Mémoire à tores magnétiques

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Vue d'une section d'une mémoire à tores magnétiques. On y voit bien les tores et les fils de lecture/écriture qui les traversent. La distance entre les tores est d'environ 1 mm.

La mémoire à tores magnétiques fut la forme dominante de mémoire vive des ordinateurs durant 20 ans (de 1955 à 1975).

Cette mémoire était composée des petits tores (anneaux) de ferrite traversés par des fils qui servaient à y écrire et y lire des informations.

Description[modifier | modifier le code]

Chaque tore correspond à un bit de donnée. Les tores peuvent être magnétisés dans deux directions différentes (sens horaire et antihoraire). Le bit enregistré dans le tore est zéro ou un selon le sens du champ magnétique. Les fils traversant les tores sont arrangés pour permettre de magnétiser les tores et de lire le sens des champs magnétiques en envoyant des courants électriques dans les fils.

Chaque tore est traversé par 4 fils :

  • 2 pour l’adressage X, Y ;
  • 1 pour la commande lecture/écriture et 1 pour le rafraîchissement ; ces deux fils traversent tous les tores d'une mème carte.

La lecture du contenu du tore remet le contenu à zéro (ce phénomène s'appelle une lecture destructrice), ce qui nécessite de réécrire le contenu du tore pour rétablir sa valeur originale.

Caractéristiques[modifier | modifier le code]

Temps d’accès[modifier | modifier le code]

À leur début, dans les années 1950, les mémoires à tores magnétiques avaient en général des cycles d'environ 6 µs, cycles qui ont pu être réduits à 1,2 µs au début des années 1970 et à 0,6 µs au milieu des années 1970. Il existait toutefois des mémoires beaucoup plus rapides, à l'exemple de celle du CDC 6600 qui avait un cycle mémoire de 1 µs en 1964[1]. Déjà à cette époque, de grands efforts étaient faits pour réduire le temps d'accès à la mémoire et augmenter la largeur de bande passante entre la mémoire et le processeur, comme la superposition de plusieurs grilles de mémoires, chaque grille contenant un bit d'un mot et le contrôleur de la mémoire pouvait lire simultanément un bit dans 32 grilles pour obtenir un mot de 32 bits en un seul cycle mémoire.

Insensibilité aux perturbations[modifier | modifier le code]

La mémoire à tores magnétiques est une mémoire non volatile, c'est-à-dire une mémoire qui maintient son contenu en l'absence d'alimentation électrique. Elle est aussi relativement peu affectée par les impulsions électromagnétiques et les rayonnements radioactifs. Ces caractéristiques étaient des avantages importants pour certaines applications comme les automates programmables industriels, les installations militaires, les véhicules militaires comme les avions militaires et les véhicules spatiaux. En raison de ces caractéristiques, les mémoires à tores magnétiques ont continué à être utilisées dans certains équipements de nombreuses années après l'apparition des mémoires à semi-conducteurs. Entre autres, ces mémoires ont été utilisées dans la navette Challenger et le contenu de la mémoire de l'ordinateur de la navette a été conservé malgré l'explosion de la navette et sa chute subséquente dans l'océan[2].

Un module de 10,8 × 10,8 cm de mémoire à tores magnétiques provenant d'un CDC 6600. Le module contient 512 octets (64 x 64 bits).

Sensibilité à la température[modifier | modifier le code]

Une autre caractéristique de cette mémoire était sa sensibilité à la température : l'intensité du courant nécessaire pour magnétiser les tores dépendait de la température. Dans certains ordinateurs, comme les ordinateurs de la série PDP de DEC, ce problème a été résolu en dotant la mémoire d'une thermistance qui permettait au contrôleur de la mémoire d'ajuster l'intensité du courant en fonction de la température. Dans d'autres ordinateurs, comme les IBM 1620, 7090, 7094 (premiers modèles) et 7030, le problème a été résolu en plaçant la mémoire dans une enceinte maintenue à température constante. Conséquence de cette architecture, la mise en marche de l'IBM 1620 pouvait prendre jusqu'à 30 minutes, soit le temps nécessaire pour que la mémoire atteigne sa température de fonctionnement de 41 °C. La mémoire était chauffée plutôt que refroidie parce qu'il était moins coûteux de maintenir la mémoire à une température élevée que de la refroidir.

Prix[modifier | modifier le code]

Au début des années 1970, le prix de la mémoire à tores magnétiques était d'environ 1 dollar américain par mot de 4 octets.

Dépannage[modifier | modifier le code]

Les problèmes de mémoires de tores magnétiques étaient longs à diagnostiquer, car les programmes de diagnostics devaient tester les tores un à un sous diverses conditions. Heureusement, ces problèmes étaient peu fréquents, car ces mémoires étaient relativement fiables comparativement aux autres composantes des ordinateurs de cette époque.

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. (en) Control Data 6600 Training Manual (section 4), juin 1965, document numéro 60147400.
  2. (en) Magnetic Core Memory sur le site fsu.edu.