Оперативная память на магнитных сердечниках использовалась
Обновлено: 07.07.2024
Зачастую незримый вершитель судеб во вселенной информационных технологий, отобрав шанс у одной из них, возвращает его спустя какое-то время. Мол, ну что же, тогда я был не в духе и отдал пальму первенства твоей сопернице. Зато теперь у тебя есть все шансы показать на что ты годишься. Тем более, что за прошедшее время ты наверняка настоялась, как дорогой коньяк, и проявишь себя во всей красе.
Мы настолько привыкли к тому, что в память в современных цифровых гаджетах реализована на полупроводниковых элементах, что не допускаем и мысли о том, что раньше, а уж тем более в обозримом будущем, всё может измениться, и конденсаторы с транзисторами, составляющие основу ячеек современной оперативной и флэш-памяти, уступят насиженное место побежденным ими некогда конкурентам - магнитам.
Эта история явилась результатом моего интереса к уникальным элементам памяти, которыми был оснащен удивительный во всех отношениях ноутбук из прошлого GRiD Compass 1101. В то время, когда большинство его собратьев оснащались 5,25" дисководами, GRiD Compass имел на борту то, что сейчас мы называем SSD или твердотельными накопителями. При этом сделаны они были вовсе не на полупроводниках, а также, как и дискеты менее продвинутых ноутбучных собратьев, использовали магнитную технологию. Правда, особого рода. Это было невероятно, и я захотел разобраться в этой технологии. Тогда я не знал, какую удивительную историю подарит мне моё любопытство. Историю пытливого ума, уникальной интуиции и недюжинной коммерческой смекалки одного единственного человека.
Это - рассказ о изобретении элементов памяти, использующих магнитные свойства вещества. Технологии, прожившей недолгую жизнь, преданной забвению и обретенной заново на новом витке технологической эволюции.
Властелин колец. Компьютерная память 50-х
Давайте признаем - современные технологии полупроводниковой памяти - компромисс, навязанный потребителю микроэлектронной промышленностью. Наверное, нет ничего хуже, чем формировать значение двоичной единицы, загнав толпу таких энергичных созданий, как электроны, в ловушку конденсаторов (как это происходит в микросхемах современной оперативной памяти) или транзисторных затворов (как это реализовано в памяти флэш). Мало того, что юркие электроны несмотря ни на какие затворы стараются утечь из ячейки-темницы, что требует в модулях оперативной памяти периодической перезаписи ячеек, так, выбегая из нее на свободу, они норовят нагреть всё вокруг своей неуемной энергией. Про нынешнего фаворита рынка постоянной перезаписываемой памяти - технологии флэш (неважно какого типа - NAND или NOR) и говорить не приходится. Ведь для того, чтобы загнать электроны под затвор транзистора-ячейки, требуется импульс такой силы, который ячейку эту частично и разрушает. Ограничивая тем самым количество циклов перезаписи и сделав вопрос о надежности SSD одним из самых актуальных среди поисковых запросов в интернете.
Между тем, еще со времен разработки первых цифровых ЭВМ инженерам была известна сила, в той или иной мере присущая любому веществу во Вселенной. Магнитное взаимодействие тел открыто давным-давно и достаточно хорошо изучено, чтобы понять: намагниченность объекта отлично подходит для хранения цифровой информации. Не в последнюю очередь потому, что магнетизм тесно связан с электричеством, и как породить поток тех самых электронов, используя магнетизм объекта, известно еще со времен Фарадея.
Вот почему разрабатывая прототипы памяти с произвольным доступом для первых цифровых ЭВМ, инженеры особо не задумывались о выборе технологии. Идея была проста: магнитное поле хранит бит информации, принцип электромагнитной индукции извлекает этот бит в виде импульса индукционного тока. Всё просто.
Определившись с принципом, инженеры вели эксперименты с материалами, наиболее эффективно хранящими информацию в виде остаточной намагниченности и способами ее преобразования в поток электронов.
Результатом их исследований стала память на магнитных сердечниках (magnetic core memory), где ячейкой хранения выступало кольцо из магнитно-твердого вещества феррита, в химической основе которого лежат разные соединения оксида железа.
Уникальной особенностью феррита является практически прямоугольная петля магнитного гистерезиса. Её верхняя граница соответствует остаточной намагниченности кольца, которое используют в качестве логической единицы, граница противоположной остаточной намагниченности соответствует логическому нулю.
Не будем вдаваться в подробности формирования и считывания информации из ферритового кольца - ячейки magnetic core memory, об этом можно прочитать в массе источников и даже посмотреть интерактивный курс. Остановимся на технологических проблемах, с которыми столкнулись разработчики памяти на магнитных сердечниках.
