Las memorias de anillos de ferrita 2/3

Manuel Rovayo

Texto, dibujos y composición: M. Rovayo
Las páginas originales se encuentran en el Departamento de Lenguajes y Sistemas Informáticos de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería Informática de la Universidad de Sevilla

¡Ajá! ¿Te ha picado la curiosidad, verdad?

Un poco. A ver, ¿cómo se monta una memoria con eso?

El objetivo principal del diseño es reducir el número total de cables independientes, ya que cada uno necesita un circuito que lo controle. Y en las fechas en que se desarrollan estas memorias, hay que construirlos con válvulas termoiónicas (diodos, triodos, pentodos...)

Estudiando los hilos de lectura, vemos que no hace falta uno por cada anillo. Como la corriente que se induce en él al leer de un anillo no es suficiente para que otro conmute, se pueden enhebrar en un hilo todos los anillos de igual posición relativa de todas las palabras. Para una memoria organizada en octetos, bastan 8 hilos de lectura.

Igualmente, podríamos unir con un hilo todos los anillos de una posición de memoria, y formar una estructura bidimensional.

Esta forma de distribuirlos se conoce como organización 2D. En ella, el hilo que pasa por todos los anillos de la posición (el horizontal) se denomina hilo de palabra, y el que pasa por los bits homólogos (el vertical) se denomina hilo de bit.

Para una memoria de 1 kB, se necesitarían 1024 hilos de palabra y 8 hilos de bit, muchos menos que los 16384 iniciales.

¿Y cómo funciona?

La lectura es igual que para un anillo, pero ampliada a todos los de la posición de memoria.

Se hace pasar una corriente negativa por el hilo de palabra de la posición elegida, que lleve a todos los anillos al estado "0".

Los que tienen un "0" siguen igual, y los que tienen un "1" pasan a "0" induciendo una corriente apreciable en su hilo de bit. Pero como esta corriente es menor que la necesaria para forzar una conmutación, no afecta al estado de los demás anillos atravesados por el mismo hilo de bit.

Astuto, ¿verdad?

Pero después hay que volver a grabar los "unos" donde estuviesen...

Para eso, se hace pasar una corriente eléctrica positiva por el hilo de palabra y, simultáneamente, otras iguales por los hilos de bits cuyos anillos hay que poner a "1".

La intensidad de esas corrientes está establecida de forma que una, por sí sola, no es capaz de hacer que los anillos que atraviesa se pongan a "1"; pero dos juntas, sí. Los anillos que reciben el efecto combinado de la corriente en el hilo de palabra con la del hilo de bit se pondrán a "1".

Para escribir una información en una posición de memoria, se sigue un procedimiento similar: primero se ponen a "0" todos los anillos de la fila mediante una corriente negativa (como en la lectura), y después se graban los "unos" que correspondan.

¿Así eran las memorias en aquellos tiempos?

En realidad, no. Todavía eran demasiados hilos, y había que reducirlos mucho más.

Perdona que no haya ido directo al asunto. Con este pequeño rodeo se entiende mejor el próximo paso, que nos lleva a una estructura tridimensional, llamada organización 3D. De momento, piensa sólo en el primer anillo de todas las posiciones de memoria. Imagina que los distribuimos en un plano de M x N (puede ser M = N), y que los enhebramos con hilos de selección horizontales y verticales.

Por razones técnicas, esos hilos estaban colocados de forma que alternasen el sentido de la corriente positiva. En consecuencia, los anillos también tenían que estar alternados.

Usando dos corrientes simultáneas, como en  la escritura con la organización anterior, una en un hilo horizontal y otra en un hilo vertical, bastan M + N (o 2M) hilos para actuar sobre uno de los M x N  (o M²) anillos.

Para formar una memoria de 1024 bits, se haría una matriz de 32 x 32; sólo tendría 64 hilos en vez de los 1024 anteriores.

Para extender la idea a los demás anillos de las posiciones de memoria, sin ocupar demasiado espacio, bastaría con superponer un plano como éste para cada uno de ellos.

Pero así se multiplicaría el número de hilos.

Recuerda que, en el modelo anterior, bastaba con un hilo para todos los anilos de la posición de memoria. Para lograr el mismo efecto, se superponen los planos colocándolos alternados, uno al derecho y otro al revés. Finalmente, se conectan en serie los hilos de selección homólogos uniéndolos en lados alternos, de modo que se forme una especie de zig-zag con cada hilo.

