Manyetik çekirdekli bellek - Magnetic-core memory
| Bilgisayar belleği ve veri depolama türleri |
|---|
| Uçucu |
| uçucu olmayan |
Manyetik çekirdek bellek baskın formu oldu rasgele erişimli bilgisayar belleği genellikle sadece denir 1955 hakkında ve 1975 tür bellek arasında 20 yıldır çekirdek bellek , gayri, ya çekirdek .
Çekirdek bellek, transformatör çekirdekleri olarak sert bir manyetik malzemenin (genellikle yarı sert bir ferrit ) toroidlerini (halkalarını) kullanır , burada çekirdekten geçen her tel bir transformatör sargısı olarak işlev görür. Her bir çekirdekten üç veya dört tel geçer. Manyetik histerezis , her bir çekirdeğin bir durumu "hatırlamasına" veya saklamasına izin verir.
Her çekirdek bir bit bilgi depolar . Bir çekirdek saat yönünde veya saat yönünün tersine mıknatıslanabilir. Bir çekirdekte depolanan bitin değeri, o çekirdeğin manyetizasyon yönüne göre sıfır veya birdir. Bir çekirdekten geçen bazı tellerdeki elektrik akımı darbeleri, o çekirdekteki manyetizasyon yönünün herhangi bir yönde ayarlanmasına izin verir, böylece bir veya sıfır depolar. Her bir çekirdekten geçen başka bir tel, algılama teli, çekirdeğin durumunun değişip değişmediğini tespit etmek için kullanılır.
Çekirdeği okuma işlemi, çekirdeğin sıfırlanmasına ve böylece silinmesine neden olur. Buna yıkıcı okuma denir . Okunmadığı veya yazılmadığı zaman, güç kapatılsa bile çekirdekler sahip oldukları son değeri korur. Bu nedenle, bir tür kalıcı bellektirler.
Daha küçük çekirdekler ve teller kullanılarak çekirdeğin bellek yoğunluğu yavaş yavaş arttı ve 1960'ların sonlarında fit küp başına yaklaşık 32 kilobit (litre başına yaklaşık 0.9 kilobit) yoğunluk tipikti. Bununla birlikte, bu yoğunluğa ulaşmak, süreci otomatikleştirmek için tekrarlanan büyük çabalara rağmen, neredeyse her zaman elle gerçekleştirilen son derece dikkatli bir üretim gerektiriyordu. Maliyet, bu süre zarfında bit başına yaklaşık 1 dolardan bit başına yaklaşık 1 sente düştü. 1960'ların sonlarında, başlangıçta statik rastgele erişimli bellek ( SRAM ) yaratan ilk yarı iletken bellek yongalarının piyasaya sürülmesi, çekirdek bellek pazarını aşındırmaya başladı. İlk başarılı dinamik rasgele erişimli bellek ( DRAM ), bunu 1970'de Intel 1103 izledi. Bit başına 1 sent miktarındaki mevcudiyeti, çekirdek bellek için sonun başlangıcını işaret ediyordu.
Yarı iletken üretimindeki gelişmeler, depolama kapasitesinde hızlı artışlara ve kilobayt başına fiyatta düşüşlere yol açarken, çekirdek belleğin maliyetleri ve özellikleri çok az değişti. Çekirdek bellek, 1973 ile 1978 arasında kademeli olarak piyasadan sürüldü.
Nasıl bağlandığına bağlı olarak, çekirdek bellek son derece güvenilir olabilir. Örneğin, salt okunur çekirdek ip belleği , NASA'nın başarılı Ay inişleri için gerekli olan kritik görev Apollo Rehberlik Bilgisayarında kullanıldı .
Çekirdek belleğin modası geçmiş olmasına rağmen, bilgisayar belleği yarı iletkenlerden yapılmış olmasına rağmen, özellikle gerçek çekirdek belleğe sahip makinelerle çalışmış kişiler tarafından hala bazen "çekirdek" olarak adlandırılmaktadır. Günümüzde yaygın olarak bir bilgisayar programında büyük bir hata oluştuğunda otomatik olarak gerçekleştirilen denetim için bellek içeriğinin tamamının diske kaydedilmesi sonucunda ortaya çıkan dosyalara hala " çekirdek dökümleri " denir .
Tarih
geliştiriciler
Bazı manyetik malzemelerin kare histerezis döngüsünü bir depolama veya anahtarlama cihazı olarak kullanmanın temel konsepti , bilgisayar geliştirmenin ilk günlerinden beri biliniyordu. Bu bilginin çoğu, belirli malzemeler kullanılarak inşa edildiğinde amplifikasyona ve anahtar benzeri performansa izin veren transformatörlerin anlaşılması nedeniyle gelişmiştir . Kararlı anahtarlama davranışı, elektrik mühendisliği alanında iyi biliniyordu ve bilgisayar sistemlerinde uygulaması hemen yapıldı. Örneğin, J. Presper Eckert ve Jeffrey Chuan Chu , 1945 yılında Moore Okulu'nda ENIAC çalışmaları sırasında konsept üzerinde bazı geliştirme çalışmaları yapmışlardır .
