Ferriitmälu: erinevus redaktsioonide vahel
PResümee puudub |
P Korrastasin skripti abil viiteid |
||
| 5. rida: | 5. rida: | ||
==Ajalugu== |
==Ajalugu== |
||
Aastal 1947 patenteeris [[Frederic Viehe]] ferriitmälu, mille ta oli loonud oma kodulaboris. 1956, neli aastat enne tema surma, ostis [[IBM]] tema patendi. |
Aastal 1947 patenteeris [[Frederic Viehe]] ferriitmälu, mille ta oli loonud oma kodulaboris. 1956, neli aastat enne tema surma, ostis [[IBM]] tema patendi. |
||
Viehest sõltumatult leiutasid 1947. aastal ferriitmälu ka Hiina päritolu Ameerika teadlased [[An Wang]] ja [[Way-Dong Woo]] [[Harvardi ülikool]]is. 1950. aastal tegi sama ka [[Jan Rajchman]]. 1951 patenteeris [[Jay Forrester]] andmesalvestusseadme, mis kasutas kolmemõõtmelisse struktuuri paigutatud südamikke. See oli esimene ferriitmälu, mis läks kasutusse digitaalarvutisse.<ref |
Viehest sõltumatult leiutasid 1947. aastal ferriitmälu ka Hiina päritolu Ameerika teadlased [[An Wang]] ja [[Way-Dong Woo]] [[Harvardi ülikool]]is. 1950. aastal tegi sama ka [[Jan Rajchman]]. 1951 patenteeris [[Jay Forrester]] andmesalvestusseadme, mis kasutas kolmemõõtmelisse struktuuri paigutatud südamikke. See oli esimene ferriitmälu, mis läks kasutusse digitaalarvutisse.<ref name="hZtIu" /><ref name="MemoryMuseum" /><ref name="EdwinD" /> |
||
Esimene arvuti, mis kasutas ferriitmälu, oli 1951. aastal MIT-is valminud [[Whirlwind]]. Whirlwind oli ka esimene arvuti, mis töötas reaalajas. Algselt kasutati selles arvutis [[elektronkiiretoru]]del põhinevat mälu, kuid see oli aeglane ja ebausaldusväärne. Seepärast püüdis Jay Forrester leida 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 ~9 ms, elektronkiiretoru ~25 ms), mis suurendas arvuti kiirust. <ref |
Esimene arvuti, mis kasutas ferriitmälu, oli 1951. aastal MIT-is valminud [[Whirlwind]]. Whirlwind oli ka esimene arvuti, mis töötas reaalajas. Algselt kasutati selles arvutis [[elektronkiiretoru]]del põhinevat mälu, kuid see oli aeglane ja ebausaldusväärne. Seepärast püüdis Jay Forrester leida 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 ~9 ms, elektronkiiretoru ~25 ms), mis suurendas arvuti kiirust. <ref name="QYVik" /> |
||
Ferriitmälu kasutati digitaalarvutites 1950. aastate keskpaigast kuni 1970. aastate keskpaigani.<ref |
Ferriitmälu kasutati digitaalarvutites 1950. aastate keskpaigast kuni 1970. aastate keskpaigani.<ref name="3Ek3f" /> 1970. aastatel tõrjus odavnenud pooljuhttehnoloogia ferritmälu välja, kuid selle kasutamist jätkati siiski arvutites, kus töökindlus oli esmatähtis. Näiteks kasutati ferriitmälu [[Apollo navigatsiooniarvuti|Apollo navigatsiooniarvutis]] ning ka [[Space Shuttle]] juhtarvutites. <ref name="f3gLl" /> |
||
==Ehitus== |
==Ehitus== |
||
===Südamik=== |
===Südamik=== |
||
Südamikuks nimetatakse ferriidist rõngast, mida on võimalik kahes eri suunas püsivalt magnetiseerida: päri- ja vastupäeva. Seades nende kahe seisundiga vastavusse 0 ja 1, saab salvestada sellesse ühe biti infot. Info säilib sellises südamikus ka elektrivoolu puudumisel.<ref name="BenNorth" |
Südamikuks nimetatakse ferriidist rõngast, mida on võimalik kahes eri suunas püsivalt magnetiseerida: päri- ja vastupäeva. Seades nende kahe seisundiga vastavusse 0 ja 1, saab salvestada sellesse ühe biti infot. Info säilib sellises südamikus ka elektrivoolu puudumisel.<ref name="BenNorth" /> |
||
Südamiku materjal peab olema suure [[jääkmagneetumus]]ega, et magneetumus oleks pärast kirjutamist võimalikult suur. Samas peab materjal olema kergesti ümber magneeditav (väikese [[koertsiivsus]]ega), et ümbermagneetimisele kuluks vähe energiat. |
Südamiku materjal peab olema suure [[jääkmagneetumus]]ega, et magneetumus oleks pärast kirjutamist võimalikult suur. Samas peab materjal olema kergesti ümber magneeditav (väikese [[koertsiivsus]]ega), et ümbermagneetimisele kuluks vähe energiat. |
||
===Mälu kiht=== |
===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 tagasisidetraat, mida kasutatakse südamiku magnetvälja muutumisest tekkinud pingeimpulsi lugemiseks. See traat on aadressiliinidega 45-kraadise nurga all ning ületab neid kord ühte, kord teistpidi, et vähendada [[Elektromagnetiline induktsioon|elektromagnetilise induktsiooni]] mõju lugemile.<ref name="BrentHilpert" |
