Ферритовое запоминающее устройство

        Запоминающее устройство, в котором носителями информации служат ферритовые сердечники (См. Ферритовый сердечник) с прямоугольной петлей гистерезиса. Ф. з. у. используются в большинстве современных ЭВМ, преимущественно в качестве оперативной памяти с обращением по произвольному адресу. Количество хранимой информации достигает в Ф. з. у. десятков млн. бит, время выборки – от десятых долей до нескольких мксек. В Ф. з. у. сочетаются высокое быстродействие, малые габариты, высокая надёжность, технологичность изготовления, экономичность. Применение ферритовых сердечников (ФС) в качестве запоминающих элементов памяти обусловлено их свойством сохранять после намагничивания одно из двух возможных устойчивых магнитных состояний, соответствующих значениям остаточной магнитной индукции (+ B_r или – B_r), что позволяет им хранить информацию, представленную в двоичном коде. Если по проводу, пронизывающему кольцевой ФС (рис.), пропускать импульсы тока (разной полярности), достаточные для создания магнитного поля Н_т > H_c (H_c – коэрцитивная сила), то можно управлять магнитным состоянием ФС. Под действием перемагничивающего поля + Н_т ФС после снятия поля оказывается в состоянии + B_r, эту операцию принято называть «записью 1». Для «записи 0» подают импульс тока, создающий поле – Н_т, после воздействия которого ФС оказывается в состоянии – B_r. Сигнал, возникающий в проводе считывания ФС при изменении значения его магнитной индукции от + B_r до – B_r, называется сигналом «считывания 1»; при «считывании 0» магнитная индукция в ФС меняется незначительно и считанный сигнал оказывается значительно меньше сигнала «считывания 1». Процесс считывания сопровождается «стиранием» хранившейся информации, т.к. при этом ФС всегда переводится в состояние – В_т, т. е. записывается 0.

         Поле Н_т может быть создано либо одним импульсом тока, протекающим по одному проводу записи, либо несколькими импульсами тока (обычно двумя), протекающими одновременно по разным проводам, причём каждый из импульсов создаёт поле, равное или меньше Н_т/2, в отдельности недостаточное для изменения магнитного состояния ФС. Способ создания перемагничивающего поля требуемой напряжённости посредством суммирования в одном ФС частичных магнитных полей от двух и более импульсов тока называется принципом совпадения токов. Этот принцип используется в большинстве современных Ф. з. у.

         В Ф. з. у. все ФС собираются в ферритовые матрицы (См. Ферритовая матрица), в состав Ф. з. у. входят несколько таких матриц (иногда несколько десятков). Расположение ФС в матрице, внутренние (в матрице) и внешние (между матрицами) соединения проводов записи и считывания выбираются так, чтобы уменьшить количество электронной аппаратуры управления и повысить надёжность функционирования Ф. з. у. при заданном быстродействии и ёмкости. Наиболее распространены три системы организации Ф. з. у.: 3-мерная (или с плоской выборкой, полутоковая, матричная, типа ХУ), 2-мерная (с непосредственной выборкой, полного тока, линейная, типа Z), 2,5-мерная (занимает промежуточное положение между 3- и 2-мерной). Соответственно эти системы обозначают символами 3D, 2D и 2,5D (D – начальная буква англ. dimension – измерение, координата). Применение той или иной системы организации Ф. з. у. зависит от конкретных требований, предъявляемых к памяти ЭВМ: в Ф. з. у. малой ёмкости и высокого быстродействия обычно используют систему 2D; при средней ёмкости и высоком быстродействии или большой ёмкости и среднем быстродействии – 2,5D; при большой ёмкости и малом быстродействии – 3D. В состав Ф. з. у. входят сотни транзисторов, тысячи полупроводниковых диодов, сотни интегральных микросхем, миллионы ФС. Поэтому при создании Ф. з. у. большой ёмкости необходимо обеспечивать идентичность характеристик и параметров элементов, особенно ФС, и экономичность данного запоминающего устройства. Наиболее экономичны запоминающие устройства с системой организации 3D; наименее экономична – 2D. Ф. з. у. с системой организации 2,5D позволяет при сравнительно небольших затратах получать высокое быстродействие при больших ёмкостях, что предопределяет перспективность её использования в современных ЭВМ.

         Лит.: Крайзмер Л. П., Быстродействующие ферромагнитные запоминающие устройства, М. – Л., 1964; Бардиж В. В., Магнитные элементы цифровых вычислительных машин, 2 изд., М., 1974; Китович В. В., Магнитные и магнитооптические оперативные запоминающие устройства, 2 изд., М., 1975; Шигин А. Г., Дерюгин А. А., Цифровые вычислительные машины. Память ЦВМ, М., 1975.

         А. В. Гусев.

        

        Запоминающий элемент на ферритовом сердечнике (а) и петля магнитного гистерезиса (б); ФС — ферритовый сердечник; I — ток записи (считывания); В — магнитная индукция; В_r — остаточная магнитнпая индукция; Н — напряженность магнитного поля; Н_m — напряженность перемагничивающего поля; Н_c — коэрцитивная сила.