Фактически, модуль такой памяти представлял собой полотно и четырех переплетенных между собой проводов, ответственных за возбуждение магнитного поля разной направленности, считывание данных и запрета (в случае записи в ячейку логического нуля).
Ферритовые кольца располагались в перекрестье этих проводов, образовывая подобие высокотехнологичной кольчуги. И главной проблемой (если не считать необходимость поддержания определенной (обычно высокой) температуры ферритовых колец) являлась сложность плетения этой кольчуги. Очевидно, что для памяти большого объема нужно больше ячеек, что подразумевает штамповку большого числа колец и сложную процедуру их вплетения в провода. При этом делать такую феррритовую память в виде гигантского гобелена было и технически и экономически нецелесообразно.
Один из способов "плетения" памяти на магнитных сердечниках
Смешно, конечно, вывесить рядом с ЭВМ эдакий ковер и хвалиться всем: а это - наша оперативная память. Поэтому ферриторую кольчугу вплетали в небольшие по объему модули, наподобие пялец для вышивания. Наиболее известную технику плетения таких модулей емкостью 16х16 бит (емкость 256 бит) в то время разработала британская компания Mullard. Существовали вариации и побольше, например, 32х32 бита (емкость 4096 бит). Такие модули последовательно соединялись в секции, из которых монтировались так называемые ферритовые кубы - единицы памяти, подключаемые к ЭВМ.
256-битный модуль магнитной памяти от компании Mullard
Ферритовый куб в сборке
256-битный модуль магнитной памяти от компании Mullard
Очевидно, что и в процесс плетения модулей и в процесс сборки ферритовых кубов вкрадывались ошибки (работа ведь была практически ручная), что приводило к увеличению времени отладки и устранения неполадок.
В поисках компромиссного решения инженеры решили попробовать вместо колец применить ферритовые пластины. В таких пластинах идея ферритового кольца была возведена в абсолют. По сути, вся поверхность пластины была ферритовым кольцом с множеством отверстий, сквозь которые продевались управляющие провода. Процесс изготовления памяти на ферритовых пластинах был несколько проще. Но, все-таки, это была вариация того же самого плетения памяти-кольчуги.
Именно благодаря злободневному вопросу трудоемкости разработки памяти на ферритовых кольцах у сотрудника лаборатории Bell Labs Эндрю Бобека появилась возможность проявить свой изобретательский талант.
Twistor memory. Звездный танец инженера Бобека
Телефонный гигант AT&T, тогдашний владелец Bell Labs был, как никто другой заинтересован в разработке эффективных технологий производства магнитной памяти.
Благодаря своим изобретениям Эндрю Бобек удостоен многочисленных наград от различных научных и инженерных сообществ
Всё более активное использование цифровых ЭВМ в системах коммутации каналов требовало всё большей ёмкости запоминающих устройств. Ну а поскольку базовой технологией того времени была память на магнитных кольцах, инженеры AT&T в полной мере ощутили "пределсти" создания оперативной памяти для своих машин.
Одним из этих инженеров и был Эндрю Бобек, в 1949 году пришедший на работу в Bell Labs из университета штата Индиана.
Бобек решил кардинально изменить направление исследований и предложить альтернативу экстенсивному пути совершенствования памяти на ферритовых кольцах. Первым вопросом, который он задал самому себе, был: "обязательно ли в качестве материала хранения остаточной намагниченности использовать магнитно-твердые материалы наподобие феррита?". Ведь не у них одних подходящая реализации памяти и петля магнитного гистерезиса. В технике давно известны магнитно-мягкие сплавы, обладающие подходящими свойствами. В первую очередь к ним относятся сплавы железа с никелем (пермаллой), железа с никелем и кобальтом (пермендюр) и железа с кремнием (трансформаторная сталь).
Форма петли магнитного гистерезиса различных магнитно-твердых и мягких ферромагнетиков
Бобек начал эксперименты с пермаллоем. Благодаря своим физическим свойствам, этот сплав легко раскатывался в очень тонкую фольгу, не теряя при этом своих магнитных свойств. И Бобеку пришла в голову идея: почему ячейки в магнитной памяти должны быть именно в виде колец? Ведь кольцеобразные структуры можно получить, просто навив фольгу из пермаллоя на несущий провод под необходимым для правильного намагничивания углом в сорок пять градусов. Бобек назвал такой провод твистор-кабелем, в честь модного в то время кручу-верчу танца твист (twist по-английски - "кручение").
