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Mémoires
magnétiques

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Sujet purement historique que je traite sur demande d'une étudiante.

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Mémoire magnétique de 1 bit

Les premières mémoires pour ordinateurs remontent à ce que les jeunes appelleront la nuit des temps, vers les années 1950 !
Les ordinateurs étaient énormes, très peu puissants, comsommaient un courant fou , chauffaient énormément et tombaient en panne en moyenne une fois par heure. Mais, que voulez-vous, il fallait bien un début.

Pour les mémoires, on fit appel à une époque à la rémanence magnétique des métaux ou plutôt des céramiques de type ferromagnétique.

Rémanence magnétique
(théorié succincte mais ce n'est pas un cours d'électricité)

On sait que l'on peut aimanter un matériau ferro-magnétique en le plongeant dans un champ magnétique.
Un champ magnétique peut être produit par un courant passant à proximité d'un échantillon de matériau.

On observe que si, partant d'un échantillon non aimanté, on augmente progressivement le champ magnétique qui l'entoure en augmentant le courant qui passe dans le fils, son aimantation augmente,
passant des points ' 0 ' à ' 1 ' de la figure ci-dessus.

Mais, si à partir de ce point ' 1' , on diminue l'intensité jusquà zéro,
l'aimantation diminue, mais elle ne s'annule pas totalement.
L'échantillon garde alors une aimantation dite rémanente Ar.
Voir partie haute de la figure ci-desus.

Vous avez toutes et tous déjà utilisé un aimant ; vous savez maintenant comment on le génère.

Vous savez qu'un aimant a deux pôles (Nord et Sud). On peut donc dire que l'aimantation est orientée.
Comment inverser cette aimantation ?
La figure montre qu'il faut absolument appliquer un champ magnétique opposé plus intense
que la valeur correspôndant à l'intensité Ic sur la figure ci-dessus. Cette valeur s'appelle "champ coercitif".

  • Si on n'applique pas un champ magnétique inverse supérieur au champ coercitif,
    l'aimantation reprend pratiquement sa valeur précédente dès qu'il cesse.

  • Si on applique un champ magnétique inverse supérieur au champ coercitif,
    l'aimantation s'inverse.

Mémoires à TORES ferromagnétiques


On fabrique un tore (2 mm de diamètre environ) dans lequel on fait passer trois fils :
XX' ; YY' et ZZ'

Oublions pour le moment le fil ZZ'.

Faisons passer dans XX' un peu plus de la moitié du courant qu'il faudrait pour aimanter le tore.
Intensité notée Ia sur la figure "Aimantation" ci-dessus.
Si on fait passer ce même courant : Im > Ia/2 simultanément et dans le même sens dans YY',
le tore s'aimantera dans un sens.
Si on inverse simultanément des deux fils XX' et YY' le tore s'aimantera en sens inverse.

Si un seul fil XX' ou YY' est parcouru par le courant Im
ou si les deux fils sont traversés en sens inverses par ce même courant,
le magnétisme du tore perdure indéfiniment sans changement
.

Insistons : si un seul des fils XX' ou YY' est parcouru par le courant Im
l'aimantation du tore ne change pas.

Tensions induites

Revenons maintenant au fil ZZ'.

L'étude du magnétisme montre que lorsqu'on inverse l'aimantation du tore,
tout fil traversant celui-ci est le siège d'une impulsion de tension dite "tension induite".

Il existe des dispositifs permettant de détecter si une telle inversion a lieu ou non
lorsqu'on inverse simultanément. les courants des fils XX' et YY'.

Nous avons maintenant en mains toutes les notions théoriques de magnétisme
pour comprendre les mémoires à tores.

Matrices de tores


On constitue une matrice de tores conforme au principe du dessin ci-dessous :

  • Chaque tore peut être aimanté ou désaimanté en alimentant convenablement une paire XY précise.
  • A chaque fois que l'on envoie des courants dans l'une des paires XX' ey YY', on peut savoir si on a désaimanté ou non le tore se trouvant à leur intersection en détectant ou non l'impulsion qui apparaîtra ou non dans le fil Z unique.

Exploitation.

Au départ, on aimante tous les tores dans le même sens en faisant passer un courant Im dans tous les fils.
On considère (arbitrairement), que tous les tores sont alors à l'état logique zéro.

  • Pour écrire un bit à l'état ' 1 ' il faut faire paser le courant - Im, précedemment décrit,
    dans les deux fils qui se croisent dans ce tore.
  • Pour écrire un bit à l'état ' 0 ' il faut faire paser le courant + Im, précedemment décrit,
    dans les deux fils qui se croisent dans ce tore.
Bien remarquer que seul le tore qui se trouve au croisement des deux fils alimentés est modifié.

 

  • Pour lire un tore particulier, on fait passer le courant +Im précédent dans les deux fils XX' et YY' qui s'y croisent.
    En somme on le force à l'état "zéro".
  • Si on détecte une impulsion dans le fil unique ZZ',
    c'est qu'il était à l'état ' 1 ' (il faut alors s'empresser de le remettre dans cet état).
  • Si on ne détecte pas d'impulsion,
    c'est que le tore était déjà à l'état "zéro". On n'a rien changé mais maintenant, on sait.

Images d'une ancienne carte mémoire à tores de 6 Koctets





Sur la photo ci-dessous, on voit mieux les fils transversaux
(représentés à 45° des fils horizontaux et verticaux dans le schéma de principe ci-dessus)




Merci, Bruno VALON, pour ces photos !



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