في فجر ذاكرة الكمبيوتر

تحتوي المقالة على صور ثقيلة ، لذا قمت بإزالتها تحت المفسدين.

مقدمة

نشأت مشكلة تخزين المعلومات الرقمية قبل ظهور أجهزة الكمبيوتر الفعلية. قبل أن نتحدث عن تطبيقات جسدية محددة ، نقدم المصطلحات.

الذاكرة هي جهاز فعلي أو وسيط تخزين. في أبسط الحالات ، تكون الذاكرة عبارة عن مجموعة من الخلايا المرقمة التي تحتوي على "1" أو "0". لن نعتبر الأصفار وتلك المكتوبة في دفتر ملاحظات بمثابة ذاكرة ، لأنه من المستحيل (أو بالمعنى الدقيق للكلمة ممكن ولكن بلا معنى) قراءة هذه الذاكرة تلقائيًا.

من وجهة نظر تنظيم الوصول إلى البيانات ، يمكن تقسيم الذاكرة إلى عدة أنواع التالية:

• ذاكرة الوصول العشوائي - ذاكرة الوصول العشوائي ، ذاكرة الوصول العشوائي. يمكنك قراءة أو تغيير أي خلية.
• ROM - ذاكرة للقراءة فقط ، ذاكرة يمكنك من خلالها قراءة أي خلية ولكن لا يمكن كتابتها (ذاكرة للقراءة فقط ، ROM).
• FIFO - أولاً في ، First Out ، ذاكرة لا يمكن كتابتها إلا من أعلى ، وقراءتها فقط من أسفل (بالكلمات الروسية إنها الدور).
• Stack (LIFO) - آخر مشاركة ، First Out ، الوصول إلى الذاكرة ، حيث يمكن الوصول إليها للقراءة والكتابة فقط للعنصر العلوي (أحب حقًا اسمها ومخزنها السوفيتي).
• CAM - ذاكرة عنونة المحتوى ، ذاكرة عن طريق المحتوى (الاسم الروسي - الذاكرة النقابية).

أنماط النسيج

لأول مرة ، تم طرح مهمة تخزين وقراءة البيانات من الذاكرة ، ثم تم حلها بنجاح للسيطرة على مؤشرات الترابط في المنوال.


الصقر تلوح في الأفق. في المقدمة توجد بطاقات مثقوبة تحدد نمط النسيج. صلة

كيف يعمل هذا؟ فكر أولاً في أبسط أشكال الماكينات:


ويكيبيديا تلوح في الأفق

الفكرة بسيطة ، تشكل الرؤوس ( c في الشكل) فجوة (التثاؤب في مصطلحات النسيج) بين خيوط الالتفاف ، والتي يتم تغذيتها من العمود (navoi) ، المكوك الذي قمت بتخطيه ، يتم الضغط على الخيط منه بمساعدة القصب h ، ثم يتم استبدال الرؤوس بالدواسات e و تتكرر العملية. يتم جرح القماش على سلعة رمح ش . وكل شيء سيكون على ما يرام ، ولكن ماذا لو كنت ترغب في الحصول على نمط؟ الخيار الواضح هو رفع وخفض مؤشرات الترابط في كل تكرار على حدة ، بشرط أن تكون بألوان مختلفة (على سبيل المثال ، بالأبيض والأسود). تم اقتراح هذا التصميم في عام 1725 بواسطة Basil Bouchon ، ثم قام Jean-Baptiste Falcon في عام 1728 بتطوير نظام لتغذية بطاقات اللكمات تلقائيًا. دعنا نحلل تشغيل هذه الآلية باستخدام مثال لآخر ، ولكن متشابه في التصميم ، آلة جاكار:


مخطط آلة جاكار من مقال جيد عن الستائر الجاكار

رمح 8 يغذي ويضغط على البطاقة المثقبة التالية. يتم الضغط على الإبر المقرونة بخطافات 1 ، ويسقط بعضها في فتحات بطاقة المثقب. وبالتالي ، فإن الإبر المحصورة في الثقوب ترفع السنانير المقابلة ، ويمكن التقاطها بشريط خاص ، وبالتالي تشكل عيارًا أعلى ، لأن الخيوط 3 المرفقة بالسنانير ترفع الخيوط الملتوية 4 المقابلة لها. الخيوط الملتفة التي لم تسقط خطاطيفها في الثقوب ، تحت ثقل بوب 5 السماوي ، هي أقل ، لذلك تلعب الجاذبية دور كومة ثانية.


صورة ذاتية لجوزيف ماري جاكارد ، مصنوعة على عاتقه ويكيبيديا

وبالتالي ، حصلنا على أول قرص مدمج ، والذي سيصبح جزءًا لا يتجزأ من أجهزة الكمبيوتر الأولى وسيظل قائماً حتى بداية الثمانينات.

البايت الأول

لذلك ، لقد حان القرن العشرين ، ظهرت أول أجهزة الكمبيوتر ، وفي المكان المناسب مع الحاجة إلى ذاكرة الوصول العشوائي. كان أول من واجه هذه المشكلة هو جون فنسنت أتاناسوف وكليفورد بيري ، عندما بدأوا في عام 1939 في تجميع ABC ، ​​Atanasoff-Berry Computer. كان واحدا من أول أجهزة الحوسبة الإلكترونية الرقمية.


