Барабанная память

Барабанная память — магнитное устройство хранения данных, изобретенное Густавом Таушеком в 1932 году в Австрии . ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]} Барабаны широко использовались в 1950-х и 1960-х годах в качестве компьютерной памяти .

Многие ранние компьютеры, называемые драм-компьютерами или драм-машинами, использовали барабанную память в качестве основной рабочей памяти компьютера. ^{[ 3 ]} Некоторые барабаны также использовались в качестве вторичного хранилища , например, различные барабанные накопители IBM и UNIVAC FASTRAND серия барабанов .

Барабаны были заменены в качестве основной компьютерной памяти памятью на магнитном сердечнике , которая предлагала лучший баланс размера, скорости, стоимости, надежности и потенциала для дальнейших улучшений. ^{[ 4 ]} Затем барабаны были заменены жесткими дисками в качестве вторичного хранилища , которые были менее дорогими и предлагали более плотную память. Производство барабанов прекратилось в 1970-х годах.

Технический проект

Барабанная память или барабанный блок хранения содержал большой металлический цилиндр, покрытый на внешней поверхности ферромагнитным записывающим материалом. Его можно было бы считать предшественником жесткого диска (HDD), но он имел форму барабана (цилиндра), а не плоского диска. В большинстве конструкций один или несколько рядов фиксированных головок чтения-записи располагались вдоль длинной оси барабана, по одному на каждую дорожку. Контроллер барабана просто выбирал подходящую головку и ждал, пока под ней появятся данные по мере вращения барабана ( задержка вращения ). Не все барабанные установки были спроектированы так, чтобы каждая дорожка имела собственную головку. Некоторые из них, такие как барабан English Electric DEUCE и UNIVAC FASTRAND, имели несколько головок, перемещающихся на небольшом расстоянии по барабану, в отличие от современных жестких дисков, у которых на каждую поверхность пластины приходится одна головка.

В ноябре 1953 года Хаген опубликовал статью, раскрывающую «плавание на воздухе» магнитных головок в экспериментальном барабане из листового металла. ^{[ 5 ]} В патенте США, поданном в январе 1954 года Баумейстером из IBM, раскрыт «подпружиненный и пневматический башмак для удержания магнитной головки над быстро вращающимся магнитным барабаном». ^{[ 6 ]} Летающие головки стали стандартом для барабанов и жестких дисков .

Магнитные барабаны, используемые в качестве первичной памяти, обращались по словам. Барабанные блоки, используемые в качестве вторичного хранилища, адресовались поблочно. В зависимости от устройства было возможно несколько режимов адресации блоков.

Блоки занимали всю дорожку и обращались по дорожкам.
Дорожки были разделены на сектора фиксированной длины, а адресация осуществлялась по дорожкам и секторам.
Блоки имели переменную длину, а адресация блоков осуществлялась по номеру дорожки и записи.
Блоки имели переменную длину с ключом, и их можно было искать по содержимому ключа.

Некоторые устройства были разделены на логические цилиндры, и адресация по дорожкам фактически представляла собой логический цилиндр и дорожку.

Производительность барабана с одной головкой на дорожку сравнима с производительностью диска с одной головкой на дорожку и практически полностью определяется задержкой вращения, тогда как у HDD с подвижными головками производительность включает в себя задержку вращения плюс время на расположите головку над нужным треком ( время поиска ). В эпоху, когда в качестве основной рабочей памяти использовались барабаны, программисты часто осуществляли оптимальное программирование — программист — или ассемблер, например, символьная оптимальная ассемблерная программа (SOAP), — размещал код на барабане таким образом, чтобы уменьшить объем время, необходимое для того, чтобы следующая инструкция встала на место под головкой. ^{[ 7 ]} Они сделали это, рассчитывая, сколько времени пройдет после загрузки инструкции, чтобы компьютер был готов прочитать следующую, а затем поместили эту инструкцию на барабан так, чтобы она вовремя попала под головку. Этот метод временной компенсации, называемый «коэффициентом пропуска» или « перемежением », в течение многих лет использовался в контроллерах памяти.

