Memorie de bază magnetică

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
O parte din cele 36 de bănci de memorie cu nucleu magnetic, care locuiesc pe o placă dublă, pentru un total de 1,5 megabiți.

Memoria cu miez magnetic sau memoria cu miez de ferită este un tip de memorie de calculator nevolatilă . Aceasta folosește inele magnetice ceramice mici pentru a stoca informații digitale, datele sunt stocate variind polaritatea câmpului magnetic al inelelor. Aceste amintiri au fost folosite în primele computere înainte de răspândirea amintirilor cu semiconductori .

Istorie

Primele cercetări privind amintirile cu miez magnetic au fost efectuate de An Wang și Way-Dong Woo , doi cercetători americani care au dezvoltat dispozitivul de control al transferului de impulsuri în 1949 . Numele indică un dispozitiv care, prin intermediul unui câmp magnetic, ar trebui să controleze activarea unui sistem electromecanic. Wang și Woo au lucrat la Universitatea Harvard , această universitate spre deosebire de MIT nu era interesată să promoveze invențiile dezvoltate intern. Cu toate acestea, Wang a reușit să obțină un brevet pentru invenție.

Între timp, Jay Forrester de la MIT dezvoltă computerul Whirlwind și a aflat de cercetările lui Wang și Woo. Calculatorul Whirlwind a necesitat memorie principală foarte rapidă (pentru timp) pentru a rula un simulator de zbor în timp real. Forrester se gândise inițial să folosească tuburile Williams pentru memoria principală, dar acestea erau inerent nesigure și greu de gestionat.

Memorie de bază magnetică

Două invenții fundamentale au dus la dezvoltarea amintirilor magnetice și, de asemenea, a amintirilor moderne de computer. O dificultate a fost legată de faptul că accesul la date a provocat ștergerea conținutului citit din memorie: Wang a rezolvat problema prin asocierea unei scrieri la fiecare lectură pentru a re-stoca datele. În același timp, Forrester reușise să folosească un număr mic de legături pentru a gestiona un număr mare de nuclee magnetice.

Proiectul Forrester a cerut ca unul dintre fire să traverseze miezurile magnetice cu o înclinare de 45 ° grade, acest lucru nu putea fi realizat automat de mașini și, prin urmare, amintirile au fost asamblate manual cu ajutorul unui microscop și a unor instrumente de precizie.

La sfârșitul anilor cincizeci, unele fabrici industriale fuseseră activate în Extremul Orient, în aceste uzine erau angajați angajați care erau mulțumiți de salarii foarte modeste și acest lucru permitea scăderea semnificativă a prețului amintirilor. Acest lucru a permis amintirilor către nucleele magnetice din anii șaizeci să devină cea mai utilizată memorie de calculator prin înlocuirea amintirilor economice, dar foarte lente, și a tuburilor de vid cu amintiri rapide, dar scumpe. Unele companii au folosit, de asemenea, muncitori scandinavi care s-au trezit fără muncă după restructurarea sectorului textil.

Amintirile costau inițial aproximativ un dolar pe articol, dar în cele din urmă au ajuns să coste aproximativ un ban pe articol. Aceste amintiri, însă, au fost înlocuite în anii șaptezeci de amintiri cu semiconductori.

Dr. Wang a reușit să obțină brevetul pentru descoperirea sa abia în 1955, la acel moment mai multe companii foloseau deja această tehnologie și, prin urmare, Wang a început o serie de procese pentru încălcarea proprietății sale intelectuale. În 1956, IBM a plătit lui Wang 500.000 de dolari pentru a achiziționa brevetul și a pune capăt proceselor. Wang a folosit fondurile pentru a extinde laboratoarele Wang , un laborator de cercetare fondat împreună cu dr. Ge-Yao Chu. Ulterior, în 1964, IBM a achiziționat de la MIT și brevetele care acoperă descoperirile Forrester pentru 13 milioane de dolari.

Memoriile magnetice de bază au făcut parte dintr-o serie de tehnologii legate de proprietățile magnetice ale materialelor. În anii 1950, au fost dezvoltate supape termionice, acestea erau dispozitive sofisticate de produs, fragile, relativ voluminoase și consumau mult curent. Memoriile magnetice de bază, pe de altă parte, erau dispozitive mici, solide și cu consum redus, utilizate adesea pentru aplicații militare datorită robusteții lor. Un exemplu celebru a fost computerul MOBIDIC dezvoltat de Sylvania pentru Corpul de Semnal al Armatei Statelor Unite .

Descriere

Funcționarea amintirilor cu miez magnetic

Detaliu al memoriei unui nucleu magnetic, distanța dintre inele este de aproximativ 1 mm

Inițial miezurile magnetice erau realizate cu substanțe ceramice , dar ulterior cea mai comună formă de memorie a miezului magnetic se baza pe ferită aranjată în inele bidimensionale. Inelele au fost traversate de fire care au fost utilizate pentru a transporta semnalele de gestionare a memoriei. În primele sisteme, au fost utilizate patru fire; X, Y, Sense și Inhibition, ulterior linia Sense și linia Inhibition au fost combinate într-o singură. Fiecare inel a stocat o singură stare digitală, fiecare grilă bidimensională a fost accesibilă într-un singur ciclu de ceas și a permis manipularea unui singur inel. Stivuind corect un anumit număr de grile, un cuvânt ar putea fi citit sau scris într-un singur ciclu de ceas.

Inelele magnetice și-au bazat capacitatea de a memora informații pe histerezisul materialului feromagnetic, inelele supuse unui anumit câmp magnetic au avut tendința de a menține o anumită stare magnetică până când un nou câmp magnetic de intensitate adecvată capabil să inverseze câmpul magnetic stocat de material . După cum am menționat, fiecare inel a fost traversat de liniile X și Y: dacă doriți să scrieți un anumit inel, linia X și Y a fost activată, numai acel inel a văzut întregul câmp magnetic (suma celui purtat de X și Y linii) în timp ce celelalte inele nu puteau vedea decât jumătate din câmpul magnetic sau niciun câmp magnetic. Prin urmare, numai inelul adresat sa dovedit a fi afectat de un câmp magnetic suficient pentru a schimba polaritatea câmpului magnetic. Polaritatea câmpului a fost definită de polaritatea curentului care curge prin liniile X și Y. Curentul care curge prin fire a indus un câmp electromagnetic care, atunci când este combinat în inel, și-a modificat polaritatea.

Scrierea și citirea

Citirea în acest gen de amintiri este o operațiune relativ complexă. Practic, citirea constă în aducerea bitului adresat pentru citire la 0. Conduceți liniile X și Y la jumătate de putere în direcția care face ca câmpul magnetic să stocheze 0 în memorie. Dacă memoria este de fapt la 0, nu se întâmplă nimic, dar dacă memoria conține un câmp magnetic care indică bitul 1, atunci un impuls electric scurt ar fi fost citit pe linia Sense din cauza schimbării polarității miezului magnetic. Apoi, managerul de memorie, după ce a adresat linia corespunzătoare X și Y, a verificat linia Sense a memoriei pentru a verifica prezența 0 sau 1. Această metodă de citire a fost distructivă, deoarece a modificat datele aducând întotdeauna memoria la starea 0 .

Scrierea a urmat un principiu similar, cu excepția faptului că memoria este întotdeauna setată la 1. Scrierea începe de la presupunerea că celulele sunt deja la 0 datorită unei lecturi anterioare și activează liniile X și Y pentru a produce o variație de câmp magnetic care aduce câmpul magnetic al miezului magnetic la starea 1. Dacă 1 este de fapt scris în celulă, procedura se încheie; dacă, pe de altă parte, semnalul 0 este plasat pe linie, scrierea este împiedicată prin intermediul liniei de inhibare. În această linie se face să curgă un mic curent în direcția opusă care generează un câmp magnetic opus celui generat de liniile X și Y și care împiedică schimbarea nucleului, lăsând astfel memoria în starea 0.

Deoarece linia Sense și linia de inhibare nu au fost utilizate în același timp, s-a decis să se utilizeze o singură linie pentru ambele funcții cu un circuit special care a comutat funcția liniei în funcție de existența unei citiri sau a unei scrieri.

Deoarece fiecare citire necesită și o scriere, multe computere au profitat de acest fapt. Computerele au inclus instrucțiuni care ar putea întrerupe procesul de scriere după procesul de citire. În acest fel, dacă computerul ar trebui să citească și să scrie imediat aceeași celulă de memorie, ar putea efectua operația într-un singur pas. Memoria a citit datele, le-a trimis procesorului și a făcut o pauză. Procesorul a procesat datele și a trimis noile date care au fost scrise direct din memorie în timpul operației de scriere necesare pentru a regenera starea memoriei. Acest lucru a permis evitarea scrierii inutile prin accelerarea computerului.

Alte tipuri de amintiri magnetice

O variantă a amintirilor magnetice bazată pe utilizarea inelelor plasate de-a lungul unei linii (și nu pe o matrice așa cum s-a explicat mai sus) au fost folosite pentru a construi registre de computer. Aceste amintiri au fost echipate cu linii „word read” (citirea cuvintelor), „word write” (scrierea cuvintelor) și linii de sens / scriere pentru fiecare bit. Pentru a citi sau șterge memoria, curentul complet a fost aplicat liniei de citire a cuvântului, aceasta a redus la zero nucleele și a produs impulsuri de-a lungul liniilor de sens / scriere dacă a existat un câmp magnetic asociat cu cel de stare. Pentru a scrie datele, linia de scriere a fost setată la jumătate de putere și liniile de sens / scriere au fost plasate la jumătate de putere pe fiecare nucleu care urma să fie setat la una. Această configurație a permis citirea și scrierea mai multor biți în paralel pe plan și, prin urmare, a fost mai rapidă decât structura clasică a matricei, mai mult, folosind mai multe linii, a fost posibil să citească și să scrie mai multe cuvinte în același timp.

