Ulvenstein minns gamla minnen - och nya

Minnen från förr och nu

Den här artikeln kommer att ge en översiktlig bild av hur minnesarkitekturen på en modern PC ser ut, hur den historiskt sett har sett ut och lite om vad som händer när data hämtas från RAM.

Innan vi börjar tala om hur vårt moderna minne ser ut, kan vi titta lite på hur minne såg ut förr i tiden.

En av de allra första minnesteknologierna var hålkorten och hålremsorna. De började användas före 1800-talets mitt, av mekaniska räknemaskiner och telegrafer. Hastigheten var några få byte per sekund och söktiderna fasansfulla. Vi talar ju inte om en konstant söktid utan om tiden det tar operatören att rota fram rätt kort eller hitta rätt ställe på hålremsan. Hålkorten kom i otaliga format, men ett av de vanligaste var IBMs 8x80 bitars kort på 187x82 mm. Undertecknad har själv använt sådana under sin värnplikt, och de finns garanterat fortfarande i bruk. Det bör dock påpekas att hålkorten inte kan jämföras med dagens primärminne, utan mer kan sägas utgöra en historisk startpunkt för maskinell datalagring.

Det första minnet som liknar det vi använder idag var Williamsminnet, utvecklat av Frederick Williams 1949. Det bestod av Katodstrålerör, alltså bildrör, som lagrade information genom att belysa adresserbara punkter på ett metallraster. Själva minneseffekten uppnåddes genom att fosforescensen fick punkterna att lysa långt efter att de träffats av elektronstrålen. Punkterna lästes och återskrevs kontinuerligt för att behålla data. För att skriva eller läsa fick man vänta tills strålen nått den aktuella punkten. Ett typiskt bildrör lagrade 512 bitar, 64 byte och förbrukare tiotals watt. Katodstrålerören var vare sig billiga eller praktiska, och under 50-talets första hälft kom de att ersättas av ferritkärnminnena.

Dessa utgjordes av en väv av ledningstrådar. Magnetiska ringar, i början ett par millimeter i diameter, vävdes i korsningar mellan trådar. 0 och 1 representerades av olika orienteringar av ringarna. För att ändra tillstånd hos en ring krävdes att ström flöt genom båda trådarna som passerade ringen. Läsning gick till så att man skrev till minnet, och samtidigt läste av en sensortråd för att se om någon ring bytt polaritet. Ordlängden varierade mycket, 32-72 bitar var vanligast. Varje bit i ett ord lagrades på en separat väv, och antalet bitar i varje väv motsvarade antalet hela ord i minnet. Tillverkningen utfördes i början ofta av kvinnor med kunskap i sömnad, såsom var fallet när den svenska superdatorn BESK, en gång Världens kraftfullaste dator, uppgraderades.

Ferritkärnminnen utvecklades mycket fort trots att de länge kom att tillverkas för hand, och runt mitten av 1970-talet hade accesstiderna i komersiella system nått 500 ns. Redan 1967 skrev dock en artikel av IBM-forskare om minnen med accesstider ner emot 67 ns, något som kom att dröja över 20 år och först skulle realiseras med kiselminnen. Minnena var mycket energikrävande och temperaturkänsliga, vilket ledde till en uppsjö av olika lösningar. DEC kylde sina PDP-datorer med luft medan IBM 1620 istället värmdes med luft till en ideal arbetstemperatur på 41°C. Man gick till och med så långt att minne sänktes ned i varm olja för att hålla sig vid rätt temperatur.

Halvledarminnet introducerades i början av 1970-talet, men det skulle dröja ända till 80-talet innan dominansen blev total inom de flesta områden, efterhand som priserna föll och prestanda ökade. Vid den här tiden rörde det sig dock inte om halvmeterstora kulramar nedsänkta i varm olja, utan om pålödda kapslar, några centimeter i fyrkant, som löddes på kretskort. Även om det inte har tillverkats på lång tid används det fortfarande i flera sammanhang, bland annat delar av de amerikanska rymdfärjornas datorsystem. Att kärnminnet dröjt sig kvar här beror till stor del på två fördelar som halvledarminnet i enklare former saknar. Den ena är lagringsbeständighetet, informationen bevaras även utan strömförsörjning. Detta går till viss kostnad att lösa även med halvledarminne, men det kom att dröja länge innan det skulle löna sig. Ett svårare problem är strålningen i rymden, som ställer stora krav på halvledarkomponenter. Det är fullständigt okänsligt för partikelstrålning och har först på senare tid börjat få stå tilbaka för strålningståliga halvledare. Informationsbeständigheten utnyttjades vid flera tillfällen, t ex då den svarta lådan ombord på flygplan och rymdfärjor inte har sparat den allra senaste informationen eftersom bandspelaren var för långsam. Kärnminnet innehöll då fortfarande den sista informationen. En oönskad bieffekt av detta är dock att en skadad apparat med kärnminne kan innehålla hemlig information, precis som en hårddisk.

Från kärnminnet har vi också behållit många uttryck och konstruktioner som är lätta att glömma bort. Rad- och kolonnadressering har inte förändrats speciellt mycket på 50 år, undantaget RAMBUS, och utryck som att "dumpa kärnan", ja till och med hela begreppet "kärna" i ett operativsystem syftar just på kärnminnet. På den tiden avsåg uttrycket den den av operativsystemet som alltid låg laddat i kärnminnet.

33

Pärlad Bowser på canvas i trä

Medlemmen Andreas tar lekande med pärlor till nästa nivå och återskapar ingen mindre än den ständigt återkommande "sista bossen" från Super Mario. Läs mer

16

Testpilot: MSI X370 SLI Plus för AMD Ryzen

AMD Ryzen är kanske vårens stora snackis. Testpiloten David Kvist kikar närmare på MSI:s moderkort X370 SLI Plus, samt även minnesskalning och AMD:s styrkretsar. Läs mer

28

Fredagspanelen 133: AMD Ryzen 5, Radeon RX 500-serien och Nvidia Titan XP

I veckans avsnitt av Fredagspanelen blir det snack om AMD:s nylanserade Ryzen 5-processorer, den uppfräschade Radeon RX 500-seriens grafikhårdvara och inte minst Nvidias värsting Titan XP. Läs mer

36

Microsoft Windows 10 får två stora uppdateringar per år

Efter Creators Update introducerar Microsoft ett nytt uppdateringsschema för Windows 10, där två större uppdateringar ska släppas till operativsystemet årligen. Läs mer

14

FZ testar strategispelet Warhammer 40 000: Dawn of War 3

Spelutveckalren Relic har nyligen lanserat den senaste delen i sin strategispelsserie Dawn of War, vilket nu testas av spelsajten FZ. Läs mer

50

Elon Musk berättar mer om Neuralink

Tesla- och Space X-grundaren Elon Musk arbetar med ett nytt företag kallat Neuralink, vilket ska utveckla hjärnimplantat för koppla ihop människor och AI samt behandla sjukdomar. Läs mer

145

Tele2 släpper Unlimited – abonnemang för obegränsad surf

Efter att Telenor för fyra år sedan slopade sitt populära abonnemang Fastpris med obegränsad surfpott släpper Tele2 den andliga uppföljaren – Unlimited. Läs mer

3

Samsung tillkännager andra generationens 10-nanometersteknik

Kort efter att Galaxy S8 blev först med systemkretsar på 10 nanometer går Samsung ut med att de färdigställt generation två, som ska ge såväl högre prestanda som lägre strömförbrukning. Läs mer

8

FZ testar nylanserade klassikern Planescape: Torment Enhanced Edition

Det 18 år gamla rollspelet Torment: Planescape uppdateras med en nyutgåva, vilken nu lanserats och recenseras av FZ. Läs mer

39

Testpilot: Seagate Firecuda

Priserna på SSD-enheter fortsätter öka, vilket gjort att hybriddiskar seglat upp som en riktig utmanare. SweClockers testpilot Hugo Blom tittar närmare på fyra modeller från Seagate. Läs mer

29

Tävla och vinn Creatives soundbar för spel – Sound BlasterX Katana

I en ny tävling på SweClockers står ljud från Creative som på agendan. Klistra in soundbaren Sound BlasterX Katana i en bild på din spelstation för att vinna! Läs mer

36

Nästan tre fjärdedelar av den totala spelförsäljningen sker digitalt

Spelförsäljningen via digitala plattformar har ökat markant de senaste åren. Enligt en ny rapport sker nästan tre fjärdedelar av den totala spelförsäljningen i USA digitalt. Läs mer