Robotik öncüsü George Devol , 3 Nisan 1946'da ilk statik (hareketsiz) manyetik bellek için bir patent başvurusunda bulundu. Devol'un manyetik belleği, 5 ek patentle daha da rafine edildi ve nihayetinde ilk Endüstriyel Robot'ta kullanıldı . Frederick Viehe , 1947'den başlayarak , röle mantığının yerine dijital mantık devreleri oluşturmak için transformatörlerin kullanımı konusunda çeşitli patentler için başvurdu . 1947'de tam gelişmiş bir çekirdek sistemin patenti alındı ve daha sonra 1956'da IBM tarafından satın alındı . Bu gelişme çok az biliniyordu, ancak, çekirdeğin ana akım gelişimi normalde üç bağımsız ekiple ilişkilendirilir.
Bu alanda önemli çalışmalar, 1949'da darbe transfer kontrol cihazını yaratan Şanghay doğumlu Amerikalı fizikçiler An Wang ve Way-Dong Woo tarafından gerçekleştirildi. Bu isim, çekirdeklerin manyetik alanının akımın anahtarlanmasını kontrol edin; patenti, gecikme hattı veya kaydırmalı kayıt bellek sistemleri oluşturmak için çekirdekleri kullanmaya odaklandı . Wang ve Woo, o sırada Harvard Üniversitesi'nin Hesaplama Laboratuvarında çalışıyorlardı ve üniversite, laboratuvarlarında yaratılan icatları teşvik etmekle ilgilenmiyordu. Wang, sistemin patentini kendi başına alabildi.
MIT Project Whirlwind bilgisayarı, gerçek zamanlı uçak takibi için hızlı bir bellek sistemine ihtiyaç duyuyordu . İlk başta, katot ışın tüplerine dayalı bir depolama sistemi olan bir dizi Williams tüpü kullanıldı, ancak mizaç ve güvenilmez olduğu kanıtlandı. 1940'ların sonlarında birkaç araştırmacı, bilgisayar belleği için manyetik çekirdek kullanma fikrini tasarladı, ancak MIT bilgisayar mühendisi Jay Forrester , bilginin 3 boyutlu depolanmasını sağlayan çakışan akım çekirdek belleğinin icadı için ana patenti aldı. Whirlwind Projesi'nden William Papian, bu çabalardan biri olan Harvard'ın "Statik Manyetik Gecikme Hattı"nı dahili bir notta gösterdi. 32 x 32 x 16 bitlik ilk çekirdek bellek 1953 yazında Whirlwind'e kuruldu. Papian şunları söyledi: "Manyetik-Çekirdek Depolamanın iki büyük avantajı var: (1) depolamaya ayrılan bakım süresinin azalmasıyla daha fazla güvenilirlik; (2) daha kısa erişim süresi (çekirdek erişim süresi 9 mikrosaniyedir: tüp erişim süresi yaklaşık 25 mikrosaniyedir), böylece bilgisayarın çalışma hızını arttırır."
Nisan 2011'de Forrester, "Wang'ın çekirdek kullanımının rastgele erişimli bellek geliştirmemde herhangi bir etkisi olmadı. Wang belleği pahalı ve karmaşıktı. Hatırladığım kadarıyla, ki bu tamamen doğru olmayabilir, iki çekirdek kullanıyordu. ve esasen biraz ileriye doğru hareket eden bir gecikme hattıydı. Buna odaklanmış olabileceğim ölçüde, yaklaşım amaçlarımız için uygun değildi." 1975'teki buluşu ve ilişkili olayları anlatıyor. Forrester o zamandan beri şunları gözlemledi: "Endüstriyi rastgele erişimli manyetik çekirdekli belleğin bilgisayar teknolojisindeki eksik bir halkanın çözümü olduğuna ikna etmemiz yaklaşık yedi yılımızı aldı. Patent mahkemelerinde yedi yıl sonra, onları ilk başta düşünmediklerine ikna ettiler."
Core'un erken geliştirilmesine dahil olan üçüncü bir geliştirici , RCA'dan Jan A. Rajchman'dı . Üretken bir mucit olan Rajchman, ince metal tüplerin etrafına sarılmış ferrit bantlar kullanarak benzersiz bir çekirdek sistemi tasarladı ve ilk örneklerini 1949'da dönüştürülmüş bir aspirin presi kullanarak yaptı . Rajchman ayrıca Williams tüpünün versiyonlarını geliştirmeye devam edecek ve Selectron'un geliştirilmesine öncülük edecekti .