عرض عام ل ABC من نيويورك

للتخزين المؤقت للمتغيرات في هذا الكمبيوتر ، تم استخدام الجد الأكبر لذاكرة الوصول العشوائي الحديثة ، وهي أسطوانة دوارة تتكون من 50 سطرًا من 32 مكثفًا. تعيين شحنة مكثف سالبة وحدة منطقية ، وشحنة موجبة تعيين صفر منطقي. تمت معالجة هذه الذاكرة في وقت انتظار التمرير للأسطوانة ، ودمرت كل قراءة البيانات ، لذلك في كل مرة كان علي إعادة كتابتها.


طبل الأصلي مع ABC ، ​​مأخوذة من هنا .


جزء من نسخة طبق الأصل من أسطوانة ABC من هناك . الاتصالات والمكثفات أنفسهم مرئية.

يوجد مقال في ويكيبيديا حول مصير مثل هذه الذاكرة في المستقبل ومداها.

أنابيب الصورة الشمالية تذكر

في الأربعينيات من القرن العشرين ، في وقت ظهور أجهزة الكمبيوتر الأولى ، لم تكن هناك مجموعة من الحلول والتقنيات المتدلية ، كما هو الحال في الوقت الحاضر ، مما أدى إلى ظهور تصميمات غير عادية للغاية. واحد منهم هو أنبوب وليامز. لقد كان شريط سينمائي ، على الفوسفور الذي أضاءت شرطة أو نقطة فيه ، بناءً على القيمة التي تريد أن تتذكرها ، "1" أو "0". عندما كان من الضروري قراءة القيمة ، تم توجيه شعاع الإلكترون إلى نفس المكان وبواسطة انبعاث الإلكترون ، باستخدام القطب المركب بالقرب من أنبوب الصورة ، تم اكتشاف ما تم تسجيله.


نموذج أنبوب وليامز من ويكيبيديا


بيانات مسجلة على شاشة أنبوب أنبوب Williams من ويكيبيديا

وكقاعدة عامة ، كانت خلايا الذاكرة في أنابيب وليامز أحادية البت ، ومن أجل العمل بكلمات متعددة البتات ، عملت بالتوازي مع عدد البتات.


وليامز مخطط كتلة أنبوب من هنا

للقراءة ، تم تقديم العنوان إلى ADDRESS REGISTER ، ثم تم توجيه شعاع مسدس الإلكترون في WILLIAMS TUBE إلى المكان المناسب ، وتمت القراءة وسقطت البيانات من خلال مضخم REGENERATION AMPLIFIER في سجل إخراج SHIFT REGISTER ، وإذا تمت قراءة الوحدة ، فقم بإعادة كان من الضروري لاستعادة البيانات المفقودة. عاشت أنابيب Williams حياة قصيرة ولكنها عاصفة ، وسقطت في العديد من أجهزة الكمبيوتر الغربية والمحلية الأولى. تم استخدام طريقة مشابهة في جهاز ذاكرة CRT selectron آخر ، تم اقتراحه في عام 1946 بواسطة Jean Reichmann.


Selectron من هنا

في هذا الأنبوب الإذاعي الضخم ، تم تخزين المعلومات في فتحات مغطاة بالفوسفور ، والتي ، بناءً على الشحنة ، مرت أو لم تمر الإلكترونات من بندقية "القراءة" ، والتي سقطت بدورها أو لم تسقط في طبقة الفسفور ، التي خرجت منها سلاسل القراءة المطلوبة الإلكترونات. في ذلك الوقت ، كانت واحدة من أكثر المناطق كثافة وأسرع ذاكرة ، لكن عمرها كان قصيرًا.

الزئبق لا يمكن قياس درجة الحرارة فقط

كما يمكنك بالفعل التخمين من الفصل السابق ، في الأربعينيات حاولوا "إجبار" على تذكر أي شيء. لم تكن الأمواج في الوسط استثناء. نظرًا لأن أجهزة الكمبيوتر السابقة قد تم تطويرها بشكل جذري (أريد حقًا أن أكتب مقالة منفصلة عنها) ، فقد جذبت قاعدتها الأولية على الفور انتباه رواد العصر الرقمي. كان أحد هذه الأجهزة هو خط التأخير.

في محطات الرادار ، كانت تستخدم لتصفية الإشارة من الأجسام الثابتة. من الاستجابة إلى نبض الرادار Nth ، تم طرح الاستجابة المتأخرة للنبض الأول Nth ، وبالتالي اتضح أن الاستجابات من الأجسام المتحركة فقط هي غير صفرية ، مما جعل من الممكن التخلص من الضوضاء التي تسببت في التخفيف المنعكس للموجة الراديوية. لكن انتظر لحظة! ولكن ماذا لو قمنا بتشغيل الإشارة في خط التأخير وقفل المدخلات على الإخراج؟ ستكون ذاكرة! حول نفس الفكر حدث لجون إيكيرت جونيور. كخط تأخير ، تم استخدام قارورة الزئبق ، وفي نهاياتها تم تثبيت البلورات البيزيوكية ، واحدة لإثارة التذبذبات ، والثانية لقراءتها.


دارة مبسطة لخلية ذاكرة على خط تأخير الزئبق. مأخوذة من هنا

من الواضح ، وبهذه الطريقة من الممكن تخزين ليس بت واحد ، ولكن حزمة كاملة ، والتي تم استخدامها بنجاح. ومع ذلك ، سرعان ما فقدت هذه الذاكرة أهميتها.

تماما مثل المغناطيس يتذكر

والآن حان الوقت للذاكرة المغناطيسية. ثم سيتذكر الأشخاص الذين ليسوا على دراية بتاريخ أجهزة الكمبيوتر القديمة على الفور حول محركات الأقراص الصلبة. حسنًا ، لنبدأ معهم. وتذكر أولاً الذاكرة الموجودة على أسطوانة مغناطيسية.


الطبلة المغناطيسية التي أحببتها كثيراً في طفولتي لأدرسها عندما زرت متحف الفنون التطبيقية. الصورة واضحة أين

كان التسجيل لهذه الأجهزة بسيطًا جدًا. تم تطبيق مجال مغناطيسي على مكان محدد ، حيث شفرته قوة واحدة أو صفر. تم قراءة المعلومات باستخدام ما يسمى رأس مغنطيسي ، عندما يمر بسرعة معينة عبر المنطقة بالبيانات المسجلة ، ظهر تيار مستحث بسبب تغير في المجال المغنطيسي ، تعتمد شدته على قوة المجال المغناطيسي. عملت محركات الشريط بطريقة مماثلة. ومن المثير للاهتمام أن محركات الأقراص الصلبة الحديثة تستخدم مبدأًا مختلفًا في تخزين وقراءة المعلومات. وهي مناسبة لمقال منفصل.

في الفصول السابقة ، حول ذاكرة الأنبوب الدافئ ، ذكرت أنها لم تعيش طويلا. لكن من استبدلها؟ والجواب هو الذاكرة المغناطيسية مرة أخرى ، وهذه المرة في شكل ذاكرة على حلقات الفريت. تتمتع فيريتس بخاصية مفيدة للغاية ، وهي تباطؤ مغنطة ، أي يمكن أن يكونوا في حالتين ثابتتين ، وهو ما نحتاجه.


مخطط كتلة الذاكرة عنونة على حلقات الفريت هو من هنا

لكتابة حلقة F إلى الموصلات $$$x_3 دولا$و $$$y_2 دولا$يتم توفير تيار يشكل حقل H / 2 حول كل من الموصلات ، بشرط أن يكون H فقط كافيًا لتغيير مغنطة الحلقة المغناطيسية ، وتمغنط الحلقات C و D و E التي تم التقاطها في المسار بعد إيقاف الإرجاع الحالي إلى قيمه الأصلية بسبب التباطؤ مغنطة. الآن نحن بحاجة إلى قراءة البيانات. للقيام بذلك ، يتم تطبيق الكتابة الحالية "0" على الحلقة المستهدفة. إذا تم تسجيل وحدة ، فسيغير المجال المغناطيسي في هذه الحلقة اتجاهه ، وسيتم إحداث نبض تيار في الموصل S ، وإذا كان هناك "0" فلن يكون هناك تيار. لذلك اكتشفنا ما تم تسجيله. بالطبع ، كما هو الحال في أنبوب وليامز ، عليك إعادة الوحدة إلى مكانها. لسنوات قادمة ، سوف يسود هذا النوع من الذاكرة العليا في أجهزة الكمبيوتر. وفقًا لإصدار واحد ، نحن مدينون له بمصطلح "ذاكرة الفلاش" ، نظرًا لطريقة الإنتاج ، الدرز اليدوي للحلقات بالأسلاك ، شيء مثل هذا:


لوحة ذاكرة الوصول العشوائي ، 11560 بت ، مقسمة إلى 20 مصفوفة بتنسيق 34x17. تم استخدامه في محطة أبجدية رقمية مع تعيين حرف متجه RIN-609 ؛ الشركة المصنعة - يفترض ، واحدة من الشركات في أرمينيا. من هناك

استنتاج

هناك الكثير في العالم ، صديق هوراشيو ... يا خطأ. هناك العديد من الطرق الغريبة لتخزين البيانات. آمل في التعليقات التي سوف يرمون شيئًا آخر مثيرًا للاهتمام. من جهتي ، سأقول أنني أوصي بشدة بأن ينظر الأشخاص المشاركون في تطوير التكنولوجيا الرقمية والبسيطة إلى الأفكار المبكرة في مختلف فروع الفكر التقني ، عندما يقولون ، كما يقولون ، إن الحاجة إلى الخيال صعبة ، فهي تعلم التفكير خارج الصندوق وتوسع آفاق الفرد. شكرا لاهتمامكم