Доброго всем суток друзья. Сегодня на очереди у нас история про ОЗУ. От самых первых до самых передовых – зараспастраните среди жильцов вашего ЖЭКа, как вы это любите! Шутки шутками, а каналу это очень поможет... #оперативная память
Итак, с чего всё началось?
А началось всё в 1938 году, с немецкого инженера Конрада Цузе. Именно этот умный дядечка спроектировал у себя дома первый, можно сказать, программируемый компьютер, в современном его понимании. Машина умела делать математические вычисления, и работала, как и современные компьютеры, в двоичной системе счисления.
В качестве памяти в компьютере использовались конденсаторы – созданные самим Конрадом для своей машины. Они хранили 64 вещественных числа, каждое из которых состояло из 14 бит мантиссы и 8 бит, отводившихся под знак и порядок. Сам конденсатор состоял из слоёв стекла и металла. Увы, оригинальный компьютер был утерян во время второй мировой войны – вернее был уничтожен во время бомбардировок, и находящийся сейчас в Германии компьютер Z1 является воссозданной копией, пусть и воссоздал его сам Конрад с его помощниками.
Кстати сам изобретатель хотел развивать свой компьютер, и перевести новую машину Z3 на усовершенствованные компоненты, но государство отказалось спонсировать технического кудесника, посчитав изобретение бесперспективным.
Однако не только немцы двигали технологии – ещё в 1835 году американский инженер Джозеф Хенри изобрёл электромагнитные переключатели, состоявшие из металлического сердечника, подвижной железной арматуры и нескольких контактов.
Такие переключатели позже использовались в телеграфе Сэмюеля Морзе и Чарльза Витстоуна.
А ещё они же в количестве 2000 штук присутствовали в компьютере Конрада Цезе Z2. Логическим продолжением переключателя стали линии задержки американского инженера Джона Преспера Экерта. Увы, это не те задержки, о которых вы подумали – таковой была система электро импульсов, которые преобразовывались в механические волны и медленно перемещались по линиям ртути, пьезоэлектронному кристаллу или магниторезистивной катушке.
Компьютер же понимал всё это так – есть волна – 1, нет волны – 0. За взятую условную единицу времени могло перемещаются сотни таких импульсов. Затем такая волна трансформировалась обратно в электро импульс и отсылалась в начало – операция обновления, так сказать.
Например, представленный в 1946 году компьютер EDVAC содержал два блока памяти по 64 линии задержки на основе ртути (5,5 Кб по современным меркам).
Для работы это было более чем достаточно. Наверное, это самый брутальный вид памяти из всех существующих. Однако, память была медленной, ведь она была сугубо последовательной – то есть приходилось ждать когда нужная информация появится на линии, а так же память требовала тонкой настройки, а при повреждении можно было получить химическое отравление. Весело в общем жилось сисадминам прошлого века.
Следующим этапом развития памяти стало появление электронных ламп.
Так, в 1943 году появился первая полноценная ЭВМ (Электро Вычислительная Машина) на электро-вакуумных лампах, они же радиолампы.
Лампы эти использовались для вычислений и записи промежуточных команд и операндов – аргументов операции, согласно программистскому языку. Для 1 бита данных нужна была 1 ячейка на двух триодах. То есть, очень если упростить, для 1 бита информации нужна была 1 лампа.
Именно поэтому первые компьютеры имели огромный размер и массу – для работы требовалось тысячи таких ламп!
Например советский БЭСМ использовал 4000 ламп, а американский ENIAC – 18000. Вот и занимали такие машины целую комнату, а потребляли энергию как огромная криптоферма.
Но не одним вакуумом едины трубки памяти – в 1948 году в Великобритании появилась Манчестерская Малая Экспериментальная Машина. Данная машина была интересна тем, что была построена для теста новой памяти – так называемой «трубки Уильямса».
Сама трубка представляет из себя обычную электронно-лучевую трубку, на экране которой рисуются в определённой последовательности точки и тире.
На люминофоре (таком веществе которое светится в темноте после нахождения на свету – например элементы часов или игрушки из киндера) лампы появляется заряд, соответствующий тому или иному элементу, и чтобы прочитать информацию с лампы, на неё направляют электронный луч.
Все ячейки получают положительный заряд, но изменения для точек и тире будут разными. На внешней стороне лампы есть электрод , на котором можно отследить изменения, и получит значение прочитанного бита в лампе.
Если информацию не нужно менять, при следующем проходе луча по ячейкам их значения восстанавливают. Тем самым, «Трубка Уильямса» является первой динамически обновляемой памятью (DRAM). На такие трубки можно было даже выводить движущиеся изображения, при условии последовательной записи в память. Разрешение тогда получалось 32х32 элемента.
Декатроны - газоразрядные десятичные счётчики.