История

Оригинальная барабанная память Таушека (1932 г.) имела емкость около 500 000 бит (62,5 килобайта ). ^{[ 2 ]}

Одним из первых компьютеров, в которых использовалась барабанная память, был компьютер Атанасова-Берри (1942 г.). Он хранил 3000 бит; однако здесь использовалась емкость , а не магнетизм для хранения информации . Внешняя поверхность барабана была покрыта электрическими контактами, ведущими к находящимся внутри конденсаторам .

Магнитные барабаны были разработаны для ВМС США компанией Engineering Research Associates (ERA) в 1946 и 1947 годах. ^{[ 8 ]} Экспериментальное исследование ERA было завершено, о чем было доложено ВМФ 19 июня 1947 года. ^{[ 8 ]} Другая ранняя разработка барабанного запоминающего устройства произошла в Биркбек-колледже ( Лондонский университет ), ^{[ 9 ]} Гарвардский университет , IBM и Манчестерский университет . Барабан ERA был внутренней памятью компьютера ATLAS-I, поставленного ВМС США в октябре 1950 года и позже продававшегося на коммерческой основе как ERA 1101 и UNIVAC 1101 . В результате слияний ERA стала подразделением UNIVAC, поставляющим барабан Series 1100 как часть UNIVAC File Computer в 1956 году; каждый барабан хранил 180 000 6-битных символов (135 килобайт). ^{[ 10 ]}

Первый компьютер массового производства, IBM 650 (1954 г.), первоначально имел до 2000 10-значных слов, около 17,5 килобайт , барабанной памяти (позже в модели 4 этот объем увеличился вдвое до 4000 слов, около 35 килобайт).

В BSD Unix и ее потомках /dev/drum — это имя устройства виртуальной памяти (подкачки) по умолчанию, возникшее из-за использования барабанных вторичных запоминающих устройств в качестве резервного хранилища для страниц в виртуальной памяти . ^{[ 11 ]}

Блоки памяти с магнитным барабаном использовались в центрах управления запуском межконтинентальных баллистических ракет Minuteman с начала 1960-х годов до модернизации REACT в середине 1990-х годов.

См. также

Ссылки

^ Патент США 2080100 Густава Таушека, дата приоритета 2 августа 1932 г., впоследствии поданный как Патент Германии DE643803 «Электромагнитная память для чисел и другой информации, особенно для бухгалтерских учреждений».
^ Jump up to: ^а ^б Университет Клагенфурта (ред.). «Магнитный барабан» . Виртуальные выставки по информатике . Архивировано из оригинала 14 апреля 2022 года . Проверено 21 августа 2011 г.
^ Datamation, сентябрь 1967 г., стр. 25, «Для Bendix и Ramo-Wooldridge G-20 и RW-400 были машинами с параллельным ядром, а не серийными драм-машинами того типа, который уже был в их линейках продуктов».
^ Матик, Ричард (1977). Компьютерные системы хранения данных и технологии . Уайли. п. 15.
^ Хаген, Гленн Э. (1 ноября 1953 г.). Компьютеры и автоматизация 1953-11: Том 2 Выпуск 8 . Интернет-архив. Беркли Энтерпрайзис. стр. 23, 25.
^ Баумайстер, Х. (2 декабря 1958 г.). «Патент США 2 862 781 УСТРОЙСТВА ПОДДЕРЖКИ ЗАПИСИ» (PDF) . Проверено 1 июля 2023 г.
^ SOAP II - Символическая оптимальная программа сборки для системы обработки данных IBM 650 (PDF) , IBM, 24-4000-0
^ Jump up to: ^а ^б Эрик Д. Дэниел; К. Денис Ми; Марк Х. Кларк (1998). Магнитная запись: первые 100 лет . Wiley-IEEE. стр. 238, 241. ISBN. 0-7803-4709-9 .
^ Кэмпбелл-Келли, Мартин (апрель 1982 г.). «Развитие компьютерного программирования в Великобритании (1945–1955 гг.)». IEEE Анналы истории вычислений . 4 (2): 121–139. дои : 10.1109/MAHC.1982.10016 . S2CID 14861159 .
^ Грей, Джордж Т.; Смит, Рональд К. (октябрь 2004 г.). «Компьютеры первого поколения Сперри Рэнда, 1955–1960: аппаратное и программное обеспечение». IEEE Annals of the History of Computing : 23. Для данных существовала барабанная память на 1070 слов, хранившаяся в виде двенадцати 6-битных цифр или символов на слово.
^ «Справочная страница FreeBSD Drum(4)» . Проверено 27 января 2013 г.

