Memoria miezului magnetic sau memoria ferită este un dispozitiv de stocare care stochează informații sub forma direcției de magnetizare a miezurilor mici de ferită , de obicei în formă de inel . Inelele de ferită au fost plasate într-o matrice dreptunghiulară și două până la patru fire au trecut prin fiecare inel (în funcție de designul dispozitivului de stocare) pentru citirea și scrierea informațiilor. Memoria cu miez magnetic a fost principalul tip de memorie de calculator de la mijlocul anilor 1950 până la mijlocul anilor 1970.
Au existat mai multe variante de memorie pe nuclee magnetice.
Biax este un miez de ferită cu două găuri reciproc perpendiculare . Citirea informațiilor din Biax se realizează fără distrugerea informațiilor, deci nu este nevoie de timp pentru a le restaura. Folosit în unele computere din familia BESM .
Circuitul cu miezuri în formă de inel și patru conductori funcționează pe principiul coincidenței curenților. Direcția de magnetizare a unui inel de ferită vă permite să stocați un bit de informații. Prin inel trec patru fire: două fire de excitație X și Y, un fir de inhibare Z la un unghi de 45°, un fir de sens S la un unghi de 90°. Pentru a citi valoarea unui bit, un impuls de curent este aplicat firelor de excitație în așa fel încât suma curenților prin orificiul miezului face ca magnetizarea inelului să ia o anumită direcție, indiferent de direcția pe care o avea înainte. . Valoarea unui bit poate fi determinată prin măsurarea curentului pe firul de sens: dacă magnetizarea miezului s-a schimbat, atunci apare un curent de inducție în firul de sens .
Procesul de citire (ca într-un CRT de memorie ) distruge informațiile stocate, prin urmare, bitul după citire trebuie rescris.
Pentru a scrie pe firele de excitație, se aplică un impuls de curent în sens opus și magnetizarea miezului își schimbă direcția (față de cea pe care o are după citire). Cu toate acestea, dacă un curent este aplicat firului de inhibare în cealaltă direcție, atunci suma curenților prin inel nu este suficientă pentru a modifica magnetizarea miezului și rămâne aceeași ca după citire.
Matricea de memorie constă din nuclee N² în formă de inel înșirate pe intersecțiile firelor de excitație perpendiculare X 1 ...X N și Y 1 ...Y N . Un fir de citire și un fir de blocare sunt țesute prin toate miezurile. Astfel, matricea permite doar citirea sau scrierea secvenţială a biţilor.
Puterea curentului în firele de excitație și materialul miezului sunt selectate astfel încât curentul printr-un fir să nu fie suficient pentru a schimba magnetizarea miezului. Acest lucru este necesar, deoarece câteva zeci de nuclee sunt înșirate pe un fir de excitație și doar unul dintre ele trebuie să schimbe direcția de magnetizare. Trebuie remarcat faptul că curentul minim care poate modifica magnetizarea miezului depinde de temperatura miezului. Producătorii de echipamente informatice au rezolvat această problemă în moduri diferite. Calculatoarele din seria PDP de la DEC au controlat curentul de excitație cu un termistor . În calculatoarele IBM , matricele de memorie erau plasate într-un „cuptor” cu aer sau într-o baie de ulei [1] , în care se menținea o temperatură ridicată constantă.
Au existat și alte variante de memorie de ferită, care diferă atât prin cablare, cât și prin configurația nucleelor. De exemplu, funcțiile de citire și dezactivare ar putea fi combinate într-un singur fir.
În unele computere - de exemplu, în Packard Bell 440 și în unele computere din familia BESM - au instalat memorie nu cu nuclee în formă de inel, ci cu biaxe . Biaxul avea două găuri perpendiculare; firul de citire a trecut prin unul, firul de scriere a trecut prin celălalt. O astfel de schemă a făcut posibil să citești puțin fără a distruge informații. [2]
Ideea unui dispozitiv de stocare sub forma unei matrice de miezuri de ferită a apărut pentru prima dată în 1945 cu John Presper Eckert , unul dintre fondatorii ENIAC . Raportul său a fost răspândit pe scară largă printre informaticienii americani. În 1949, Wang An și Wo Weidong , tineri angajați de origine chineză ai Universității Harvard , au inventat registrul de deplasare a miezului magnetic (Wang l-a numit „ dispozitiv de control al transferului de impulsuri ”) și principiul „scriere-citire-restaurare”, care a permis utilizarea nucleelor în care procesul de citire distruge informaţia. În octombrie 1949, Wang a cerut un brevet și l-a primit în 1955. [3] Până la mijlocul anilor 1950, memoria cu miez magnetic era deja utilizată pe scară largă. Wang a dat în judecată IBM , iar IBM a trebuit să cumpere brevetul lui Wang pentru 500.000 de dolari.
Între timp, Jay Forrester a lucrat la MIT la sistemul informatic Whirlwind . Planurile inițiale de utilizare a memoriei pe o matrice de CRT de stocare nu au condus la succes. În 1949, ca și Van, Forrester a avut ideea memoriei nucleului magnetic. Potrivit lui Forrester, el a ajuns la această decizie independent de Wang. În martie 1950, Forrester și echipa sa au dezvoltat o memorie de ferită care funcționează pe principiul coincidenței curenților; circuitul său cu patru fire propus - X, Y, citire, inhibare - a devenit general acceptat (vezi descrierea de mai sus ). În mai 1951, Forrester a solicitat un brevet, care a fost acordat în 1956. [patru]
În 1970, Intel a lansat DRAM pe un cip semiconductor . Spre deosebire de memoria nucleului magnetic, memoria de pe microcircuite nu a necesitat o sursă de energie puternică în timpul funcționării și muncă manuală minuțioasă în timpul producției, iar capacitatea sa a crescut exponențial conform legii lui Moore . Astfel, memoria nucleului magnetic a fost forțată să iasă de pe piață în anii 1970.
Cu toate acestea, spre deosebire de semiconductori, miezurile magnetice nu se temeau de radiații și puls electromagnetic și, prin urmare, memoria nucleului magnetic a continuat să fie folosită în sistemele militare și spațiale de ceva timp - în special, a fost folosită în computerele de bord ale navetei până când 1991 . [5]
Urme ale erei omniprezente a memoriei cu ferită au rămas în termenul computer dump de nuclee (literal „imprimarea conținutului nucleelor”, în sistemele moderne Unix și Linux acesta este numele fișierului în care sistemul de operare salvează conținutul nucleelor de lucru. memoria procesului de depanare ), precum și „firmware” (înregistrarea în memorie - ROM-urile de ferită au fost flashate fizic cu un fir conform secvenței de biți „înregistrați”).