ЗЭ НА ФЕРРИТОВЫХ КОЛЬЦАХ
Памяти на магнитных (ферритовых) сердечниках с прямоугольной петлей гистерезиса появились в начале 50-х годов и сыграли большую роль в увеличении объемов ОП и производительности ЭВМ. Однако появившиеся ЗУ на дискретных биполярных транзисторах, а в середине 60-х годов первые БИСы памяти малой степени интеграции стремительно вытеснили ЗУ на магнитных сердечниках. В настоящее время ЗУ на магнитных сердечниках используются только в специализированных ЭВМ, работающих в особых условиях. Это связано с тем, что такие ЗУ энергонезависимы, не боятся радиации и сильных температурных перепадов.
Следует отметить, что физические принципы записи информации на магнитный сердечник лежат в основе принципов записи на современные магнитные носители.
Принцип действия ферритового сердечника как запоминающего элемента поясняет рис. 4.9, на котором изображены сердечник с входной и выходной одновитковыми обмотками и его кривая намагничивания (петля гистерезиса), имеющая форму, близкую к прямоугольной.
Запоминание двоичных кодов основано на наличии у сердечника двух устойчивых состояний остаточного намагничивания противоположного знака. Состоянию, характеризующемуся остаточной индукцией +Br, можно приписать значение 1, а состоянию с индукцией -Br – значение 0. Запись 1 в сердечник может быть произведена подачей в его входную обмотку импульса тока, создающего поле +Hm, превышающее коэрцитивную силу сердечника +Hc, при этом сердечник после снятия поля оказывается в состоянии +Br. Для записи 0 во входную обмотку подается импульс тока, создающий поле -Hm, после снятия которого сердечник оказывается в состоянии -Br. Для считывания во входную обмотку подается импульс тока той же полярности, как при записи 0, создающий поле, превышающее (по модулю) коэрцитивную силу Hc сердечника, при этом сердечник устанавливается в состояние 0. Если перед этим он находился в состоянии 1, то при считывании индукция в сердечнике изменяется от +Br до -Bm и в выходной обмотке индуцируется ЭДС E1 – сигнал считывания1.
Если сердечник находился в состоянии 0, то при считывании индукция в сердечнике меняется незначительно и индуцируемая при этом ЭДС E0 (сигнал считывания 0) близка к нулю. Считывание сопровождается стиранием информации, записанной в сердечнике, поэтому при необходимости сохранения ранее хранившейся информации должна производится регенерация, восстанавливающая информацию в сердечнике.
Ферритовые ЗУ, использующиеся в настоящее время, имеют структуру 2,5D (в ЗУ этого типа запись сходна с записью в ЗУ типа 2D-M, а считывание осуществляется так же, как в ЗУ типа 3D). Как и в ЗУ типа 3D, запоминающий массив 2,5D для записи n-разрядных двоичных чисел состоит из n плоских матриц для одноименных разрядов всех чисел. Каждая такая матрица имеет три координатные линии, причем при считывании используются все три линии, а при записи только две. Таким образом, через каждый сердечник разрядной матрицы проходят одна горизонтальная и одна вертикальная линии (соответственно от адресного и разрядно-адресного формирователей). Кроме того, все сердечники разрядной матрицы пронизываются общей обмоткой считывания, с которой снимаются выходные сигналы.
При считывании состояния сердечника в его координатные линии подаются импульсы тока -Iр. Ток -Iр создает поле -Hp
такое, что
-Br, генерируя в выходной обмотке сигнал 1, если сердечник ранее находился в состоянии +Br, или сигнал 0, если сердечник находился в состоянии -Br. Сердечники, воспринимающие ток -Ip только по одной координатной линии, сохраняют свое состояние.
Для того, чтобы считанная информация сохранилась в ЗУ, сразу после окончания считывания выполняется регенерация – запись считанной информации из информационного регистра РгИ обратно в ЗМ.
Записи в ячейку ферритового ЗУ типа 2,5D всегда предшествует установка в состояние 0 всех сердечников ячейки, для чего выполняется операция считывания (без регенерации). При записи по адресной линии выбираемого сердечника поступает импульс тока +Ip.По разрядно-адресной линии поступает импульс тока +Ip только при записи 1. Сердечник, в котором поля от двух импульсов +Ip складываются, перемагничивается в состояние +Br. Все остальные сердечники разрядной матрицы сохраняют свое прежнее состояние.
