चुंबकीय भंडारण

चुंबकीय भंडारण या चुंबकीय रिकॉर्डिंग एक चुंबकीय माध्यम पर आँकड़े का भंडारण है। चुंबकीय भंडारण आँकड़े को संग्रहीत करने के लिए चुंबकीय सामग्री में चुंबकीयकरण के विभिन्न पैटर्न का उपयोग करता है और यह गैर-वाष्पशील स्मृति का एक रूप है। जानकारी को एक या अधिक डिस्क रीड / राइट हेड्स का उपयोग करके अभिगम किया जाता है।

चुंबकीय भंडारण मीडिया, मुख्य रूप से हार्ड डिस्क ड्राइव, का व्यापक रूप से कंप्यूटर डेटा के साथ-साथ ध्वनि और वीडियो संकेतों को संग्रहीत करने के लिए व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। कंप्यूटिंग के क्षेत्र में चुंबकीय भंडारण शब्द को प्राथमिकता दी जाती है और ऑडियो और वीडियो उत्पादन के क्षेत्र में चुंबकीय रिकॉर्डिंग शब्द का प्रयोग अधिक किया जाता है। विभेदन कम तकनीकी और अधिक वरीयता का विषय है। चुंबकीय भंडारण मीडिया के अन्य उदाहरणों में क्रेडिट कार्ड पर फ्लॉपी डिस्क, चुंबकीय टेप और चुंबकीय पट्टी कार्ड शामिल हैं।

इतिहास
तार अभिलेखी के रूप में चुंबकीय भंडारण - एक तार पर ऑडियो रिकॉर्डिंग - ओबेरलिन स्मिथ द्वारा इलेक्ट्रिकल वर्ल्ड के 8 सितंबर 1888 के अंक में प्रचारित किया गया था। स्मिथ ने पहले सितंबर 1878 में एक पेटेंट दायर किया था, लेकिन इस विचार को आगे बढ़ाने का कोई अवसर नहीं मिला क्योंकि उनका व्यवसाय मशीनी औजार का था। पहले सार्वजनिक रूप से प्रदर्शित (1900 का पेरिस प्रदर्शनी) चुंबकीय रिकॉर्डर का आविष्कार वाल्डेमर पॉल्सन ने 1898 में किया था। पॉल्सन के उपकरण ने एक ड्रम के चारों ओर लिपटे तार पर एक संकेत रिकॉर्ड किया। 1928 में, फ़्रिट्ज़ पफ़्लुमर ने पहला चुंबकीय टेप रिकॉर्डर विकसित किया। प्रारंभिक चुंबकीय भंडारण उपकरणों को एनालॉग सिग्नल ऑडियो संकेत रिकॉर्ड करने के लिए प्रारुप किया गया था। कंप्यूटर और अब अधिकांश ऑडियो और वीडियो चुंबकीय भंडारण उपकरण डिजिटल आँकड़े रिकॉर्ड करते हैं।

कंप्यूटर में, चुंबकीय भंडारण का उपयोग प्राथमिक भंडारण के लिए चुंबकीय ड्रम या कोर मेमोरी, कोर रोप मेमोरी, पतली फिल्म मेमोरी, ट्विस्टर मेमोरी या बबल मेमोरी के रूप में भी किया जाता था। आधुनिक कंप्यूटरों के विपरीत, चुंबकीय टेप का उपयोग अक्सर द्वितीयक भंडारण के लिए भी किया जाता था।

प्रारुप (डिजाइन)
सूचना भंडारण माध्यम से लिखी और पढ़ी जाती है क्योंकि यह पिछले उपकरणों को स्थानांतरित करती है जिन्हें डिस्क रीड-एंड-राइट हेड कहा जाता है | रीड-एंड-राइट हेड्स जो चुंबकीय सतह पर बहुत करीब (अक्सर दसियों नैनोमीटर) संचालित होते हैं। रीड-एंड-राइट हेड का उपयोग इसके तहत सामग्री के चुंबकीयकरण का तुरंत पता लगाने और उसे संशोधित करने के लिए किया जाता है। दो चुंबकीय ध्रुव हैं, जिनमें से प्रत्येक का उपयोग 0 या 1 का प्रतिनिधित्व करने के लिए किया जाता है।

