Di awal memori komputer

Artikel itu berisi foto-foto berat, jadi saya menghapusnya di bawah spoiler.

Pendahuluan

Masalah menyimpan informasi digital muncul sebelum komputer yang sebenarnya muncul. Sebelum kita berbicara tentang implementasi fisik tertentu, kami memperkenalkan terminologi.

Memori adalah perangkat fisik atau media penyimpanan. Dalam kasus paling sederhana, memori adalah larik sel bernomor yang mengandung "1" atau "0". Kami tidak akan menganggap nol dan yang ditulis dalam buku catatan sebagai memori, karena tidak mungkin (atau secara tegas mungkin tetapi tidak berarti) untuk secara otomatis membaca memori seperti itu.

Dari sudut pandang pengorganisasian akses ke data, memori dapat dibagi menjadi beberapa jenis berikut:

• RAM - Memori Akses Acak, memori akses acak. Anda dapat membaca atau mengubah sel apa pun.
• ROM - Read-Only Memory, memori tempat Anda dapat membaca sel apa pun tetapi tidak dapat ditulis (Read Only Memory, ROM).
• FIFO - First In, First Out, memori yang hanya dapat ditulis dari atas, dan hanya dibaca dari bawah (dalam bahasa Rusia gilirannya).
• Stack (LIFO) - Last In, First Out, Access memory, akses yang memungkinkan untuk membaca dan menulis hanya ke elemen teratas (saya sangat suka nama Soviet-nya, store).
• CAM - Memori yang dapat dialamati konten, memori yang dapat dialamatkan oleh konten (nama Rusia - memori asosiatif).

Pola kain

Untuk pertama kalinya, tugas menyimpan dan membaca data dari memori diajukan, dan kemudian berhasil diselesaikan untuk mengendalikan utas di alat tenun.


Alat tenun Falcon. Di latar depan adalah kartu punch yang menentukan pola kain. Tautan

Bagaimana cara kerjanya? Pertimbangkan dulu diagram mesin paling sederhana:


Alat tenun Wikipedia

Idenya sederhana, header ( c dalam gambar) membentuk celah (menguap dalam terminologi tenun) antara benang lungsin, yang diumpankan dari poros a (navoi), pesawat ulang-alik dilewati, benang darinya ditekan dengan bantuan buluh, kemudian header diganti dengan pedal e dan prosesnya diulang. Kain itu dililit pada poros komoditas u . Dan semuanya akan baik-baik saja, tetapi bagaimana jika Anda ingin mendapatkan polanya? Pilihan yang jelas adalah secara individual menaikkan dan menurunkan benang lungsin di setiap iterasi, asalkan warnanya berbeda (misalnya, hitam dan putih). Desain ini diusulkan pada 1725 oleh Basil Bouchon, dan kemudian oleh Jean-Baptiste Falcon pada 1728 mengembangkan sistem untuk secara otomatis memasukkan kartu punch. Mari kita menganalisis operasi mekanisme ini menggunakan contoh yang lebih baru, tetapi serupa dalam desain, mesin Jacquard:


Diagram mesin Jacquard dari artikel bagus tentang tirai Jacquard

Poros 8 mengumpan dan menekan kartu berlubang berikutnya. Jarum yang dipasangkan dengan kait 1 ditekan ke sana, dan sebagian jatuh ke lubang kartu punch. Jadi, jarum yang tertancap di lubang menaikkan kait yang sesuai, dan mereka dapat diambil dengan palang khusus, dengan demikian membentuk heald atas, karena benang 3 yang melekat pada kait menaikkan benang lungsin 4 yang sesuai dengan mereka. Benang lungsin yang kaitnya tidak jatuh ke dalam lubang, di bawah bobot bob plumb 5, lebih rendah, sehingga gravitasi memainkan peran tumpukan kedua.


Potret diri Joseph Marie Jacquard, dibuat di alat tenunnya. Wikipedia

Jadi, kami mendapat ROM pertama, yang akan menjadi bagian integral dari komputer pertama dan akan bertahan hingga awal tahun 80-an.

Byte pertama

Jadi, abad ke-20 telah datang, komputer pertama kali muncul, dan di tempat dengan mereka kebutuhan akan RAM. Salah satu yang pertama menangani masalah ini adalah John Vincent Atanasov dan Clifford Berry, ketika pada 1939 mereka mulai menyusun ABC mereka, Atanasoff-Berry Computer. Itu adalah salah satu perangkat komputasi elektronik digital pertama.


