Оперативна пам'ять є одним з ключових пристроїв в обчислювальній техніці. Процесор має прямий доступ до оперативної пам'яті і тимчасово зберігає в ній дані і команди. ОЗУ, як правило, має багато меншим обсягом, ніж ПЗУ, але при цьому, працює в десятки разів швидше.
Зараз, купуючи в магазині чергову планку пам'яті, ми не замислюємося, з чого почалася історія сучасних ОЗУ. А історія, ця, на мій погляд, досить цікава.
Електронні комп'ютери, що займали на той час величезні площі, й ті, що сотні тисяч ват енергії, з'явилися в другій половині сорокових років 20го століття. Спочатку вони використовували так звані ring counter'и (це такий кругової зсувний регістр), реалізовані на електронних лампах - подвійних тріодах. Це був неекономічний, громіздкий і повільний тип ОЗУ.
На початку 50-х років йому на заміну прийшла ОЗУ на магнітних сердечниках, що проіснувала в активному використанні до середини 70-х. Ось, наприклад модуль пам'яті на 2кб:
Нічого не зрозуміло?
Ну ось, побільше:
А ось ще побільше:
Виглядає просто пекельно. Така пам'ять зберігає інформацію у вигляді напрямку намагніченості невеликих кільцеподібних феритових сердечників. Феритові кільця розставлялися в прямокутну матрицю і через кожне кільце проходило чотири дроти для зчитування і запису інформації. І ось як це робилося: напрямок намагніченості одного феритового кільця дозволяє зберігати один біт інформації. Через кільце проходять чотири дроти: два дроти збудження X і Y і провід заборони S під кутом 45 ° і провід зчитування Z під кутом 90 °. Для зчитування значення біта, на дроти збудження подається імпульс струму таким чином, що сума струмів через отвір сердечника призводить до того, що намагніченість кільця приймає певний напрям незалежно від того, який напрямок вона мала й до того. Значення біта можна визначити, вимірявши струм на дроті зчитування: якщо намагніченість осердя змінилася, то в проводі зчитування виникає індукційний струм.
Цікаво те, що зчитування руйнує збережену інформацію. Тому після зчитування біта, його необхідно повторно записати.
Для запису, на дроти збудження подається імпульс струму в зворотному напрямку, і намагніченість осердя змінює напрямок (щодо того, яке вона має після зчитування). Однак якщо при цьому в іншому напрямку подається струм на провід заборони, то суми струмів через кільце недостатньо, щоб змінити намагніченість осердя, і вона залишається такою ж, як після зчитування.
Матриця пам'яті складається з N² кільцеподібних сердечників нанизаних на перетину перпендикулярних дротів збудження X1 ... XN і Y1 ... YN. Через все сердечники проплетается один провід зчитування і один провід заборони. Таким чином, матриця дозволяє зчитувати або записувати біти тільки послідовно.
Силу струму в проводах збудження і матеріал сердечника підбирають так, щоб струму через один дріт не вистачило б для зміни намагніченості осердя. Це необхідно оскільки на один провід збудження нанизано кілька десятків сердечників, а міняти напрям намагніченості потрібно тільки в одному з них.
Знайшов ось в неті фотку компа, який використав такий вид пам'яті:
Слід зауважити, що з різних причин, такий вид пам'яті використовувався на космічних кораблях (той-же Шаттл, наприклад) до початку 90х, а навіть використовується донині на старих АЕС. Основна причина - на відміну від напівпровідників, магнітні сердечники не бояться радіації і електро-магнітних імпульсів (ну так, тих самих, що виникають при ядерному вибуху).
Пам'ять на феритових сердечниках по англійськи називається megnetic core memory. Таким чином в комп'ютерному терміні core dump залишилися сліди епохи повсюдного поширення ферритовой пам'яті. Для довідки: core dump це файл в сучасних Unix і Linux системах, в який операційна система зберігає вміст робочої пам'яті будь-якого процесу.
У 1968 році невелика група фахівців, яка відкололася від Motorola, створила компанію Intel. У 1969 році новоспечена компанія випустила високошвидкісний 64-бітний напівпровідниковий чіп ОЗУ, модель 3101.
Напівпровідники на той момент вже не були чимось новим, але Intel використовувала діод Шотткі і біполярні технології в своєму чіпі, що дозволило різко підняти швидкість роботи пам'яті.
Пізніше в тому-де 1969 Intel представила 256-бітний чіп пам'яті, модель 1101 - перший в світі чіп пам'яті МОП (англ. MOS- Metal Oxide Semiconductor).
Незважаючи на те, що 1101 був складним чіпом, мав малий обсяг пам'яті і тому не міг ефективно конкурувати з пам'яттю на феритових сердечниках, його МОП основа знайшла застосування в зсувних регістрах.
З 1970 по 1971 Intel активно працювала над чіпами 1102 і 1103 - дві чіпа з 1Кб динамічної ОЗУ, що використовує 3 транзистора на одну клітинку пам'яті. 1102 так і не вийшов на ринок. Зате уявлення 1103 широкій публіці було поворотним моментом в історії ОЗУ: нарешті великий обсяг даних міг бути ефективно збережений на одному чіпі. 1103 став стрімко заміщати старі модулі пам'яті на феритових сердечниках і незабаром став стандартом.
Звичайно, за сьогоднішніми стандартами 1103 дуже примітивний чіп. Він повільний, складний у виробництві і експлуатації. Але він довів, що напівпровідникова пам'ять не тільки життєздатна, але і набагато більш ефективна попередників.
Далі ОЗУ продовжувала розвиватися на напівпровідникових технологіях, постійно подвоюючи швидкість і обсяг, і так до наших днів. Перша ера ОЗУ тривала близько 10 років, друга близько 20. Зараз ми вже перейшли 30 річний рубіж використання напівпровідників. Цікаво, що далі ....?
ЗИ: до речі, зараз стародавні чіпи Intel стали предметами колекціонування. Я бачив недавно на eBay продалися 3 чіпа 1103 за 115 доларів US of A ....