चुंबकीय सतह को अवधारणात्मक रूप से कई छोटे उप-माइक्रोमीटर आकार के चुंबकीय क्षेत्रों में विभाजित किया जाता है, जिन्हें चुंबकीय डोमेन कहा जाता है (हालांकि ये कठोर भौतिक अर्थों में चुंबकीय डोमेन नहीं हैं), जिनमें से प्रत्येक में अधिकतर समान चुंबकीयकरण होता है। चुंबकीय सामग्री की बहुक्रिस्टलीय प्रकृति के कारण, इनमें से प्रत्येक चुंबकीय क्षेत्र कुछ सौ चुंबकीय कणों से बना होता है। चुंबकीय कण आम तौर पर आकार में 10 एनएम होते हैं और प्रत्येक एक सच्चे चुंबकीय डोमेन बनाते हैं। प्रत्येक चुंबकीय क्षेत्र कुल मिलाकर एक चुंबकीय द्विध्रुव बनाता है जो एक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करता है। पुराने हार्ड डिस्क ड्राइव (HDD) डिज़ाइनों में क्षेत्र क्षैतिज रूप से और डिस्क की सतह के समानांतर उन्मुख थे, लेकिन 2005 की शुरुआत में, निकट चुंबकीय डोमेन रिक्ति की अनुमति देने के लिए अभिविन्यास को लंबवत रिकॉर्डिंग में बदल दिया गया था।

पुराने हार्ड डिस्क ड्राइव में आयरन (III) ऑक्साइड (Fe2O3) का उपयोग किया जाता था, लेकिन वर्तमान डिस्क में कोबाल्ट-आधारित मिश्र धातु का उपयोग करते हैं।

आँकड़े के विश्वसनीय भंडारण के लिए, रिकॉर्डिंग सामग्री को स्व-चुंबकीयकरण का विरोध करने की आवश्यकता होती है, जो तब होता है जब चुंबकीय डोमेन एक दूसरे को पीछे हटाते हैं। एक कमजोर चुंबकीय सामग्री में एक साथ बहुत करीब लिखे गए चुंबकीय डोमेन इन बलों को रद्द करने के लिए एक या अधिक डोमेन के चुंबकीय क्षण के घूर्णन के कारण समय के साथ खराब हो जाएंगे। डोमेन आधे रास्ते की स्थिति में बग़ल में घूमते हैं जो डोमेन की पठनीयता को कमजोर करता है और चुंबकीय तनाव से राहत देता है।

लेखन शीर्ष एक मजबूत स्थानीय चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करके एक क्षेत्र को चुंबकित करता है, और पठन शीर्ष क्षेत्रों के चुंबकीयकरण का पता लगाता है। प्रारंभिक हार्ड डिस्क ड्राइव ने क्षेत्र को चुम्बकित करने और फिर विद्युत चुम्बकीय प्रेरण का उपयोग करके इसके चुंबकीय क्षेत्र को पढ़ने के लिए एक विद्युत चुंबक का उपयोग किया। आगमनात्मक प्रमुखों के बाद के संस्करणों में मेटल इन गैप (MIG) हेड्स और पतली फिल्म शीर्ष शामिल थे। जैसे-जैसे डेटा घनत्व बढ़ता गया, मैग्नेटोरेसिस्टेंस (MR) का उपयोग करते हुए पठन शीर्ष उपयोग में आए, प्लैटर से चुंबकत्व की ताकत के अनुसार शीर्ष का विद्युत प्रतिरोध बदल गया। पठन शीर्ष में बाद के विकास ने स्पिंट्रोनिक्स का उपयोग किया, मैग्नेटोरेसिस्टिव प्रभाव पहले के प्रकारों की तुलना में बहुत अधिक था, और इसे विशाल मैग्नेटोरेसिस्टेंस (जीएमआर) करार दिया गया था | आज के प्रमुखों में, पढ़ने और लिखने के तत्व अलग-अलग होते हैं, लेकिन एक्चुएटर आर्म के शीर्ष के हिस्से पर निकटता में होते हैं। पठन तत्व आम तौर पर विशाल मैग्नेटो-रेसिस्टिव होता है जबकि लेखन तत्व आमतौर पर पतली-फिल्म इंडक्टिव होता है।

सिरों को प्लैटर की सतह के संपर्क में आने से रोका जाता है जो कि प्लैटर के बेहद करीब होती है, वह हवा प्लैटर की गति से या उसके पास चलती है। रिकॉर्ड और प्लेबैक शीर्ष एक स्लाइडर नामक ब्लॉक पर लगाए गए हैं, और प्लेटर के बगल की सतह को संपर्क से मुश्किल से बाहर रखने के लिए आकार दिया गया है। यह एक प्रकार का वायु बेयरिंग बनाता है।

