En los albores de la memoria de la computadora

El artículo tiene fotos pesadas, así que lo quité debajo de los spoilers.

Introduccion

El problema de almacenar información digital surgió antes de que aparecieran las computadoras reales. Antes de hablar sobre implementaciones físicas específicas, presentamos la terminología.

La memoria es un dispositivo físico o medio de almacenamiento. En el caso más simple, la memoria es una matriz de celdas numeradas que contienen "1" o "0". No consideraremos los ceros y los escritos en un cuaderno como memoria, ya que es imposible (o estrictamente hablando pero sin sentido) leer automáticamente tal memoria.

Desde la perspectiva del acceso a la memoria de datos se puede dividir en varios tipos:

• RAM - Memoria de acceso aleatorio, memoria de acceso aleatorio. Puedes leer o cambiar cualquier celda.
• ROM - Memoria de solo lectura, una memoria desde la cual puede leer cualquier celda pero no puede escribirse (Memoria de solo lectura, ROM).
• FIFO: primero en entrar, primero en salir, un recuerdo que solo se puede escribir desde arriba y leer solo desde abajo (en palabras rusas es el turno).
• Pila (LIFO) - Last In, First Out, acceso a la memoria de acceso en la que la lectura y escritura sólo es posible al elemento superior (me gusta mucho su nombre Soviética, tienda).
• CAM - Memoria direccionable por contenido, memoria direccionable por contenido (nombre ruso - memoria asociativa).

Patrones de tela

Por primera vez, se planteó la tarea de almacenar y leer datos de la memoria, y luego se resolvió con éxito para controlar los hilos en un telar.


Telar de halcón. En primer plano hay tarjetas perforadas que definen el patrón de la tela. enlace

¿Cómo funciona esto? Considere primero el diagrama de máquina más simple:


Telar de Wikipedia

La idea es simple, los encabezados ( c en la figura) forman un espacio (bostezo en la terminología de tejido) entre los hilos de urdimbre, que se alimenta desde el eje a (navoi), se omite el transbordador i , se presiona el hilo con la ayuda de una caña h , luego los encabezados se reemplazan con pedales e y El proceso se repite. La banda se enrolla sobre un eje de comercio u. Y todo estaría bien, pero ¿y si quieres obtener un patrón? La opción obvia es subir y bajar individualmente los hilos de urdimbre en cada iteración, siempre que sean de diferentes colores (por ejemplo, blanco y negro). Este diseño fue propuesto en 1725 por Basil Bouchon, y luego por Jean-Baptiste Falcon en 1728 desarrolló un sistema para alimentar automáticamente tarjetas perforadas. Consideremos el funcionamiento de este mecanismo en un ejemplo posterior, pero similar en la construcción de máquinas Jacquard:


Diagrama de máquina Jacquard de un buen artículo sobre cortinas jacquard

El eje 8 alimenta y presiona la siguiente carta perforada. Las agujas acopladas con los ganchos 1 se presionan contra ella, y algunas caen en los agujeros de la tarjeta perforada. Por lo tanto, las agujas atrapadas en los orificios elevan los ganchos correspondientes, y pueden recogerse con una barra especial, formando así una parte superior, ya que los hilos 3 unidos a los ganchos elevan los hilos de urdimbre 4 correspondientes a ellos. Los hilos de urdimbre cuyos ganchos no cayeron en los agujeros, bajo el peso de la plomada 5, son más bajos, por lo que la gravedad desempeña el papel de un segundo montón.


Autorretrato de Joseph Marie Jacquard, realizado en su telar. Wikipedia

Por lo tanto, obtuvimos la primera ROM, que se convertirá en una parte integral de las primeras computadoras y sobrevivirá hasta principios de los años 80.

Primeros bytes

Entonces, el siglo 20 ha llegado, aparecieron las primeras computadoras, y en su lugar con la necesidad de RAM. Uno de los primeros en encontrar este problema fue John Vincent Atanasov y Clifford Berry, cuando en 1939 comenzaron a armar su ABC, Atanasoff-Berry Computer. Fue uno de los primeros dispositivos de computación electrónica digital.


