Princip feritových pamětí je popsán ve spoustě knih z let 1970-90, kdy se tyto paměti houfně používaly a jejich vývoj se ubíral obecně "magnetickým" směrem, neboť se nepředpokládal tak zdařilý rozvoj technologie polovodičových struktur.

Princip
Feritová paměť o které je toto krátké pojednání je typu 3D a velmi stručně vzato pracuje na principu magnetické hystereze feritového kroužku. Když kroužkem provlékneme drátek a tím drátkem vedeme proud jehož hodnotu budeme pomalu zvyšovat, bude se zvyšovat intenzita magnetického pole kolem drátku a od určité velikosti způsobí skokové zmagnetování kroužku jedním směrem. Vlastnosti tohoto feritu jsou takové, že toto zmagnetování je trvalé i při změně směru proudu - do určité intenzity proudu se nic nedějě, feritový kroužek drží svoji magnetizaci na původní hodnotě a směru. Teprve při překročení této intenzity kroužek "překlapne" do opačného směru magnetizace a zase drží. Pochopitelně tato magnetizace zůstává i po odpojení napájecího napětí. Známým vyjádřením této vlastnosti je tzv. hysterezní křivka ("esíčko"). V našem případě je hodně široká.

Zápis jedničky
V naší paměti jsou skrz kroužek protaženy tři dráty (viz obrázek pod odstavcem, ten kůl je pentelka 0,5mm). Dva z nich tvoří takzvané "adresovací vodiče X a Y". Na naší desce je 128 vodičů X a 128 vodičů Y. Pokud přivedeme do jednoho vodiče X a do jednoho vodiče Y proudový impuls s intenzitou poloviční než je třeba k překlopení feritu, sečtou se tyto intenzity právě v jediném kroužku na celé ploše matrice, ve kterém se naše vodiče kříží. Tak jsme "zapsali" jedničku do jednoho bitu.

Čtení
Pro čtení je použit třetí vodič, který prochází zjednodušeně vzato všemi jádry na jedné ploše - je to jeden bit slova. Chceme-li přečíst informaci z feritu do kterého jsme předtím zapsali jedničku, proženeme adresovacími dráty zase proudový impulz s poloviční intenzitou ale opačnou polaritou. Na třetím vodiči je připojen citlivý komparátor s jednobitovým registrem. Pokud byl ferit zmagnetován do jedničky překlopí se čtením do nuly a toto překlopení (změna vektoru magnetické indukce) vyvolá na čtecím vodiči indukční špičku, která je komparátorem vyhodnocena a zapsána do registru.

Obnova
No jo, jenže my jsme si čtením jedničku vynulovali a to zpravidla nechceme. Proto je ihned po čtení prováděna obnova informace a do feritu se zapíše další dvojicí impulzů právě přečtená hodnota z bitového registru.

Čtení nuly
Pokud je ve feritu zapsána nula a my jím proženeme čtecí impulzy, nedojde k jeho překlopení a komparátor nic nezapíše do registru.

Zápis nuly
Potřebujeme-li na stejné místo zapsat nulu, pustíme do vodičů X a Y poloviční proudy jako u zápisu jedničky. Tím by došlo k překlopení feritu do stavu "jedna". Jelikož chceme zapsat nulu (nechceme překlopit ferit) pustí řídící logika třetím - čtecím vodičem poloviční proudový impuz opačným směrem. Tím se nám do daného bitu nezapíše jednička, protože tento tzv. blokovací impulz sníží intenzitu ve všech feritech daného bitu a tedy i v tom ve kterém se naše proudy sčítají. Bity které zapisují jedničku tento proudový impulz negenerují.

Nulování
Logicky předcházelo zápisu neboť tam kde byla jednička se výše uvedeným způsobem nedá zapsat nula, bylo nejprve nutno slovo na dané adrese přečíst (tím ho vynulovat) a pak zapsat kýženou informaci.

Organizace paměti
Na jedné ploše desky je 128 x 128 = 16k jadýrek. Deska je oboustranná a celou paměť o kapacitě 16k x 24 bitů tvořilo 13 těchto desek (1 bit byl paritní, jedna deska jednostranná). Desky byly na okrajích propojeny adresními vodiči do bloku. Na fotce je patrné rozdělení desky do čtyř kvadrantů - kvůli snížení přeslechů měl každý z nich svůj komparátor.

Rovněž kvůli snížení přeslechů jsou ferity vždy po čtyřech pootočeny o 90°. To je lépe vidět na detailu: 

Bitový zesilovač FHX
Každé ploše (tedy každému bitu) náležela jedna deska se čtecími komparátory a generátorem blokovacího proudu. Tato deska byla označena FHX a patřila k nejporuchovějším dílům celého počítače. Ostatně i na fotce je vidět nápis tužkou na konektoru: "neumí 1", což znamenalo, že deska neuměla zapisovat jedničku do daného bitu. Tlusté kostky na desce jsou takzvané "hybrydy" (umím česky ale to je polský výrobek !!!), obsahují na skleněném substrátu napařené vysoce přesné odporové sítě a tranzistory ke generování proudových impulzů, případně zalité toroidové transformátorky. Jediný spirálový potenciometr na desce reguloval intenzitu blokovacího proudu.


Deska FHX

Adresovací deska FMW
Obsahovala generátory adresovacích impulzů X a Y a dále hybridní obvody (ty čtyři obrovské rakve - viz následující obrázek) ve kterých bylo mračno proudových toroidních transformátorů, které budily adresovací vodiče.


Deska FMW

Další logika
Desky jsem si neschoval, ostatně nebylo na nich nic tak zajímavého, TTL logika z polských a českých obvodů (ovšem řady 54xxS), snad jako zajímavost můžeme pokládat to, že časování se dělalo pomocí MKO na tranzistorech UJT. Logika se starala o časování celých cyklů paměti (čtení a regenerace nebo nulování a zápis), o vyhodnocení parity a o adresaci. K paměti patřil ještě zdroj na principu sériového předstabilizátoru - neuvěřitelně spolehlivý, avšak vážící cca 30 kg a stabilizátory jednotlivých napětí se sekvencerem jejich zapínání.

Nastavování paměti
Nastavování paměti nebylo potřeba příliš často, pokud mašina běžela. Pokud se ale třeba na měsíc odstavila, bylo někdy nutno paměť nastavit. Jednalo se o časování adresovacích a blokovacích impulzů a nastavení jejich amplitudy. K tomu byla nutná proudová sonda, kterou bylo možno na backpanelu chytit jeden drátek v kabeláži a osciloskop s pásmem 100 MHz aby bylo možno měřit a ne pouze cosi zobrazovat. No a potom dokumentace v polštině nebo ruštině a půl dne trpělivosti v hodně stísněných podmínkách (kontejner).

Opravy paměti
Na počítači byl HW obvod, který umožňoval paměť testovat - cyklicky se procházely adresy a do nich se zapisovaly buď vzorce (šachovnice nul a jedniček) nebo spíše informace z klávesnice. Podle toho na které adrese nebo při kterém bitu se paměť v testu zastavila se dalo sáhnout do roštu a vytáhnout danou desku. Princip vojenské techniky v té době byl "záloha 100%" takže jsme v podstatě měli v bednách celý počítač ve formě desek. V té době mě začalo bavit to co mně živí dodnes - přicházet poruchám na kloub. Takže ne jenom půlením intervalu vyměňovat skupiny desek až se trefím ale měřit, uvažovat, bloumat ve schématu a pak vyměnit třeba přímo integráč na desce - to byla pýcha! Jenomže podmínkou bylo mít schémata a rozumět jim. A mít na to čas.

Závěr
Ten článek jsem napsal zpaměti, nenašel jsem zatím dokumentaci (ale někde na půdě je ...) takže se omlouvám za nedodržení některé terminologie. Spíš jsem chtěl jenom hodně stručnou formou popsat pár technických relikvií a možná už i zapomenutých principů z dřevních dob výpočetní techniky tak jak jsem je poznal na vlastní kůži.

Autorem textu a obrázků je Ing. Ladislav Krucinsky