एनालॉग रिकॉर्डिंग
एनालॉग रिकॉर्डिंग इस तथ्य पर आधारित है कि किसी दी गई सामग्री का अवशेष चुंबकत्व लागू क्षेत्र के परिमाण पर निर्भर करता है। चुंबकीय सामग्री आम तौर पर टेप के रूप में होती है, जिसके खाली रूप में टेप को शुरू में विचुंबकित किया जाता है। रिकॉर्डिंग करते समय, टेप स्थिर गति से चलता है। राइटिंग हेड सिग्नल के समानुपाती धारा के साथ टेप को चुम्बकित करता है। चुंबकीय टेप के साथ एक चुंबकीयकरण वितरण प्राप्त किया जाता है। अंत में, मूल संकेत को पुन: प्रस्तुत करते हुए, चुंबकीयकरण के वितरण को पढ़ा जा सकता है। चुंबकीय टेप आमतौर पर चुंबकीय कणों को एम्बेड करके बनाया जाता है (लगभग 0.5 माइक्रोमीटर आकार में) पॉलिएस्टर फिल्म टेप पर प्लास्टिक बाइंडर में। इनमें से सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला फेरिक ऑक्साइड था, हालांकि क्रोमियम डाइऑक्साइड, कोबाल्ट और बाद में शुद्ध धातु के कणों का भी इस्तेमाल किया गया था। एनालॉग रिकॉर्डिंग ऑडियो और वीडियो रिकॉर्डिंग का सबसे लोकप्रिय तरीका था। 1990 के दशक के उत्तरार्ध से, हालांकि, डिजिटल रिकॉर्डिंग के कारण टेप रिकॉर्डिंग की लोकप्रियता में गिरावट आई है।

डिजिटल रिकॉर्डिंग
एनालॉग रिकॉर्डिंग में मैग्नेटाइजेशन डिस्ट्रीब्यूशन बनाने के बजाय, डिजिटल रिकॉर्डिंग को केवल दो स्थिर चुंबकीय अवस्थाओं की आवश्यकता होती है, जो हिस्टैरिसीस पर +Ms और -Ms हैं। डिजिटल रिकॉर्डिंग के उदाहरण फ्लॉपी डिस्क और हार्ड डिस्क ड्राइव (HDDs) हैं। टेप पर डिजिटल रिकॉर्डिंग भी की गई है। हालांकि, एचडीडी उचित कीमतों पर बेहतर क्षमता प्रदान करते हैं; लेखन के समय (2020), उपभोक्ता-श्रेणी के एचडीडी लगभग $0.03 प्रति जीबी पर डेटा संग्रहण प्रदान करते हैं। एचडीडी में रिकॉर्डिंग मीडिया सूचनाओं को संग्रहीत करने के लिए पतली फिल्मों के ढेर का उपयोग करता है और मीडिया से और से जानकारी पढ़ने और लिखने के लिए पढ़ने/लिखने के लिए; प्रयुक्त सामग्री के क्षेत्र में विभिन्न विकास किए गए हैं।

मैग्नेटो-ऑप्टिकल रिकॉर्डिंग
मैग्नेटो-ऑप्टिकल रिकॉर्डिंग वैकल्पिक रूप से लिखती/पढ़ती है। लिखते समय, चुंबकीय माध्यम को स्थानीय रूप से एक लेजर द्वारा गर्म किया जाता है, जो जबरदस्ती क्षेत्र में तेजी से कमी लाता है। फिर, चुंबकीयकरण को स्विच करने के लिए एक छोटे चुंबकीय क्षेत्र का उपयोग किया जा सकता है। पढ़ने की प्रक्रिया मैग्नेटो-ऑप्टिकल केर प्रभाव पर आधारित है। चुंबकीय माध्यम आमतौर पर अनाकार R-Fe-Co पतली फिल्म (R एक दुर्लभ पृथ्वी तत्व होने के कारण) होते हैं। मैग्नेटो-ऑप्टिकल रिकॉर्डिंग बहुत लोकप्रिय नहीं है। एक प्रसिद्ध उदाहरण सोनी द्वारा विकसित मिनीडिस्क है।

डोमेन प्रसार स्मृति
डोमेन प्रोपेगेशन मेमोरी को बबल मेमोरी भी कहा जाता है। मूल विचार एक चुंबकीय माध्यम में डोमेन दीवार गति को नियंत्रित करना है जो सूक्ष्म संरचना से मुक्त है। बुलबुला एक स्थिर बेलनाकार डोमेन को संदर्भित करता है। डेटा तब बबल डोमेन की उपस्थिति/अनुपस्थिति द्वारा दर्ज किया जाता है। डोमेन प्रसार मेमोरी में झटके और कंपन के प्रति उच्च असंवेदनशीलता होती है, इसलिए इसका अनुप्रयोग आमतौर पर अंतरिक्ष और वैमानिकी में होता है।

एक्सेस विधि
मैग्नेटिक स्टोरेज मीडिया को या तो सीक्वेंशियल एक्सेस मेमोरी या रैंडम एक्सेस मेमोरी के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है, हालांकि कुछ मामलों में अंतर पूरी तरह से स्पष्ट नहीं है। एक्सेस समय को संग्रहीत रिकॉर्ड तक पहुंच प्राप्त करने के लिए आवश्यक औसत समय के रूप में परिभाषित किया जा सकता है। चुंबकीय तार के मामले में, रीड/राइट हेड किसी भी समय केवल रिकॉर्डिंग सतह के एक बहुत छोटे हिस्से को कवर करता है। तार के विभिन्न हिस्सों तक पहुँचने में तार को आगे या पीछे घुमाना शामिल है जब तक कि रुचि का बिंदु नहीं मिल जाता। इस बिंदु तक पहुंचने का समय इस बात पर निर्भर करता है कि यह शुरुआती बिंदु से कितनी दूर है। फेराइट-कोर मेमोरी का मामला इसके विपरीत है। प्रत्येक मुख्य स्थान किसी भी समय तुरंत पहुंच योग्य होता है। हार्ड डिस्क और आधुनिक रैखिक सर्पेन्टाइन टेप ड्राइव किसी भी श्रेणी में ठीक से फिट नहीं होते हैं। दोनों के पास मीडिया की चौड़ाई में कई समानांतर ट्रैक हैं और पढ़ने/लिखने के प्रमुखों को पटरियों के बीच स्विच करने और पटरियों के भीतर स्कैन करने में समय लगता है। स्टोरेज मीडिया पर अलग-अलग स्पॉट एक्सेस करने में अलग-अलग समय लेते हैं। हार्ड डिस्क के लिए यह समय आमतौर पर 10 ms से कम होता है, लेकिन टेप में 100 सेकंड तक का समय लग सकता है।

कोडिंग योजनाएं
चुंबकीय डिस्क सिर और चुंबकीय टेप सिर डीसी (प्रत्यक्ष धारा) को पारित नहीं कर सकते हैं, इसलिए टेप और डिस्क डेटा दोनों के लिए कोडिंग योजनाएं डीसी ऑफ़सेट को कम करने के लिए डिज़ाइन की गई हैं। अधिकांश चुंबकीय भंडारण उपकरण त्रुटि सुधार का उपयोग करते हैं।

कई चुंबकीय डिस्क आंतरिक रूप से रन-लेंथ सीमित कोडिंग और आंशिक-प्रतिक्रिया अधिकतम-संभावना के कुछ रूपों का उपयोग करते हैं।

वर्तमान उपयोग
मैग्नेटिक स्टोरेज मीडिया के सामान्य उपयोग हार्ड डिस्क पर कंप्यूटर डेटा मास स्टोरेज और मैग्नेटिक टेप पर एनालॉग ऑडियो और वीडियो कार्यों की रिकॉर्डिंग के लिए हैं। चूंकि अधिकांश ऑडियो और वीडियो उत्पादन डिजिटल सिस्टम की ओर बढ़ रहा है, इसलिए एनालॉग टेप की कीमत पर हार्ड डिस्क का उपयोग बढ़ने की उम्मीद है। चुंबकीय टेप डेटा भंडारण और टेप पुस्तकालय अभिलेखागार और बैकअप के उच्च क्षमता डेटा भंडारण के लिए लोकप्रिय हैं। फ्लॉपी डिस्क कुछ मामूली उपयोग देखते हैं, खासकर पुराने कंप्यूटर सिस्टम और सॉफ्टवेयर से निपटने में। कुछ विशिष्ट अनुप्रयोगों, जैसे बैंक चेक (MICR) और क्रेडिट/डेबिट कार्ड (चुंबकीय पट्टी कार्ड) में चुंबकीय भंडारण का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

भविष्य
एक नए प्रकार का चुंबकीय भंडारण, जिसे मैग्नेटोरेसिस्टिव रैंडम-एक्सेस मेमोरी या एमआरएएम कहा जाता है, का उत्पादन किया जा रहा है जो सुरंग मैग्नेटोरेसिस्टेंस (टीएमआर) प्रभाव के आधार पर चुंबकीय बिट्स में डेटा संग्रहीत करता है। इसका लाभ गैर-अस्थिरता, कम बिजली का उपयोग और अच्छा झटका मजबूती है। विकसित की गई पहली पीढ़ी को फ्रीस्केल सेमीकंडक्टर द्वारा निर्मित किया गया था, और क्षेत्र प्रेरित लेखन का उपयोग किया गया था। दूसरी पीढ़ी को दो दृष्टिकोणों के माध्यम से विकसित किया जा रहा है: थर्मल-असिस्टेड स्विचिंग (TAS) जिसे वर्तमान में क्रोकस टेक्नोलॉजी, और स्पिन-ट्रांसफर टॉर्क (एसटीटी) द्वारा विकसित किया जा रहा है, जिस पर क्रोकस टेक्नोलॉजी, हाइनिक्स, आईबीएम और कई अन्य कंपनियां काम कर रही हैं। हालांकि, हार्ड डिस्क की तुलना में छोटे परिमाण के भंडारण घनत्व और क्षमता आदेशों के साथ, एमआरएएम उन अनुप्रयोगों में उपयोगी है जहां बहुत बार अद्यतन की आवश्यकता के साथ मध्यम मात्रा में भंडारण की आवश्यकता होती है, जो फ्लैश मेमोरी अपने सीमित लेखन सहनशक्ति के कारण समर्थन नहीं कर सकती है। छह राज्य एमआरएएम भी विकसित किया जा रहा है, जो चार बिट बहु स्तरीय फ्लैश मेमोरी कोशिकाओं को प्रतिध्वनित करता है, जिसमें छह अलग-अलग बिट्स हैं, जो कि बाइनरी नंबर के विपरीत है।

नीदरलैंड में रेडबौड यूनिवर्सिटी निजमेजेन में अलेक्सी किमेल द्वारा भी शोध किया जा रहा है चुंबकीय भंडारण मीडिया पर डेटा लिखने के लिए मानक इलेक्ट्रोपल्स का उपयोग करने के बजाय टेराहर्ट्ज विकिरण का उपयोग करने की संभावना की ओर। टेराहर्ट्ज विकिरण का उपयोग करके, लेखन समय को काफी कम किया जा सकता है (मानक इलेक्ट्रोपल्स का उपयोग करते समय की तुलना में 50 गुना तेज)। एक अन्य लाभ यह है कि टेराहर्ट्ज विकिरण लगभग कोई गर्मी उत्पन्न नहीं करता है, इस प्रकार शीतलन आवश्यकताओं को कम करता है।

यह भी देखें

 * डिजिटल ऑडियो टेप
 * डिजिटल डाटा स्टोरेज
 * डिस्क भंडारण
 * कार्लक्विस्ट गैप
 * मैग्नेटोरेसिस्टिव रैंडम-एक्सेस मेमोरी (MRAM)
 * चुंबकीय रिकॉर्डिंग विधियाँ:
 * हीट-असिस्टेड मैग्नेटिक रिकॉर्डिंग (HAMR)
 * अनुदैर्ध्य चुंबकीय रिकॉर्डिंग (एलएमआर)
 * लंबवत चुंबकीय रिकॉर्डिंग (पीएमआर), जिसे पारंपरिक चुंबकीय रिकॉर्डिंग (सीएमआर) भी कहा जाता है।
 * शिंगल चुंबकीय रिकॉर्डिंग (एसएमआर)
 * मार्विन कैमरस (1916-1995), अमेरिकी इलेक्ट्रिकल इंजीनियर और आविष्कारक, चुंबकीय रिकॉर्डिंग तकनीक में प्रमुख योगदानकर्ता

बाहरी संबंध

 * A History of Magnetic Recording (BBC/H2G2)
 * Selected History of Magnetic Recording
 * Oberlin Smith and the Invention of Magnetic Sound Recording
 * History of Magnetic Recording on the UC San Diego web site (CMRR).
 * A Chronology of Magnetic Recording.
 * " Science Reporter, VOLUME 43 NUMBER 7 JULY 2006 "Magnetic Recording a Revolutionary Technology"