Внешние ссылки

«История Мэла» : классическая история о выходках одного программиста, кодирующего вручную драм-машину: Мел Кэй .
Librascope LGP-30 : компьютер с барабанной памятью, упомянутый в приведенной выше статье, также упоминается в Librascope LGP-30 .
Librascope RPC-4000 : еще один компьютер с барабанной памятью, упомянутый в приведенной выше истории.
Устное историческое интервью с Дином Бэбкоком

[1] Патент США 2080100 Густава Таушека, дата приоритета 2 августа 1932 г., впоследствии поданный как Патент Германии DE643803 «Электромагнитная память для чисел и другой информации, особенно для бухгалтерских учреждений».

[Tauschek-2] Jump up to: ^а ^б Университет Клагенфурта (ред.). «Магнитный барабан» . Виртуальные выставки по информатике . Архивировано из оригинала 14 апреля 2022 года . Проверено 21 августа 2011 г.

[3] Datamation, сентябрь 1967 г., стр. 25, «Для Bendix и Ramo-Wooldridge G-20 и RW-400 были машинами с параллельным ядром, а не серийными драм-машинами того типа, который уже был в их линейках продуктов».

[4] Матик, Ричард (1977). Компьютерные системы хранения данных и технологии . Уайли. п. 15.

[5] Хаген, Гленн Э. (1 ноября 1953 г.). Компьютеры и автоматизация 1953-11: Том 2 Выпуск 8 . Интернет-архив. Беркли Энтерпрайзис. стр. 23, 25.

[6] Баумайстер, Х. (2 декабря 1958 г.). «Патент США 2 862 781 УСТРОЙСТВА ПОДДЕРЖКИ ЗАПИСИ» (PDF) . Проверено 1 июля 2023 г.

[7] SOAP II - Символическая оптимальная программа сборки для системы обработки данных IBM 650 (PDF) , IBM, 24-4000-0

[Daniel-8] Jump up to: ^а ^б Эрик Д. Дэниел; К. Денис Ми; Марк Х. Кларк (1998). Магнитная запись: первые 100 лет . Wiley-IEEE. стр. 238, 241. ISBN. 0-7803-4709-9 .

[birkbeck-9] Кэмпбелл-Келли, Мартин (апрель 1982 г.). «Развитие компьютерного программирования в Великобритании (1945–1955 гг.)». IEEE Анналы истории вычислений . 4 (2): 121–139. дои : 10.1109/MAHC.1982.10016 . S2CID 14861159 .

[10] Грей, Джордж Т.; Смит, Рональд К. (октябрь 2004 г.). «Компьютеры первого поколения Сперри Рэнда, 1955–1960: аппаратное и программное обеспечение». IEEE Annals of the History of Computing : 23. Для данных существовала барабанная память на 1070 слов, хранившаяся в виде двенадцати 6-битных цифр или символов на слово.

[bsddrum-11] «Справочная страница FreeBSD Drum(4)» . Проверено 27 января 2013 г.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]