O altă formă de memorie a miezului magnetic a fost memoria cu frânghie . Această memorie a fost de tip ROM , în această memorie miezurile magnetice au servit doar ca mini-transformatoare, prezența sau absența unui fir în interiorul miezului magnetic a produs un semnal electric diferit care a fost citit ca zero sau unul din memorie.

Caracteristici fizice

Memorie de bază magnetică a CDC 6600

Viteza acestor amintiri era de ordinul Megahertzului (viteză similară cu cea a computerelor din anii optzeci, cum ar fi Commodore 64 sau Apple II ), primele sisteme aveau un timp de citire de 6 microsecunde , care a fost ulterior redus la 1,2 microsecunde la începutul anilor '70. La sfârșitul anilor șaptezeci am ajuns să avem 600 de modele de nanosecunde . Pentru a face amintirile mai rapide, mai multe grile ar putea fi utilizate în paralel pentru a efectua citiri și scrieri simultane.

Amintirile magnetice țineau starea la nesfârșit chiar și fără putere. În plus, acest tip de memorie este relativ puțin supus impulsurilor și radiațiilor electromagnetice . Acestea sunt caracteristici importante în aplicații spațiale și militare, de fapt aceste amintiri au fost folosite de mulți ani în aceste sectoare chiar și după răspândirea amintirilor cu semiconductori. De exemplu, computerele Space Shuttle foloseau inițial acest tip de memorie. Amintirile magnetice au supraviețuit dezastrului Space Shuttle Challenger și au permis comisiei de anchetă să aibă un raport despre ceea ce computerul măsura înainte de explozie.

O caracteristică a acestor amintiri este că sunt acționate în curent și nu în tensiune ca multe alte tipuri de memorie. Selectarea unui pic în cele mai bune amintiri a necesitat aproximativ 400 mA , în amintirile mai lente și mai mari, curentul necesar a fost mai mare.

O caracteristică a amintirilor magnetice este că bucla de histerezis este sensibilă la temperatură. O variație de temperatură a necesitat, de asemenea, o variație a curentului introdus în linii, de fapt, circuitele de gestionare a memoriei includeau un senzor de temperatură pentru a furniza curentul corect liniilor. DEC pentru sistemele PDP a folosit un sistem de aer condiționat pentru a menține temperatura în limitele de funcționare. Alte companii, cum ar fi IBM, au preferat să mențină amintirile la o temperatură de funcționare mai mare decât cea ambientală cu încălzitoare, de exemplu IBM 1620 folosește încălzitoare care au menținut memoria la 41 de grade și au durat până la o jumătate de oră pentru a ajunge la temperatură. precum IBM 709 , IBM 7090 și IBM 7030 folosesc în schimb băi de ulei pentru a controla temperatura amintirilor.

Curiozitate

Broom icon.svg
Această secțiune conține „curiozități” de rearanjat.
Contribuiți la îmbunătățirea integrării, dacă este posibil, a informațiilor din paragrafele intrării și eliminarea celor necorespunzătoare .
  • Amintirile cu nuclee magnetice sunt fragile, încercarea de a curăța aceste amintiri cu ajutorul aerului comprimat duce adesea la ruperea liniilor și dispersarea nucleelor ​​magnetice.
  • Identificarea problemelor hardware în băncile de memorie a fost o procedură lentă și complexă. Având în vedere modul de citire și scriere a amintirilor, pentru a identifica erorile din băncile de memorie, a fost necesar să se execute anumite programe timp de ore care au scris și citit modele particulare de zerouri și unele din memorie. De multe ori pentru a repara amintirile a fost suficient să mișcați ușor nucleele magnetice. Cu toate acestea, amintirile cu miez magnetic au fost destul de rezistente și, prin urmare, operațiunile de reparații au fost sporadice.
  • În 1980, un contor de șaisprezece mii de cuvinte (32 Kbyte) pentru sistemul DEC-Q a costat aproximativ 3.000 de dolari. În acele zile memoria era un singur circuit tipărit de aproximativ 25 x 20 cm pe care se monta o protecție din plastic sau metal pentru a proteja memoria de umflături accidentale.

Elemente conexe

Alte proiecte

Brevete

linkuri externe

Controlul autorității GND ( DE ) 4163631-4
Adus de la „ https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Memoria_a_nucleo_magnetico&oldid=122030079 ”