Плетёный компьютер прошлого

Вычислительная техника развивается быстро - в разы быстрее, чем любая другая. Компьютеры 80-х отличаются от современных гораздо сильнее, чем автомобили того же времени от нынешних. И, конечно, устаревают технологии, зачастую до полного отмирания - остаются они разве что в виде артефактов, например, иконки сохранения во многих программах. Напомню, уже в 2012 году на баше была такая цитата:

xxx: А теперь нужно сохранить файл. Для этого нажми на пиктограмму с изображением дискеты.

yyy: С изображением чего???

Ну вы поняли. И это как бы не такое уж древнее прошлое, а вот что было ещё раньше, покрыто мглой времён.

Например, некоторым современным авторам даже в голову прийти не может, что когда-то компьютеры могли работать по совершенно иным принципам, нежели теперешние. И когда они во время напейсательства очередной статьи натыкаются на незнакомый мем, то не могут понять его смысла и интерпретируют в соответствии со своими знаниями. Так разработанная для компьютеров NASA память "Little Old Lady memory" получила своё название потому, что "коды печатали в основном женщины". Почему именно женщины, автор не подумал. Какое отношение коды имеют к ROM, тоже. Ну а я увидел в этом инфоповод для очередной статьи.

Чтобы понять, почему рядом с memory фигурируют ladies и при этом ещё и old, нужно разобраться в том, как были устроен компьютеры, установленные на зондах "Маринер" и на "Аполлонах", а точнее их память. В компьютерах 1960-х годов использовалась обычная память на магнитных сердечниках (далее magnetic core): ферритовые кольца особым образом нанизывались на провода, после чего их можно было намагничивать и размагничивать. Вблизи это выглядело вот так:

Плетёный компьютер прошлого Космонавтика, Вычислительная техника, Аполлон, Лунная программа, Длиннопост

Каждое кольцо - это один бит информации. Можете сами посчитать, сколько таких колец потребуется, чтобы записать, скажем, режиссёрскую версию "Властелина колец" в 4k Ultra HD.

Естественно, весило всё это очень много, а для космической техники, напомню, действует базовый принцип "чем легче, тем лучше". И тогда придумали так называемую core rope memory. Выглядела она вот так:

Плетёный компьютер прошлого Космонавтика, Вычислительная техника, Аполлон, Лунная программа, Длиннопост

Смысл заключался в том, что если провод проходил сквозь сердечник, это считалось за 1 (включено, ДА, ИСТИНА, выберите по вкусу), а если нет - то 0 (выключено, НЕТ, ЛОЖЬ, ну вы поняли). И поскольку проводов было очень много, это позволило значительно расширить память. Вот принципиальная схема:

Плетёный компьютер прошлого Космонавтика, Вычислительная техника, Аполлон, Лунная программа, Длиннопост

Синие линии - это проводки, непосредственно несущие в себе информацию, каждый проводок - один бит. Зелёная линия - это проводок установки/сброса. В обычном случае он либо магнетизирует все сердечники, либо сбрасывает их. Красные же линии - это подавляющие провода, которые не дают зелёному воздействовать на все сердечники разом. На схеме электрический ток в зелёном проводе подействует только на сердечник номер 2, поскольку остальные блокируются красными проводами. Соответственно, только проходящие сквозь сердечник номер 2 синие провода снимут индуцированный ток, и компьютер прочтёт их. По сути красные провода отмечают ячейки памяти, с которых идёт считывание, а синие - содержащиеся в них данные.

Если говорить о возможностях, то ключевых отличий от обычной памяти было два: core rope нельзя было перезаписывать, т. е. она являлась read-only memory, только для чтения, но зато каждый сердечник хранил в себе вместо одного бита аж 192, или 12 слов. А общая плотность информации с учётом компоновки была выше в 18 раз: кубический метр magnetic core memory хранил всего лишь 140 килобайт, в то время как такая же по объёму core rope - 2,5 мегабайта. Выгода очевидна.

Стоит отметить, что память бортового компьютера "Аполлона" была 15-битной (плюс один бит чётности), то есть измерять её в современных 8-битных байтах как бы не очень целесообразно. Вместо байта там использовалось понятие "слово". Соответственно, core rope ROM имела ёмкость в 36,864 слов, плюс, понятное дело, у компьютера имелась и обычная magnetic core RAM, но уже на 2048 слов. В итоге все нужные программы записали на плетёнку, а "тяжёлую" RAM сократили до минимума, уменьшив таким образом массогабаритные характеристики всего компьютера.

При чём же здесь оld ladies? При том, что именно они плели все эти кольца - сказались навыки вязания свитеров и носков, да. Не все из них были old, вот, например, няшная негритяночка:

Плетёный компьютер прошлого Космонавтика, Вычислительная техника, Аполлон, Лунная программа, Длиннопост

да и не все, в общем-то, ladies, но в целом по большей части память для лунного компьютера NASA вязали бабушки. Чтобы ускорить работу и снизить количество ошибок, применялись системы автоматизации, которые указывали на нужное кольцо, а работница уже вручную тащила сквозь него проводок. Но о полной автоматизации говорить не приходилось.

Лично я не в курсе насчёт применения core rope memory вне аэрокосмической сферы, тем более что в 1970 году компания Intel выпустила первую DRAM - динамическую память с произвольным доступом, основанную на полупроводниках, и необходимость вязать провода сквозь магнитные сердечники попросту отпала. Но, разумеется, переделывать проект никто уже не стал, и последующие Аполлоны вплоть до последнего полёта в конце 1972 летали со всё той же вязаной памятью.