Навив подобным образом ленту пермаллоя на достаточно длинный провод, его можно будет свернуть так, чтобы создать зигзагообразную матрицу параллельных twistor-кабелей. Теперь эту мартицу можно запаковать, например, в полиэтиленовую пленку, и массив пермаллоевых псевдоколец продетых через один из несущих проводов уже есть. Второй провод Бобек предложил заменить медной шиной, на который укладывался запакованная в полиэтилен матрица твистор-кабелей. На пересечениях шины и твистор-кабеля располагались небольшие постоянные магниты, поддерживающие необходимое магнитное поле.
Промышленный образец твистор памяти с запакованным в полиэтилен твистор-кабелями
Предложив заменить магнитные кольца твистор-кабелем, Бобек, фактически, решил проблему создания сколь угодно больших по объему массивов памяти. Ведь длинную полиэтиленовую ленту, с впаянными в нее твисторами, можно компактно свернуть гармошкой, перемежая слои медными шинами.
Уникальной особенностью твистор памяти явилась возможность чтения или записи целой строки пермаллоевых псевдоколец, находящихся на параллельных твистор-кабелях, проходящих над одной шиной. Это существенно упрощало конструкцию модуля твистор памяти по сравнению с памятью на кольцах, лишая её дополнительных проводов запрета.
Правда, без ферритовых колец в твистор памяти не обошлось. Закрепленные на каждой из медных шин, они играют роль соленоида, передающего индукционный ток на адресные кабели, идущие к центральной шине ЭВМ.
Вот так, используя удивительные свойства пермаллоя, инженер Бобек разработал одну из самых эффективных модификаций магнитной памяти того времени. Идея твистор памяти настолько сильно впечатлила руководство Bell Labs, что на ее комерциализацию были брошены внушительные силы и средства.
Идея твистор памяти широко рекламировалась в прессе
Очевидные выгоды, связанные с экономией средств на производство твистор ленты (её, в прямом смысле этого слова, можно было ткать), перевесили исследования в смежных областях развития систем памяти. Например, в области использования полупроводниковых элементов. Появление полупроводниковой оперативной памяти, которая была ни сколь не хуже по потребительским качествам, а в производстве стоила в разы дешевле, стало для телефонного гиганта громом среди ясного неба. Тем более, что AT&T была как никогда близка к заключению выгоднейшего контракта с военно-воздушными силами США на поставку модулей твистор памяти для их системы противовоздушной обороны Nike Ajax. Да и сама телефонная компания активно внедряла новый вид памяти в своей системе коммутации TSPS (Traffic Service Position System).
Агрессивное наступление по всем фронтам полупроводниковой памяти, её микроминиатиризация на основе отработанного цикла создания интегральных микросхем, а также простота внедрения в уже существующие микропроцессорные решения (наработки все той же Intel сделало историей не только свежеразработанную твоистор память, но и память на магнитных сердечниках в целом.
Конечно, твистор память применялась в ряде проектов AT&T почти до середины восьмидесятых годов прошлого столетия. Но это была, скорее, агония, чем прогресс.
Впрочем, один положительный момент от разработки твистор памяти все же имелся. Исследуя магнитострикционный эффект в сочетаниях пленок пермаллоя с ортоферритами (ферритами на основе редкоземельных элементов), инженер Бобек подметил одну их особенность, связанную с намагничиванием. Особенность, которая привела к разработке удивительной пузырьковой памяти (bubble memory). Той самой, что устанавливалась у прадедушке ноутбуков GRiD Compass 1101.
О пузырьковой памяти и современном применении изобретения инженера Бобека читайте во второй части статьи.
Память с магнитным сердечником была преобладающей формой компьютерной памяти с произвольным доступом в течение 20 лет, примерно с 1955 по 1975 год. Такую память часто называют просто основной памятью или, неофициально, ядром .
В памяти с сердечником используются тороиды (кольца) из магнитотвердого материала (обычно полутвердого феррита ) в качестве сердечников трансформатора , где каждый провод, пропущенный через сердечник, служит обмоткой трансформатора. Через каждую жилу проходят три или четыре провода. Магнитный гистерезис позволяет каждому из сердечников «запоминать» или сохранять состояние.
Каждое ядро хранит один бит информации. Сердечник может быть намагничен как по часовой стрелке, так и против часовой стрелки. Значение бита, хранящегося в сердечнике, равно нулю или единице в зависимости от направления намагниченности сердечника. Импульсы электрического тока в некоторых проводах через сердечник позволяют установить направление намагниченности в этом сердечнике в любом направлении, таким образом сохраняя единицу или ноль. Другой провод, проходящий через каждую жилу, сенсорный провод, используется для определения того, изменилось ли состояние сердечника.
