Pamięć ferrytowa

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacji, wyszukiwania
Pamięć ferrytowa
Pamięć ferrytowa – zbliżenie

Pamięć ferrytowapamięć komputerowa (pamięć o dostępie swobodnym) przechowująca dane w postaci kierunku namagnesowania rdzeni ferrytowych o prostokątnej pętli histerezy. Prawie wyłącznie oparta jest na rdzeniach toroidalnych. Przy próbie zastąpienia pierścieni otworami w płytce ferrytowej nie udało się uzyskać wymaganej powtarzalności właściwości magnetycznych otworów. Zastąpienie pierścieni rdzeniami wielootworowymi okazało się zbyt drogie i trudne technologicznie. Jedynie pamięci na dwuotworowych biaksach zdobyły niewielką popularność.

Pamięć ta przechowywała dane przy wyłączonym zasilaniu. Dane były kasowane przy każdym odczycie i – w razie potrzeby – ewentualnie niezwłocznie ponownie zapisywane, jeśli zachodziła potrzeba przechowania ich w dalszych cyklach pracy. Nieniszczący odczyt zapewnia pamięć na biaksach o odmiennej zasadzie odczytu.

Dalszy opis dotyczy pamięci RAM na toroidalnych rdzeniach ferrytowych.

Budowa komórki[edytuj | edytuj kod]

komórka pamięci 3D

Komórka pamięci ferrytowej zdolna przechować 1 bit składa się z jednego, rzadziej dwóch rdzeni o średnicy ok. 1 mm (od 0,2 do 2 mm), przez które zależnie od organizacji przewleczonych jest od 2 do 4 przewodów – maksymalnie: odczytu (S), zakazu (Z) i dwa adresowe (X i Y). Komórki pamięci połączone są w prostokątne płaty.

Zasada działania[edytuj | edytuj kod]

Odczyt:
po lewej silny sygnał od przemagnesowania rdzenia zawierającego "1",
po prawej słaby sygnał od od braku przemagnesowania rdzenia zawierającego "0".

Każda komórka jest miniaturowym transformatorem z magnesem jako rdzeniem. Kierunek namagnesowania jest przechowywaną wiadomością (namagnesowanie w lewo oznacza 0, w prawo 1).

Przy odczycie komórka pamięci jest zerowana prądem w przewodach adresujących. Przemagnesowaniu rdzenia zawierającego 1 towarzyszy duża zmiana pola magnetycznego indukująca napięcie w przewodzie odczytu. Przy braku przemagnesowania rdzenia zawierającego 0 zmiana pola jest niewielka. Efekt wzmacnia prostokątna pętla histerezy rdzenia. W szybkich pamięciach sygnał zakłócający posiada podobną wartość jak użyteczny od przemagnesowanego rdzenia ale towarzyszy przedniemu zboczu prądu odczytu, a sygnał od przemagnesowania jest opóźniony.

Zapis następuje po wyzerowaniu w czasie odczytu. Polega na namagnesowaniu rdzeni odpowiadających 1 w przeciwnym kierunku do namagnesowania w czasie odczytu.

W podstawowej organizacji cykl pracy zawsze składa się z odczytu i następującego bezpośrednio po nim zapisu. W pamięciach z dzielonym cyklem po odczycie pamięć może czekać z zapisem na nową wartość z procesora czytając i zapisując w międzyczasie inne komórki.

Występowała w wersjach[edytuj | edytuj kod]

  • 3D – koincydencyjnej (duża pojemność, prosta elektronika, skomplikowane płaty, wolna)
    • 3D3W – trzyprzewodowa (pamięć koincydencyjna o organizacji 3D wykorzystująca do odczytu przewód zakazu)
    • H – hybrydowej (pamięć o organizacji 3D wykonana w postaci płaskiej)
  • 2D – liniowej (mała pojemność, proste płaty, skomplikowana elektronika, szybka)
    • 2,5D – koincydencyjno-liniowej (rozwinięcie pamięci 2D o długim słowie, zawierające dodatkowe elementy selekcji bitów w słowie).

Pamięć koincydencyjna (3D)[edytuj | edytuj kod]

Rdzenie komórek 3D o średnicy 1 mm.

Coincident-current magnetic core.svg

Przez każdy przebiegają cztery przewody:

  • X pionowy i Y poziomy przewód adresujący
  • S skośny przewód sygnałowy (odczytu)
  • Z poziomy, ciemny przewód zakazu.

Nazwa 3D pochodzi od przestrzennego rozmieszczenia rdzeni ferrytowych.

Pamięć składa się z bloku ułożonych jeden na drugim płatów pamięci. Każdy płat odpowiada jednemu bitowi słowa maszynowego.

Płat składa się z siatki prostopadłych przewodów adresowych przewleczonych przez znajdujące się na ich skrzyżowaniach rdzenie. Odpowiadające sobie przewody adresowe wszystkich płatów są połączone szeregowo. Dodatkowo każdy płat posiada dwa swoje indywidualne przewody przewleczone przez wszystkie rdzenie danego płatu – poziomo przebiegający przewód zakazu i skośnie przewód odczytu.

Przewody są tak wszyte aby zakłócenia indukowane między przewodami o różnych funkcjach znosiły się. Stąd szczególny przebieg przewodu odczytu, a w pamięciach trójprzewodowych krzyżowanie jego w połowie długości przewodów adresowych.

W dużych płatach ich wielkość (pojemność) ogranicza długość przewodów odczytu i zakazu dlatego płat jest dzielony na 4 części z oddzielnymi przewodami odczytu i zakazu.

Charakterystyczną cechą pamięci koincydencyjnej jest wzbudzanie wybranego rdzenia przez jednoczesne wzbudzenie dwoma prostopadłymi przewodami adresowymi X i Y. Prąd w nich płynący jest tak dobrany, że pojedynczy przewód nie jest w stanie przemagnesować rdzenia (przemagnesowanie rdzenia następuje tylko na przecięciu wybranych przewodów adresowych).

                             Odczyt                   Zapis
                           __________
Prąd w linii X i Y    ____/          \_____________            ________
                                                   \__________/
                                                   ___________
Prąd w linii zakazu  _____________________________/           \________
                                ___
Sygnał wyjściowy     __________/   \____________________     __________
                                                        \___/
Prąd zakazu dla wartości 0, dla 1 nie występuje.
Sygnał wyjściowy dla wartości 1, dla 0  nie występuje.

W czasie odczytu zeruje się wszystkie bity wybranego słowa. Rdzenie bitów zawierające 1 zostają przemagnesowane. Przemagnesowanie wzbudza napięcie w przewodzie odczytu sygnalizując 1.

Rdzenie ferrytów koincydencyjnej pamięci trzyprzewodowej z widocznymi przewodami adresowymi i zakazu.

W czasie zapisu do przewodów adresowych doprowadza się prąd o przeciwnym kierunku zapisując do komórek 1. Na płatach wymagających pozostawienia 0, zapisowi 1 zapobiega podanie na przewód zakazu prądu kompensującego prąd w przewodzie adresowym.

Trzyprzewodowa pamięć koincydencyjna (3D3W)[edytuj | edytuj kod]

Przewód odczytu jest wykorzystywany tylko w czasie odczytu, a zakazu tylko w czasie zapisu. W nowszych pamięciach 3D zrezygnowano z najbardziej kłopotliwego przy szyciu przewodu odczytu. Do odczytu wykorzystuje się przewód zakazu rozdzielając ich funkcje w układach sterowania. Usunięcie skośnie przebiegającego przewodu odczytu pozwoliło ustawić wszystkie rdzenie równolegle i zbliżyć je do siebie zwiększając upakowanie i pojemność. W opisach wspólny przewód oznaczano “zakazu/odczytu” lub “S/Z” (sygnałowy/zakazu). Czasem w opisach w miejsce przewód używa się nazwy linia. Linia odnosi się do funkcji, a przewód do realizacji fizycznej. Mamy dwie linie: zakazu i odczytu będące jednym przewodem zakazu/odczytu.

Pamięć hybrydowa (płaska, planarna) (H)[edytuj | edytuj kod]

Płyta hybrydowej pamięci ferrytowej FJP, stosowana w komputerze RIAD R-32

Rozwinięcie trzyprzewodowej pamięci przestrzennej 3D na płaszczyznę, przy zachowaniu organizacji logicznej.

W pamięci 3D przewody adresowe składały się z krótkich odcinków na kolejnych płatach lutowanych w całość. Bardzo duża liczba połączeń lutowanych była kłopotliwa w wykonaniu i zawodna. Dodatkowo liczne przewody adresowe łączyły blok pamięci z elektroniką.

Wad tych uniknięto układając płaty poszczególnych bitów, przeważnie dziewięciu, na płaszczyźnie (płycie). Pamięć wykonywano jako jeden duży płat z wydzielonymi obszarami poszczególnych bitów o własnych przewodach zakazu/odczytu. Przewody adresowe prowadzono zygzakiem kolejno przez obszary wszystkich bitów.

Płat pamięci był montowany bezpośrednio do płytki drukowanej z elementami sterującymi.

Historia[edytuj | edytuj kod]

Karta pamięci ferrytowej 10.8×10.8 cm z 64x64 bitami, stosowana w komputerze CDC 6600

Pamięć ta ma dzisiaj znaczenie historyczne. Była produkowana m.in. przez zakłady Elwro we Wrocławiu do lat 80. XX w. i stosowana np. w komputerach ZAM 21, ZAM 41, serii Odra, a także w maszynach R-32 (z rodziny RIAD).


Zobacz też[edytuj | edytuj kod]

Wikimedia Commons

Linki zewnętrzne[edytuj | edytuj kod]