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 tagasisidetraat, mida kasutatakse südamiku magnetvälja muutumisest tekkinud pingeimpulsi lugemiseks. See traat on aadressiliinidega 45-kraadise nurga all ning ületab neid kord ühte, kord teistpidi, et vähendada [[Elektromagnetiline induktsioon|elektromagnetilise induktsiooni]] mõju lugemile.<ref name="BrentHilpert" /> |
||
===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 name="BrentHilpert"/> |
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== |
||
| 39. rida: | 39. rida: | ||
*Seda ei mõjuta [[ioniseeriv kiirgus]]. |
*Seda ei mõjuta [[ioniseeriv kiirgus]]. |
||
Nende omaduste tõttu oli ferritmälu väga sobilik kasutamiseks kosmoses ja sõjanduses.<ref name="RedOrbit" |
Nende omaduste tõttu oli ferritmälu väga sobilik kasutamiseks kosmoses ja sõjanduses.<ref name="RedOrbit" /> |
||
==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 |
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 name="KknVL" /> Üheks lahenduseks oli [[termistor]]ide 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 kasutamisel 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 valmistati seda käsitsi. Töölised kasutasid stereomikroskoope, et viia peenikesi traate läbi südamike<ref name |
Ferriitmälude valmistamine oli keerukas ja tolleagsete masinatega võimatu. Seetõttu valmistati seda käsitsi. Töölised kasutasid stereomikroskoope, et viia peenikesi traate läbi südamike<ref name="EdwinD" /> |
||
==Omadused== |
==Omadused== |
||
Viiekümnendate alguses olid südamikud ~2mm suurused, kuid 1970. lõpuks oli see vähenenud suuruseni ~0,4 mm. Sama aja jooksul tõusis taktsagedus 200 kHz-st üle 1 MHz-ni.<ref name="BenNorth"/> Mälu maht aga paisus kuni 2 miljoni südamikuni.<ref name="BrentHilpert"/> |
Viiekümnendate alguses olid südamikud ~2mm suurused, kuid 1970. lõpuks oli see vähenenud suuruseni ~0,4 mm. Sama aja jooksul tõusis taktsagedus 200 kHz-st üle 1 MHz-ni.<ref name="BenNorth" /> Mälu maht aga paisus kuni 2 miljoni südamikuni.<ref name="BrentHilpert" /> |
||
== Viited == |
== Viited == |
||
{{viited|allikad= |
|||
{{Reflist}} |
|||
<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> |
|||
<ref name="EdwinD">Milestones in Computer Science and Information Technology Edwin D. Reilly</ref> |
|||
<ref name="BenNorth">{{netiviide | URL = http://www.corememoryshield.com/report.pdf| Pealkiri = Magnetic core memory reborn | Autor = Ben North, Oliver Nash | Failitüüp = pdf| Aeg = 9. mai 2011 | Kasutatud = 8. detsember 2013 | Keel = Inglise}}</ref> |
|||
<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> |
|||
<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> |
|||
<ref name="hZtIu">Jay W. Forrester, "Digital Information In Three Dimensions Using Magnetic Cores", ''Journal of Applied Physics'' 22, 1951</ref> |
|||
<ref name="QYVik">{{netiviide | URL = http://research.microsoft.com/en-us/um/people/gbell/CyberMuseum_contents/TCMR-1983_Winter_A_Companion_to_the_Computer_Pioneer_Timeline.pdf | Pealkiri = The computer museum report | Autor = | Failitüüp = pdf| Täpsustus = | Väljaanne = | Aeg = 1983 | Koht = Massachusetts | Väljaandja = One Iron Way | Kasutatud = 8. detsember 2013 | Keel = Inglise}}</ref> |
|||
<ref name="3Ek3f">http://www.computerhistory.org/tdih/March/4/</ref> |
|||
<ref name="f3gLl">http://web.mit.edu/6.933/www/core.html</ref> |
|||
<ref name="KknVL">Microprocessors & Computer Architecture|A.P.Godse, D.A.Godse|lk 58</ref> |
|||
}} |
|||
[[Kategooria:Arvuti mälu]] |
[[Kategooria:Arvuti mälu]] |
||
Redaktsioon: 18. august 2017, kell 14:08
| Arvutimälutüübid |
|---|
| Haihtuvad ehk hävimälud |
| Muutmälu (RAM) |
| Kavandatavad, väljatöötamisel |
| Mittehaihtuvad ehk säilmälud |
| Püsimälu (ROM) |
| Ajaloolised |
Ferriitmälu (inglise keeles magnetic-core memory) on suvapöördusega säilmälu, 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. Ferriitmälu ei vaja info säilitamiseks toidet, kuid lugemise käigus sinna salvestatud info kustub – toimub hävitav lugemine.