İki önemli buluş, 1951'de manyetik çekirdek belleğin geliştirilmesine yol açtı. Birincisi, An Wang'ınki, okuma eyleminin okunan verileri sildiği bir depolama ortamının nasıl kullanılacağı sorununu çözen, okuma sonrası yazma döngüsüydü. , bir biti depolamak için iki çekirdek kullanarak seri, tek boyutlu bir kaydırma yazmacının (50 bitlik) oluşturulmasını sağlar. Bir Wang çekirdek kaydırma yazmacı, Bilgisayar Tarihi Müzesi'ndeki Devrim sergisindedir . İkincisi, Forrester'ınki, birkaç milyon bitlik 3D bellek dizilerini mümkün kılan çok sayıda çekirdeği kontrol etmek için az sayıda kabloya izin veren tesadüfi akım sistemiydi. Çekirdeğin ilk kullanımı Whirlwind bilgisayarındaydı ve Project Whirlwind'in "en ünlü katkısı rastgele erişimli manyetik çekirdek depolama özelliğiydi." Bunu ticarileştirme hızlı bir şekilde takip etti. Jacobs Instrument Company, 1951'de başlayan JAINCOMP serisi güçlü mini bilgisayarlarında kendi rafine çakışan akım manyetik çekirdeğini kullandı. Yalnızca 110 libre ağırlığındaki ve yalnızca 300 alt minyatür vakum tüpleri kullanan masaüstü boyutlu bir birim olan JAINCOMP-B1, üretebilirdi. Sonuçlar, üniversiteler ve büyük ölçekli özel müteahhitler tarafından inşa edilen, o zamanki tipik oda boyutundaki kurumsal bilgisayarlarla rekabet eden sonuçlar. Manyetik çekirdek, Temmuz 1955'te teslim edilen IBM 702'nin çevre birimlerinde ve daha sonra 702'nin kendisinde kullanıldı. IBM, 704 (1954 tarihli) ve Ferranti Cıva (1957) manyetik çekirdek bellek kullanılır.
1950'lerin başlarında, Seeburg Corporation , 1953'te geliştirilen ve 1955'te piyasaya sürülen V200'den başlayarak, yeni müzik kutularının "Tormat" belleğindeki çakışık-akım çekirdek bellek depolamasının ilk ticari uygulamalarından birini geliştirdi. bilgisayar, telefon ve endüstriyel kontrolde izledi.
Patent anlaşmazlıkları
Wang'ın patenti 1955'e kadar verilmedi ve o zamana kadar manyetik çekirdekli bellek zaten kullanılıyordu. Bu, uzun bir dizi davayı başlattı ve sonunda IBM , patenti 500.000 ABD Doları karşılığında Wang'dan satın aldığında sona erdi . Wang, fonları Çin'den bir okul arkadaşı olan Dr. Ge-Yao Chu ile birlikte kurduğu Wang Laboratories'i büyük ölçüde genişletmek için kullandı .
MIT, IBM'den çekirdek bellekte bit telif hakkı başına 0,02 ABD doları talep etmek istedi. 1964'te, yıllarca süren yasal çekişmelerden sonra, IBM, Forrester'ın patentinin hakları için MIT'ye 13 milyon dolar ödedi - o tarihe kadarki en büyük patent anlaşması.
üretim ekonomisi
1953'te, test edilmiş ancak henüz gergin olmayan çekirdeklerin her biri 0,33 ABD dolarına mal oldu . Üretim hacmi arttıkça çekirdek başına fiyat 1970'e kadar 0,0003 ABD Dolarına düştü. 1970'e gelindiğinde IBM yılda 20 milyar çekirdek üretiyordu. Çekirdek boyutları aynı dönemde 1950'lerde yaklaşık 0,1 inç (2,5 mm) çaptan 1966'da 0,013 inç (0,33 mm)'ye küçüldü. Bir çekirdeğin manyetizasyonunu çevirmek için gereken güç hacimle orantılıdır, bu nedenle bu bir düşüşü temsil eder. 125 kat güç tüketimi.
Komple çekirdek bellek sistemlerinin maliyetine, telleri çekirdeklerden geçirme maliyeti hakimdi. Forrester'ın çakışan akım sistemi, tellerden birinin çekirdeklere 45 derece açıyla çekilmesini gerektirdi, bu da makineyle kablolanmasının zor olduğunu kanıtladı, bu nedenle çekirdek dizilerinin, ince motor kontrolüne sahip işçiler tarafından mikroskoplar altında monte edilmesi gerekiyordu. Başlangıçta, hazır giyim işçileri kullanıldı. 1950'lerin sonlarında Doğu Asya'da çekirdek inşa etmek için sanayi tesisleri kuruluyordu . İçeride, yüzlerce işçi düşük ücret karşılığında çekirdeklerini astı.
1956'da IBM'deki bir grup, ilk birkaç kabloyu her bir çekirdekten otomatik olarak geçirmek için bir makine için patent başvurusunda bulundu. Bu makine, çekirdeklerin tüm düzlemini bir "yuva" içinde tuttu ve ardından telleri yönlendirmek için bir dizi içi boş iğneyi çekirdeklerin içinden itti. Bu makinenin kullanılması, düz X ve Y seçim çizgilerini 128'e 128 çekirdek dizide 25 saatten 12 dakikaya geçirmek için geçen süreyi azalttı.
Daha küçük maçalar, içi boş iğnelerin kullanımını pratik hale getirdi, ancak yarı otomatik maça diş açmada çok sayıda ilerleme oldu. Kılavuz kanallı destek yuvaları geliştirildi. Çekirdekler, üretim ve daha sonra kullanım sırasında onları destekleyen bir arka tabaka "yamasına" kalıcı olarak bağlandı. İplik iğneleri tellere alın kaynağı yapılarak iğne ve tel çapları aynı tutulmuş ve iğne kullanımı tamamen ortadan kaldırılmaya çalışılmıştır.
Otomasyon açısından en önemli değişiklik, algılayıcı ve engelleyici kabloların kombinasyonuydu ve dolambaçlı bir diyagonal algılama kablosuna olan ihtiyacı ortadan kaldırdı. Düzendeki küçük değişikliklerle, bu aynı zamanda her bir yamada maçaların çok daha sıkı bir şekilde paketlenmesine izin verdi.
1960'ların başlarında, çekirdeğin maliyeti, ana bellek olarak neredeyse evrensel hale geldiği noktaya düştü , hem ucuz düşük performanslı tambur belleğinin hem de vakum tüpleri kullanan maliyetli yüksek performanslı sistemlerin ve daha sonra bellek olarak ayrık transistörlerin yerini aldı . Çekirdek belleğin maliyeti, teknolojinin ömrü boyunca keskin bir şekilde düştü: maliyetler bit başına kabaca 1,00 ABD dolarından başladı ve bit başına kabaca 0,01 ABD dolarına düştü . Çekirdek, 1970'lerde entegre yarı iletken RAM yongaları ile değiştirildi .
1960'larda ölçekli, ekonomik ve çekirdek bellek teknolojinin bir örneği 256K 36-bit kelime (1.2 idi SGA yüklü) çekirdek bellek birimi PDP-6 de MİT yapay zeka Laboratory Bu düşlenemeyecek" olarak kabul edildi 1967 ile o zamanlar çok büyük" ve "Moby Belleği" lakaplıydı. 380.000$'a (0.04$/bit) mal oldu ve 69 inç genişliğinde, 50 inç yüksekliğinde ve destekleyici devresiyle birlikte 25 inç derinliğindeydi (189 kilobit/fut küp = 6.7 kilobit/litre). Döngü süresi 2.75 μs idi.
Açıklama
"Çekirdek" terimi , sargıları bir manyetik çekirdeği çevreleyen geleneksel transformatörlerden gelir . Çekirdek bellekte, teller herhangi bir çekirdekten bir kez geçer - bunlar tek dönüşlü cihazlardır. Bellek çekirdekleri için kullanılan malzemelerin özellikleri, güç transformatörlerinde kullanılanlardan önemli ölçüde farklıdır. Çekirdek bellek için manyetik malzeme, yüksek derecede manyetik kalıcılık , yüksek düzeyde manyetize kalma yeteneği ve düşük zorlayıcılık gerektirir, böylece manyetizasyon yönünü değiştirmek için daha az enerji gerekir. Çekirdek, bir biti kodlayan iki durum alabilir. Çekirdek bellek içeriği, bellek sistemi kapatıldığında bile korunur ( geçici olmayan bellek ). Ancak çekirdek okunduğunda "sıfır" değerine sıfırlanır. Bilgisayar bellek sistemindeki devreler daha sonra bilgileri anında yeniden yazma döngüsünde geri yükler.
Çekirdek bellek nasıl çalışır?
