磁芯存储器

磁芯存储器，磁芯存储器或铁氧体磁芯存储器，是计算机随机存取（RAM）的非易失性存储器的早期形式。 它由穿在电线上的硬磁环形磁芯组成，可以通过电线中的电流重新磁化和读出。 各个环形磁芯的剩磁符号代表它们的存储内容。

磁芯存储器从 1954 年到 1975 年左右在当时常见的计算机中使用。

这里所说的磁芯存储器是为了区别于Core Rope Memory，后者作为ROM工作，程序由布线类型定义。 这也使用环形磁芯，在这种情况下，环形磁芯不会以磁性方式存储任何信息，而仅用作发射器。

磁芯存储器本质上由大量可磁化的硬磁性铁氧体磁芯组成，这些磁芯形成环状，因此称为环形磁芯。 在此上下文中，硬磁意味着每个磁芯可以在剩余磁通密度 Br 的符号中存储一个数据位。 至少有两条相互绝缘的电线运行以读取或写入核心通过环形开口，如相邻图中的芯上所示。

写入线中的电流Im必须足够大以便写入超过磁芯磁路中电流Im产生的矫顽磁场强度Hc。 结果，剩余磁通密度符号中的状态存储在环的硬磁材料中，其具有几乎方形的磁滞回线。 剩余磁通密度可以假定两个稳定点，在磁滞回线上用 Br 和 −Br 表示。

在写入过程的同时，在第二条线（读取线）中感应出电压脉冲，可用于确定最初存储在磁芯中的剩磁通量密度的方向。 因此只能破坏性地读出信息。 然后必须重写可能重新磁化的核心，以恢复原始数据内容。

磁滞曲线的相邻图中说明了读出过程：如果磁芯中先前存储了正剩磁通量密度 +Br，则写入“0”会导致读取线上的电压脉冲 Ul 数量级为磁芯中磁通量密度的巨大变化为 100 mV。 在左侧的磁滞曲线中，磁通密度的过程用箭头标出。 在关闭写入线中的电流 Im 后，剩余磁通密度 −Br 保留在核心中，这对应于“0”状态。 然而，如果负的剩余磁通密度 −Br 先前存储在磁芯中，则磁通密度仅通过磁滞曲线的一小部分并且变化率最小。 因此，读取线上的电压脉冲也是最小的。 在这两种情况下，核心在读取后都处于状态“0”，如果需要，必须通过反向流 -Im 重写原始内存内容。

除了磁芯存储器之外，还需要读取放大器来操作，它将读取线上的低电压脉冲转换为合适的逻辑电压电平。 书写需要电源。

使用了以下技巧，这样每个核心就不需要两条单独的电线和自己的读取放大器：写入线的电流 Im 被分配到两条电线之间，每条电线仅承载磁化反转所需电流强度的一半。 这些 X 和 Y 线以格子结构（矩阵）排列，并在每个交叉点承载一个芯。 如果现在要处理一个特定的磁芯，所需电流的一半由相关的 X 线和相关的 Y 线提供。 因此，其他核心要么只达到场强的一半，要么根本没有达到，并且不会改变它们的状态。

要实现 16 kbit 存储器，需要 2×128 根电线和同样多的可控电流源。

矩阵中的读写还需要两根线，它们绕过所有的磁芯——感测线或者也叫S-wire，在早期的磁芯存储器中还有blocker-wire（抑制线，Z）。

基本上，读取和写入周期总是同时执行。 在读取周期中，相应的核心通过 X 和 Y 线重新磁化，朝向逻辑“0”。 如果核心已经事先存储了一个“0”，则在读取周期中什么也不会发生，但是对于一个“1”，由于磁反转，在 S 线中感应出一个脉冲。 在写周期中，磁芯再次在“1”方向被磁化。 在先前存储的“0”的情况下，在写周期期间通过阻断线以相反方向发送电流。 这足以将 X 和 Y 线的磁场强度减弱到铁芯不会在“1”方向重新磁化的程度。

由于感测线和阻断线从不同时使用，后来的系统只使用一根线。 一个额外的控制在两个功能之间切换。

带有磁芯存储器的计算机系统经常利用这样一个事实，即根本不需要保留每个读取值：如果 例如，如果要将一个值添加到一个数据字，它最初只是读取（读取周期）。 写周期一直等到添加完成。 那么写的不是原来的值，而是相加的结果。 这样，某些操作的速度可以提高一倍。

读/写周期花费的总时间称为周期时间； 它是衡量磁芯存储器运行速度的指标。