Розквіт ферритовой пам'яті припав на 50-60ие роки минулого століття. До її появи в якості запам'ятовуючих пристроїв комп'ютерів доводилося використовувати всілякі екзотичні і слабо підходять до масового застосування прилади - осцилографічні трубки, ртутні лінії затримки і т.п. Феритові матриці вигідно відрізнялися від них перш за все високою надійністю і малими габаритами.
Протрималися вони аж до масового розвитку напівпровідникових інтегральних схем, з якими ферити не змогли конкурувати з-за своєї нетехнологічності (відповідно, і ціни), а в подальшому - і обмеженим обсягом інформації, що зберігається.
Для систем зберігання даних цифрових машин використовуються ферити з нелінійними магнітними характеристиками - ферити з прямокутною петлею гистерезиса (ППГ).
Ці ферити особливі тим, що сердечники, виготовлені з них, можуть перебувати в двох стійких станах намагніченості - + B, яке відповідає коду «1», і -В, що відповідає коду «0» в двійковій системі числення.
Для того щоб перемагнитилось, наприклад феритовий стрижень або кільце, необхідно створити магнітне поле певної напруженості. Якщо ж магнітне поле має напруженість менше, ніж порогове значення H, то феррит НЕ перемагнитилось навіть при багаторазовому і тривалому застосуванні цього магнітного поля.
Класична схема використання феритів з ППГ для запам'ятовуючих пристроїв заснована на збігу полутоков, тобто на тому принципі, що під дією магнітного поля H / 2 тороид не змінює свого магнітного стану, а під дією поля H повністю перемагнічується.
В цьому випадку оперативний пристрій являє собою матрицю з тороідов, через які в двох напрямках проходять провідники - струмонесучі шини для збудження магнітних полів і обмотка зчитування для зняття кодів інформації. З метою спрощення технології виготовлення матриці все обмотки тороідов виконуються одновітковимі.
Для того щоб записати в будь-якому тороіде код «1», необхідно порушити поле H / 2 в шинах, на перетині яких він знаходиться. В обраному тороіде Ампервіткі обох напрямків складуться і на нього буде діяти поле, рівне H.
При запису коду «0» збуджуючі поля, створювані шинами х і y, подаються з тимчасовим зрушенням або ж все тороіди забезпечуються додатковою обмоткою, званої обмоткою заборони одиниці і призначеної для того, щоб в потрібний час створити поле зворотного по відношенню до записуючого полю полярності, рівне -H / 2. Результуюче поле і в тому і в іншому випадку дорівнюватиме H / 2 і перемагнічування тороида зі стану не відбудеться.
При читанні записаної інформації з тороида треба порушити за допомогою пересічних в ньому шин поле -H / 2. Тоді тороид, на якому був записаний код «1», перемагнитилось зі стану + В в стан -В і на зчитувальному дроті наведеться е.р.с. сигналу коду «1». Тороид, на якому був записаний код «0», що не перемагнитилось (залишиться у стані -В) і на зчитувальному дроті е.р.с. сигналу не наведе.
Слід зауважити, що інформація після її зчитування руйнується. Для повторного використання інформації в машині потрібно її відновлення (регенерація).
Через все сердечники проплетается один провід зчитування і один провід заборони. Таким чином, матриця дозволяє зчитувати або записувати біти тільки послідовно.
Також ферритові сердечники застосовувалися і для побудови вузлів постійної пам'яті. Запис двійковій інформації в них проводилася при складанні, шляхом відповідної прошивки сердечників проводами зчитування. При цьому проходження дроти через сердечник еквівалентно двійковій одиниці, проходження дроти повз сердечника означає запис двійкового нуля.
Пристрої, що запам'ятовують на магнітних феритових сердечниках представляють собою агрегати, що складаються з великої кількості (до сотень тисяч) феритових кільцевих магнітів, розташованих правильними рядами у вигляді плоскої або просторової решітки.