Çekirdek belleğin en yaygın biçimi, bir bilgisayarın ana belleği için kullanılan X/Y hattı çakışık akımı , bir ızgara yapısında bir arada tutulan çok sayıda küçük toroidal ferrimanyetik seramik ferritlerden ( çekirdekler ) oluşur (bir "olarak düzenlenmiş) " düzlemler " olarak adlandırılan katmanların yığını ), çekirdeklerin merkezlerindeki deliklerden örülmüş teller ile. İlk sistemlerde dört kablo vardı: X , Y , Sense ve Inhibit , ancak daha sonra çekirdekler son iki kabloyu bir Sense/Inhibit hattında birleştirdi. Her toroid bir bit (0 veya 1) depoladı . Her düzlemdeki bir bit bir döngüde erişilebilir, böylece bir dizi sözcükteki her makine sözcüğü , bir düzlem "yığını" üzerine yayılır. Her düzlem, bir kelimenin bir bitini paralel olarak manipüle ederek, tam kelimenin bir döngüde okunmasına veya yazılmasına izin verir.
Çekirdek, toroidleri yapmak için kullanılan ferrit malzemenin "kare döngü" özelliklerine dayanır. Bir çekirdekten geçen bir teldeki elektrik akımı bir manyetik alan oluşturur. Yalnızca belirli bir yoğunluktan ("seç") daha büyük bir manyetik alan , çekirdeğin manyetik polaritesini değiştirmesine neden olabilir. Bir hafıza konumu seçmek için, X ve Y hatlarından biri, bu değişikliğe neden olmak için gereken akımın yarısı ("yarı seçim") ile sürülür. Yalnızca X ve Y çizgilerinin kesiştiği yerde oluşturulan birleşik manyetik alan (mantıksal bir VE işlevi) durumu değiştirmek için yeterlidir; diğer çekirdekler gerekli alanın yalnızca yarısını ("yarı seçili") görür veya hiç görmez. Akımı tellerden belirli bir yönde sürerek, ortaya çıkan indüklenen alan, seçilen çekirdeğin manyetik akısını bir yönde veya diğerinde (saat yönünde veya saat yönünün tersine) dolaşmaya zorlar. Bir yön depolanmış 1 , diğeri ise depolanmış 0'dır .
Manyetik yol kapalı olduğundan, manyetik kutuplar olmadığından ve dolayısıyla çok az dış akı olduğundan bir çekirdeğin toroidal şekli tercih edilir. Bu, çekirdeklerin manyetik alanlarının etkileşime girmesine izin vermeden birbirine yakın bir şekilde paketlenmesini sağlar. Erken çekirdek dizilerinde kullanılan alternatif 45 derecelik konumlandırma, diyagonal algılama telleri tarafından gerekli kılınmıştır. Bu diyagonal tellerin ortadan kaldırılmasıyla daha sıkı paketleme mümkün oldu.
Okuma ve yazma
Biraz çekirdek belleği okumak için devre, o çekirdekte kesişen seçili X ve Y çizgilerini sürerek biti 0 durumuna atanan polariteye çevirmeye çalışır.
- Bit zaten 0 ise, çekirdeğin fiziksel durumu etkilenmez.
- Bit daha önce 1 ise, çekirdek manyetik polariteyi değiştirir. Bu değişiklik, bir gecikmeden sonra, Sense hattına bir voltaj darbesi indükler.
Böyle bir darbenin saptanması, bitin en son 1 içerdiği anlamına gelir. Darbenin olmaması, bitin bir 0 içerdiği anlamına gelir. Voltaj darbesini algılamadaki gecikmeye , çekirdek belleğin erişim süresi denir .
Böyle bir okumanın ardından bit 0 içerir. Bu, bir çekirdek bellek erişimine neden yıkıcı okuma denildiğini gösterir : Bir çekirdeğin içeriğini okuyan herhangi bir işlem bu içerikleri siler ve hemen yeniden oluşturulmaları gerekir.
Biraz çekirdek bellek yazmak için devre, bir okuma işlemi olduğunu ve bitin 0 durumunda olduğunu varsayar.
- 1 bit yazmak için, seçilen X ve Y çizgileri, okuma işleminde olduğu gibi zıt yönde akımla sürülür. Okumada olduğu gibi, X ve Y çizgilerinin kesişimindeki çekirdek manyetik polariteyi değiştirir.
- 0 bit yazmak için (diğer bir deyişle 1 bitin yazılmasını engellemek için), aynı miktarda akım Engelleme hattı üzerinden de gönderilir. Bu, ilgili çekirdekten geçen net akımı seçilen akımın yarısına indirerek polarite değişimini engeller.
Erişim süresi artı yeniden yazma süresi, bellek çevrim süresidir .
Algılama kablosu yalnızca okuma sırasında kullanılır ve Engelleme kablosu yalnızca yazma sırasında kullanılır. Bu nedenle, daha sonraki çekirdek sistemler, ikisini tek bir kabloda birleştirdi ve kablonun işlevini değiştirmek için bellek denetleyicisindeki devreleri kullandı.
