آينده مي‌باشد.

يک گروه از محققان شرکت آي بي ام موفق شدند 35 اتم گزنون را بر روي يک صفحه از جنس نيکل جاي دهند و با کمک اين تک اتمها نامي را بر روي صفحه نيکلي درج کنند. محققان ديگر به بررسي درباره ساختارهاي ريز موجود در طبيعت نظير تار عنکبوت‌ها و رشته‌هاي ابريشم پرداختند تا بتوانند موادي نازک تر و مقاوم تر توليد کنند. در اين ميان ساخت يک نوع مولکول جديد کربن موسوم به باکمينستر فولرين يا کربن – 60 راه را براي پژوهشهاي بعدي هموارتر کرد. محققان با کمک اين مولکول که خواص حيرت انگيز آن هنوز در دست بررسي است ، لوله‌هاي موئينه اي در مقياس نانو ساخته اند که مي‌تواند براي ايجاد ساختارهاي مختلف در تراز يک ميليونيم متر مورد استفاده قرار گيرد. بررسي‌هايي که در ابعاد نانو بر روي مواد مختلف صورت گرفته و خواص تازه اي را آشکار کرده است. به عنوان مثال ذرات سيليکن در اين ابعاد از خود نور ساطع مي‌کنند و لايه‌هاي فولاد در اين مقياس از استحکام بيشتري در قياس با صفحات بزرگتر اين فلز برخوردارند.

1-3- نانو تکنولوژي و ميکرو الکترونيک

دانش ميکرو الکترونيک امروژه گسترش چشمگيري پيدا کرده است. طبق تئوري scaling که در شرکت IBM مطرح شد ، کاهش ابعاد ترانسيزتور CMOS منجر به بهبود سرعت ، قيمت و توان مصرفي مي‌شود.

بنابراين سايز ترانزيستورها هر 3 سال به طور متوسط 7و0 برابر کوچکتر شده است اما به دليل قوانين مکانيک کوانتوم محدوديت تکنيک‌هاي ساخت ممکن است. از کاهش بيش از اين از لحاظ اندازه در ترازيستورهاي FET معمولي جلوگيري شود و در يکي دو دهه آينده با روش‌هاي متداول ساخت در ابعاد زير 50 نانومتر متوقف شود به اين ترتيب کوچک سازي عناصر مدارها تا به حد نانومتري حتي در اندازه مولکولي محققان را به سمتي سوق مي‌دهد که در جهت افزايش قدرت و کارايي ترانزيستور‌ها خيلي بيشتر از حالت معمولي فعاليت مي‌کنند دستگاههاي نانومتري جديد مي‌توانند در دو حالت سوييچ و آمپلي فاير ايفاي نقش مي‌کنند با وجود اين بر عکس FET‌هاي امروزي که عمل آنها بر اساس جا به جايي اجرام الکترونها در حجم ماده مي‌باشند دستگاههاي جديد بر اساس پديده مکانيکي کوانتومي عمل مي‌کنند و در اندازه نانومتري ظاهر مي‌شوند.

در سيستم‌هاي مجتمع فوق العاده فشرده امروزي ULSI که ضخامت اکسيد گيت آنها به چند لايه اتمي مي‌رسد. تفاوت اساسي ميان تکنولوژي ULSI و نانو تکنولوژي تفاوت ميان روش پياده سازي بالا به پايين و پايين به بالا براي توليد يک محصول است در روش بالا به پايين مساله اصلي هزينه بسيار زياد کوچک تر کردن ابعاد ترانزيستورها با روش ليتو گرافي است ، در حالي که هدف اصلي تکنولوژي ULSI کاهش هزينه‌ها بر بيت در حافظه‌ها و هزينه بر سوييچ در مدارات منطقي بوده است. از آن سو در روش پايين به بالا انتظار مي‌رود که با استفاده از روش‌هاي پيچيده شيميايي و طراحي مولکولي بتوان بلوک‌هاي پايه سيستم را پياده سازي کرد. اما مسأله اصلي يکنواختي و قابليت اطمينان سيستم در مقياس وسيع است. اگر بتوان معماري فعلي مدارات مجتمع را بر اساس روش پايين به بالا و با قابليت اطمينان بالا پياده کرد فهرست بندي نانو تکنولوژي اهميت فوق العاده در توسعه صنعت IC پيدا ميکند.

[1] – stainless steel

 

 

دیدگاهها

هیچ دیدگاهی برای این محصول نوشته نشده است.

اولین نفری باشید که دیدگاهی را ارسال می کنید برای “دانلود پایان نامه : نحوه عملکرد ادوات ذخيره کننده اطلاعات ديجيتالي”

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *