Millipede memory
ملیپیڈ میموری غیر مستحکم کمپیوٹر میموری کی ایک شکل ہے۔ اس نے 1 ٹیرابٹ فی مربع انچ (1 گیگابٹ فی مربع ملی میٹر) سے زیادہ ڈیٹا کثافت کا وعدہ کیا، جو کہ عمودی ریکارڈنگ ہارڈ ڈرائیوز کی حد کے بارے میں ہے۔ ملیپیڈ اسٹوریج ٹیکنالوجی کو ہارڈ ڈرائیوز میں مقناطیسی ریکارڈنگ کے ممکنہ متبادل کے طور پر اور ٹیکنالوجی کے جسمانی سائز کو فلیش میڈیا تک کم کرنے کے ایک ذریعہ کے طور پر استعمال کیا گیا۔ آئی بی ایم نے سی ای بی آئی ٹی 2005 میں ایک پروٹو ٹائپ ملی پیڈ اسٹوریج ڈیوائس کا مظاہرہ کیا، اور 2007 کے آخر تک اس ٹیکنالوجی کو تجارتی طور پر دستیاب کرنے کی کوشش کر رہا تھا۔ تاہم، مسابقتی اسٹوریج ٹیکنالوجیز میں بیک وقت پیشرفت کی وجہ سے، اس کے بعد سے کوئی تجارتی پروڈکٹ دستیاب نہیں کیا گیا ہے۔ ٹیکنالوجی بنیادی تصور جدید کمپیوٹرز کی بنیادی میموری ڈی آر اے ایم سے متعلق متعدد آلات میں سے ایک سے بنائی گئی ہے۔ ڈی آر اے ایم بنیادی طور پر کیپسیٹرز کی ایک سیریز پر مشتمل ہوتا ہے، جو برقی چارج کی موجودگی یا عدم موجودگی کے لحاظ سے ڈیٹا کو محفوظ کرتا ہے۔ ہر کیپسیٹر اور اس سے وابستہ کنٹرول سرکٹری، جسے سیل کہا جاتا ہے، ایک بٹ رکھتا ہے، اور ایک سے زیادہ بٹس کو ایک ہی وقت میں بڑے بلاکس میں پڑھا یا لکھا جا سکتا ہے۔ ڈی آر اے ایم اتار چڑھاؤ والا ہوتا ہے-جب بجلی ہٹا دی جاتی ہے تو ڈیٹا ضائع ہو جاتا ہے۔ اس کے برعکس، ہارڈ ڈرائیوز ڈیٹا کو ایک ڈسک پر محفوظ کرتی ہیں جو مقناطیسی مواد سے ڈھکی ہوتی ہے۔ ڈیٹا کی نمائندگی اس مواد کے مقامی طور پر مقناطیسی ہونے سے ہوتی ہے۔ پڑھنا اور لکھنا ایک ہی سر کے ذریعے مکمل کیا جاتا ہے، جو ڈسک کے گھومنے کے دوران مطلوبہ میموری کے مقام کے سر کے نیچے سے گزرنے کا انتظار کرتا ہے۔ نتیجے کے طور پر، ہارڈ ڈرائیو کی کارکردگی موٹر کی مکینیکل رفتار سے محدود ہوتی ہے، اور یہ عام طور پر ڈی آر اے ایم سے سیکڑوں ہزاروں گنا سست ہوتی ہے۔ تاہم، چونکہ ہارڈ ڈرائیو میں "سیل" بہت چھوٹے ہوتے ہیں، اس لیے ہارڈ ڈرائیوز کے لیے اسٹوریج کی کثافت ڈی آر اے ایم سے بہت زیادہ ہوتی ہے۔ ہارڈ ڈرائیوز غیر اتار چڑھاؤ والی ہوتی ہیں-پاور ہٹائے جانے کے بعد بھی ڈیٹا کو برقرار رکھا جاتا ہے۔ ملی پیڈ اسٹوریج دونوں کی خصوصیات کو یکجا کرنے کی کوشش کرتا ہے۔ ہارڈ ڈرائیو کی طرح، ملی پیڈ دونوں ڈیٹا کو میڈیم میں اسٹور کرتے ہیں اور میڈیم کو سر کے نیچے منتقل کرکے ڈیٹا تک رسائی حاصل کرتے ہیں۔ ہارڈ ڈرائیوز کی طرح، ملیپیڈ کا فزیکل میڈیم تھوڑا سا چھوٹے علاقے میں اسٹور کرتا ہے، جس کی وجہ سے اسٹوریج کی کثافت زیادہ ہوتی ہے۔ تاہم، ملیپیڈ بہت سے نینواسکوپک سروں کا استعمال کرتا ہے جو متوازی طور پر پڑھ اور لکھ سکتے ہیں، اس طرح ایک مقررہ وقت میں پڑھے جانے والے ڈیٹا کی مقدار میں اضافہ ہوتا ہے۔ میکانکی طور پر، ملیپیڈ متعدد جوہری قوت تحقیقات کا استعمال کرتا ہے، جن میں سے ہر ایک اس سے وابستہ بڑی تعداد میں بٹس کو پڑھنے اور لکھنے کا ذمہ دار ہے۔ یہ بٹس ایک گڑھے کے طور پر، یا ایک کی عدم موجودگی میں، تھرمو ایکٹیو پولیمر کی سطح پر محفوظ کیے جاتے ہیں، جو سلیج کے نام سے جانے والے کیریئر پر پتلی فلم کے طور پر جمع ہوتا ہے۔ کوئی بھی تحقیقات صرف اس کے لیے دستیاب سلیج کے کافی چھوٹے حصے کو پڑھ یا لکھ سکتی ہے، جسے اسٹوریج فیلڈ کہا جاتا ہے۔ عام طور پر سلیج کو منتقل کیا جاتا ہے تاکہ منتخب بٹس کو الیکٹرو مکینیکل ایکچوایٹرز کا استعمال کرتے ہوئے تحقیقات کے نیچے رکھا جائے۔ یہ ایکچوایٹرز ان سے ملتے جلتے ہیں جو ایک عام ہارڈ ڈرائیو میں ریڈ/رائٹ ہیڈ کو پوزیشن دیتے ہیں، تاہم، منتقل شدہ اصل فاصلہ اس کے مقابلے میں بہت کم ہے۔ سلیج کو اسکیننگ پیٹرن میں منتقل کیا جاتا ہے تاکہ درخواست کردہ بٹس کو تحقیقات کے تحت لایا جا سکے، یہ عمل ایکس/وائی اسکین کے نام سے جانا جاتا ہے۔ کسی بھی ایک فیلڈ/پروب جوڑے کے ذریعہ خدمت کی جانے والی میموری کی مقدار کافی کم ہے، لیکن اسی طرح اس کا جسمانی سائز بھی ہے۔ اس طرح، اس طرح کے بہت سے فیلڈ/پروب جوڑے میموری ڈیوائس بنانے کے لیے استعمال ہوتے ہیں، اور ڈیٹا ریڈز اور رائٹس کو متوازی طور پر بہت سے شعبوں میں پھیلایا جا سکتا ہے، جس سے تھرو پٹ میں اضافہ ہوتا ہے اور رسائی کے اوقات میں بہتری آتی ہے۔ مثال کے طور پر، ایک واحد 32 بٹ ویلیو کو عام طور پر 32 مختلف فیلڈز پر بھیجے گئے سنگل بٹس کے سیٹ کے طور پر لکھا جاتا ہے۔ ابتدائی تجرباتی آلات میں، تحقیقات کو کل 1,024 تحقیقات کے لیے 32x32 گرڈ میں نصب کیا گیا تھا۔ اس ترتیب کو دیکھتے ہوئے ملیپیڈ (جانور) پر ٹانگوں کی طرح لگتا تھا، نام چپک گیا۔ کینٹیلیور صف کے ڈیزائن میں متعدد مکینیکل کینٹیلیور بنانا شامل ہے، جس پر ایک پروب نصب کرنا پڑتا ہے۔ تمام کینٹیلیور مکمل طور پر سلکان سے بنے ہوتے ہیں، جو ویفر کی سطح پر سطح مائکرو مشیننگ کا استعمال کرتے ہیں۔ انڈینٹیشن، یا گڑھوں کی تخلیق کے حوالے سے، غیر کراس لنکڈ پولیمر شیشے کا کم درجہ حرارت برقرار رکھتے ہیں، پی ایم ایم اے کے لیے تقریبا 120 ڈگری سیلسیس اور اگر پروب ٹپ کو شیشے کے درجہ حرارت سے اوپر گرم کیا جاتا ہے، تو یہ ایک چھوٹا سا انڈینٹیشن چھوڑ دیتا ہے۔ اشارے 3 این ایم لیٹرل ریزولوشن پر بنائے جاتے ہیں۔ انڈینٹیشن کے فورا بعد پروب کو گرم کرنے سے، پولیمر دوبارہ پگھل جائے گا اور انڈینٹیشن کو بھر دے گا، اسے مٹا دے گا (یہ بھی دیکھیں: تھرمو مکینیکل اسکیننگ پروب لیتھوگرافی)۔ لکھنے کے بعد، پروب ٹپ کو انڈینٹیشن کو پڑھنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ اگر ہر انڈینٹیشن کو ایک بٹ سمجھا جائے تو نظریاتی طور پر 0.9 ٹی بی/ان 2 کی اسٹوریج کثافت حاصل کی جا سکتی ہے۔ ڈیٹا کو پڑھنا اور لکھنا کینٹیلیور صف میں ہر تحقیقات ڈیٹا کو تھرمو میکانی طور پر اسٹور اور پڑھتی ہے، ایک وقت میں ایک بٹ کو سنبھالتی ہے۔ پڑھنے کو مکمل کرنے کے لیے، پروب ٹپ کو تقریبا 300 ڈگری سیلسیس تک گرم کیا جاتا ہے اور ڈیٹا سلیج کے قریب منتقل کیا جاتا ہے۔ اگر تحقیقات کسی گڑھے کے اوپر واقع ہے تو کینٹیلیور اسے سوراخ میں دھکیل دے گا، جس سے سطح کا رقبہ سلیج کے ساتھ رابطے میں بڑھ جائے گا، اور اس کے نتیجے میں ٹھنڈک میں اضافہ ہوگا کیونکہ تحقیقات سے سلیج میں گرمی کا رساو ہوتا ہے۔ اس صورت میں جہاں اس مقام پر کوئی گڑھا نہیں ہے، صرف تحقیقات کا بالکل نوک سلیج کے ساتھ رابطے میں رہتا ہے، اور گرمی زیادہ آہستہ سے نکل جاتی ہے۔ تحقیقات کی برقی مزاحمت اس کے درجہ حرارت کا ایک فعل ہے، اور یہ درجہ حرارت میں اضافے کے ساتھ بڑھتا ہے۔ اس طرح جب تحقیقات گڑھے میں گرتی ہے اور ٹھنڈی ہو جاتی ہے، تو یہ مزاحمت میں کمی کے طور پر درج ہوتا ہے۔ کم مزاحمت کا ترجمہ "1" بٹ، یا "0" بٹ میں کیا جائے گا۔ پورے اسٹوریج فیلڈ کو پڑھتے وقت، نوک کو پوری سطح پر گھسیٹا جاتا ہے اور مزاحمت کی تبدیلیوں کی مسلسل نگرانی کی جاتی ہے۔ تھوڑا سا لکھنے کے لیے، تحقیقات کی نوک کو ڈیٹا سلیج بنانے کے لیے استعمال ہونے والے پولیمر کے شیشے کی منتقلی کے درجہ حرارت سے اوپر کے درجہ حرارت پر گرم کیا جاتا ہے، جو عام طور پر ایکریلک گلاس سے بنا ہوتا ہے۔ اس صورت میں منتقلی کا درجہ حرارت تقریبا 400 ڈگری سیلسیس ہوتا ہے۔ "1" لکھنے کے لیے، نوک سے قربت میں پولیمر کو نرم کیا جاتا ہے، اور پھر نوک کو آہستہ سے چھوا جاتا ہے، جس سے دانت پڑ جاتا ہے۔ بٹ کو مٹانے اور اسے صفر کی حالت میں واپس لانے کے لیے، ٹپ کو سطح سے اوپر کھینچا جاتا ہے، جس سے سطح کا تناؤ دوبارہ سطح کو چپٹا کھینچ سکتا ہے۔ پرانے تجرباتی نظاموں میں مٹانے کی مختلف تکنیکیں استعمال کی گئیں جو عام طور پر زیادہ وقت طلب اور کم کامیاب تھیں۔ ان پرانے نظاموں نے تقریبا 100,000 مٹانے کی پیشکش کی، لیکن دستیاب حوالوں میں یہ کہنے کے لیے کافی معلومات نہیں ہیں کہ آیا اسے نئی تکنیکوں کے ساتھ بہتر بنایا گیا ہے۔ جیسا کہ کوئی توقع کر سکتا ہے، تحقیقات کو گرم کرنے کی ضرورت عام آپریشن کے لیے کافی بڑی مقدار میں طاقت کی ضرورت ہوتی ہے۔ تاہم، صحیح مقدار کا انحصار اس رفتار پر ہے جس سے ڈیٹا تک رسائی حاصل کی جا رہی ہے۔ سست شرحوں پر پڑھنے کے دوران ٹھنڈک کم ہوتی ہے، جیسا کہ لکھنے کے لیے تحقیقات کو زیادہ درجہ حرارت پر گرم کرنا پڑتا ہے۔ جب چند میگا بائٹس فی سیکنڈ کے ڈیٹا کی شرحوں پر چلایا جاتا ہے، تو ملیپیڈ سے تقریبا 100 ملی واٹ استعمال ہونے کی توقع کی جاتی ہے، جو فلیش میموری ٹیکنالوجی کی حد میں ہے اور ہارڈ ڈرائیوز سے کافی نیچے ہے۔ تاہم، ملیپیڈ ڈیزائن کا ایک اہم فائدہ یہ ہے کہ یہ انتہائی متوازی ہے، جس کی وجہ سے یہ جی بی/ایس میں بہت زیادہ رفتار سے چل سکتا ہے۔ اس قسم کی رفتار پر کوئی موجودہ ہارڈ ڈرائیوز سے زیادہ قریب سے ملنے والی بجلی کی ضروریات کی توقع کر سکتا ہے، اور درحقیقت، ڈیٹا کی منتقلی کی رفتار انفرادی تحقیقات کے لیے کلوبٹس فی سیکنڈ کی حد تک محدود ہے، جو کہ پوری صف کے لیے چند میگا بٹس کے برابر ہے۔ آئی بی ایم کے الماڈن ریسرچ سینٹر میں کیے گئے تجربات سے پتہ چلتا ہے کہ انفرادی تجاویز ڈیٹا کی شرحوں کو 1-2 میگا بائٹس فی سیکنڈ تک سپورٹ کر سکتی ہیں، جو ممکنہ طور پر جی بی/ایس کی حد میں مجموعی رفتار پیش کرتی ہیں۔ ایپلی کیشنز ملیپیڈ میموری کو غیر مستحکم کمپیوٹر میموری کی ایک شکل کے طور پر تجویز کیا گیا تھا جس کا مقصد ڈیٹا اسٹوریج، پڑھنے اور لکھنے کی رفتار، اور ٹیکنالوجی کے جسمانی سائز کے لحاظ سے فلیش میموری کے ساتھ مقابلہ کرنا تھا۔ تاہم، اس کے بعد سے دیگر ٹیکنالوجیز نے اسے پیچھے چھوڑ دیا ہے، اور اس طرح ایسا نہیں لگتا کہ اس وقت ایسی ٹیکنالوجی کی پیروی کی جا رہی ہے۔ تاریخ کے پہلے آلات ابتدائی نسل کے ملی پیڈ آلات نے 10 نینو میٹر قطر اور 70 نینو میٹر لمبائی میں تحقیقات کا استعمال کیا، جس سے کھیتوں پر تقریبا 40 نینو میٹر قطر کے گڑھے پیدا ہوئے۔ 32 x 32 گرڈ میں ترتیب دی گئی، جس کے نتیجے میں 3 ملی میٹر x 3 ملی میٹر چپ 500 میگا بائٹس ڈیٹا یا 62.5 ایم بی اسٹور کرتی ہے، جس کے نتیجے میں علاقائی کثافت، بٹس کی تعداد فی مربع انچ، 200 جی بٹ/2 کی ترتیب پر ہوتی ہے۔ آئی بی ایم نے ابتدائی طور پر 2003 میں اس ڈیوائس کا مظاہرہ کیا، اور اسے 2005 میں تجارتی طور پر متعارف کرانے کا منصوبہ بنایا۔ اس وقت تک ہارڈ ڈرائیوز 150 جی بٹ/2 کے قریب پہنچ رہی تھیں، اور اس کے بعد سے اس سے آگے نکل گئی ہیں۔ 2005 میں سی ای بی آئی ٹی ایکسپو میں دکھائے گئے مجوزہ کمرشل پروڈکٹ ڈیوائسز نے بنیادی ڈیزائن میں بہتری لائی، جس میں 7 ملی میٹر x 7 ملی میٹر ڈیٹا سلیج کے ساتھ 64 x 64 کینٹیلیور چپس کا استعمال کیا گیا، جس سے چھوٹے گڑھوں کا استعمال کرتے ہوئے ڈیٹا اسٹوریج کی صلاحیت کو 800 جی بٹ/2 تک بڑھایا گیا۔ ایسا لگتا ہے کہ گڑھے کا سائز تقریبا 10 این ایم تک بڑھ سکتا ہے، جس کے نتیجے میں نظریاتی علاقائی کثافت صرف 1 ٹی بٹ/2 میں ہوتی ہے۔ آئی بی ایم نے 2007 میں اس قسم کی کثافت پر مبنی آلات متعارف کرانے کا منصوبہ بنایا۔ موازنہ کے لیے، 2011 کے آخر تک، لیپ ٹاپ ہارڈ ڈرائیوز 636 جی بٹ/2 کی کثافت کے ساتھ بھیج رہے تھے، اور یہ توقع کی جاتی ہے کہ گرمی کی مدد سے مقناطیسی ریکارڈنگ اور پیٹرن والے میڈیا مل کر 10 ٹی بٹ/2 کی کثافت کو سپورٹ کر سکتے ہیں۔ 2010 کے اوائل میں فلیش تقریبا 250 جی بٹ/2 تک پہنچ گیا۔ موجودہ ترقی 2015 تک، مسابقتی اسٹوریج ٹیکنالوجیز میں بیک وقت پیشرفت کی وجہ سے، ابھی تک کوئی تجارتی پروڈکٹ دستیاب نہیں کیا گیا ہے۔ نینو ٹیکنالوجی نینولیتھگرافی تھرمل اسکیننگ پروب لیتھوگرافی پنچڈ کارڈ حوالہ جات بیرونی روابط آئی بی ایم اسٹوریج ڈیوائسز غیر مستحکم میموری نینو ٹیکنالوجی اسکیننگ پروب مائکروسکوپی ابھرتی ہوئی ٹیکنالوجیز