Çekirdek bellek denetleyicileri, her okumanın hemen ardından bir yazmanın izleyeceği şekilde tasarlanmıştır (çünkü okuma tüm bitleri 0'a zorlamıştır ve yazma işlemi bunun gerçekleştiğini varsaydığından). Bilgisayarlar bu durumdan yararlanmaya başladı. Örneğin, bellekteki bir değer okunabileceği kadar hızlı bir şekilde okunabilir ve artırılabilir (örneğin PDP-6'dakiAOS talimatla olduğu gibi); donanım, tek bir bellek döngüsünün okuma aşaması ile yazma aşaması arasındaki değeri basitçe artırdı (belki de bellek denetleyicisine döngünün ortasında kısa bir süre duraklaması için sinyal göndererek). Bu, değeri bir okuma-yazma döngüsüyle elde etme, bazı işlemci kayıtlarındaki değeri artırma ve ardından yeni değeri başka bir okuma-yazma döngüsüyle yazma işleminden iki kat daha hızlı olabilir.
Çekirdek belleğin diğer biçimleri
Word satırı çekirdek belleği, genellikle kayıt belleği sağlamak için kullanıldı. Bu tür için diğer isimler lineer seçim ve 2-D'dir . Bu çekirdek bellek biçimi, tipik olarak, düzlemdeki her bir çekirdekten, sözcük okuma , sözcük yazma ve bit algılama/yazma üç kablo örer . Kelimeleri okumak veya silmek için, bir veya daha fazla kelime okuma satırına tam akım uygulanır ; bu, seçilen çekirdekleri temizler ve herhangi bir çevirme, bit algılama/yazma satırlarında voltaj darbelerine neden olur . Okuma için normalde yalnızca bir sözcük okuma satırı seçilir; ancak netlik için, bit algılama/yazma satırları yoksayılırken birden fazla kelime okuma satırı seçilebilir . Sözcük yazmak için, bir veya daha fazla sözcük yazma satırına yarı akım uygulanır ve bir bitin ayarlanması için her bit algılama/yazma satırına yarı akım uygulanır . Bazı tasarımlarda, sözcük okuma ve sözcük yazma satırları tek bir kabloda birleştirildi ve bu, bit başına yalnızca iki kablo içeren bir bellek dizisiyle sonuçlandı. Yazma için birden fazla kelime yazma satırı seçilebilir. Bu , tek bir döngüde aynı değerle birden fazla kelimenin silinebilmesi veya yazılabilmesi açısından X/Y hattı çakışık akımına göre bir performans avantajı sundu . Tipik bir makinenin kayıt seti genellikle bu çekirdek bellek formunun yalnızca bir küçük düzlemini kullanır. Bu teknoloji ile bazı çok büyük bellekler oluşturuldu, örneğin CDC 6600'deki 2 milyona kadar 60-bit kelime olan Genişletilmiş Çekirdek Depolama (ECS) yardımcı belleği .
Çekirdek halat belleği adı verilen başka bir çekirdek bellek biçimi, salt okunur depolama sağladı . Bu durumda, daha lineer manyetik malzemeye sahip olan çekirdekler basitçe transformatör olarak kullanıldı ; bireysel çekirdekler içinde manyetik olarak hiçbir bilgi depolanmadı. Kelimenin her bir parçasının bir çekirdeği vardı. Belirli bir bellek adresinin içeriğini okumak, o adrese karşılık gelen bir kabloda bir akım darbesi oluşturdu. Her adres kablosu, ikiliyi [1] belirtmek için bir çekirdekten ya da ikiliyi [0] belirtmek için bu çekirdeğin dışından geçirildi. Beklendiği gibi, çekirdekler fiziksel olarak okuma-yazma çekirdek belleğinden çok daha büyüktü. Bu bellek türü son derece güvenilirdi. Bir örnek, NASA Ay inişleri için kullanılan Apollo Rehberlik Bilgisayarıydı .
Fiziksel özellikler
Erken çekirdek belleklerin performansı, günümüz şartlarında kabaca 1 MHz'lik bir saat hızıyla (1980'lerin başındaki Apple II ve Commodore 64 gibi ev bilgisayarlarına eşdeğer) karşılaştırılabilir olarak karakterize edilebilir . Erken çekirdek bellek sistemlerinin çevrim süreleri yaklaşık 6 µs'ydi , bu süre 1970'lerin başında 1,2 µs'ye düştü ve 70'lerin ortalarında 600 ns'ye (0,6 µs) düştü . Bazı tasarımlar önemli ölçüde daha yüksek performansa sahipti: CDC 6600 , 1964'te 200 mA yarı seçme akımı gerektiren çekirdekler kullanarak 1.0 µs'lik bir bellek döngü süresine sahipti. Erişim sürelerini azaltmak ve veri hızlarını (bant genişliğini) artırmak için mümkün olan her şey yapıldı, her biri bir veri kelimesinin bir bitini depolayan çoklu çekirdek ızgaralarının eşzamanlı kullanımı dahil. Örneğin, bir makine her birinde 32 bitlik kelimenin tek biti olan 32 çekirdek ızgarası kullanabilir ve kontrolör tek bir okuma/yazma döngüsünde 32 bitlik kelimenin tamamına erişebilir.
Çekirdek bellek, kalıcı bir depolamadır ; içeriğini güç olmadan süresiz olarak tutabilir. Ayrıca EMP ve radyasyondan nispeten etkilenmez . Bunlar birinci nesil endüstriyel gibi bazı uygulamalar için önemli avantajlar vardı programlanabilir kontrolörler , askeri tesisler ve benzeri araçlarda savaş uçağı sıra sıra, uzay aracı ve çekirdek kullanılabilirliği sonra birkaç yıl için kullanılan yol açtı yarıiletken MOS belleğe (ayrıca bkz MOSFET ) . Örneğin, uzay mekiği IBM AP-101B hatta üzerinden hafızanın içeriğini muhafaza uçuş bilgisayarlar kullanılan çekirdek belleği meydan ' 1986 denize s dağılması ve daha sonra dalma erken çekirdeğin diğer bir özelliği, bir baskı gücü çok oldu sıcaklığa duyarlı; bir sıcaklıkta uygun yarı seçme akımı, başka bir sıcaklıkta uygun yarı seçme akımı değildir. Bu nedenle, bir bellek denetleyicisi, sıcaklık değişiklikleri için mevcut seviyeleri doğru şekilde ayarlamak için bir sıcaklık sensörü (tipik olarak bir termistör ) içerecektir . Bunun bir örneği, Digital Equipment Corporation tarafından PDP-1 bilgisayarları için kullanılan çekirdek bellektir ; bu strateji, DEC tarafından hava soğutmalı bilgisayarların PDP serisi için oluşturulan tüm devam eden çekirdek bellek sistemlerinde devam etti . Sıcaklık hassasiyetini ele almanın başka bir yöntemi, manyetik çekirdek "yığınını" sıcaklık kontrollü bir fırın içine koymaktı. Bunun örnekleri, IBM 1620'nin ısıtılmış hava çekirdek belleğidir ( çalışma sıcaklığına , yaklaşık 106 °F'ye (41 °C) ulaşması 30 dakika kadar sürebilir ) ve IBM 7090'ın ısıtılmış yağ banyosu çekirdek belleği , erken IBM 7094'ler ve IBM 7030 .
Çekirdek soğutulmak yerine ısıtıldı, çünkü birincil gereksinim tutarlı bir sıcaklıktı ve oda sıcaklığının çok üzerinde bir sabit sıcaklığı korumak, oda sıcaklığının altında veya altında sabit bir sıcaklığı korumak daha kolaydı (ve daha ucuzdu).
1980'de, DEC Q-bus bilgisayarına takılan 16 kW ( kiloword , 32 kB'ye eşdeğer) bir çekirdek bellek kartının fiyatı 3.000 ABD Doları civarındaydı . O zaman, çekirdek dizi ve destekleyici elektronikler, yaklaşık 25 × 20 cm boyutunda tek bir baskılı devre kartına sığar, çekirdek dizi PCB'nin birkaç mm yukarısına monte edilmiş ve metal veya plastik bir plaka ile korunmuştur.
Çekirdek bellekteki donanım sorunlarının tanılanması, çalıştırılması için zaman alan tanılama programlarını gerektirdi. Hızlı bir test, her bitin bir ve sıfır içerip içermediğini kontrol ederken, bu tanılama, çekirdek belleği en kötü durum modelleriyle test etti ve birkaç saat çalışması gerekiyordu. Çoğu bilgisayarda yalnızca tek bir çekirdek bellek kartı bulunduğundan, bu tanılamalar kendilerini bellekte de hareket ettirerek her bitin test edilmesini mümkün kıldı. Gelişmiş bir teste " Schmoo testi " adı verildi ; bu testte , yarı-seçilmiş akımlar, algılama hattının test edildiği ("strobe") zaman ile birlikte değiştirilmiştir. Bu testin veri grafiği, " Schmoo " adlı bir çizgi film karakterine benziyordu ve adı sıkışmıştı. Çoğu durumda, baskılı devre kartına çekirdek dizilimi bir masaya hafifçe vurarak hatalar çözülebilir . Bu, içinden geçen teller boyunca çekirdeklerin konumlarını biraz değiştirdi ve sorunu çözebilirdi. Çekirdek belleğin, günün diğer bilgisayar bileşenlerine kıyasla çok güvenilir olduğu kanıtlandığından, prosedüre nadiren ihtiyaç duyuldu.
