Ferriitmälu: erinevus redaktsioonide vahel
Resümee puudub |
|||
| 3. rida: | 3. rida: | ||
'''Ferriitmälu''' (inglise keeles Magnetic-core memory) on [[muutmälu|suvapöördusega]] [[säilmälu]] (inglise keeles [[:en:Non-volatile random-access memory|NVRAM]] - Non-volatile random-access memory), kus info salvestamiseks kasutatakse väikeseid ferriitrõngakesi - südamikke. Iga südamik talletab endas ühte [[bitt|bitti]]. Südamik võib olla [[Magneetumine|magnetiseeritud]] kahte pidi: päripäeva või vastupäeva - need kaks olekut määravad talletatud biti väärtuse (traditsiooniliselt "0" ja "1"). Südamikest on läbi punutud traadid, mille abil on võimalik lugeda iga südamiku magneetumissuunda ning ka seda muuta. Ferriitmälus olev info säilib ka pärast voolu kaotust, kuid lugemise käigus sinna salvestatud info kustub - toimub hävitav lugemine. |
'''Ferriitmälu''' (inglise keeles Magnetic-core memory) on [[muutmälu|suvapöördusega]] [[säilmälu]] (inglise keeles [[:en:Non-volatile random-access memory|NVRAM]] - Non-volatile random-access memory), kus info salvestamiseks kasutatakse väikeseid ferriitrõngakesi - südamikke. Iga südamik talletab endas ühte [[bitt|bitti]]. Südamik võib olla [[Magneetumine|magnetiseeritud]] kahte pidi: päripäeva või vastupäeva - need kaks olekut määravad talletatud biti väärtuse (traditsiooniliselt "0" ja "1"). Südamikest on läbi punutud traadid, mille abil on võimalik lugeda iga südamiku magneetumissuunda ning ka seda muuta. Ferriitmälus olev info säilib ka pärast voolu kaotust, kuid lugemise käigus sinna salvestatud info kustub - toimub hävitav lugemine. |
||
==Ajalugu== |
==Ajalugu== |
||
Ferriitmälu loomisega seostatakse peamiselt järgnevaid isikuid:<ref>http://www.computerhistory.org/revolution/memory-storage/8/253</ref> |
Ferriitmälu loomisega seostatakse peamiselt järgnevaid isikuid:<ref name="MemoryMuseum">{{netiviide | URL =http://www.computerhistory.org/revolution/memory-storage/8/253 | Pealkiri =Magnetic Core Memory | Kasutatud = 8. detsember 2013 | Keel = Inglise}}</ref> |
||
*1947. aastal patenteeris [[Frederic Viehe]] ferriitmälu süsteemi. |
*1947. aastal patenteeris [[Frederic Viehe]] ferriitmälu süsteemi. |
||
*1949. aastal patenteeris [[An Wang]] <i>pulse transfer controlling device</i>, mille oli ta koos Way-Dong Woo'ga [[Harvardi ülikool|Harvardi ülikoolis]] loonud. |
*1949. aastal patenteeris [[An Wang]] <i>pulse transfer controlling device</i>, mille oli ta koos Way-Dong Woo'ga [[Harvardi ülikool|Harvardi ülikoolis]] loonud. |
||
| 11. rida: | 11. rida: | ||
Ferriitmälu kasutati digitaalarvutites 1950. keskpaigast kuni 1970. keskpaigani.<ref>http://www.computerhistory.org/tdih/March/4/</ref> |
Ferriitmälu kasutati digitaalarvutites 1950. keskpaigast kuni 1970. keskpaigani.<ref>http://www.computerhistory.org/tdih/March/4/</ref> |
||
Esimene arvuti, mis kasutas ferriitmälu oli 1951. aastal MIT's valminud [[Whirlwind]]. Whirlwind oli asimene arvuti mis töötas reaalajas. Algselt kasutati selles arvutis [[Elektronkiiretoru|elektronkiiretorudel]] põhinevat mälu, kuid need olid aeglased ja ebausaldusväärsed. Seepärast püüdis Jay Forrester leida neile kiiremat ja stabiilsemat alternatiivi, mille ta ka 1951. aastal ferriitmälu näol leidis. 1953. aastal asendati Whirlwindis kogu mälu ferriitmäluga. |
Esimene arvuti, mis kasutas ferriitmälu oli 1951. aastal MIT's valminud [[Whirlwind]]. Whirlwind oli asimene arvuti mis töötas reaalajas. Algselt kasutati selles arvutis [[Elektronkiiretoru|elektronkiiretorudel]] põhinevat mälu, kuid need olid aeglased ja ebausaldusväärsed. Seepärast püüdis Jay Forrester leida neile kiiremat ja stabiilsemat alternatiivi, mille ta ka 1951. aastal ferriitmälu näol leidis. 1953. aastal asendati Whirlwindis kogu mälu ferriitmäluga.<ref name="MemoryMuseum"/> |