Кожен тороидальний сердечник служить для запам'ятовування однієї двійковій цифри: нуля або одиниці. Сердечники мають розміри 1-5 мм в діаметрі (в західних ЦВМ мінімальний діаметр досягав 0,25-0,30мм).
Вітчизняні блоки пам'яті на ферритах, як правило, представляли собою пристрої приватного застосування, що розроблялися для кожного виробу окремо і тому малотиражні. Характерний приклад такого блоку - плата ИЕ7.102.044.
Виняток становили так звані Куби пам'яті. які знайшли застосування в ЕОМ другого-третього поколінь, що зумовило їх серійність і уніфікованість.
При всіх перевагах запам'ятовуючих пристроїв, виконаних на феритових сердечниках, вони володіли поруч істотних недоліків. До цих недоліків слід віднести:
- велику трудомісткість виготовлення числового блоку: прошивка сердечників була операцією, що вимагає значних затрат ручної праці;
- неможливість заміни сердечника в разі його поломки; при необхідності заміни одного кільця доводилося перешивати значна кількість сердечників;
- сильний вплив навколишнього температури на властивості сердечників, зокрема - на ширину петлі гистерезиса;
- необхідність повернення сердечників в початковий стан;
- саморозігрів сердечників, викликаний втратами на гістерезис, що обмежувало граничну частоту роботи ЗУ;
- велике число сердечників.
Ці недоліки намагалися подолати, як в рамках традиційних схем - ускладнюючи схеми прошивки або застосовуючи багатообмоточні сердечники - так і використовуючи нові, передові для того часу розробки. Так з'явилися пристрої, що запам'ятовують на многоотверстних пластинах, Біакс, шаруваті ферити і системи на тонких магнітних плівках. Що характерно, технологічні прийоми виготовлення таких систем (фотолітографія, вакуумне і хімічне осадження, та ін.) Передбачили напівпровідниковий виробництво.
Але фактично, після "вибухового" розвитку інтегральних схем пам'яті, з середини 70-х років системи ферритовой пам'яті застосовувалися лише в тих областях, де були критичні такі їх плюси, як стійкість до радіації і електромагнітних перешкод - космічні системи, промислове обладнання і т. п.
Куби пам'яті
Ранні серійні модулі ферритовой пам'яті представляли собою плоскі 2-D матриці, але незабаром для поліпшення компонування були розроблені т.зв. куби пам'яті. Окремі матриці складалися в "етажерку", їх однойменні координатні шини і / або ланцюга запису / зчитування з'єднувалися послідовно, виходила 3-D конструкція, іноді дійсно виглядала як куб :))) При цьому кожна матриця була призначена для запам'ятовування чисел одного розряду всіх чисел і, відповідно, число матриць дорівнювало розрядності куба.
Конструкція куба, як правило, передбачала можливість заміни окремих феритових матриць. Крім плат з сердечниками, куб міг містити елементи комутації з електронними схемами, контрольні гнізда для вимірювання величин струмів, вимірювальні опору, шини заземлення та екранування тощо
Нерідко куби мали зовнішню оболонку, яка забезпечувала допустимий температурний режим і стійкість до механічних впливів.
Куби пам'яті мали ємність від декількох десятків до декількох десятків тисяч слів.
ИЕ7.102.044
Плата ОЗУ, на 11560 біт, розбитих на 20 матриць формату 34х17. Застосовувалася в алфавітно-цифровому терміналі з векторним відображенням символів РИН-609; виробник - імовірно, одне з підприємств Вірменії.
1. А.І. Китів, Н. А. Криницький. Електронні обчислювальні машини. Видавництво Академії Наук СРСР. Москва, 1958.
2. Ю.Г. Чугаєв, В.А. Плиско. Електронні цифрові обчислювальні машини. Військове видавництво Міністерства Оборони СРСР. Москва - одна тисяча дев'ятсот шістьдесят два.
3. Е.А. Брик. Постійні запам'ятовуючі пристрої цифрових машин. Видавництво "Енергія", Ленінградське відділення, 1969 (Бібліотека по автоматиці. Випуск 349).