Pandangan umum ABC diseret dari NYT

Untuk penyimpanan sementara variabel di komputer ini, kakek buyut RAM modern digunakan, drum berputar yang terdiri dari 50 baris 32 kapasitor. Biaya kapasitor negatif menetapkan unit logis, dan muatan positif menetapkan nol logis. Memori seperti itu ditanggapi oleh waktu tunggu gulungan gendang, dan setiap pembacaan menghancurkan data, jadi setiap kali saya harus menulis ulang.


Drum asli dengan ABC, diambil dari sini .


Sebuah fragmen replika drum ABC dari sana . Kontak dan kapasitor sendiri terlihat.

Ada sebuah artikel di Wikipedia tentang nasib masa depan dari memori semacam itu dan masa kejayaannya.

Ingat tabung gambar utara

Pada 40-an, pada saat munculnya komputer pertama, satu set solusi dan teknologi knurled tidak ada, seperti saat ini, yang menyebabkan munculnya desain yang sangat tidak biasa. Salah satunya adalah pipa Williams. Itu adalah kinescope, pada fosfor yang, tergantung pada nilai apa yang ingin Anda ingat, "1" atau "0", tanda hubung atau titik menyala. Ketika perlu membaca nilai, berkas elektron diarahkan ke tempat yang sama dan oleh emisi elektron, menggunakan elektroda yang dipasang di sebelah tabung gambar, ditemukan apa yang direkam.


Prototipe tabung Williams dari Wikipedia


Data yang direkam pada layar gambar tabung tabung Williams dari Wikipedia

Sebagai aturan, sel-sel memori dalam tabung Williams adalah single-bit, dan untuk beroperasi dengan kata-kata multi-bit, mereka bekerja secara paralel dengan jumlah bit.


Williams tube block diagram dari sini

Untuk membaca, alamat diberikan ke ADDRESS REGISTER , kemudian berkas pistol elektron di WILLIAMS TUBE diarahkan ke tempat yang sesuai, pembacaan terjadi dan data melalui amplifier REGENERATION AMPLIFIER jatuh ke dalam register keluaran REGISER REGISER SHIFT , dan, jika unit dibaca, kembali ke handset, karena perlu untuk memulihkan data yang hilang. Pipa Williams hidup singkat tetapi penuh badai, jatuh ke banyak komputer Barat dan domestik pertama. Pendekatan serupa digunakan dalam perangkat memori CRT selectron lain, yang diusulkan pada tahun 1946 oleh Jean Reichmann.


Selectron dari sini

Dalam tabung radio yang sangat besar ini, informasi disimpan dalam slot yang ditutupi dengan fosfor, yang, tergantung pada muatannya, melewati atau tidak melewati elektron dari "electron" gun, yang pada gilirannya jatuh atau tidak jatuh ke dalam lapisan fosfor, dari mana rantai pembacaan yang diinginkan dihilangkan. elektron. Pada saat itu, itu adalah salah satu dari ingatan terpadat dan tercepat, tetapi usianya pendek.

Merkuri tidak hanya bisa mengukur suhu

Seperti yang sudah bisa Anda tebak dari bab sebelumnya, di usia 40-an mereka mencoba "memaksa" untuk mengingat apa saja. Gelombang dalam medium tidak terkecuali. Karena komputer sebelumnya sedikit dikembangkan secara radikal (saya benar-benar ingin menulis artikel terpisah tentang mereka), basis elemen mereka segera menarik perhatian para perintis era digital. Salah satu perangkat ini adalah garis tunda.

Di stasiun radar, mereka digunakan untuk menyaring sinyal dari benda-benda diam. Dari respons terhadap pulsa ke-N radar, respons yang tertunda ke pulsa ke-1 dikurangi, dan dengan demikian hanya respons dari objek yang bergerak yang tidak nol, yang memungkinkannya untuk menghilangkan kebisingan yang menciptakan relief gelombang radio yang dipantulkan. Tapi tunggu sebentar! Tetapi bagaimana jika kita menjalankan sinyal di jalur penundaan dan mengunci input ke output? Itu akan menjadi kenangan! Tentang pemikiran yang sama terjadi pada John Eckert Jr. Sebagai garis tunda, labu raksa digunakan, di ujungnya dipasang piezocrystals, satu untuk merangsang osilasi, dan yang kedua untuk membacanya.