||
Ferriitmälul olid elektronkiiretorude ees mitmed eelised. See oli töökindlam ning seeläbi vähenes Whirlwind arvutis hoolduseks kuluv aeg märgatavalt. Samuti oli ferriitmälu pöördusaeg lühem (ferriitmälul ~9ms, elektronkiiretoru ~25ms), mis suurendas arvuti kiirust.<ref>http://research.microsoft.com/en-us/um/people/gbell/CyberMuseum_contents/TCMR-1983_Winter_A_Companion_to_the_Computer_Pioneer_Timeline.pdf</ref> |
Ferriitmälul olid elektronkiiretorude ees mitmed eelised. See oli töökindlam ning seeläbi vähenes Whirlwind arvutis hoolduseks kuluv aeg märgatavalt. Samuti oli ferriitmälu pöördusaeg lühem (ferriitmälul ~9ms, elektronkiiretoru ~25ms), mis suurendas arvuti kiirust.<ref>http://research.microsoft.com/en-us/um/people/gbell/CyberMuseum_contents/TCMR-1983_Winter_A_Companion_to_the_Computer_Pioneer_Timeline.pdf</ref> |
||
| 24. rida: | 24. rida: | ||
===Mälu kiht=== |
===Mälu kiht=== |
||
Ferriitmälu koosneb tavaliselt kihtidest, kus adresseerimiseks mõeldud <b>X-</b> ja <b>Y-liinid</b> moodustavad kahemõõtmelise võrgustiku. Selle võrgustiku ristumispunktides asuvadki südamikud. Ühe lugemise/kirjutamise tsükli jooksul on kihis võimalik adresseerida vaid ühte bitti. |
Ferriitmälu koosneb tavaliselt kihtidest, kus adresseerimiseks mõeldud <b>X-</b> ja <b>Y-liinid</b> moodustavad kahemõõtmelise võrgustiku. Selle võrgustiku ristumispunktides asuvadki südamikud. Ühe lugemise/kirjutamise tsükli jooksul on kihis võimalik adresseerida vaid ühte bitti. |
||
Lisaks läbib kõiki kihi südamikke diagonaalselt <b>tagasiside<b> traat, mida kasutatakse südamiku magnetvälja muutumise poolt tekitatud pingeimpulsi lugemiseks. See traat on aadressiliinidega 45 kraadise nurga all ning ületab neid kord ühte, kord teistpidi, et vähendada [[Elektromagnetiline induktsioon|elektromagneetilise induktsiooni]] mõju lugemile.<ref>http://www.cs.ubc.ca/~hilpert/e/coremem/</ref> |
Lisaks läbib kõiki kihi südamikke diagonaalselt <b>tagasiside<b> traat, mida kasutatakse südamiku magnetvälja muutumise poolt tekitatud pingeimpulsi lugemiseks. See traat on aadressiliinidega 45 kraadise nurga all ning ületab neid kord ühte, kord teistpidi, et vähendada [[Elektromagnetiline induktsioon|elektromagneetilise induktsiooni]] mõju lugemile.<ref name="BrentHilpert">{{netiviide | URL =http://www.cs.ubc.ca/~hilpert/e/coremem/index.html | Pealkiri =Magnetic Core Memory Systems | Autor =Brent Hilpert | Kasutatud = 8. detsember 2013 | Keel = Inglise}}</ref> |
||
===Virn mälukihte=== |
===Virn mälukihte=== |
||
Et korraga kirjutada mällu rohkem kui üks bitt, on võimalik laduda mälukihid üksteise peale virna ning kirjutada neisse paralleelselt. Et kirjutada mällu korraga üks [[bait]], tuleb kasutada 8 kihilist mälu.<ref |
Et korraga kirjutada mällu rohkem kui üks bitt, on võimalik laduda mälukihid üksteise peale virna ning kirjutada neisse paralleelselt. Et kirjutada mällu korraga üks [[bait]], tuleb kasutada 8 kihilist mälu.<ref name="BrentHilpert"/> |
||
==Tööpõhimõte== |
==Tööpõhimõte== |
||
| 45. rida: | 45. rida: | ||
*Ferriitmälu oli oma aja alternatiividega võrreldes väga stabiilne ja töökindel mälu tüüp. |
*Ferriitmälu oli oma aja alternatiividega võrreldes väga stabiilne ja töökindel mälu tüüp. |
||
*Seda ei mõjuta seda [[ioniseeriv kiirgus]]. |
*Seda ei mõjuta seda [[ioniseeriv kiirgus]]. |
||
Nende omaduste tõttu oli ferritmälu väga sobilik kasutamiseks kosmoses ja sõjanduses.<ref>http://www.redorbit.com/education/reference_library/technology_1/computer-tech/2583350/core_memory/</ref> |
Nende omaduste tõttu oli ferritmälu väga sobilik kasutamiseks kosmoses ja sõjanduses.<ref name="RedOrbit">{{netiviide | URL =http://www.redorbit.com/education/reference_library/technology_1/computer-tech/2583350/core_memory/ | Pealkiri = Core Memory | Kasutatud = 8. detsember 2013 | Keel = Inglise}}</ref> |
||
==Probleemid== |
==Probleemid== |
||
Südamiku hüstereesisilmus sõltub temperatuurist, seetõttu tuleb erinevatel temperatuuridel kasutada kirjutamiseks ja lugemiseks erinevaid voolutugevusi. Kasutamise käigus aga südamikud soojenevad. Probleem tõuseb esile eriti siis, kui ühte südamikku adresseeritakse mitmeid kordi lühikese aja jooksul.<ref>Microprocessors & Computer Architecture|A.P.Godse, D.A.Godse|lk 58</ref> Üheks lahenduseks oli [[termistor|termistoride]] kasutamine. Nende abil mõõdeti südamike temperatuuri ja korrigeeriti voolutugevusi vastavalt. Teine lahendus oli hoida kogu mälu konstantsel temperatuuril. Selleks soojendati mälu ruumi temperatuurist kõrgemale ja hoiti stabiilsena näiteks õlivannis. Ferriitmälu kastamisel oli tähtis vaid temperatuuri püsivus. Püsiva temperatuuri hoidmine soojendamise teel on palju lihtsam kui jahutamise teel.<ref |
Südamiku hüstereesisilmus sõltub temperatuurist, seetõttu tuleb erinevatel temperatuuridel kasutada kirjutamiseks ja lugemiseks erinevaid voolutugevusi. Kasutamise käigus aga südamikud soojenevad. Probleem tõuseb esile eriti siis, kui ühte südamikku adresseeritakse mitmeid kordi lühikese aja jooksul.<ref>Microprocessors & Computer Architecture|A.P.Godse, D.A.Godse|lk 58</ref> Üheks lahenduseks oli [[termistor|termistoride]] kasutamine. Nende abil mõõdeti südamike temperatuuri ja korrigeeriti voolutugevusi vastavalt. Teine lahendus oli hoida kogu mälu konstantsel temperatuuril. Selleks soojendati mälu ruumi temperatuurist kõrgemale ja hoiti stabiilsena näiteks õlivannis. Ferriitmälu kastamisel oli tähtis vaid temperatuuri püsivus. Püsiva temperatuuri hoidmine soojendamise teel on palju lihtsam kui jahutamise teel.<ref name="RedOrbit"/> |
||
Ferriitmälude valmistamine oli keerukas ja tolleagsete masinatega võimatu. Seetõttu valmistatis seda käsitsi. |
Ferriitmälude valmistamine oli keerukas ja tolleagsete masinatega võimatu. Seetõttu valmistatis seda käsitsi. |
||
==Omadused== |
|||
Viiekümnendate alguses olid südamikud 10mm-2mm suurused, kuid 1970. lõpuks oli see vähenenud see suuruseni ~0.4mm. Sama aja jooksul tõusis taktsagedus 200kHz juurest üle 1Mhz.<ref>http://www.corememoryshield.com/report.html</ref> Mälu maht aga paisus kuni 2 miljoni südamikuni.<ref name="BrentHilpert"/> |
|||
== Viited == |
== Viited == |
||
{{Reflist}} |
{{Reflist}} |
||
Redaktsioon: 8. detsember 2013, kell 23:34
| Arvutimälutüübid |
|---|
| Haihtuvad ehk hävimälud |
| Muutmälu (RAM) |
| Kavandatavad, väljatöötamisel |
| Mittehaihtuvad ehk säilmälud |
| Püsimälu (ROM) |
| Ajaloolised |
Ferriitmälu (inglise keeles Magnetic-core memory) on suvapöördusega säilmälu (inglise keeles NVRAM - Non-volatile random-access memory), kus info salvestamiseks kasutatakse väikeseid ferriitrõngakesi - südamikke. Iga südamik talletab endas ühte bitti. Südamik võib olla magnetiseeritud kahte pidi: päripäeva või vastupäeva - need kaks olekut määravad talletatud biti väärtuse (traditsiooniliselt "0" ja "1"). Südamikest on läbi punutud traadid, mille abil on võimalik lugeda iga südamiku magneetumissuunda ning ka seda muuta. Ferriitmälus olev info säilib ka pärast voolu kaotust, kuid lugemise käigus sinna salvestatud info kustub - toimub hävitav lugemine.
