Magnetisk kernehukommelse eller ferrithukommelse er en lagringsenhed , der gemmer information i form af magnetiseringsretningen af små ferritkerner , normalt ringformede . Ferritringene blev placeret i en rektangulær matrix, og to til fire ledninger ført gennem hver ring (afhængigt af lagerenhedens design) til læsning og skrivning af information. Magnetisk kernehukommelse var den vigtigste type computerhukommelse fra midten af 1950'erne til midten af 1970'erne.
Der var flere varianter af hukommelse på magnetiske kerner.
Biax er en ferritkerne med to indbyrdes vinkelrette huller. Læsning af information fra Biax udføres uden at ødelægge informationen, så det tager ikke tid at gendanne den. Bruges i nogle computere i BESM- familien .
Kredsløbet med ringformede kerner og fire ledere fungerer efter princippet om strømsammenfald. Magnetiseringsretningen af en ferritring giver dig mulighed for at gemme en bit information. Fire ledninger passerer gennem ringen: to excitationsledninger X og Y, en spærretråd Z i en 45° vinkel, en føletråd S i en 90° vinkel. For at aflæse værdien af en bit tilføres en strømimpuls til magnetiseringstrådene på en sådan måde, at summen af strømmene gennem kernehullet får magnetiseringen af ringen til at tage en bestemt retning, uanset hvilken retning den havde før. . Værdien af en bit kan bestemmes ved at måle strømmen på sense-tråden: hvis magnetiseringen af kernen er ændret, så opstår der en induktionsstrøm i sense-tråden .
Læsningsprocessen (som i en hukommelse CRT ) ødelægger den lagrede information, derfor skal bit efter læsning omskrives.
For at skrive til excitationsledningerne påføres en strømimpuls i den modsatte retning, og kernemagnetiseringen ændrer retning (i forhold til den, den har efter læsning). Men hvis en strøm påføres spærretråden i den anden retning, så er summen af strømme gennem ringen ikke nok til at ændre magnetiseringen af kernen, og den forbliver den samme som efter læsning.
Hukommelsesmatricen består af N² ringformede kerner spændt på skæringspunkterne mellem vinkelrette excitationsledninger X 1 ... X N og Y 1 ... Y N . En læsetråd og en spærretråd er vævet gennem alle kerner. Matrixen tillader således kun at læse eller skrive bits sekventielt.
Styrken af strømmen i excitationstrådene og kernens materiale er valgt således, at strømmen gennem den ene ledning ikke ville være nok til at ændre magnetiseringen af kernen. Dette er nødvendigt, da flere dusin kerner er spændt på en excitationstråd, og kun en af dem skal ændre magnetiseringsretningen. Det skal bemærkes, at den minimale strøm, der kan ændre magnetiseringen af kernen, afhænger af kernens temperatur. Producenter af computerudstyr løste dette problem på forskellige måder. DEC 's PDP -serie computere styrede excitationsstrømmen med en termistor . I IBM -computere blev hukommelsesarrays placeret i en luft-"ovn" eller i et oliebad [1] , hvor en konstant høj temperatur blev holdt.
Der var andre varianter af ferrithukommelse, der adskilte sig både i ledninger og i konfigurationen af kernerne. For eksempel kunne læse- og deaktiveringsfunktionerne kombineres til én ledning.
I nogle computere - for eksempel i Packard Bell 440 og i nogle computere i BESM -familien - installerede de hukommelse ikke med ringformede kerner, men med biakser . Biaksen havde to vinkelrette huller; læseledningen gik gennem den ene, skriveledningen gik gennem den anden. En sådan ordning gjorde det muligt at læse lidt uden at ødelægge information. [2]
Ideen om en lagerenhed i form af en matrix af ferritkerner kom først op i 1945 med John Presper Eckert , en af grundlæggerne af ENIAC . Hans rapport blev bredt cirkuleret blandt amerikanske dataloger. I 1949 opfandt Wang An og Wo Weidong , unge kinesiskfødte ansatte ved Harvard University , det magnetiske kerneskifteregister (Wang kaldte det en " pulsoverførselskontrolenhed ") og "skrive-læse-gendan"-princippet, som tillod brug af kerner, hvor læseprocessen ødelægger information. I oktober 1949 ansøgte Wang om et patent og modtog det i 1955. [3] I midten af 1950'erne var magnetisk kernehukommelse allerede i udbredt brug. Wang sagsøgte IBM , og IBM måtte købe Wangs patent ud for $500.000.
I mellemtiden arbejdede Jay Forrester på MIT på Whirlwind -computersystemet . Oprindelige planer om at bruge hukommelse på en matrix af lager-CRT'er førte ikke til succes. I 1949, ligesom Van, havde Forrester ideen om magnetisk kernehukommelse. Ifølge Forrester selv nåede han frem til denne beslutning uafhængigt af Wang. I marts 1950 udviklede Forrester og hans team en ferrithukommelse, der fungerer efter princippet om strømningers sammenfald; hans foreslåede fire-leder kredsløb - X, Y, læs, inhiber - blev generelt accepteret (se beskrivelse ovenfor ). I maj 1951 ansøgte Forrester om et patent, som blev udstedt i 1956. [fire]
I 1970 frigav Intel DRAM på en halvlederchip . I modsætning til magnetisk kernehukommelse krævede hukommelse på mikrokredsløb ikke en kraftig strømkilde under drift og omhyggeligt manuelt arbejde under produktion, og dens kapacitet voksede eksponentielt i henhold til Moores lov . Således blev magnetisk kernehukommelse tvunget ud af markedet i 1970'erne.
Men i modsætning til halvledere var magnetiske kerner ikke bange for stråling og elektromagnetisk puls , og derfor fortsatte den magnetiske kernehukommelse med at blive brugt i militær- og rumsystemer i nogen tid - især blev den brugt i de indbyggede computere i Shuttle indtil 1991 . [5]
Spor fra den allestedsnærværende æra af ferrithukommelse forblev i computerbegrebet kernedump (bogstaveligt talt "udskrivning af kernernes indhold", i moderne Unix- og Linux-systemer er dette navnet på den fil, hvori operativsystemet gemmer indholdet af den arbejdende hukommelse af processen til debugging ), såvel som "firmware" (optagelse til hukommelse - ferrit-ROM'er blev fysisk flashet med en ledning i henhold til sekvensen af "optagede" bits).