Magneettisydänmuisti tai ferriittimuisti on tallennuslaite , joka tallentaa tietoa pienten , yleensä renkaan muotoisten ferriittiytimien magnetointisuunnan muodossa . Ferriittirenkaat asetettiin suorakaiteen muotoiseen matriisiin, ja kunkin renkaan läpi kulki kahdesta neljään johtoa (riippuen tallennuslaitteen suunnittelusta) tietojen lukemista ja kirjoittamista varten. Magneettinen ydinmuisti oli pääasiallinen tietokoneen muistityyppi 1950-luvun puolivälistä 1970-luvun puoliväliin.
Magneettisydämillä oli useita muistin muunnelmia.
Biax on ferriittisydän , jossa on kaksi keskenään kohtisuoraa reikää. Tietojen lukeminen Biaxista tapahtuu tuhoamatta tietoja, joten niiden palauttaminen ei vie aikaa. Käytetään joissakin BESM -perheen tietokoneissa .
Piiri, jossa on renkaan muotoiset ytimet ja neljä johtimista, toimii virtojen yhteensattumaperiaatteella. Yhden ferriittirenkaan magnetointisuunta mahdollistaa yhden bitin informaation tallentamisen. Renkaan läpi kulkee neljä johdinta: kaksi virityslankaa X ja Y, estolanka Z 45° kulmassa, tunnistuslanka S 90° kulmassa. Bitin arvon lukemiseksi viritysjohtimiin johdetaan virtapulssi siten, että sydänreiän läpi kulkevien virtojen summa saa renkaan magnetisoitumisen ottamaan tietyn suunnan riippumatta siitä, mihin suuntaan se oli aiemmin ollut. . Bitin arvo voidaan määrittää mittaamalla tunnistusjohdon virta: jos sydämen magnetointi on muuttunut, tunnistuslangassa tapahtuu induktiovirta .
Lukuprosessi (kuten CRT-muistissa ) tuhoaa tallennetun tiedon, joten lukemisen jälkeinen bitti on kirjoitettava uudelleen.
Herätysjohtoihin kirjoittamiseksi syötetään virtapulssi vastakkaiseen suuntaan ja sydämen magnetointi muuttaa suuntaa (suhteessa siihen, mikä sillä on lukemisen jälkeen). Kuitenkin, jos estojohtimeen johdetaan virta toiseen suuntaan, niin renkaan läpi kulkevien virtojen summa ei riitä muuttamaan sydämen magnetointia, vaan se pysyy samana kuin lukemisen jälkeen.
Muistimatriisi koostuu N² rengasmaisista ytimistä, jotka on pujotettu kohtisuoraan herätelankojen X 1 ...X N ja Y 1 ...Y N leikkauspisteisiin . Yksi lukulanka ja yksi estolanka on kudottu kaikkien ytimien läpi. Siten matriisi sallii vain bittien lukemisen tai kirjoittamisen peräkkäin.
Virran voimakkuus viritysjohtimissa ja sydämen materiaali valitaan siten, että yhden johdon läpi menevä virta ei riittäisi muuttamaan sydämen magnetisoitumista. Tämä on välttämätöntä, koska yhdelle virityslangalle on kytketty useita kymmeniä ytimiä, ja vain yhden niistä tarvitsee muuttaa magnetoinnin suuntaa. On huomattava, että minimivirta, joka voi muuttaa sydämen magnetisoitumista, riippuu sydämen lämpötilasta. Tietokonelaitteiden valmistajat ratkaisivat tämän ongelman eri tavoin. DEC :n PDP -sarjan tietokoneet ohjasivat viritysvirtaa termistorilla . IBM - tietokoneissa muistiryhmät sijoitettiin ilma "uuniin" tai öljyhauteeseen [1] , jossa pidettiin jatkuvasti korkea lämpötila.
Ferriittimuistista oli muitakin muunnelmia, jotka erosivat sekä johdotuksen että ytimien kokoonpanon osalta. Esimerkiksi luku- ja poistotoiminnot voidaan yhdistää yhdeksi johdoksi.