Ajalugu
Ferriitmälu loomisega seostatakse peamiselt järgnevaid isikuid:[1]
- 1947. aastal patenteeris Frederic Viehe ferriitmälu süsteemi.
- 1949. aastal patenteeris An Wang pulse transfer controlling device, mille oli ta koos Way-Dong Woo'ga Harvardi ülikoolis loonud.
- 1950 - Jan Rajchman
- 1951 patenteeris Jay Forrester andmesavestusseadme, mis kasutas kolmemõõtmelisse struktuuri paigutatud südamikke[2]
Ferriitmälu kasutati digitaalarvutites 1950. keskpaigast kuni 1970. keskpaigani.[3]
Esimene arvuti, mis kasutas ferriitmälu oli 1951. aastal MIT's valminud Whirlwind. Whirlwind oli asimene arvuti mis töötas reaalajas. Algselt kasutati selles arvutis elektronkiiretorudel põhinevat mälu, kuid need olid aeglased ja ebausaldusväärsed. Seepärast püüdis Jay Forrester leida neile kiiremat ja stabiilsemat alternatiivi, mille ta ka 1951. aastal ferriitmälu näol leidis. 1953. aastal asendati Whirlwindis kogu mälu ferriitmäluga.[1] Ferriitmälul olid elektronkiiretorude ees mitmed eelised. See oli töökindlam ning seeläbi vähenes Whirlwind arvutis hoolduseks kuluv aeg märgatavalt. Samuti oli ferriitmälu pöördusaeg lühem (ferriitmälul ~9ms, elektronkiiretoru ~25ms), mis suurendas arvuti kiirust.[4]
1970 aastatel tõrjus odavnenud pooljuhttehnoloogia ferritmälu välja, kuid selle kasutamist jätkati siiski arvutites, kus töökindlus oli esmatähtis. Näiteks kasutati ferriitmälu Apollo navigatsiooniarvutis kui ka Space Shuttle juhtarvutites. [5]
Ehitus
Südamik
Südamikuks nimetatakse ferriidist rõngast, mida on võimalik kahes eri suunas püsivalt magnetiseerida: päri- ja vastupäeva. Seades nende kahe seisundiga vastavusse 0 ja 1, saame me salvestada sellesse ühe biti infot. Info säilib sellises südamikus ka elektrivoolu puudumisel.[6]
Südamiku materjal peab olema suure jääkmagneetumusega, et magneetumus oleks pärast kirjutamist võimalikult suur. Samas peab materjal olema kergesti ümber magneeditav (väikese koertsiivsusega), et ümbermagneetimisele kuluks vähe energiat.
Mälu kiht
Ferriitmälu koosneb tavaliselt kihtidest, kus adresseerimiseks mõeldud X- ja Y-liinid moodustavad kahemõõtmelise võrgustiku. Selle võrgustiku ristumispunktides asuvadki südamikud. Ühe lugemise/kirjutamise tsükli jooksul on kihis võimalik adresseerida vaid ühte bitti. Lisaks läbib kõiki kihi südamikke diagonaalselt tagasiside traat, mida kasutatakse südamiku magnetvälja muutumise poolt tekitatud pingeimpulsi lugemiseks. See traat on aadressiliinidega 45 kraadise nurga all ning ületab neid kord ühte, kord teistpidi, et vähendada elektromagneetilise induktsiooni mõju lugemile.[7]
Virn mälukihte
Et korraga kirjutada mällu rohkem kui üks bitt, on võimalik laduda mälukihid üksteise peale virna ning kirjutada neisse paralleelselt. Et kirjutada mällu korraga üks bait, tuleb kasutada 8 kihilist mälu.[7]
Tööpõhimõte
Lugemine
Et lugeda südamikul olevat infot, püütakse see seada "0" asendisse.
