Ферритовая память, сменившая электронно-лучевые запоминающие трубки и ртутные линии задержки, дольше всего «задержалась» в космосе
Компьютер Whirlwind, созданный под руководством Джея Форрестера стал первым, использующим память на ферритовых сердечниках

Днем 11 мая 1951 года датирована патентная заявка Джея Форрестера из Массачусетского технологического института, на изобретение ферритовой памяти для компьютеров. Работа, выполненная Форрестером, была частью проекта по созданию компьютера Whirlwind («Ураган»), выполнявшегося под его руководством.

Следует уточнить, что в данном случае формула заявки распространялась на конструкцию и архитектуру памяти, потому что физика ферритовой памяти была разработана и запатентована в 1949 году, физиком Эном Вангом из гарвардской Вычислительной лаборатории. Ванг создал «устройство, управляющее передачей импульсов», которое позволило освободиться от электронно-лучевых запоминающих трубок и ртутных линий задержки. Он был автором идеи использования ферритовых сердечников для коммутации в устройствах управления. Позже она трансформировалась в совсем иное устройство, а именно в массив, состоящий из миниатюрных ферритовых колечек, для хранения некоторого объема данных. Форрестер превратил массив в работоспособную матрицу, которая могла быть подключена к процессору.

Ферритовая память состоит из множества ферромагнитных керамических сердечников, собранных в матричную структуру посредством прошивки, то есть проводов, проходящих через центр каждого сердечника. Каждое колечко способно хранить один бит данных, так что можно представить себе физическую сложность этой системы. В первых конструкциях использовалась четырехпроводная система, включающая два координатных провода X и Y, считывания (Sense) и задержки (Inhibit), в последующем Sense и Inhibit объединили. Обычно конструкция имела форму куба, поэтому массивы памяти имели внутреннее название «куб». Например, отечественная машина M-220 могла быть укомплектована четырьмя кубами, каждый из которых способен хранить 4096 слов по 45 разрядов.

Физическая основа ферритовой памяти заключается в наличии петли магнитного гистерезиса. Эффект гистерезиса состоит в том, что магнит в сердечнике может переменить полярность только в том случае, если проходящий через проводники ток будет больше определенного порогового значения.

Поле от двух проводников X и Y суммируется и, если сумма на пересечении двух координат окажется выше критической, то можно прочитать или записать один бит информации. При чтении содержимое сердечника разрушается, поэтому требуется восстановление после чтения, то есть обращение к памяти требует несколько циклов.

Джей Форрестер, изобретатель ферритовой памяти для компьютеров

Хорошо известно, что магнитные процессы сами по себе не слишком быстрые, они заметно медленнее электрических, а удвоение вызывало еще большее замедление, поэтому возникал конфликт между производительностью процессора и производительностью памяти. Для разрешения противоречия использовались довольно сложные конструкции из суперпозиции множества решеток.

При всех ее недостатках ферритовая память имеет целый ряд преимуществ по сравнению с полупроводниковой. Она не теряет данные при отключении питания, на нее почти не влияют электромагнитные и радиационные излучения. По этой причине такой тип памяти долгое время использовался на космических аппаратах. Но зато она весьма чувствительна к перегреву.

Переход от ферритовой памяти к полупроводниковой произошел в середине 70-х. Прежде в один шкаф двухметровой высоты в PDP/11-70 можно было упаковать всего 512 Кбайт памяти, что заметно сдерживало возможности этой достаточно мощной машины. Когда в тот же шкаф удалось поставить две полупроводниковые платы по 3 Мбайт, прирост производительности был многократным. 

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями