Manyetik çekirdek bellek

Manyetik Çekirdek Bellek (Magnetic Core Memory) iyi derecede Ferromanyetik maddelerin ortamdaki manyetik alan kuvvet çizgilerinin yönelimine uygun olarak mıknatıslanmaları ve bu mıknatıslanmalarını koruyabilmelerinden yararlanarak elektronik hafızalamada kullanılan ilk yazılabilir-okunabilir RAM belleklerdir.1950'li yıllarda geliştirilmişlerdir.

Ferromanyetik maddeler ortamdaki manyetik alanın yönelimini kaydeder ve manyetik alan kaybolsa da saklar. Kısacası ortamın manyetik alanına göre mıknatıslanır ve bu mıknatıslanmayı sürdürür. Manyetik çekirdek bellek denen elektromekanizma, ferromanyetik çekirdek denen ferromanyetik maddeden yapılmış makaralardan oluşmuştur. Her bir makara x,y koordinatlarında belli bir konuma sırasıyla yerleştirilmiştir. İstenilen koordinata akım gönderilince istenilen şekilde makaralar mıknatıslanmış olur. Binlerce makara bulunduğu x,y koordinatına uygun olarak mıknatıslık taşıyorsa 1, mıknatıslık taşımıyorsa 0 olarak manyetik sensörlerce algılanırlar. Her bir ferromanyetik makarayı tek tek algılayan manyetik maddeden yapılmış sensörler okuyucuya o koordinatta örneğin (123,345) koordinatında 1 veya 0 olduğu bilgisini verir.Veri böylece girilir ve sonra okunur.Programlama ve yazılım da bu prensibe göre yapılır.

Şekil 1'e bakınız. Burada bir ferromanyetik özellikli maddeden yapılmış metal makara görmektesiniz. x telinden aşağı yönlü akım geçsin, aynı anda y telinden sağ yönünde akım verelim. İkisinin net akımı sağ aşağı yönelimlidir, yani S telinin doğrultusundadır. Sağ el kuralına göre sağ-aşağı yönlü elektirk akan tel, makara üzerinde saat yönünde dairesel manyetik alan kuvvet çizgileri yaratır. Şimdi S telinden sol yukarı yönlü gidecek akım verelim. Sağ el kuralına göre sol-yukarı akan akım taşıyan tel, makara üzerinde saat yönünün tersinde manyetik alan kuvvet çizgileri yaratır.Ferromanyetik makaramız, bu manyetik alanı kaydeder yani ORTAMDAKİ MANYETİK ALANA UYGUN OLARAK MIKNATISLANIR.Yani,x ve y telinden akım verirsek, makara saat yönünde manyetik alan kuvvet çizgileri olacak şekilde mıknatıslanır.z telinden akım verirsek saat yönünün tersi yönünde manyetik alan kuvvet çizgileri oluşacağından x,y tellerinden geçen akımın etkisiyle oluşan saat yönündeki manyetik alanı inhibe eder.Böylece makaradaki manyetik alan nötürlenir,makaranın mıknatıslığı kaybolur.

Çalışma prensibi Ampere kanununa göre akım geçen telde oluşan manyetik alanın sağ el kuralına göre oluşması ve bu manyetik alanın kuvvet çizgilerinin yöneliminin elektrik akımının yönüne bağlı olarak saat yönü veya tersinde olmasından ötürü, Ferromanyetik makaraların buna göre mıknatıslanmalarına dayanır.

Şekil 2'ye bakınız.Her bir ferromanyetik çekirdek denen metal makaraların içinden geçen çapraz giden kırmızı tel(manyetik alanı yani metal makaraların mıknatıslığını inhibe edici) sağ-yukarı yönlü akım taşırken, x ve y doğrultusunda uzanan teller sırayla sol-aşağı yönlü akım taşırsa;,akım taşıyan telin oluşturduğu manyetik alanın yönelimine uygun olarak(sağ el kuralı) oluşan dairesel manyetik alan yönelimi, ferromanyetik çekirdek üzerinde kendisinin eşdeğeri dairesel yönelimli manyetik alan oluşturur.Yani,Ferromanyetik çekirdeğin özelliği o an ortamda bulunan manyetik alanın aynısını üzerine kopyalaması ve saklamasıdır.Ferromanyetik Çekirdek denen Metal Makaraların içinden geçen tellerdeki akım kesilse bile Ferromanyetik madde, son akım yönüne uygun olarak saat yönünde veya saat yönünün ters yönünde manyetik alan oluşturacaktır.

Şekil 3'e bakınız.Her Bir Ferromanyetik Çekirdek denen metal makaraların içinden x ve y doğrultusunda Aktive edici yani Ferromanyetik çekirdeği mıknatıslanmasını sağlayan yönde akım oluşturan telller ve de çapraz(z doğrultusu) giden İnhibe edici yani önceden Aktive edilmiş Ferromanyetik çekirdeğin üzerinde oluşmuş saat yönündeki manyetik alan kuvvet çizgilerini yok edecek saat yönünün tersi manyetik alan kuvvet çizgilerini oluşturan ters yönde akımı içeren tel olmak üzere 3 tel geçer. Her bir makaranın konumuna uygun olarak x,y tellerinden akım gönderilirse sağ el kuralına göre oluşan manyetik alan aynen Ferromanyetik makara tarafından kaydedilir,makara artık mıknatıs özelliği gösterir.Bu Aktive edici sinyal 1'dir. Eğer z telinden ters yönlü akım gelseydi sağ el kuralına göre ters yönlü manyetik alan oluşacaktı,sonuçta Ferromanyetik madde bunu da kaydedeceğinden biri saat yönünde diğeri saat yönünün tersi manyetik alan çizgileri birbirlerini nötürleyecekti,makaranın mıknatıslığı yok olacaktır.Bu nedenle z telinden gelen ve İnhibe edici sinyal 0'dır. Binlerce makara bulunduğu x,y koordinatına uygun olarak mıknatıslık taşıyorsa 1, mıknatıslık taşımıyorsa 0 olarak manyetik sensörlerce algılanırlar..Her bir ferromanyetik makarayı tek tek algılayan manyetik maddeden yapılmış sensörler okuyucuya o koordinatta örneğin(123,345) koordinatında 1 veya 0 olduğu bilgisini verir.

İlk defa 1950'lerde yazılabilir okunabilir RAM bellekler bu mantıkla çalışıyordu. Bu dahice ferroelektromanyetik mekanizma günümüzdeki RAM'lerin çalışma prensibinin temelini oluşturmaktadır.Bu Manyetik Çekirdek Bellek devreleri ilk defa 1949 yılında Harvard Üniversitesi'nde asistanlık yapmakta olan An Wang isimli Şangaylı fizikçi tarafından icad edilmiştir.

1980'lerin ortalarına kadar RAM'lerin temel çalışma mekanizması Manyetik Çekirdek Bellek mekanizmasıydı.Daha sonra mikroçiplerin üretimiyle kullanımdan düşmüştür.Mikroçipler de mekanizmasal olarak manyetik çekirdek bellek mekanizmasının mikro boyutlara indirilmiş halidir.Kısacası farklı formlarda olsa da kullanımı sürmektedir.