Vista general de ABC arrastrada desde NYT

Para el almacenamiento temporal de variables en esta computadora, se utilizó el bisabuelo de la RAM moderna, un tambor giratorio que consta de 50 líneas de 32 condensadores. Una carga negativa del condensador establece una unidad lógica, y una carga positiva establece un cero lógico. Tal memoria fue abordada por el tiempo de espera del rollo del tambor, y cada lectura destruía los datos, así que cada vez que tenía que reescribirlos.


Tambor original con ABC, tomado de aquí .


Un fragmento de una réplica de un tambor ABC desde allí . Contactos visibles y condensadores propios

Hay un artículo en Wikipedia sobre el futuro destino de tal recuerdo y su apogeo.

Los tubos de imagen del norte recuerdan

En los años 40, en el momento de la aparición de las primeras computadoras, todavía no existía un conjunto de soluciones y tecnologías moleteadas, como lo es hoy, lo que llevó a la aparición de diseños muy inusuales. Uno de ellos es una pipa Williams. Era un kinescopio, cuyo fósforo, según el valor que desea recordar, "1" o "0", se encendía un guión o un punto. Cuando fue necesario leer el valor, el haz de electrones se dirigió al mismo lugar y mediante emisión de electrones, utilizando el electrodo instalado cerca del tubo de imagen, se descubrió lo que estaba grabado.


Prototipo del tubo Williams de Wikipedia


Datos grabados en una pantalla de imagen de tubo de tubo Williams de Wikipedia

Como regla general, las celdas de memoria en los tubos de Williams eran de un solo bit, y para operar con palabras de varios bits, funcionaban en paralelo por el número de bits.


Diagrama de bloques del tubo de Williams desde aquí

Para la lectura, la dirección se proporcionó al REGISTRO DE DIRECCIONES , luego el haz de la pistola de electrones en el TUBO DE WILLIAMS se dirigió al lugar apropiado, se realizó la lectura y los datos a través del amplificador AMPLIFICADOR DE REGENERACIÓN cayeron en el registro de salida del REGISTRO DE CAMBIOS y, si la unidad se leyó, se volvió a colocar en el auricular, porque fue necesario recuperar los datos perdidos. Las tuberías Williams vivieron una vida corta pero tormentosa, cayendo en muchas de las primeras computadoras occidentales y domésticas. Un enfoque similar se utilizó en otro dispositivo de memoria CRT selectron, propuesto en 1946 por Jean Reichmann.


Selectron desde aquí

En este enorme tubo de radio, la información se almacenaba en ranuras cubiertas con un fósforo que, dependiendo de la carga, pasaba o no pasaba electrones de la pistola de electrones de "lectura", que a su vez cayó o no cayó en la capa de fósforo, de la cual se extrajeron las cadenas de lectura deseadas. electrones En ese momento era uno de los recuerdos más densos y rápidos, pero su antigüedad era corta.

El mercurio no solo puede medir la temperatura

Como ya puedes adivinar en el capítulo anterior, en los años 40 intentaron "forzar" a recordar cualquier cosa. Las olas en el medio no fueron la excepción. Dado que un poco antes las computadoras se desarrollaron radicalmente (realmente quiero escribir un artículo separado sobre ellas), su base elemental inmediatamente atrajo la atención de los pioneros de la era digital. Uno de estos dispositivos fue la línea de retardo.

En las estaciones de radar, se utilizaron para filtrar la señal de los objetos estacionarios. A partir de la respuesta a la N-ésima radar de pulsos resta el retraso en la respuesta a N-1-ésimo pulso y por lo tanto hace que sólo cero respuestas de objetos en movimiento, lo que elimina el ruido que el alivio creado refleja las ondas de radio. Pero espera un momento! Pero, ¿qué pasa si ejecutamos la señal en la línea de retardo y bloqueamos la entrada a la salida? ¡Será un recuerdo! Sobre el mismo pensamiento se le ocurrió a John Eckert Jr. Como línea de retardo, se usó un matraz de mercurio, en los extremos de los cuales se instalaron piezocristales, uno para excitar las oscilaciones y el segundo para leerlas.


