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.

18

Tyskland vill reglera strömmar via Twitch

En tysk Twitch-kanal tvingas nu ansöka om sändningstillstånd för att få fortsätta sända via tjänsten. Detta då denna uppfyller alla krav för att räknas som en traditionell tv-kanal. Läs mer

22

Rösta fram bästa datorpaket i MSI:s tävling

Flera hundra bidrag har inkommit och efter juryns gallring återstår endast fem. Nu är det upp till SweClockers medlemmar att rösta fram det bästa datorpaketet i MSI:s tävling. Läs mer

5

SweClockers på Dustin Expo 2017 i bilder

Under den gångna helgen gick Dustin Expo 2017 av stapeln, där entusiaster bland annat fick möjlighet att träffa SweClockers redaktion och medverka i tävlingar med fina priser i potten. Läs mer

56

Gamestop stänger 150 butiker till följd av sjunkande försäljning

Återförsäljaren Gamestop meddelar nu att de ska stänga mellan 150 och 225 butiker. Anledningen är att försäljningen av spel och hårdvara minskat drastiskt det senaste året. Läs mer

52

Datorfixarna går i konkurs

På grund av stora förluster tvingas nu återförsäljaren Datorfixarna ansöka om konkurs, men exakt vad som kommer hända med företaget är ännu inte säkert. Läs mer

41

Dell lanserar UP3218K – 31,5-tumsskärm med 8K-upplösning

Efter att tidigare under året visat upp modellen lanserar nu Dell UP3218K, en 8K-upplöst datorskärm med en prislapp på cirka 55 000 kronor. Läs mer

33

Blizzard bekräftar Starcraft: Remastered till sommaren 2017

Efter snart 20 år ute i spelhyllorna ska nu en uppdaterad version av Starcraft från 1998 släppas till sommaren – komplett med uppdaterad grafik, musik och ljudinspelningar. Läs mer

30

Testpilot: AOC Agon AG251FZ – 240 Hz för den otålige

Testpiloten David Kvist tar pulsen på Agon AG251FZ, den senaste spelskärmen från AOC med en bilduppdateringsfrekvens på 240 Hz och en upplösning på 1 920 x 1 080 pixlar. Läs mer

12

Finaldags i Geeks Gamings CS:GO-turnering

Efter en intensiv vecka står det nu mellan två lag i Geeks Gamings CS:GO-turnering. Följ sista bataljen på gängets Twitch-kanal, med start klockan 19:00 lördag kväll. Läs mer

55

Nintendo väntas sälja 20 miljoner Switch-enheter under första året

Nintendo uppskattar att de totalt kommer sälja 20 miljoner Switch-enheter under konsolens första år, en siffra som dock kan komma att påverkas av nya lanseringar från Microsoft och Sony. Läs mer

56

Battle.net får nytt namn – döps om till Blizzard

Ett halvår efter tillkännagivandet att tjänsten Battle.net skulle döpas om har nu Blizzard gjort just detta. Namnbytet görs bland annat för att få in tjänsten under företagets eget varumärke. Läs mer

95

AMD Ryzen 5 prislistas hos svenska återförsäljare

Om mindre än en månad lanserar AMD Ryzen 5, vilket innebär fyra nya processorer med fyra och sex kärnor. Inför detta läggs de nu upp för förbokning hos två svenska återförsäljare. Läs mer