MEMOIRE A TORES DE FERRITE

ordinateur Whirlwind du MIT - 1945 - 1952

Des 1946-47 au MIT, Jay Forester et Ken Olsen  travaillent sur le projet de réaliser un simulateur de vol pour l'aéronautique (à l'origine, pour la marine). Pour cela il leur est nécessaire de disposer d'un ordinateur temps réel.
Le projet de l'ordinateur Whirlwind (tourbillon) nécessitera notamment l'utilisation d'une mémoire rapide .
Après avoir commencé sur une mémoire constituée de tubes à vide, en 1951 Jay Forester se penche alors sur une mémoire révolutionnaire dont chaque point mémoire, chaque bit mémorisé serait stocké dans un minuscule tore de ferrite. La magnétisation d'un tore de ferrite peut être vérifiée en tentant de le démagnétiser:
- si on constate une variation du flux magnétique, c'est qu'il était magnétisé, alors il faut le remagnétiser pour qu'il retrouve son état initial
- si nous ne constatons pas de flux magnétique alors c'est qu'il  n'était pas magnétisé.

Le développement de Whirlwind fut une étape importante dans la construction des ordinateurs hormis les apports technologiques, mémoires à tore de ferrite, et dessin en temps réel sur écran cathodique, la démonstration que "ça peut marcher" fut important sur les hommes. Ken Olsen fondera la société Digital Equipment en 1960, mais aussi c'est en visitant le MIT  en 1948 que le mathématicien Von Neuman voyant que le multiplieur de Whirlwind avait effectué des milliards de multiplications sans erreur qu'il en sorti convaincu du destin des ordinateurs.

Jay Forester   Ken Olsen


Les mémoires à tores de ferrite furent employées dés 1953 jusqu'en 1975

 

 

Les mémoires à tores de ferrite ont été un grand progrès dans le domaine de l'informatique .

Le cycle d'hystérésis de la ferrite peut se représenter pratiquement comme un rectangle ( figure verte à droite)

La figure ci-dessous représente un anneau de ferrite dans lequel on enroule des spires de fil électrique . Si nous appliquons une impulsion électrique à ces spires, créant un champ positif (pos) l'induction magnétique va croître (flèches montantes)  puis lorsque l'impulsion cesse, il résulte une induction rémanente B qui va se retrouver au point supérieur (Sup).

Si , maintenant nous appliquons une impulsion électrique de sens contraire créant un champ négatif, (Neg) , l'induction rémanente se retrouve en position inférieure ( Inf). L'induction ne peut plus prendre une autre valeur que "sup" et "inf" , dans la pratique pour démagnétiser un matériaux, ont le place dans un champ sinusoïdal qui tend progressivement vers 0.

En l'absence de variation de champ, l'induction se conserve indéfiniment dans l'une des deux positions (sup ou inf)

Le dessin de droite représente une portion d'une mémoire à tores de ferrite . Un tissage de fils électriques en rouge fils horizontaux en bleu fils verticaux à chaque intersection est placé un tore de ferrite. Chaque tore est au croisement d'une ligne et d'une colonne . Un troisième fil parcourt l'ensemble des tores.
Si nous réunissons une ligne et une colonne ( trait interrompu noir)  la ferrite à l'intersection, et elle seule,  se trouve munie d'une spire. En appliquant une impulsion sur les deux entrées , la ferrite va pouvoir être magnétisée.
On sait qu'un conducteur électrique qui subit une variation de flux magnétique est le siège d'une différence de potentiel, ce sera le rôle du fil vert , fil de lecture.

Supposons que, à l'origine, la magnétisation de la ferrite concernée était en position supérieure, l'envoi d'une impulsion créant un champ positif ne va pas faire varier l'induction donc pas de variation du flux, on ne verra donc aucune tension sur le fil de lecture. Si par contre l'induction au départ était en position inférieure une variation de l'induction va se produire (de inf à sup ) et une impulsion apparaîtra sur le fil de lecture.

Si l'action précédente était une interrogation ( l'induction était-elle à sup ou à inf ?), lecture du bit contenu dans cette ferrite , si l'induction était dans la position inf, on voit que l'interrogation a modifié l'état de la ferrite, il faudra donc envoyer une impulsion de sens contraire pour revenir dans  la position initiale.

 

http://www.flickr.com/photos/maurin/4293102716/
http://www.feb-patrimoine.com/nsdat/mediatheque/expos/mam_2008/Borne_MAM/12.html
http://mapage.noos.fr/fholvoet/

Les mémoires à tores de ferrite ont l'avantage donc de ne pas s'effacer en l'absence d'alimentation et d'être à accès aléatoire. Il ne faut pas prendre le terme aléatoire comme nous l'employons habituellement, ce terme s'oppose au terme séquentiel , c'est à dire que l'on peut accéder directement au bit voulu sans lire toute une séquence d'information. Ainsi le temps d'accès est toujours à peu près constant. Avant l'arrivée des semi conducteurs et l'abaissement du coût des mémoires reprom et surtout des mémoire flashes, ces mémoires étaient ce qui se faisait de mieux. Le diamètre des tores étant de l'ordre du millimètre, le travail du tissage ne pouvant se faire qu'à la main, il fallait des mains expertes et ne coûtant pas trop cher pour réaliser ces tissages. Inventées en 1949 par des chercheurs universitaires américains, elle ont été employées jusqu'en 1975.
Elles ont équipé les plus prestigieux ordinateurs notamment le CDC6600 l'ordinateur le plus rapide du monde de 1962 à 1969, puis son successeur le CDC 7600 tout deux construits par Cray et son équipe.

 

 

Numéro de la Fiche 208
Dernière mise à jour 06-12-2013