Ayrıca bakınız
- Gecikme hattı belleği
- çekirdek dökümü
- Çekirdek ip hafızası
- büküm hafızası
- Kabarcık hafızası
- İnce film belleği
- Manyeto dirençli rastgele erişimli bellek
- Ferroelektrik RAM
- Elektronik hesap makineleri
- Çoğunlukla okunan bellek (RMM)
Referanslar
Patentler
- ABD Patenti 2,667,542 "Elektrik bağlantı cihazı" (bir çapraz nokta anahtarı olarak çalışan demir çekirdekli matris anahtarı. Bir dizi X analog veya telefon sinyali girişi, Y çıkışlarına yönlendirilebilir.), Ocak 1954'te dosyalandı, Eylül 1951'de yayınlandı.
- ABD Patenti 2,708,722 "Darbe transfer kontrol cihazları", An Wang , Ekim 1949'da dosyalandı, Mayıs 1955'te yayınlandı
- ABD Patenti 2,736,880 "Çok koordinatlı dijital bilgi depolama cihazı" (eşzamanlı-akım sistemi), Jay Forrester Mayıs 1951'de dosyalandı, 28 Şubat 1956'da yayınlandı
- 28 Mayıs 1947'de dosyalanan ve 31 Ocak 1961'de yayınlanan ABD Patenti 2,970,291 "Elektronik Röle Devresi" ( Patent, " Buluşum röle kullanan elektrik devreleriyle ilgilidir..." şeklindedir).
- 29 Mayıs 1947'de dosyalanan, 11 Temmuz 1961'de dosyalanan ABD Patenti 2,992,414 "Bellek Transformatörü" (Patent, "Buluşumun elektrik röle devreleriyle ve daha özel olarak burada kullanım için geliştirilmiş transformatörlerle ilgili olduğunu" belirtmektedir).
- ABD Patenti 3,161,861 "Manyetik çekirdek bellek" (iyileştirmeler) Ken Olsen Kasım 1959'da dosyalandı, Aralık 1964'te yayınlandı
- 30 Ocak 1962'de dosyalanan ABD Patenti 3,264.713 "Bellek Çekirdek Yapıları Yapma Yöntemi" (Patent notları "Bu buluş manyetik bellek aygıtlarıyla ve daha özel olarak yeni ve geliştirilmiş bir bellek çekirdeği yapısı ve bunları yapma yöntemiyle ilgilidir...") , 9 Ağustos 1966'da yayınlandı.
- 7 Ocak 1969'da yayınlanan WJ Mahoney, ABD Patenti 3,421,152 "Doğrusal seçmeli manyetik bellek sistemi ve bunun için kontroller"
- ABD Patenti 4,161,037 "Ferrit çekirdek bellek" (otomatik üretim), Temmuz 1979
- ABD Patenti 4,464,752 "Çoklu olayla güçlendirilmiş çekirdek bellek" (radyasyon koruması), Ağustos, 1984
Dış bağlantılar
- Etkileşimli Java Eğitimi - Manyetik Çekirdek Belleği Ulusal Yüksek Manyetik Alan Laboratuvarı
- Columbia Üniversitesi'nde Çekirdek Bellek
- "Manyetik Çekirdekler" . Dijital Bilgisayar Temelleri (Oran Eğitim Kılavuzu). Deniz Eğitim ve Öğretim Komutanlığı. 1978. s. 95–. NAVEDTRA 10088-B.
- PDP-11'de Çekirdek Bellek
- Çekirdek bellek ve diğer erken bellek türleri 15 Nisan 2006'da erişildi
- Coincident Current Ferrit Core Memories Byte dergisi , Temmuz 1976
- Casio AL-1000 hesap makinesi – 1960'ların ortalarından bu masaüstü elektronik hesap makinesindeki manyetik çekirdek belleğinin yakın çekimlerini gösterir.
- Bir Alman bilgisayar müzesinde birden fazla cihazda hala kullanılan çekirdek bellek
- Werner, GE; Balina, RM; Lockhart, NF; Flaker, RC (Mart 1967). "Bir 110-Nanosaniye Ferrit Çekirdek Belleği" (PDF) . IBM Araştırma ve Geliştirme Dergisi . 11 (2): 153-161. doi : 10.1147/rd.112.0153 . Arşivlenmiş orijinal (PDF) 26 Şubat 2009 tarihinde.
- bilgisayarlar için çekirdek bellekte arka plan