Процесс чтения ядра приводит к сбросу ядра до нуля, таким образом, стирая его. Это называется деструктивным считыванием . Когда они не читаются или не записываются, ядра сохраняют последнее значение, которое у них было, даже если питание отключено. Следовательно, они представляют собой тип энергонезависимой памяти.
При использовании ядер и проводов меньшего размера плотность памяти ядра медленно увеличивалась, и к концу 1960-х годов типичной была плотность около 32 килобит на кубический фут (около 0,9 килобита на литр). Однако достижение такой плотности требовало чрезвычайно тщательного производства, которое почти всегда выполнялось вручную, несмотря на неоднократные попытки автоматизировать процесс. Стоимость снизилась за этот период примерно с 1 доллара за бит до примерно 1 цента за бит. Появление в конце 1960-х первых полупроводниковых микросхем памяти , которые изначально создавали статическую память с произвольным доступом ( SRAM ), начало размывать рынок основной памяти. Первая успешная динамическая память с произвольным доступом ( DRAM ), Intel 1103 , появилась в 1970 году. Ее доступность в количестве 1 цент на бит ознаменовала начало конца основной памяти.
Усовершенствования в производстве полупроводников привели к быстрому увеличению емкости запоминающих устройств и снижению цены за килобайт, в то время как стоимость и характеристики основной памяти изменились незначительно. Основная память постепенно выводилась с рынка в период с 1973 по 1978 год.
В зависимости от того, как она была подключена, основная память могла быть исключительно надежной. Например, доступная только для чтения память основного троса использовалась в критически важном компьютере управления Apollo, необходимом для успешных посадок НАСА на Луну.
Хотя основная память устарела, компьютерную память все еще иногда называют «ядром», даже если она сделана из полупроводников, особенно людьми, которые работали с машинами, имеющими настоящую базовую память. Файлы, получаемые в результате сохранения всего содержимого памяти на диск для проверки, которая в настоящее время обычно выполняется автоматически при возникновении серьезной ошибки в компьютерной программе, по-прежнему называются « дампами ядра ».
СОДЕРЖАНИЕ
История
Разработчики
Основная идея использования квадратной петли гистерезиса некоторых магнитных материалов в качестве запоминающего или переключающего устройства была известна с первых дней развития компьютеров. Большая часть этих знаний была получена благодаря пониманию трансформаторов , которые позволяли усиливать и работать как переключатели при построении с использованием определенных материалов. Устойчивое переключение было хорошо известно в области электротехники и сразу же стало применяться в компьютерных системах. Например, Дж. Преспер Эккерт и Джеффри Чуан Чу проделали некоторую работу по развитию концепции в 1945 году в школе Мура во время усилий ENIAC .
Фредерик Вихе подал заявку на получение различных патентов на использование трансформаторов для построения цифровых логических схем вместо релейной логики, начиная с 1947 года. Полностью разработанная базовая система была запатентована в 1947 году, а затем куплена IBM в 1956 году. Эта разработка была малоизвестной. однако основная разработка ядра обычно связана с тремя независимыми командами.
Значительная работа в этой области была проведена в Шанхае -born американских физиков Wang и Путь-Dong Woo , который создал передачу импульса контрольного устройства в 1949 году название упомянутого пути , что магнитное поле ядер может быть использовано для контролировать переключение тока; в его патенте основное внимание уделялось использованию ядер для создания систем памяти с линейной задержкой или регистром сдвига . В то время Ван и Ву работали в вычислительной лаборатории Гарвардского университета , и университет не был заинтересован в продвижении изобретений, созданных в их лабораториях. Ван смог запатентовать систему самостоятельно.
Компьютер MIT Project Whirlwind требовал быстрой системы памяти для отслеживания самолетов в реальном времени . Сначала использовалась система трубок Вильямса - система хранения на основе электронно-лучевых трубок , но она оказалась ненадежной и ненадежной. Несколько исследователей в конце 1940-х годов придумали идею использования магнитных сердечников для компьютерной памяти, но компьютерный инженер Массачусетского технологического института Джей Форрестер получил главный патент на свое изобретение основной памяти с совпадающим током, которая позволила хранить информацию в трехмерном виде. Уильям Папян из Project Whirlwind процитировал одну из этих попыток, Гарвардскую «Статическую магнитную линию задержки», во внутренней служебной записке. Первое ядро памяти 32 x 32 x 16 бит было установлено на Whirlwind летом 1953 года. Папиан заявил: «Магнитное хранилище имеет два больших преимущества: (1) большая надежность с последующим сокращением времени обслуживания, затрачиваемого на хранение; (2) более короткое время доступа (время доступа к ядру составляет 9 микросекунд: время доступа к трубке составляет примерно 25 микросекунд), что увеличивает скорость работы компьютера ».
