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.

19

Test: Fractal Design Meshify C

Fractal Design skiftar fokus från tystnad till högt luftflöde med den nya chassiserien Meshify, där premiärmodellen Meshify C tar plats i SweClockers testlabb för en ordentlig genomgång. Läs mer

108

Intel: "Core i7-8700K är 51 procent snabbare än Core i7-7700K"

Efter en utbildning för återförsäljare läcker Intels officiella prestandasiffror för Coffee Lake ut på webben, där fler kärnor resulterar i rejäla prestandaökningar mot dagens Kaby Lake. Läs mer

41

HMD tillkännager flaggskeppstelefonen Nokia 8

Telefontillverkaren HMD har tidigare under året lanserat smarta telefoner märkta Nokia. Dessa telefoner har främst varit riktade till budgetsegmentet, men nu presenteras flaggskeppet Nokia 8. Läs mer

29

Alphacool tillkännager sluten vattenkylning och vattenblock för AMD Radeon RX Vega

För de som inte nöjer sig med luftkylning presenterar nu Alphacool sluten vattenkylning och vattenblock anpassade för Radeon RX Vega. Läs mer

8

Nvidia släpper 4K-trailer för Destiny 2 inför den öppna betan

Inför att det öppna betatestet av Destiny 2 för PC/Windows går av stapeln släpper Nvidia en trailer riktad mot PC-spelare, i 4K UHD-upplösning och 60 FPS. Läs mer

54

Intel haussar nionde generationens Core "Ice Lake" på 10 nanometer

Redan innan lansering av Coffee Lake och Cannon Lake går Intel ut med att efterföljande Ice Lake ingår i nionde generationens Core, något som skapar förvirring om vad som komma skall. Läs mer

18

Priset på grafikminne från Samsung och SK Hynix skjuter i höjden

Under den senaste månaden har priset på grafikminne från Samsung och SK Hynix ökat med cirka 30 procent, något som beror på en ökad satsning på minne för servrar och smarta telefoner. Läs mer

68

AMD släpper Radeon-drivrutin optimerad för brytning av kryptovalutor

Efter att AMD:s grafikkort blivit allt mer eftertraktade i syftet att bryta kryptovalutor, släpper bolaget en drivrutin med särskilda optimeringar för ändamålet. Läs mer

21

Testpilot: Creative Sound Blaster X H7 Tournament Edition

Med virtuellt surroundljud och funktionsrik mjukvara tar Creative än en gång sikte på datorspelare som söker nytt headset. Testpiloten Alling granskar årets modell med suffixet Tournament Edition. Läs mer

5

Egendesignad CNC-fräs vinner Månadens Galleri augusti 2017

Moddaren Brodholm kammar för andra gången i rad hem första platsen i Månadens Galleri, den här gången med sin hembyggda CNC-fräs. Läs mer

27

Alphacool lanserar Eisbaer 420 – världens största slutna vattenkylare

För den som kräver mycket kylningsprestanda lanserar nu Alphacool Eisbaer 420, ett slutet vattenkylningssystem med en radiator på hela 420 mm. Läs mer

70

Game of Thrones-avsnitt råkar sändas i förtid och hittar ut på fildelningssajter

Spanska HBO råkade tidigare under veckan ladda upp senaste Game of Thrones-avsnittet i förtid, vilket lett till att det nu letat sig ut på nätet. Läs mer