Circuito simplificado de una celda de memoria en una línea de retardo de mercurio. Tomado de aquí

Obviamente, de esta manera es posible almacenar no un bit, sino un paquete completo, que se utilizó con éxito. Sin embargo, este recuerdo pronto perdió su relevancia.

Al igual que un imán recuerda

Y ahora ha llegado el momento de la memoria magnética. Y luego las personas que no estén familiarizadas con la historia de las computadoras antiguas recordarán de inmediato sobre los discos duros. Bueno, comencemos con ellos. Y primero recuerda la memoria en un tambor magnético.


El tambor magnético, que me encantaba examinar en mi infancia cuando visitaba el Museo Politécnico. Fotos claras , donde

Grabar en tales dispositivos fue muy simple. Se aplicó un campo magnético a un lugar específico, cuya fuerza codificaba uno o cero. La lectura de la información se realizó utilizando el llamado cabezal magnético, en el cual, cuando pasa a cierta velocidad más allá del área con datos grabados, aparece una corriente inducida debido a un cambio en el campo magnético, cuya fuerza depende de la fuerza del campo magnético. Las unidades de cinta funcionaron de manera similar. Curiosamente, los discos duros modernos utilizan un principio diferente de almacenamiento y lectura de información. Que es una ocasión para un artículo separado.

En capítulos anteriores, sobre la memoria del tubo caliente, mencioné que ella no vivió mucho. ¿Pero quién la reemplazó? Y la respuesta es nuevamente memoria magnética, esta vez en forma de memoria en anillos de ferrita. Ferritas tienen una característica muy útil, la histéresis de la magnetización, es decir, podrían estar en dos estados fijos, que es lo que necesitamos.


El diagrama de bloques de memoria direccionable en anillos de ferrita es de aquí

Para escribir el anillo F a los conductores $$$$ X_$ y $$$y_2$se suministra una corriente que forma un campo H / 2 alrededor de cada uno de los conductores, siempre que solo H sea suficiente para cambiar la magnetización del anillo ferromagnético, y la magnetización de los anillos C , D y E atrapados en el camino después de apagar la corriente vuelve a sus valores originales debido a la histéresis magnetización Ahora necesitamos leer los datos. Para hacer esto, la escritura actual "0" se aplica al anillo de destino. Si se registró una unidad, entonces el campo magnético en este anillo cambiará su dirección, se inducirá un pulso de corriente en el conductor S , y si hubo "0", entonces no habrá corriente. Entonces descubrimos lo que se grabó. Por supuesto, como en el tubo de Williams, debe devolver la unidad a su lugar. En los años venideros, este tipo de memoria reinará en las computadoras. Según una versión, se lo debemos al término "memoria flash", debido al método de producción, costura manual de anillos con alambres, algo como esto:


La placa RAM, para 11560 bits, dividida en 20 matrices de formato 34x17. Se utilizó en un terminal alfanumérico con mapeo de caracteres vectoriales RIN-609; fabricante - presumiblemente, una de las empresas de Armenia. A partir de ahí.

Conclusión

Hay mucho en el mundo, amigo de Horacio ... oh, mal. Hay muchas más formas extrañas de almacenar datos. Espero que en los comentarios arrojen algo más interesante. Por mi parte, diré que recomiendo encarecidamente que las personas involucradas en el desarrollo de tecnología digital y simple vean las ideas iniciales en varias ramas del pensamiento técnico, cuando, como dicen, la necesidad de inventar es complicada, enseña a pensar fuera de la caja y simplemente amplía los horizontes. Gracias por su atencion