Блог

May 17, 2023

Supercon 2022: Энди Гепперт возвращает базовую память

Многие читатели Hackaday наверняка знакомы с термином «основная память».

Многие читатели Hackaday знакомы с термином «основная память», вероятно, благодаря его тесной связи с управляющим компьютером Apollo. Но знать, что технология когда-то существовала, и реально понять, как она работала, – это совсем другое. Это немного похоже на электронный эквивалент маслобойки — вы слышали о ней и, возможно, даже сможете идентифицировать ее по изображению — но если кто-то вручит вам ее и попросит поработать, результат, вероятно, будет не слишком аппетитным. .

Именно здесь на помощь приходит Энди Гепперт. Он превратил свой личный интерес к памяти на магнитных сердечниках в стремление представить эту замечательную технологию совершенно новому поколению благодаря некоторым современным усовершенствованиям в рамках своего проекта Core64. Объединив устаревшую технологию хранения данных с современным микроконтроллером и светодиодами, она превращается в интерактивный визуальный опыт. Несмотря ни на что, ему удалось превратить технологию, которая помогла доставить ботинки на Луну полвека назад, в гаджет, который очаровывает и молодых, и старых.

В своем выступлении на Hackaday Supercon 2022 Энди сначала рассказывает аудитории об основах памяти на магнитных сердечниках в том виде, в котором она была изначально реализована. Далее он объясняет цепочку событий, которые привели к развитию проекта Core64, и немного рассказывает о том, куда, по его мнению, он может пойти в будущем.

Поэтому, естественно, возникает большой вопрос: как на самом деле работает память на магнитном сердечнике? Если вы знакомы с технологией программы «Аполлон», вы, вероятно, знаете, что она включала плетение проводов и была достаточно физически прочной, чтобы добраться до Луны и обратно. Но помимо этого, все это немного похоже на волшебство, особенно современному взгляду.

Однако всего за несколько минут Энди удивительно доступно раскрывает основные принципы. Конечно, учитывая его опыт, это не должно вызывать большого удивления. Учитывая количество модулей Core64, которые он лично собрал, на планете, вероятно, найдется мало людей, которые за последние несколько лет сплели столько же оперативной памяти, сколько он.

Как следует из названия, основная память начинается с ферритовых сердечников… их много. Каждый сердечник можно намагничивать как по часовой стрелке, так и против нее, что соответствует либо нулю, либо единице. Медные провода, вплетенные в ферриты по осям X и Y, могут менять ориентацию магнитного поля сердечника при наличии достаточного напряжения, что позволяет «записывать» определенный бит в массиве. Диагонально сплетенный сенсорный провод используется для обнаружения изменения магнитной ориентации сердечника и считывания его значения, но поскольку это разрушительная операция, для сохранения данных за каждым чтением должна следовать запись.

Масштабировать эту концепцию для увеличения емкости массива легко, если вы можете обеспечить необходимое количество проводов. В 60-е годы это могло быть непростой задачей, но, к счастью, современные микроконтроллеры, такие как Raspberry Pi Pico, предлагают множество GPIO, а транзисторы, достаточно мощные, чтобы менять магнитную ориентацию каждого ядра, поставляются в корпусах SMD, ненамного больших, чем сами ядра.

Короче говоря, хотя ручная операция по его плетению по-прежнему остается такой же хлопотной, как и во времена Аполлона, теперь у нас есть технология, позволяющая сжать вспомогательное оборудование до такой степени, что вы можете разместить 64 бита основной памяти. ладонь вашей руки. Конечно, это не очень полезно, если вы можете получить SD-карту емкостью 128 ГБ, которая в разы меньше. Но, как обнаружил Энди, основная память способна на некоторые трюки, которые делают ее немного более интересной.

Энди не нашел недостатка в информации о памяти на магнитных сердечниках и даже смог найти несколько физических примеров в различных музеях компьютерной истории. Но ничто из этого не сравнится с опытом создания его самостоятельно, поэтому в поисках вдохновения он начал искать существующие проекты.

Это привело его к Magnetic Core Memory Reborn, проекту Бена Норта и Оливера Нэша. Их работа не только позволяет глубже погрузиться в процесс работы памяти на магнитных сердечниках, но и подробно описывает конструкцию прототипа 32-битного массива памяти, доступ к которому можно получить с помощью стандартного Arduino. Хотя дуэт, похоже, не был заинтересован в продвижении проекта самостоятельно, они предоставили все схемы и файлы дизайна, чтобы другие могли их использовать.