Memorie a nuclei magnetici

Prima dell’avvento delle memorie a semiconduttori, le memorie dei calcolatori venivano costruite nella maggior parte dei casi utilizzando dei nuclei di materiale ferromagnetico.

In pratica piccoli anelli ferromagnetici, utilizzando le proprietà di isteresi, riuscivano a memorizzare ognuno di essi un bit nel momento in cui venivano sottoposti all’attraversamento di una corrente. Il valore del bit dipendeva dal verso della corrente.

 

nucleo magnetico
ciclo di isteresi

Di fatto, imponendo una corrente sufficientemente intensa con un certo verso, lo stato stabile del campo si posizionava sul punto individuato convenzionalmente col bit 1, e viceversa, una corrente sufficientemente intensa di verso opposto avrebbe determinato un valore del campo corrispondente convenzionalmente col bit 0.

Se la corrente non era sufficientemente intensa, lo stato non cambiava.

ciclo di isteresi con una corrente

Ad esempio trovandosi nel punto B (bit 0), e imponendo una corrente I1, il bit resta 0 in quanto la corrente non è sufficientemente intensa da produrre una commutazione.

Gli anelli ferromagnetici sono disposti secondo una matrice.

memoria a nuclei magnetici

La scrittura di un bit su un anello avviene imponendo una corrente pari a metà di quella necessaria per la commutazione sulle due linee che individuano l’anello.

In questo modo tutti gli altri anelli della riga e della colonna del nostro sono attraversati da una corrente insufficiente alla commutazione, mentre il nostro anello, per effetti del contributo della somma delle correnti, commuterà.

Nell’esempio il nostro anello, sottoposto alla somma delle correnti I1 e I2 (che tipicamente sono uguali), commuterà passando dallo stato B (bit 0) allo stato A (bit 1). Se, viceversa, fosse stato nello stato A, una corrente di segno opposto a quella attuale avrebbe ovviamente determinato la commutazione verso lo stato B.

schema di memoria a nuclei magnetici

ciclo di isteresi con due correnti

Naturalmente, se il bit è a 0 e si vuole scrivere 0, nulla cambia, così come se il bit è a 1 e si vuole scrivere 1; in questi caso non si ha commutazione.

Per ciò che concerne la lettura dei bit, nella struttura è presente un terzo filo detto sense wire. Per leggere un bit, si forza a 1 il suo stato. Se sull’anello c’era memorizzato già 1, l’effetto induttivo sul sense wire sarà minimo, il che ci farà appunto dedurre la presenza di un 1 sull’anello. Nel caso in cui invece sull’anello fosse stato memorizzato uno 0, indurre su di esso un 1 si tradurrebbe in un impulso consistente sul sense wire, che farà dedurre appunto la presenza di uno 0 sull’anello.

Si intuisce che la lettura è distruttiva, nel senso che altera il contenuto originario della memoria, ragion per cui dopo la lettura è necessario riscrivere la memoria ripristinandone il valore originario.

Si intuisce, da questa semplice descrizione, che la circuiteria di contorno a una memoria a nuclei magnetici è molto complessa.

memoria numero 282959936153 di un DEC PDP11

In figura un ingrandimento di una scheda di memoria a nuclei magnetici (numero 282959936153 di un DEC PDP11), conservata abbastanza gelosamente in studio.