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.

14

Microsoft bekräftar spelläge i Windows 10 Creators Update

Uppgifterna om ett spelläge i Windows 10 bekräftas nu av Microsoft i ett nytt blogginlägg. Funktionen lanseras i och med Creators Update och ska fungera med samtliga speltitlar. Läs mer

47

Windows 10-uppdatering introducerar problem för användare med flera skärmar

Under förra veckan släppte Microsoft en mindre uppdatering för Windows 10, vilken skapat problem för användare som spelar med flera skärmar via Nvidia Surround eller AMD Eyefinity. Läs mer

14

Analysfirman IDC förutspår stabilisering på PC-marknaden framöver

Trots en fortsatt minskad försäljning på datormarknaden överlag spås den nu stabiliseras, med ökad försäljning för både Dell, HP och Lenovo det senaste året. Läs mer

65

Nintendo Switch lanseras utan spelbundlar

I början av mars anländer spelkonsolen Nintendo Switch och inledningsvis släpps den helt utan några spelbundlar, något som motiveras med att speljätten vill hålla ned priset. Läs mer

69

Philips BDM4037UW är välvd 40-tumsskärm för skrivbordet

Skärmmakaren Philips lanserar sin tredje generations skärm i 40-tumsklassen, som förutom att bli en välvd historia går tillbaka till att använda VA-panel. Läs mer

25

Tre medlemmar vinner kaffe från Lindvalls

Lindvalls ringar in det nya året med att belöna tre medlemmar med varsin årsförbrukning kaffe, som de kan avnjuta för att uppnå sina perfekta kaffestunder. Läs mer

48

Razers stulna prototyp Project Valerie dyker upp för försäljning

Den försvunna prototypdatorn Project Valerie hittar ut på kinesiska webbplatsen Taobao, där den lagts upp för försäljning för omkring 200 000 svenska kronor. Läs mer

50

Nintendo bekräftar 6,2-tumsskärm och 32 GB lagringsminne för Switch

I samband med avslöjandet av släppdatum och pris för Switch går Nintendo ut med ytterligare hårdvarudetaljer, bland annat att batteritiden i nästa Zelda endast räcker omkring tre timmar. Läs mer

116

Nintendo Switch lanseras den 3 mars – kostar strax över 3 000 kronor

Under en direktsänd tillställning avslöjar Nintendo fler detaljer om spelkonsolen Switch, som släpps tidigt i mars och där över 80 speltitlar är under utveckling. Läs mer

122

Valve-anställd: "Half-Life 3 kommer aldrig att släppas"

Enligt en anonym anställd på Valve kommer fansen aldrig få se en tredje del i spelserien Half-Life, något som bland annat beror på hur företaget arbetar med spelutveckling. Läs mer

63

Cooler Master tillkännager nätaggregat för 11 000 kronor

Masterwatt Maker MIJ är ett nätaggregat från Cooler Master av det mer exklusiva slaget, med endast japanska komponenter, 80 Plus Titanium samt en prislapp på 11 000 kronor. Läs mer

36

HTC tillkännager U Ultra – smart telefon med dubbla skärmar

De två kommande mobiltelefonerna från HTC får namnen U Ultra och U Play, där den förstnämnda utrustas med en extra skärm på enhetens framsida. Läs mer