Joihinkin tietokoneisiin - esimerkiksi Packard Bell 440 :een ja joihinkin BESM -perheen tietokoneisiin - muistia ei asennettu renkaan muotoisilla ytimillä, vaan biakseilla . Bixissä oli kaksi kohtisuoraa reikää; lukujohto meni yhden läpi, kirjoitusjohto toisen läpi. Tällainen järjestelmä mahdollisti lukemisen vähän tuhoamatta tietoa. [2]
Ajatus ferriittiytimien matriisin muodossa olevasta tallennuslaitteesta tuli ensimmäisen kerran vuonna 1945 John Presper Eckertin , yhden ENIACin perustajista, kanssa . Hänen raporttinsa levisi laajasti amerikkalaisten tietojenkäsittelytieteilijöiden keskuudessa. Vuonna 1949 Wang An ja Wo Weidong , nuoret kiinalaissyntyiset Harvardin yliopiston työntekijät , keksivät magneettisen ydinsiirtorekisterin (Wang kutsui sitä " pulssinsiirtoa ohjaavaksi laitteeksi ") ja "kirjoita-lue-palautus"-periaatteen, joka mahdollisti ydinten käyttö, joissa lukuprosessi tuhoaa tietoa. Lokakuussa 1949 Wang haki patenttia ja sai sen vuonna 1955. [3] 1950-luvun puolivälissä magneettisydäminen muisti oli jo laajassa käytössä. Wang haastoi IBM :n oikeuteen , ja IBM joutui ostamaan Wangin patentin 500 000 dollarilla.
Samaan aikaan Jay Forrester työskenteli MIT :ssä Whirlwind -tietokonejärjestelmän parissa . Alkuperäiset suunnitelmat käyttää muistia CRT-tallennusmatriisissa eivät johtaneet menestykseen. Vuonna 1949, kuten Van, Forresterilla oli ajatus magneettisesta ydinmuistista. Forresterin itsensä mukaan hän teki tämän päätöksen Wangista riippumatta. Maaliskuussa 1950 Forrester ja hänen tiiminsä kehittivät ferriittimuistin, joka toimii virtojen yhteensattuman periaatteella; hänen ehdottamastaan nelijohtiminen piiri - X, Y, lue, esto - tuli yleisesti hyväksytyksi (katso kuvaus yllä ). Toukokuussa 1951 Forrester haki patenttia, joka myönnettiin vuonna 1956. [neljä]
Vuonna 1970 Intel julkaisi DRAM - muistin puolijohdesirulla . Toisin kuin magneettisydänmuisti, mikropiirien muisti ei vaatinut tehokasta virtalähdettä toiminnan aikana ja huolellista käsityötä tuotannon aikana, ja sen kapasiteetti kasvoi eksponentiaalisesti Mooren lain mukaan . Niinpä magneettinen ydinmuisti pakotettiin pois markkinoilta 1970-luvulla.
Toisin kuin puolijohteet, magneettisydämet eivät kuitenkaan pelänneet säteilyä ja sähkömagneettista pulssia , ja siksi magneettisen ydinmuistin käyttöä sotilas- ja avaruusjärjestelmissä jatkettiin jonkin aikaa - erityisesti sitä käytettiin Shuttlen junatietokoneissa , kunnes 1991 . [5]
Jäljet kaikkialla esiintyvästä ferriittimuistin aikakaudesta jäi tietokonetermiin core dump (kirjaimellisesti "ytimien sisällön tulostaminen", nykyaikaisissa Unix- ja Linux-järjestelmissä tämä on sen tiedoston nimi, johon käyttöjärjestelmä tallentaa työskentelyn sisällön). virheenkorjausprosessin muisti ) , sekä "laiteohjelmisto" (tallennus muistiin - ferriitti-ROM-levyt flashistettiin fyysisesti langalla "tallennettujen" bittien järjestyksen mukaisesti).