В апреле 2011 года Forrester напомнил, что «использование ядер Wang никак не повлияло на мою разработку оперативной памяти. Память Wang была дорогостоящей и сложной. Насколько я помню, что может быть не совсем правильно, в ней использовалось два ядра. на двоичный бит и, по сути, была линией задержки, которая сдвинулась немного вперед. В той степени, в которой я мог сосредоточиться на этом, подход не подходил для наших целей ». Он описывает изобретение и связанные с ним события 1975 года. С тех пор Форрестер заметил: «Нам потребовалось около семи лет, чтобы убедить отрасль, что память с произвольным доступом на магнитных сердечниках - это решение проблемы недостающего звена в компьютерных технологиях. после семи лет в патентных судах, убеждая их, что не все они подумали об этом первыми ».
Третьим разработчиком, участвовавшим в ранней разработке ядра, был Ян А. Райчман из RCA . Плодовитый изобретатель, Райхман разработал уникальную систему сердечника с использованием ферритовых лент, обернутых вокруг тонких металлических трубок, построив свои первые образцы с использованием переделанного аспиринного пресса в 1949 году. Райхман также продолжил разработку версий трубки Вильямса и руководил разработкой Selectron .
Два ключевых изобретения привели к разработке памяти на магнитных сердечниках в 1951 году. Первое, изобретение Ан Ванга, было циклом записи после чтения, который решил проблему использования носителя данных, на котором процесс чтения стирает прочитанные данные. , что позволяет создавать последовательный одномерный регистр сдвига (50 бит) с использованием двух ядер для хранения бита. Регистр сдвига сердечника Ванга находится на выставке Revolution в Музее истории компьютеров . Вторая, Forrester, была системой совпадающих токов, которая позволяла небольшому количеству проводов управлять большим количеством ядер, обеспечивая массивы трехмерной памяти в несколько миллионов бит. Первое использование сердечника было в компьютере Whirlwind, и «самым известным вкладом Project Whirlwind была функция хранения магнитных сердечников с произвольным доступом». Коммерциализация последовала быстро. Компания Jacobs Instrument Company использовала свой собственный усовершенствованный магнитный сердечник совпадающего тока в своей серии мощных мини-компьютеров JAINCOMP, начиная с 1951 года. JAINCOMP-B1, настольный блок весом всего 110 фунтов и использующий всего 300 сверхминиатюрных электронных ламп, мог производить результаты сопоставимы с тогдашними институциональными компьютерами размером с комнату, которые производятся университетами и крупными частными подрядчиками. Магнитный сердечник использовался в периферийных устройствах IBM 702, поставленных в июле 1955 года, а затем и в самом 702. В IBM 704 (1954 г.) и Ferranti Mercury (1957 г.) использовалась память на магнитных сердечниках.
Это было в начале 1950-х годов, когда Seeburg Corporation разработала одно из первых коммерческих приложений для хранения оперативной памяти с совпадающим током в памяти "Tormat" своей новой линейки музыкальных автоматов, начиная с V200, разработанного в 1953 году и выпущенного в 1955 году. в вычислительной технике, телефонии и промышленном управлении.
Патентные споры
Патент Ванга был выдан только в 1955 году, и к тому времени память на магнитных сердечниках уже использовалась. Это положило начало длинной серии судебных процессов, которые в конечном итоге закончились, когда IBM выкупила патент напрямую у Вана за 500 000 долларов США . Ван использовал эти средства для значительного расширения лабораторий Ван , которые он основал вместе с доктором Гэ-Яо Чу, одноклассником из Китая.
Массачусетский технологический институт хотел взимать с IBM роялти в размере 0,02 доллара США за бит на основную память. В 1964 году, после многих лет судебных споров, IBM заплатила MIT 13 миллионов долларов за права на патент Forrester, что на тот момент было крупнейшим патентным урегулированием.
Экономика производства
В 1953 году испытанные, но еще не натянутые сердечники стоили 0,33 доллара США каждый. По мере увеличения объемов производства цена за ядро к 1970 году упала до 0,0003 доллара США . К 1970 году IBM производила 20 миллиардов ядер в год. Размеры сердечника уменьшились за тот же период с примерно 0,1 дюйма (2,5 мм) в диаметре в 1950-х годах до 0,013 дюйма (0,33 мм) в 1966 году. Мощность, необходимая для изменения намагниченности одного сердечника, пропорциональна объему, так что это представляет собой уменьшение по потребляемой мощности в 125 раз.