Sirkuit sederhana dari sel memori pada saluran tunda merkuri. Diambil dari sini

Jelas, dengan cara ini dimungkinkan untuk menyimpan tidak sedikit, tetapi seluruh paket, yang berhasil digunakan. Namun, memori ini segera kehilangan relevansinya.

Sama seperti magnet yang ingat

Dan sekarang saatnya untuk memori magnetik. Dan kemudian orang-orang yang tidak terbiasa dengan sejarah komputer kuno akan segera ingat tentang hard drive. Baiklah, mari kita mulai dengan mereka. Dan pertama-tama ingatlah memori pada drum magnetik.


Drum magnet, yang sangat saya cintai di masa kecil saya untuk diperiksa ketika saya mengunjungi Museum Politeknik. Foto jelas di mana

Merekam ke perangkat seperti itu sangat sederhana. Medan magnet diterapkan ke tempat tertentu, kekuatan yang dikodekan satu atau nol. Pembacaan informasi dilakukan dengan menggunakan apa yang disebut kepala magnetik, di mana, ketika melewati pada kecepatan tertentu melewati area dengan data yang direkam, arus yang diinduksi muncul karena perubahan medan magnet, kekuatan yang bergantung pada kekuatan medan magnet. Tape drive bekerja dengan cara yang sama. Yang menarik, hard drive modern menggunakan prinsip berbeda dalam menyimpan dan membaca informasi. Yang merupakan kesempatan untuk artikel terpisah.

Dalam bab-bab sebelumnya, tentang memori tabung hangat, saya menyebutkan bahwa dia tidak berumur panjang. Tapi siapa yang menggantikannya? Dan jawabannya lagi adalah memori magnetik, kali ini dalam bentuk memori pada cincin ferit. Ferrite memiliki sifat yang sangat berguna, histeresis magnetisasi, yaitu mereka bisa berada dalam dua keadaan tetap, yang kita butuhkan.


Diagram blok memori beralamat pada cincin ferit berasal dari sini

Untuk menulis cincin F ke konduktor $$$x_3$ dan $$$y_2$ arus diberikan yang membentuk medan H / 2 di sekitar masing-masing konduktor, asalkan hanya H yang cukup untuk mengubah magnetisasi cincin feromagnetik, dan magnetisasi cincin C , D, dan E yang terperangkap di jalur setelah mematikan arus kembali ke nilai aslinya karena histeresis magnetisasi. Sekarang kita perlu membaca data. Untuk melakukan ini, tulis saat ini "0" diterapkan ke dering target. Jika unit direkam, maka medan magnet pada cincin ini akan berubah arah, pulsa arus akan diinduksi dalam konduktor S , dan jika ada "0" maka tidak akan ada arus. Jadi kami menemukan apa yang direkam. Tentu saja, seperti dalam tabung Williams, Anda harus mengembalikan unit ke tempatnya. Untuk tahun-tahun mendatang, memori jenis ini akan berkuasa di komputer. Menurut satu versi, kami berutang kepadanya dengan istilah "memori flash", karena metode produksi, jahitan manual cincin dengan kabel, sesuatu seperti ini:


Papan RAM, untuk 11560 bit, dibagi menjadi 20 matriks format 34x17. Itu digunakan di terminal alfanumerik dengan pemetaan karakter vektor RIN-609; produsen - mungkin, salah satu perusahaan Armenia. Dari sana.

Kesimpulan

Ada banyak hal di dunia ini, teman Horatio ... oh salah. Ada banyak cara aneh untuk menyimpan data. Saya berharap di komentar mereka akan melemparkan sesuatu yang menarik. Untuk bagian saya, saya akan mengatakan bahwa saya sangat merekomendasikan bahwa orang yang terlibat dalam pengembangan teknologi digital dan sederhana melihat ide-ide awal di berbagai cabang pemikiran teknis, ketika, seperti yang mereka katakan, kebutuhan untuk fiksi itu rumit, itu mengajarkan pemikiran di luar kotak dan hanya memperluas cakrawala seseorang. Terima kasih atas perhatian anda