1960年代，NASA工程師做出了一項技術決定，定義了太空人與太空船之間的關係：當需要複雜決策、精確協調和快速反應時，太空船應該如何被控制？他們決定，預見社會多方面的發展，最佳結果是以數位執行並由人類監督；人腦將與由導線和磁鐵組成的人工記憶體配對。

20世紀中葉數位計算的演進對記憶體技術提出了挑戰。工程師需要更多容量、更低成本、更快存取速度、更高密度且更可靠的記憶體，這促成了磁性記憶體技術的創新與發展，直到1970年代半導體記憶體開始主導市場後才趨緩。

本文探討了這些磁性記憶體技術。1962年，甘迺迪總統承諾NASA在1970年前將人類送上月球。NASA工程師意識到任務的複雜性：太空船將超越音速，進入全新空氣動力學範疇，並在脫離地球大氣層後僅靠重力和推力反應航行。太空人無法以足夠快且抽象的方式反應，控制以每秒超過11公里速度飛行、精確且節能地抵達38萬4千公里外的目標。

他們認為，駕駛這種太空船更像是極速的控制反饋與解決複雜方程式，而非傳統飛機駕駛。即使是月球著陸這段短暫的手動控制，也由導航電腦介入，操作飛行員控制、感測器與執行器間的反饋迴路。

將這些任務交給導航電腦，促成了阿波羅導航電腦（AGC）的規格制定。AGC需要以適當頻率觀察太空船狀態（如速度、位置），並運用已知資訊與計算決定行動以維持航向。

因此，AGC必須儲存完成數學計算所需的資料與程式，並與感測器、執行器及使用者介面互動。執行程式需載入唯讀記憶體（ROM），並利用感測器資料執行指令，這些資料必須暫存於可抹除的隨機存取記憶體（RAM）。

AGC的記憶體核心特殊之處不在於儲存資料量或計算能力，而是其必須在振動、溫度與輻射環境下可靠運作，且體積小、重量輕。

研究這些技術時，我發現資訊混亂。許多技術雖知名，但少有深入技術探討。高品質的檔案資料難尋，我希望找到實例圖片、元件圖解、技術細節、生產或開發日期，以及材料、發展歷史與性能特性等元資訊。

雖然這些技術在檔案館、私人與公共收藏及博物館中佔有重要地位，但易懂的磁性記憶體發展敘述卻難以取得。因此，我謹以此文貢獻一己之力，至少滿足個人興趣。

首先，簡介記憶體本身及工程師用以分類與描述記憶體技術的參數。

TROS（變壓器唯讀儲存器）由T. L. Dimond於1945年在貝爾實驗室開發，IBM早期大型主機採用。它與IBM的穿孔卡機相輔相成，保留類似的程式設計流程。

單一導體透過穿過或繞過多個鐵氧體（決定字長）來編碼字元，每個鐵氧體繞有感應線圈形成變壓器。當特定導體（對應記憶體地址）通電時，穿過的鐵氧體會感應出電流，代表「1」位元；繞過的則無電流，代表「0」。

IBM System/360主機中，鐵氧體為矩形「U」形，成對排列於兩排，上方有條固定桿完成磁通迴路，方便開啟。

資料編碼於聚酯薄膜（PET商標名Mylar，1948年專利），薄膜上有兩條銅軌，穿過鐵氧體的矩形切口。薄膜可在其中一條軌道打孔以編碼1或0。每片薄膜有60個鐵氧體（即每字60位元），兩條導體共120位元。

薄膜套於鐵氧體周圍並堆疊，鐵氧體以帶有讀取線圈的桿固定。每片薄膜的導體端點可連接以定位地址。

重新編程相對簡單，只需打開組件更換薄膜。IBM熟悉穿孔卡程式設計，這方法便於程式設計師使用。

體積龐大且速度較慢，對早期大型主機無大礙，但隨著記憶需求增加與電腦縮小，限制明顯。

核心繩記憶體（Core Rope Memory）由MIT儀器實驗室於1960年代初用於阿波羅導航電腦。它由大量較大直徑的磁芯組成，每個磁芯代表一個字元。磁芯具有高磁導率與矩形電磁感應特性，能在兩個穩定磁化狀態間切換。

磁芯透過導線穿過，導線分為數據線（編碼位元）、設置/重置線（設定磁芯狀態）及抑制線（用於地址編碼）。

讀取時，先選定地址使除一個磁芯外皆被抑制，設置/重置線通電使該磁芯磁化為「1」，再反向通電使其翻轉為「0」，此翻轉在數據線中感應出電流，表示該字元的位元組合。

此技術以一磁芯代表一字元而非一位元，實現當時高密度記憶。早期阿波羅核心繩模組每磁芯有128條數據線，後增至192條，512個磁芯每模組，4模組共超過50萬位元。

為防止宇航員尿液短路，記憶體以塑膠樹脂封裝，製成後極為堅固。此技術輕巧且節省空間，符合阿波羅任務需求。

製造昂貴且耗時，錯誤難以檢查或除錯，無法全自動化繞線，不適合一般工業用途。

磁芯記憶體由Jay Forrester於1951年在MIT為Whirlwind I電腦研發。小磁芯排列成平面，交叉點為記憶體地址。每磁芯存一位元，字元由多層平面堆疊組成。

寫入時，選定X、Y導線同時通電，磁芯翻轉，電流極性決定位元值。讀取時，X、Y導線以相反極性通電，若磁芯為「1」則翻轉為「0」，翻轉時在感應線圈產生電流，讀取後需重寫，速度較慢。

此記憶體可抹除、相對節省空間且可靠，但機械微縮受限，速度快於其他選項。

磁帶記憶體於1951年由IBM商用，磁帶塗覆磁性材料，繞於兩個伺服馬達控制的軸上，通過讀寫頭讀寫資料。

資料以磁場編碼，讀取時磁帶移動感應電流。容量可擴充，只需增加磁帶長度。磁帶技術延續至今，仍用於資料備份，容量可達57.6EB。

缺點是易受磁場干擾，且機械磨損，存取為序列式，隨機存取延遲大。

磁泡記憶體於1960年代末由貝爾實驗室開發，利用薄磁膜中形成的微小磁泡作為位元。磁泡在磁場引導下沿軌道移動，形成移位暫存器。

寫入時產生磁泡代表「1」，無磁泡代表「0」。讀取時磁泡被分裂並複製，通過磁阻結構檢測磁場變化，讀取後磁泡被銷毀。

此技術非揮發性，無機械零件，密度高，適合極端與軍事應用。製造成本高，隨機存取效率低。

總結來看，每種磁性記憶體技術皆因應特定應用需求與當時技術條件而生。MIT工程師為AGC選擇核心繩作為ROM，核心記憶體作為RAM，兼顧密度與環境耐受性。

現今太空船多採用電子記憶體，如DRAM、SRAM、Flash與EEPROM，因成本與輻射硬化考量。未來仍有新技術如鐵電RAM、磁阻RAM等待開發。

隨著資料量爆炸成長，對長期儲存且低功耗記憶體需求增加。人工智慧基礎設施也推動記憶體技術變革。

最後，對於過時記憶體技術的保存同樣重要，這些技術是文化遺產的一部分，值得被記憶與保存。