- Kui loetav südamik oli juba "0" asendis, siis südamiku magneetumissuund jääb samaks.
- Kui loetav südamik oli "1" asendis, siis südamiku magneetumissuund pöördub ja põhjustab sellega pingeimpulsi tagasiside traadil.
Kuna lugemise käigus kustub südamikel olev info, siis tuleb info säilimiseks kirjutada loetud informatsioon uuesti tagasi. Selle eest hoolitseb arvuti mälu haldav elektroonika.
Kirjutamine
Et kirjutada mõnele südamikule (muuta selle magneetumise suunda), tuleb sellest südamikust läbi juhtida piisavalt suur vool. Seda tehakse X- ja Y-aadressiliinidega. Kummastki liinist juhitakse läbi vool, mis üksi ei ole piisav südamiku ümbermageetimiseks, kuid millede summa on selleks piisav. Seeläbi muudab magneetumise suunda ainult see südamik, mida läbivad mõlemad liinid. Mõlemad voolud peavad sisenema südamikku samalt poolt. Vastasel juhul nad tühistavad teineteist ja kirjutamist ei toimu. Vastavalt sellele kas mõlemad voolud sisenesid südamikku paremalt või vasakult, on südamik nüüd magneeditud päri- või vastupäeva.
Eelised
- Ferriitmälus püsib info ilma vooluta lõpmatult kaua.
- Ferriitmälu oli oma aja alternatiividega võrreldes väga stabiilne ja töökindel mälu tüüp.
- Seda ei mõjuta seda ioniseeriv kiirgus.
Nende omaduste tõttu oli ferritmälu väga sobilik kasutamiseks kosmoses ja sõjanduses.[8]
Probleemid
Südamiku hüstereesisilmus sõltub temperatuurist, seetõttu tuleb erinevatel temperatuuridel kasutada kirjutamiseks ja lugemiseks erinevaid voolutugevusi. Kasutamise käigus aga südamikud soojenevad. Probleem tõuseb esile eriti siis, kui ühte südamikku adresseeritakse mitmeid kordi lühikese aja jooksul.[9] Üheks lahenduseks oli termistoride kasutamine. Nende abil mõõdeti südamike temperatuuri ja korrigeeriti voolutugevusi vastavalt. Teine lahendus oli hoida kogu mälu konstantsel temperatuuril. Selleks soojendati mälu ruumi temperatuurist kõrgemale ja hoiti stabiilsena näiteks õlivannis. Ferriitmälu kastamisel oli tähtis vaid temperatuuri püsivus. Püsiva temperatuuri hoidmine soojendamise teel on palju lihtsam kui jahutamise teel.[8]
Ferriitmälude valmistamine oli keerukas ja tolleagsete masinatega võimatu. Seetõttu valmistatis seda käsitsi.
Omadused
Viiekümnendate alguses olid südamikud 10mm-2mm suurused, kuid 1970. lõpuks oli see vähenenud see suuruseni ~0.4mm. Sama aja jooksul tõusis taktsagedus 200kHz juurest üle 1Mhz.[10] Mälu maht aga paisus kuni 2 miljoni südamikuni.[7]
Viited
- ↑ 1,0 1,1 "Magnetic Core Memory" (inglise). Vaadatud 8. detsember 2013.
- ↑ Jay W. Forrester, "Digital Information In Three Dimensions Using Magnetic Cores", Journal of Applied Physics 22, 1951
- ↑ http://www.computerhistory.org/tdih/March/4/
- ↑ http://research.microsoft.com/en-us/um/people/gbell/CyberMuseum_contents/TCMR-1983_Winter_A_Companion_to_the_Computer_Pioneer_Timeline.pdf
- ↑ http://web.mit.edu/6.933/www/core.html
- ↑ http://www.corememoryshield.com/report.html
- ↑ 7,0 7,1 7,2 Brent Hilpert. "Magnetic Core Memory Systems" (inglise). Vaadatud 8. detsember 2013.
- ↑ 8,0 8,1 "Core Memory" (inglise). Vaadatud 8. detsember 2013.
- ↑ Microprocessors & Computer Architecture|A.P.Godse, D.A.Godse|lk 58
- ↑ http://www.corememoryshield.com/report.html
 | See artikkel valmib koolitööna. Võimaluse korral lisa oma parandusettepanekud arutelulehele. See ei tähenda siiski, et teistel kaastöölistel on artikli muutmine keelatud. Malli võib eemaldada 20. detsember 2013. |