Стоимость полных систем с оперативной памятью определялась стоимостью протяжки проводов через ядра. Система совпадающих токов Forrester требовала, чтобы один из проводов был проложен под углом 45 градусов к сердечникам, что оказалось затруднительным для подключения на машине, так что массивы сердечников должны были собираться под микроскопом рабочими с тонкой моторикой. Первоначально использовались швейные рабочие. К концу 1950-х годов в Восточной Азии были созданы промышленные предприятия для строительства ядра. Внутри сотни рабочих натянули сердечники за низкую плату.
Меньшие стержни сделали использование полых игл непрактичным, но были достигнуты многочисленные успехи в полуавтоматической нарезке стержня. Разработаны опорные гнезда с направляющими каналами. Сердечники были постоянно связаны с «заплатой» из несущего листа, которая поддерживала их во время производства и последующего использования. Иглы для заправки нити были приварены к проволоке встык , поэтому диаметры иглы и проволоки были одинаковыми, и были предприняты усилия, чтобы полностью исключить использование игл.
Самым важным изменением с точки зрения автоматизации было объединение сенсорных и запрещающих проводов, устраняющее необходимость в обходном диагональном сенсорном проводе. С небольшими изменениями в компоновке это также позволило значительно более плотно упаковывать ядра в каждый патч.
К началу 1960-х годов стоимость ядра упала до такой степени, что оно стало почти универсальным в качестве основной памяти , заменив как недорогую низкопроизводительную барабанную память, так и дорогостоящие высокопроизводительные системы, использующие электронные лампы , а позже и дискретные транзисторы в качестве памяти. Стоимость основной памяти резко снизилась за время существования технологии: стоимость начиналась примерно с 1 доллара США за бит и упала примерно до 0,01 доллара США за бит. Ядро было заменено интегрированными полупроводниковыми микросхемами ОЗУ в 1970-х годах.
Примером масштабов, экономичности и технологии основной памяти в 1960-х годах был модуль основной памяти 256K 36-битного слова (1,2 МБ ), установленный на PDP-6 в Лаборатории искусственного интеллекта Массачусетского технологического института к 1967 году. Это считалось «невообразимо» огромный "в то время и прозванный" Память Моби ". Он стоил 380 000 долларов (0,04 доллара за бит), имел ширину 69 дюймов, высоту 50 дюймов и глубину 25 дюймов с вспомогательной схемой (189 килобит / кубический фут = 6,7 килобит / литр). Время его цикла составляло 2,75 мкс.
Талантливых инженеров в Советском Союзе было немало. Уже в 80-90-х годах прошлого столетия в стране были разработаны и запущены в производство программируемые калькуляторы, портативные кино- и видео камеры, телевизионные и игровые приставки, компьютеры и даже ноутбук.
Беда в том, что дорога к потребителям таких приборов была долгой и тернистой. Но они были, а значит, существовали накопители и базы памяти для этих устройств или то, что мы сегодня называем флешками.
Накопитель на магнитных лентах СМ5300.01
СМ5300.01 – советская флешка, выпущенная в 1983 году на пловдивском «Заводе запоминающих устройств» братской Болгарии. По факту, это был накопитель, созданный по принципу магнитной записи на ленточный носитель.
Его задача была – записывать, воспроизводить и создавать резервные копии информации для архивного хранения. Магнитная кассета, по современным меркам, вмещала совсем небольшой объем материала – всего 6-9 мегабайт, но в те годы это было настоящее достижение.
Модуль памяти СМП.О
Модуль оперативной памяти для портативной микро-ЭВМ «Электроника», был ничем иным, как флешкой к калькулятору. На ней были записаны тестовые заводские программы, которые нельзя было ни удалить, ни перезаписать.
Не все понимали зачем они вообще нужны, но иметь такую вещицу было престижно.
При этом объем памяти СМП.О составлял всего лишь 10 Кбайт.
Носимая база резервных данных
Оперативная память на магнитных сердечниках
Такая ОЗУ представляла собой матрицу кольцеобразных ферритовых сердечников с проводниками, работая по принципу направления намагниченности. Через каждое кольцо проходило 2-4 провода для записи и считывания информации.
Память на таких магнитных сердечниках представляла собой основной тип операционки для компьютеров 50-70-х годов прошлого столетия. Позднее она была вытеснена полупроводниковыми микросхемами, но до 1991 года использовалась в бортовых компьютерах военных и космических системах США.
