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.

12

Test: Corsair Crystal 570X RGB

Corsair storsatsar på konceptet härdat glas och flerfärgsbelysning med sitt nya chassi Crystal 570X RGB. Modellen tar idag plats i SweClockers testlabb för en rejäl videogenomgång. Läs mer

27

SSD-priser väntas fortsätta stiga på grund av minnesbrist

På grund av komponentbrist och ökad efterfrågan väntas priserna på SSD-enheter öka, vissa med så mycket som 20 procent. Bristen tros hålla i sig ända till slutet av nästa år. Läs mer

47

Amazon lanserar Snowmobile – tjänst för att flytta stora mängder data via långtradare

Amazons nya tjänst gör det möjligt för företag att flytta upp till 100 PB data åt gången till deras molntjänster, vilket görs genom att den fraktas i 14 meter långa långtradare. Läs mer

Trådlösa hörlurar från Bose till specialpris i Geeks Julkalender

  • idag 12:10

I dagens lucka är det nedsatt pris på Bose trådlösa och brusreducerande hörlurar som gäller, och dessutom med chans att vinna dem i tävlingen. Läs mer

10

Gött häng med Geeks Gaming på Kappa Bar

Det vankas stream i annorlunda tappning med Geeks Gaming. På lördag besöker gänget e-sportbaren Kappa Bar i Göteborg, och givetvis blir det en helkväll med direktsändning på Twitch. Läs mer

35

Mass Effect: Andromeda visar grafikmuskler

Nästa år väntar ett nytt äventyr i Mass Effect-universumet där Andromedagalaxen står som spelplan. Nu visar Bioware och EA för första gången ett videoklipp från själva spelet. Läs mer

24

Test: Mionix Naos Quantified Gaming

Efter lång utvecklingstid har Mionix äntligen rullat ut sitt Kickstarter-projekt Naos QG – Quantified Gaming. Häng med till testlabbet för en ordentlig genomgång. Läs mer

60

Rösta fram bästa MSI-orienterade bygget i Webhallens tävling

Efter hård gallring av hundratals bidrag har juryn kommit fram till tre finalbyggen. Nu är det upp till SweClockers medlemmar att avgöra vilket som ska byggas ihop och säljas av Webhallen! Läs mer

50

Nokia återvänder till mobilmarknaden 2017

Varumärket Nokia har länge varit frånvarande från mobilmarknaden, men återvänder nästa år under ett licensavtal med finska HMD Global. Läs mer

21

Över en miljon Android-enheter infekterade med skadlig kod

Den senaste mjukvaruattacken mot Android-enheter heter Gooligan, som genom skadlig kod i applikationer stjäl e-mailkonton och annan känslig information. Läs mer

Bärbar speldator från MSI till specialpris i Geeks Julkalender

  • igår 12:00

Det blir en bärbar speldator från MSI med Geforce GTX 1060 till specialpris i första luckan, men också en tävling för kramgoa gamers på språng. Läs mer

4

Nvidia Geforce GTX 1050 för bärbara datorer lanseras på CES 2017

Det blir bärbara speldatorer runt 10 000-kronorsstrecket i samband med CES 2017, som markerar startskottet för den mobila varianten av Geforce GTX 1050. Läs mer