Впрочем, в космической технике такие нюансы в порядке вещей.

Исследователи космоса

16.5K постов46.9K подписчиков

Добавить пост

Правила сообщества

Какие тут могут быть правила, кроме правил установленных самим пикабу :)

Вы смотрите срез комментариев. Показать все
5
Автор поста оценил этот комментарий

Ещё интересной фишкой той памяти было то, что инфу с неё считать можно было только один раз, т.е. каждое считывание обнуляло записанный бит. Надо было восстанавливать, т.е перезаписывать заново.

раскрыть ветку (8)
3
Автор поста оценил этот комментарий

В оперативной памяти всё ещё так. Только за тем чтобы информация обновлялась следит чип на самой планке

раскрыть ветку (7)
2
Автор поста оценил этот комментарий

не, в оперативной памяти разряжается МОП-конденсатор независимо от считывания. И он подзаряжается регулярно именно чтобы компенсировать этот разряд.

В сердечниках наоборот, храниться может без дополнительных телодвижений, но считывание информацию обнуляет.

Автор поста оценил этот комментарий

Не в "оперативной" (ОЗУ/RAM), а в динамической (DRAM). В RAM данные хранятся пока питание есть

раскрыть ветку (5)
1
Автор поста оценил этот комментарий

Вы всё путаете. Она вся оперативная. Только оперативная память бываетдвух видов.

Динамическая - это та, где ячейкой памяти является МОП-конденсатор.  Простая, дешёвая, легко масштабируется до многих гигабайт. Но нужна регенерация, следовательно растёт энергопотребление.

Статическая - там в качестве ячейки памяти используется D-триггер (сборка из нескольких КМОП-транзисторов). Естественно, на порядки дороже стоит, и с масштабированием сложнее. Но нет потребности в регенерации данных, инфа хранится пока есть питание. Плюс ещё есть хитрая штука - микромощный режим хранения. Это когда напряжение питание снижается вдвое, микросхема перестаёт реагировать на внешние сигналы, потребляет доли микроампера, и триггеры остаются в состоянии, каком они были в момент ухода в этот режим. Узнаёте что это? Правильно, это микросхема CMOS на материнке вашего компьютера, там хранятся настройки системы. Батарейка на материнке - это как раз и есть та половина напряжения питания. Ну и плюс от неё часы идут еще, но это к делу не относится.

раскрыть ветку (4)
Автор поста оценил этот комментарий

О, насчет оперативной вы меня правильно поправили. Но вот SRAM это 6-транзистораная структура (latch), что не совсем D-триггер (там их два - 12 трансизторов). И еще имеется вариант псевдо-SRAM (1T, со спрятанной регенерацией, патент MoSys)


А откуда у вас сказка про "снижатеся в двое"? Это сто лет назад часовая микросхема  питалась от 5В (точнее от 4.4 - там диодная развязка), а при выключении компа пaдала на литеевую 3В. Сейчас там только 3.3В. Да и падала она на 3 не для снижения потребления, а потому как это ее рабочий диапазон. Потребление при 3 и при 5В у нее одинаковое (только ток утечки), если не считать часов, но там всего пара десяток триггеров на 32КГц

раскрыть ветку (3)
Автор поста оценил этот комментарий

Вах! Сорри, что общался, как с чайником. D-триггер - это вроде самое похожее,  что может быть в виде отдельного элемента. Если не так извините, мои знания схемотехники более поверхностны, я всё-таки не настоящий сварщик. :)

Про половину питания - это да, во времена 5-вольтовой схемотехники были такие. да я думаю и сейчас есть, с какими-то непринципиальными отличиями. Были микрухи SRAM 537-й серии, там они уходили в "режим хранения" и держала инфу до 2 вольт

раскрыть ветку (2)
Автор поста оценил этот комментарий

Да ну что вы, какие там извинения :-) Я вот для интереса зашел на вики "триггер" - у самого волосы дыбом встали какая там мешанина. Т.е. все есть - и latch (защелка -RS-триггер) и асинхронный D-trigger и настоящий D-триггер (флип-флоп), но понять сколько там транзисторов невозможно. Можно конечно посчитать количество И/ИЛИ :-) но тут тоже вилы - зависит от количества входов и инверсии на выходе. В общем как всегда помог Гугл - "d-flip-flop CMOS" - картинки. Считайте сами :-)


https://www.google.com/url?sa=i&url=https://electronics.stackexchange.com/questions/401240/cmos-implementation-of-d-flip-flop&psig=AOvVaw2TxsHm4Xc-u5Yi0zkuptkk&ust=1633158195154000&source=images&cd=vfe&ved=0CAsQjRxqFwoTCOClkcjSqPMCFQAAAAAdAAAAABAD


А вот статья по статическому ОЗУ четко говорит - 6 транзисторов


"Были микрухи SRAM 537-й серии, там они уходили в "режим хранения" и держала инфу до 2 вольт" - кстати вы правы, хоть ток утечки практически не меняется, потребляемая мощность падает в 2.5 раза

раскрыть ветку (1)
Автор поста оценил этот комментарий

Нда, теперь я ощущаю себя неучем

Вы смотрите срез комментариев. Чтобы написать комментарий, перейдите к общему списку