А знаете почему?
Оперативная память на магнитных сердечниках не боялась радиации и электромагнитного излучения. Правда, глядя на ее габариты, приходит понимание, почему первые компьютеры были такими огромными.
Производство накопителей на жестких магнитных дисках пытались наладить в СССР в середине 80-х на ростовском НИИТОП. По факту, стояла задача создать действующий аналог «забугорного» процессора, а это было не просто.
Наверное, поэтому первый советский HDD на вид был суров, как характер строителя коммунизма, и по форме и габаритам скорее напоминал танк.
Хотя последняя из увидевших свет моделей имела уже куда более грациозные формы, да и напыление дисков магнитным слоем было доведено до совершенства. МС 5410 имела объем 20 мегабайт, а в ее сборке использовались микросхемы, производимые в разных уголках «необъятной родины».
В лихие 90-е производство было остановлено из-за нехватки средств, а позже было ликвидировано и все предприятие.
Промышленность Советского Союза к моменту его развала была в достаточной степени компьютеризированной. Устройства поставлялись в вычислительные центры и на предприятия. Такая техника имела множество недостатков и сильно уступала зарубежной по многим показателям. Хлынувший в 90-е годы импорт цифровой техники быстро заполнил «компьютерный вакуум» бывшего Союза, а об образцах отечественной промышленности теперь остается только вспоминать.
Понравилась статья? Подпишитесь на канал, чтобы быть в курсе самых интересных материалов
Достаточно сказать, что за время перехода от первого поколения ЭВМ (на электронных лампах) ко второму (на транзисторах) сменилось не менее пяти технологий ОЗУ. Из этого поста вы узнаете, какие причудливые формы порой принимала такая вроде бы знакомая вещь, как «оперативка»
Конденсаторы
Создателем первого компьютера в современном понимании этого слова принято считать немецкого инженера Конрада Цузе. Ещё в 30-е годы, работая в одиночку, он сумел спроектировать и построить в гостиной родительского дома устройство, способное автоматически выполнять различные вычисления по заданной программе. Машина, получившая название Z1, была электромеханической и потому не фигурирует в списках первых ЭВМ (электронных вычислительных машин). При этом она работала в двоичной системе счисления, как и современные компьютеры, а не в двоично-десятичной, как знаменитый ENIAC, созданный почти десятью годами позже
Оперативная память Z1 была организована на конденсаторах, причём не покупных, а разработанных самим изобретателем. Конструкция, в которой чередовались слои стекла и металлические пластины, позволяла хранить 64 вещественных числа, каждое из которых состояло из 14 бит мантиссы и 8 бит, отводившихся под знак и порядок.
Стоит отметить, что эта вычислительная машина работала ненадёжно из-за низкой точности изготовления деталей, и последующие свои конструкции (Z2–Z4) Цузе создавал на базе выпускавшихся промышленностью телефонных реле.
В 1987–1989 гг. пожилой Цузе воссоздал компьютер Z1, утраченный во время войны, и теперь его рабочая копия выставлена в Немецком техническом музее. По ссылке доступна интерактивная панорама, позволяющая рассмотреть компьютер со всех сторон
Электронные лампы
Первые ЭВМ, например, вышеупомянутый ENIAC или отечественная БЭСМ, использовали электронные лампы как для вычислений, так и для промежуточной записи команд и операндов. Чтобы хранить один бит данных, нужна была одна запоминающая ячейка (триггер), собранная на двух триодах. В ЭВМ ставили двойные триоды, у которых в одном баллоне размещались, по сути, две независимые электронные лампы, поэтому можно упрощённо говорить, что для хранения N бит информации требовалось N электронных ламп (без учёта обвязки).
Неудивительно, что эти машины имели огромный размер и потребляли колоссальное количество энергии. БЭСМ содержала около 4000 электронных ламп, а ENIAC — почти
18 000. Дело в том, что, в отличие от чисто двоичной БЭСМ, ENIAC использовал весьма своеобразную двоично-десятичную систему представления чисел. Младшие 5 битов в ней кодировали число от 0 до 4 в унитарной системе счисления (когда значение определяет номер позиции, на которой в коде стоит единица, — скажем, 01000 означает 3, а 00001 — 0), а два старших бита определяли определяли, нужно ли прибавлять к этому числу пятёрку (10 — да, 01 — нет)
В итоге запоминающая ячейка ENIAC всего лишь на одну десятичную цифру (правда, объединённая со счётчиком) выглядела вот так:
Самая интересная находка - старый компьютер с оперативной памятью на магнитных сердечниках, иначе называемой кубом памяти. В настоящее время память такого типа устанавливается на баллистические ракеты с атомными боеголовками, призванные преодолевать активное ПВО и ПРО противника. Ведь такая память не выгорает от мощных электромагнитных импульсов, что сопровождают ядерные взрывы. Пересчитывая выводы, получаю объём в 810 байт. Приделать УСБ-интерфейс и выйдет флешка на случай атомной войны.