Ajalugu
Aastal 1947 patenteeris Frederic Viehe ferriitmälu, mille ta oli loonud oma kodulaboris. 1956, neli aastat enne tema surma, ostis IBM tema patendi. Viehest sõltumatult leiutasid 1947. aastal ferriitmälu ka Hiina päritolu Ameerika teadlased An Wang ja Way-Dong Woo Harvardi ülikoolis. 1950. aastal tegi sama ka Jan Rajchman. 1951 patenteeris Jay Forrester andmesalvestusseadme, mis kasutas kolmemõõtmelisse struktuuri paigutatud südamikke. See oli esimene ferriitmälu, mis läks kasutusse digitaalarvutisse.[1][2][3]
Esimene arvuti, mis kasutas ferriitmälu, oli 1951. aastal MIT-is valminud Whirlwind. Whirlwind oli ka esimene arvuti, mis töötas reaalajas. Algselt kasutati selles arvutis elektronkiiretorudel põhinevat mälu, kuid see oli aeglane ja ebausaldusväärne. Seepärast püüdis Jay Forrester leida kiiremat ja stabiilsemat alternatiivi, mille ta ka 1951. aastal ferriitmälu näol leidis. 1953. aastal asendati Whirlwindis kogu mälu ferriitmäluga.[2] Ferriitmälul olid elektronkiiretorude ees mitmed eelised. See oli töökindlam ning seeläbi vähenes Whirlwind arvutis hoolduseks kuluv aeg märgatavalt. Samuti oli ferriitmälu pöördusaeg lühem (ferriitmälul ~9 ms, elektronkiiretoru ~25 ms), mis suurendas arvuti kiirust. [4]
Ferriitmälu kasutati digitaalarvutites 1950. aastate keskpaigast kuni 1970. aastate keskpaigani.[5] 1970. aastatel tõrjus odavnenud pooljuhttehnoloogia ferritmälu välja, kuid selle kasutamist jätkati siiski arvutites, kus töökindlus oli esmatähtis. Näiteks kasutati ferriitmälu Apollo navigatsiooniarvutis ning ka Space Shuttle juhtarvutites. [6]
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, saab salvestada sellesse ühe biti infot. Info säilib sellises südamikus ka elektrivoolu puudumisel.[7]
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 tagasisidetraat, mida kasutatakse südamiku magnetvälja muutumisest tekkinud pingeimpulsi lugemiseks. See traat on aadressiliinidega 45-kraadise nurga all ning ületab neid kord ühte, kord teistpidi, et vähendada elektromagnetilise induktsiooni mõju lugemile.[8]
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.[8]
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 tagasisidetraadil.
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 ümbermagneetimiseks, kuid mille 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 ioniseeriv kiirgus.
Nende omaduste tõttu oli ferritmälu väga sobilik kasutamiseks kosmoses ja sõjanduses.[9]
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.[10] 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 kasutamisel oli tähtis vaid temperatuuri püsivus. Püsiva temperatuuri hoidmine soojendamise teel on palju lihtsam kui jahutamise teel.[9]
Ferriitmälude valmistamine oli keerukas ja tolleagsete masinatega võimatu. Seetõttu valmistati seda käsitsi. Töölised kasutasid stereomikroskoope, et viia peenikesi traate läbi südamike[3]
Omadused
Viiekümnendate alguses olid südamikud ~2mm suurused, kuid 1970. lõpuks oli see vähenenud suuruseni ~0,4 mm. Sama aja jooksul tõusis taktsagedus 200 kHz-st üle 1 MHz-ni.[7] Mälu maht aga paisus kuni 2 miljoni südamikuni.[8]
Viited
- ↑ Jay W. Forrester, "Digital Information In Three Dimensions Using Magnetic Cores", Journal of Applied Physics 22, 1951
- ↑ 2,0 2,1 "Magnetic Core Memory" (inglise). Vaadatud 8. detsember 2013.
- ↑ 3,0 3,1 Milestones in Computer Science and Information Technology Edwin D. Reilly
- ↑ "The computer museum report" (pdf) (inglise). Massachusetts: One Iron Way. 1983. Vaadatud 8. detsember 2013.
- ↑ http://www.computerhistory.org/tdih/March/4/
- ↑ http://web.mit.edu/6.933/www/core.html
- ↑ 7,0 7,1 Ben North, Oliver Nash (9. mai 2011). "Magnetic core memory reborn" (pdf) (inglise). Vaadatud 8. detsember 2013.
- ↑ 8,0 8,1 8,2 Brent Hilpert. "Magnetic Core Memory Systems" (inglise). Vaadatud 8. detsember 2013.
- ↑ 9,0 9,1 "Core Memory" (inglise). Vaadatud 8. detsember 2013.
- ↑ Microprocessors & Computer Architecture|A.P.Godse, D.A.Godse|lk 58