Aquí tienes un esquema con los tres primeros planos, vistos desde arriba:

Así, con una corriente en un hilo horizontal y otra en un hilo vertical se seleccionan todos los anillos de la misma posición de memoria en los diferentes planos. En este esquema, los anillos de cada posición de memoria están alineados en el sentido de la profundidad.

¿Qué te ha parecido?

Muy ingenioso.

Pues aún faltan algunas sorpresas. De momento, en cada anillo ya tenemos tres hilos, dos de selección y el de lectura, que no se ha representado en los dibujos anteriores por simplificar. Pero falta otro.

¿Otro más? ¿Y para qué?

Verás. Como he dicho antes, al aplicar simultáneamente las corrientes en un hilo vertical y en otro horizontal se actúa sobre todos los anillos de una posición.

Para leer, se manda "media corriente" negativa por cada hilo, todos se ponen a "0", y los que estaban a 1 inducen una corriente en el hilo de lectura.

Para escribir, como en el modelo anterior, se empieza poniendo a "0" todos los anillos de la posición de memoria, y luego se graban los "unos". Pero si se manda "media corriente" positiva por ambos hilos de selección, se pondrían a "1" todos los anillos.

Y aquí aparece el hilo de inhibición (en amarillo en el dibujo), que pasa por todos los anillos de un plano, y va paralelo a uno de los de selección.
Cuando, en un plano, el anillo seleccionado debe seguir a "0", se introduce por este hilo "media corriente" negativa que anula el efecto en ese plano de la que circula por el hilo de selección que va paralelo a él.

Si a este esquema le añades el hilo de lectura, que venimos dejando atrás, y le das la vuelta, ya tienes el elemento central del escudo de la profesión:

¡Yo creía que las rayas sólo eran un adorno!

Pues ya ves que no. Las cuatro líneas representan los dos hilos de selección (uno vertical y uno horizontal), el de inhibición (el segundo horizontal, debajo del anterior), y el de lectura (inclinado).

A propósito: alguna descripción oficial del escudo cita tres hilos, que designa como de lectura, de escritura y de inhibición, y no es así, como acabas de ver.

¿Por qué eligieron el anillo de ferrita como emblema?

Porque, cuando se diseñó, las memorias de anillos de ferrita eran lo más distintivo de la profesión.

Se usaron durante más de 20 años y casi no se concebía que la memoria pudiese ser de otra forma.

Aunque hoy son una reliquia, representaron un avance decisivo. Comparadas con las existentes hacia 1950, eran más fiables, mucho más baratas, más rápidas, necesitaban menos espacio y menos energía eléctrica. Por lo tanto, las desplazaron en poco tiempo.

Gracias a ellas, junto con los transistores, los ordenadores electrónicos dejaron de ser equipos casi "de laboratorio" para convertirse en máquinas verdaderamente útiles, y así empezó el desarrollo real de la Informática.

Entonces, usando el tópico, podríamos decir que "hicieron época"...

Fueron casi las únicas que se emplearon desde 1953 hasta mediados de los 1970. Se calcula que en 1976, momento en que se produce su declive, se usaban en el 95 % de los ordenadores instalados. Las memorias de semiconductores, surgidas a principios de los 70, empezaron con los microprocesadores, pero tardaron varios años en llegar a los equipos grandes.

Incluso durante varios años después, todavía se siguieron empleando memorias de anillos de ferrita en equipos especiales. Como no pierden la información si se interrumpe el suministro eléctrico, son muy adecuadas en algunos casos, como aplicaciones de toma de datos, equipos remotos sin operador, etc.

He leído que el "Space Shuttle", la lanzadera espacial, tenía ordenadores con estas memorias hasta que se sustituyeron en una renovación de todo el equipo informático.

Volviendo a la parte técnica: con tanto hilo pasando por todos los anillos ¿cómo era un plano de memoria de aquellos?

Ni te lo imaginas, estoy seguro, porque no es lo que parece según los esquemas anteriores.

Además, como la distribución real es algo liosa (especialmente, la del hilo de lectura), en los libros se suelen poner esquemas más sencillos, y al simplificarlos suelen introducir errores.

Si quieres verlo en fotografía, dentro de una corta selección, ya sabes, pincha aquí.