Блок оперативного запоминающего устройства на ферритах ЭВМ ЕС-1033 предназначен для записи, хранения и оперативной выборки информации.
Неужели в поведении хипстиров, выживальщиков и философов под дивизом – всё своё ношу с собой, есть рациональное зерно? Вчера довелось подержать достаточно уникальную книжицу без выходных данных, выпущенную крайне ограниченным тиражом в 1967 году, дабы показать мистеру Яну Райхману (это Мистер Память который, вице-президент RCA, автор первого патента в СССР выданного иностранцу, в области ВТ) во время его выступления в оном годе, в Ленинградском SIC! доме учёных с лекцией на тему – Современные модули памяти и перспективы их развития.
четыре отверстия это 25,4 мм
пригодится при анализе книжки</div>
Поэтому хочется рассказать о небольшом экцессе во время оной лекции.
В ходе прослушивания этого доклада, измученный переводчиком соблюдающим все инструкции ВЦСПС, гражданин СССР Берг вылез на сцену не удержанный своим референтом, и совместно с гражданином США Райхманом, совместно выгнали руками и ногами переводчика, приступив к оживлённой дискуссии на очень беглом английском языке, с включением идиоматических выражений из другого таки великого языка. К чести наших кровавых органов, в отличии американских кровавых органов не было высказано безумной идеи, что эта полемика велась на польском языке.
И да. Это и есть вся книжка из 4 страниц бумажных,
и трёх страниц из оргстекла толщиной 5 мм
В ходе оного эксцеса два этих истинных арийца, по имени Джо и Ян, выясняли чьё кунгфу круче, модули памяти мельче, и перспективы дальше. Ян был очень удивлён тем фактом, что кубики памяти получаются в Питере и нормаль МОРОЗ выдерживающими, и объёмом в шесть раз меньше чем у его славной компании для агрессивной армии США, как следствие этого, после доклада своему руководителю мистеру Зворыкину, были подстёгнуты исследования голографической памяти, и сокращенно количество и объём свежих открытых публикаций, дабы перед мужиками стыдно не было. Нужно сделать отдельный пост, почему я считаю этих представителей великого народа истинными арийцами.
elektromexanik : Потом найдут такое на раскопках и станут объяснять что дескать долгими зимними вечерами рукоделием занимались. И вообще это ритуальный орнамент!
dmitrijan : Ферритовые накопители не подвержены радиации, и накопители на них, не в виде колец, вполне себе эволюционируют и нынче.
Ведь не обязательно диск крутить перед магнитной головкой, можно крутить поле над накопителем, можно менять поляризации, можно менять частоты, есть масса способов снимать и записывать информацию с таких носителей без всякой механики.
dmitrijan : Они выродились в память на магнетиках, кою ещё звали ППЗУ.
Скорость была уже так себе, век IBM РС AT, но были живучи и держали крепко.
dmitrijan : ПЗУ - жгли на 1 раз, ППЗУ перепрошивали раз за разом, проблема была, что стирать приходилось скопом либо УФ, либо импульсом. Нечто типа RW диска, что нужно перед записью стереть.
Предшественники CD и DVD/
Как говорится, зачем под лазером крутить диск, если есть.
"Структура вектора намагниченности вихревой трубки – кирального скирмиона и нового стабильного состояния в пленке геликоидального магнетика."
Правильно! Вихревое магнитное поле, способное нести класть и снимать заряд не только с поверхности, но и погружаться внутрь!
А есть ещё не только двоичные, но и аналоговые ЗУ.
elektromexanik : Память с УФ стиранием больше 5 лет примерно начинает терять информацию. Там вроде заряд хранится в середине диэлектрика и потихоньку уплывает. Много машин испортилось по причине сбоя программы в такой памяти в ЭБУ.
dmitrijan : Аналогично и с DVD-RW - они довольно быстро теряют записи, хотя обещаны столетия.
Были не только с УФ стиранием, но они не такие наглядные.
elektromexanik :С пневматичискими ПИД регуляторами работал. Вот хитрейшая штуковина!
Комментировали: dmitrijan , elektromexanik
Сложил воедино: Владимир Мамзерев. 23.12.2016
Читайте также: