À l'aube de la mémoire informatique

L'article contient de lourdes photos, je l'ai donc retiré sous les spoilers.

Présentation

Le problème du stockage des informations numériques s'est posé avant l'apparition des ordinateurs. Avant de parler d'implémentations physiques spécifiques, nous introduisons la terminologie.

La mémoire est un périphérique physique ou un support de stockage. Dans le cas le plus simple, la mémoire est un tableau de cellules numérotées contenant "1" ou "0". Nous ne considérerons pas les zéros et ceux écrits dans un cahier comme de la mémoire, car il est impossible (ou à proprement parler mais sans signification) de lire automatiquement une telle mémoire.

Du point de vue de l'organisation de l'accès aux données, la mémoire peut être divisée en plusieurs types:

• RAM - Random Access Memory, mémoire à accès aléatoire. Vous pouvez lire ou modifier n'importe quelle cellule.
• ROM - Mémoire morte, une mémoire à partir de laquelle vous pouvez lire n'importe quelle cellule mais ne peut pas être écrite (mémoire morte, ROM).
• FIFO - First In, First Out, une mémoire qui ne peut être écrite que par le haut et lue uniquement par le bas (en russe, c'est le tour).
• Stack (LIFO) - Last In, First Out, Access mémoire, dont l'accès est possible de lire et d'écrire uniquement sur l'élément supérieur (j'aime vraiment son nom soviétique, stocker).
• CAM - Mémoire adressable par contenu, mémoire adressable par contenu (nom russe - mémoire associative).

Modèles de tissu

Pour la première fois, la tâche de stocker et de lire les données de la mémoire a été posée, puis elle a été résolue avec succès pour contrôler les threads dans un métier à tisser.


Métier à faucon. Au premier plan, des cartes perforées qui définissent le motif du tissu. Lien

Comment ça marche? Considérons d'abord le schéma machine le plus simple:


Métier à tisser Wikipédia

L'idée est simple, les en-têtes ( c sur la figure) forment un espace (bâillement dans la terminologie du tissage) entre les fils de chaîne, qui est alimenté par l'arbre a (navoi), la navette i est sautée, le fil est pressé à l'aide d'une anche h , puis les en-têtes sont remplacés par des pédales e et le processus se répète. Le tissu est enroulé sur un arbre de produit u . Et tout irait bien, mais si vous voulez obtenir un motif? L'option évidente consiste à soulever et abaisser individuellement les fils de chaîne à chaque itération, à condition qu'ils soient de couleurs différentes (par exemple, noir et blanc). Cette conception a été proposée en 1725 par Basil Bouchon, puis par Jean-Baptiste Falcon en 1728 a développé un système d'alimentation automatique des cartes perforées. Analysons le fonctionnement de ce mécanisme en utilisant l'exemple d'une machine Jacquard plus récente, mais de conception similaire:


Diagramme de la machine Jacquard d'un bon article sur les rideaux jacquard

L'arbre 8 alimente et appuie sur la carte perforée suivante. Des aiguilles couplées avec des crochets 1 sont pressées contre elle, et certaines tombent dans les trous de la carte perforée. Ainsi, les aiguilles coincées dans les trous soulèvent les crochets correspondants, et elles peuvent être ramassées avec une barre spéciale, formant ainsi un lard supérieur, puisque les fils 3 fixés aux crochets soulèvent les fils de chaîne 4 qui leur correspondent. Ces fils de chaîne dont les crochets ne sont pas tombés dans les trous, sous le poids du fil à plomb 5, sont plus bas, donc la gravité joue le rôle d'un deuxième tas.


Autoportrait de Joseph Marie Jacquard, réalisé sur son métier. Wikipédia

Ainsi, nous avons obtenu la première ROM, qui deviendra partie intégrante des premiers ordinateurs et survivra jusqu'au début des années 80.

Premiers octets

Ainsi, le 20e siècle est arrivé, les premiers ordinateurs sont apparus, et avec eux le besoin de RAM. John Vincent Atanasov et Clifford Berry ont été les premiers à faire face à ce problème, lorsqu'ils ont commencé en 1939 à assembler leur ordinateur ABC, Atanasoff-Berry Computer. Ce fut l'un des premiers appareils informatiques électroniques numériques.


Vue générale d'ABC tiré du NYT

Pour le stockage temporaire des variables dans cet ordinateur, l'arrière-grand-père de la RAM moderne a été utilisé, un tambour rotatif composé de 50 lignes de 32 condensateurs. Une charge de condensateur négative définit une unité logique et une charge positive définit un zéro logique. Une telle mémoire était adressée par le temps d'attente du rouleau du tambour, et chaque lecture détruisait les données, donc à chaque fois je devais les réécrire.


Tambour d'origine avec ABC, tiré d'ici .


Un fragment d'une réplique d'un tambour ABC de là . Les contacts et les condensateurs eux-mêmes sont visibles.

Il y a un article sur Wikipedia sur le sort futur d'une telle mémoire et son apogée.

Les tubes nordiques se souviennent

Dans les années 40, au moment de l'apparition des premiers ordinateurs, un ensemble de solutions et technologies moletées n'existait pas encore, comme c'est le cas aujourd'hui, ce qui a conduit à l'apparition de designs très atypiques. L'un d'eux est une pipe Williams. C'était un kinéscope, sur le phosphore duquel, selon la valeur dont vous voulez vous souvenir, «1» ou «0», un tiret ou un point était allumé. Lorsqu'il a fallu lire la valeur, le faisceau d'électrons a été dirigé au même endroit et par émission d'électrons, en utilisant l'électrode installée près du tube à image, on a découvert ce qui avait été enregistré.


Prototype de tube Williams de Wikipédia


Données enregistrées sur un écran photo de tube à tube Williams de Wikipedia

En règle générale, les cellules de mémoire dans les tubes Williams étaient à un seul bit, et pour fonctionner avec des mots à plusieurs bits, elles fonctionnaient en parallèle par le nombre de bits.


Schéma fonctionnel du tube Williams d'ici

Pour la lecture, l'adresse a été fournie au REGISTRE D'ADRESSES , puis le faisceau du canon à électrons dans WILLIAMS TUBE a été dirigé vers l'endroit approprié, la lecture a eu lieu et les données via l'amplificateur REGENERATION AMPLIFIER sont tombées dans le registre de sortie SHIFT REGISTER , et, si l'unité a été lue, de nouveau dans le combiné, car il a fallu récupérer les données perdues. Les tuyaux Williams ont vécu une vie courte mais orageuse, tombant dans la plupart des premiers ordinateurs occidentaux et domestiques. Une approche similaire a été utilisée dans un autre dispositif de mémoire CRT Selectron, proposé en 1946 par Jean Reichmann.


Selectron d'ici

Dans cet énorme tube radio, les informations étaient stockées dans des fentes recouvertes de phosphore, qui, selon la charge, passaient ou non les électrons du canon à électrons "de lecture", qui à leur tour tombait ou ne tombait pas dans la couche de phosphore, à partir de laquelle les chaînes de lecture souhaitées étaient éliminées. des électrons. À l'époque, c'était l'un des souvenirs les plus denses et les plus rapides, mais son âge était court.

Le mercure peut non seulement mesurer la température

Comme vous pouvez déjà le deviner dans le chapitre précédent, dans les années 40, ils ont essayé de «forcer» à se souvenir de quoi que ce soit. Les vagues dans le milieu ne faisaient pas exception. Étant donné qu'un peu plus tôt les ordinateurs ont été considérablement développés par les outils radar (je veux vraiment écrire un article séparé à leur sujet), leur base élémentaire a immédiatement attiré l'attention des pionniers de l'ère numérique. L'un de ces appareils était la ligne à retard.

Dans les stations radar, ils étaient utilisés pour filtrer le signal des objets stationnaires. De la réponse à la Nième impulsion du radar, la réponse retardée à la Nième 1ère impulsion a été soustraite, et donc seules les réponses des objets en mouvement se sont avérées non nulles, ce qui a permis de se débarrasser du bruit qui a créé le relief réfléchi de l'onde radio. Mais attendez un instant! Mais que se passe-t-il si nous exécutons le signal dans la ligne à retard et verrouillons l'entrée à la sortie? Ce sera un souvenir! À peu près la même pensée est venue à John Eckert Jr. En tant que ligne à retard, un ballon à mercure a été utilisé, aux extrémités duquel des piézocristaux ont été installés, l'un pour exciter les oscillations et le second pour les lire.


Circuit simplifié d'une cellule mémoire sur une ligne à retard au mercure. Pris d'ici

De toute évidence, de cette façon, il est possible de stocker non pas un bit, mais un paquet entier, qui a été utilisé avec succès. Cependant, cette mémoire a rapidement perdu sa pertinence.

Tout comme un aimant se souvient

Et maintenant, le moment est venu pour la mémoire magnétique. Et puis, les gens qui ne connaissent pas l'histoire des anciens ordinateurs se souviendront immédiatement des disques durs. Eh bien, commençons par eux. Et souvenez-vous d'abord de la mémoire sur un tambour magnétique.


Le tambour magnétique, que j'ai beaucoup aimé dans mon enfance pour examiner lors de ma visite au Musée polytechnique. La photo est claire où

L'enregistrement sur de tels appareils était très simple. Un champ magnétique a été appliqué à un endroit spécifique, dont la force codait un ou zéro. La lecture des informations a été effectuée à l'aide du tête magnétique, dans laquelle, lorsqu'elle passait à une certaine vitesse au-delà de la zone avec des données enregistrées, un courant induit apparaissait en raison d'un changement du champ magnétique, dont la force dépendait de la force du champ magnétique. Les lecteurs de bande fonctionnaient de manière similaire. Fait intéressant, les disques durs modernes utilisent un principe différent de stockage et de lecture des informations. Ce qui est l'occasion d'un article séparé.

Dans les chapitres précédents, sur la mémoire des tubes chauds, j'ai mentionné qu'elle ne vivait pas longtemps. Mais qui l'a remplacée? Et la réponse est à nouveau la mémoire magnétique, cette fois sous forme de mémoire sur des anneaux de ferrite. Les ferrites ont une propriété très utile, l' hystérésis de magnétisation, c'est-à-dire ils pourraient être dans deux états fixes, c'est ce dont nous avons besoin.


Le schéma de principe de la mémoire adressable sur les anneaux de ferrite est d'ici

Pour écrire l'anneau F sur les conducteurs $$$x_3$et $$$y_2$un courant est fourni qui forme un champ H / 2 autour de chacun des conducteurs, à condition que seul H soit suffisant pour changer la magnétisation de l'anneau ferromagnétique, et l'aimantation des anneaux C , D et E coincés dans le chemin après avoir désactivé le courant revient à ses valeurs d'origine en raison de l'hystérésis aimantation. Maintenant, nous devons lire les données. Pour ce faire, le courant d'écriture «0» est appliqué à l'anneau cible. Si une unité a été enregistrée, alors le champ magnétique dans cet anneau changera de direction, une impulsion de courant sera induite dans le conducteur S , et s'il y avait "0" alors il n'y aura pas de courant. Nous avons donc découvert ce qui a été enregistré. Bien sûr, comme dans le tube Williams, vous devez remettre l'unité à sa place. Pour les années à venir, ce type de mémoire régnera en maître sur les ordinateurs. Selon une version, nous lui devons le terme de «mémoire flash», en raison de la méthode de production, de la couture manuelle d'anneaux avec des fils, quelque chose comme ça:


La carte RAM, pour 11560 bits, divisée en 20 matrices au format 34x17. Il a été utilisé dans un terminal alphanumérique avec mappage de caractères vectoriels RIN-609; fabricant - probablement, l'une des entreprises d'Arménie. De là.

Conclusion

Il y a beaucoup dans le monde, l'ami d'Horatio ... oh mal. Il existe de nombreuses autres façons étranges de stocker des données. J'espère que dans les commentaires, ils jetteront autre chose d'intéressant. Pour ma part, je dirai que je recommande fortement aux personnes impliquées dans le développement de technologies numériques et simples d'examiner les premières idées dans diverses branches de la pensée technique, lorsque, comme on dit, le besoin de fiction est délicat, il enseigne à sortir des sentiers battus et élargit simplement ses horizons. Merci de votre attention.