Они содержались и содержатся в единственном мире компьютере Harwell Dekatron – компьютере 1953 года выпуска, сохранившемся до наших дней в рабочем состоянии. Компьютер работал в десятичной системе счисления, и декатроны использовались не только для расчётов, но и для хранения информации.
Колба декатрона заполнена инертным газом, как правило неоном, что даёт колбам ламповое оранжево-красное свечение. В центре декатрона расположен дисковый анод, а вокруг него десяток индикаторных катодов. Подавая на аноды и катоды напряжение, в определённой последовательности, можно перемещать заряд, тем самым осуществлять операцию чтения или записи, или увеличивать и уменьшать значение хранимых данных. В общем, система не для среднего ума.
От десятичной системы счисления быстро отказались, и подобные компьютеры быстро стали постояльцами музеев, хотя где-то подобные машины использовались ещё очень долго. #компьютер
А ещё с ними делают потрясающие #ламповые часы ! Но, зараза, дорогие...=)
Селектроны – особая электронная лампа.
Селектрон является эдаким прототипом статической памяти (SRAM). Создал её в 1946 году советский эмигрант Зворыкин Владимир Козьмич, являясь руководителем лаборатории американской компании «Radio Corporation of America».
Принцип работы был схож с электронными и электро-лучевыми лампами. Но такие лампы имели фантастическую ёмкость в 4096 бита – это на фоне других ламп которые хранили 1 бит. Да и скорость доступа к информации была во много раз быстрее, чем у той же ртутной памяти.
Однако же, такая лампа была чрезвычайно сложной и дорогой в производстве, что её и погубило. К началу 50-ых годов селектроны были вытеснены более компактными и экономичными модулями памяти на магнитном сердечнике...
Что до нашего изобретателя, так он от этого особо не пострадал – господин Зворыкин до этого приложил руку к созданию телевидения, и сильно помог в создании телевидении в СССР, и консультировал разработчиков европейского ТВ-вещания.
А после второй мировой войны разрабатывал приборы ночного виденья и телевизионную наводку для бомб. В 50-60ых годах применил свой опыт в создании медицинского оборудования, и в последствии в 1966 году был награждён президентом США Линдоном Джонсоном «национальной научной медалью за научные заслуги». Затем спустя 11 лет в 1977 году избран в Национальную галерею славы изобретателей.
Магнитные барабаны.
Несмотря на то, что подобные барабаны использовались в основном в качестве носителей информации, в некоторых бюджетных компьютерах тех лет они использовались и в качестве оперативной памяти.
Первым компьютером с таким видом ОЗУ стал «Atlas 1» компании ERA.
В последствии благодаря подобным компьютерам компания заняла видное место в истории компьютеров, находясь у истоков истории их развития.
Информация на барабане записывалась на боковой поверхности цилиндра. У барабана было несколько считывающих головок, которые читали или записывали информацию каждый на своей магнитной дорожке. #компьютерное железо
Сам же магнитный барабан был создан в 1932 году австрийским изобретателем Густавом Таушеком.
А производство таких барабанов было прекращено в 1970-ых годах. Сами же барабаны в качестве ОЗУ были вытеснены памятью на магнитных сердечниках.
Ферритовые сердечники.
Новая эпоха пришла с появлением ферритовой или магнитной памяти. Предложил к разработке такую память уже знакомый нам Джон Преспер Эккерт – тот самый кто создал ртутную память. Разработка началась в 1945 году, в 1949 году два американских учёных китайского происхождения Ван Ань и Во Вайдун представляют первые образцы памяти, а уже к середине 50-ых годов такая память широко используется в компьютерах тех лет.
Одновременно с Ваном и Во подобную память разрабатывал и Джей Форрестер, который зарегистрировал патент в 1956 году. Кто у кого подсмотрел, и подсмотрел ли, загадка скрытая туманом времени.
Значит, вот изображение матрицы на ферритовых элементах. Выглядит как процессорный сокет.
Принцип работы основан на свойствах ферромагнитного материала. Он может находится в двух устойчивых состояниях намагниченности - +В и –В.
Смена состояний происходит через возбуждение магнитного поля в проводниках, находящихся в пересечении контактов. И во время всех этих манипуляций информация считывается через проводок, проходящий через все сердечники.
Затем там возбуждается отрицательное поле, тогда кольцо, находившееся в состоянии +В, перемагнитится в состояние –В, и на считывающем проводе появится сигнал «1». А кольцо, находившееся в состоянии –В, не перемагнитится, и на считывающем проводе никакого сигнала не появится, что компьютер истолкует как значение «0». Объём такой памяти насчитывал от одного до нескольких килобайт, а частота по современным меркам около 1 мгц.
Такая память была большим шагом вперёд в плане эффективности, простоты и компактности, что позволило просуществовать в компьютерах солидные 20 лет, а в определённых случаях такая память использовалась вплоть до 90-ых годов – например в космической и военной деятельности, из-за устойчивости к радиации и повреждениям.
Память на микросхемах.
Следующая революция на оперативном поприще случилась в 1970 году, когда были освоены микросхемы. Память на них выпустили сразу два производителя – уже крупный и известный игрок IBM, и молодая ещё никому неизвестная конторка выходцев из Motorola – некая #Intel.
В IBM большую роль в появлении памяти сыграл доктор Роберт Деннард.
Впрочем, история сложилась так, что именно Intel представила в последствии самый популярный на тот момент чип памяти i1103 ёмкостью 1 Кбит.
Появление подобных компактных чипов памяти позволило появится на свет первым микропроцессорам и относительно компактным калькуляторам.
А в 1972 году однотранзисторная DRAM вытеснила ферромагнитную память с рынка.
И скоро начали уходить в прошлое и громоздкие компьютеры величиной с комнату, передавая место пусть и увесистым, но всё же настольным персональным компьютерам. Да и объём памяти стал расти, дойдя на пике своего развития от 64 кб до 1 мб.
Первые планки памяти – SDR SDRAM.
Затем, в 1993 году компания Samsung представляет SDRAM. Такое деловитое слово означает Синхронная Динамическая Память с Произвольным Доступом.
Память на отдельных микросхемах, которую можно менять самостоятельно в случае необходимости.
Первоначально память предлагалась как альтернатива дорогущей VRAM, однако быстро прижилась в качестве оперативной памяти, и стала очень быстро вытеснять остальные виды динамической памяти. А к 2000 году SDRAM стала единственным видом ОЗУ. Первые планки имели объём в 16Мб и частоты в 66, 100 или 133 мгц. Время доступа к данным составляла 10 наносекунд.
Там же, в нулевых, появилась комиссия JEDEC – участники рынка памяти сформировали стандарты и спецификации памяти, утвердили частотные и электрические характеристики.
DDR память.
Память нового поколения показала компания Samsung в 1997 году, а в 1998 году присоединилась и Hyundai Electronics (ныне SK Hynix). Однако широко использоваться они стали только в 2000 году, когда были выпущены первые матплаты с поддержкой нового стандарта.
DDR является улучшением синхронной памяти с произвольным доступом, например скорость передачи данных была удвоена. #ddr
Однако в отличии от первой SDRAM, считывание данных происходит не только по фронту, но и по спаду тактового сигнала. То есть удвоение скорости достигается не за счёт повышения частот.
То есть, при фактических 100 мгц мы получаем 200 мгц эффективной частоты – вот откуда берутся корни разделения частоты на фактическую и эффективную, вплоть до наших дней.
Однако в спецификации JEDEC указано, что применение единицы измерения в мегагерцах к оперативной памяти некорректно, а вернее будет говорить «миллионов передач в секунду через один вывод данных». Тут же в DDR получили распространение двухканальный режим и поддержка ЕСС – коррекции ошибок в реальном времени.
Хотя, конечно, сама ЕСС появилась ещё в 40-ых годах для устранения помех в каналах связи – телетайпах и телеграфе.
Что по характеристикам – тактовые частоты варьировались от 100 до 200 мгц. Теперь эти значения надо было умножать на 2. Техпроцесс 130-нм. Объём от 512Мб до 1Гб.
Далее шла DDR2.
Представлен новый стандарт был в 2003 году. Частоты выросли – теперь диапазон составлял от 100 до 266 мгц тактовой частоты (200 – 533 мгц эффективной), а объём довели до 2Гб, хотя были в продаже и модули по 8Гб. Ну и напряжение снизили, во многом благодаря 90-нм техпроцессу. Позже для видеокарт появится GDDR2. Затем в 2014 году компания I'M Intelligent Memory объявила о возобновлении выпуска 2 и 4Гб плашек для промышленного сектора. #ddr2
Далее в 2007 году вышла DDR3, которая используется по сей день многими пользователями.
Виток развития, если коротко, был тот же – увеличить память и частоту, снизить напряжение, в том числе за счёт более тонкого техпроцесса – первые партии шли на 90-нм, затем память переехала на 65-нм, затем на 50-нм, и наконец на 40-нм.
Ну и увеличение буфера предварительной выборки с 4 пакетов DDR2 до 8 пакетов в DDR3. Выросли вдвое тактовые частоты до 400 и 1066 мгц, и 800 и 2133 мгц эффективной частоты. Позже вышла высокоскоростная GDDR3, низковольтная версия DDR3L, и LPDDR3. #ddr3
В 2014 году на публичный рынок выходит DDR4.
На данный момент, последнее поколение памяти, используемая на широком потребительском рынке.
Повышенная плотность модулей и пониженные рабочие напряжения позволили довести объём одной плашки памяти до 64Гб – что в 4 раза больше чем 16Гб у DDR3.
До сегодняшнего дня планки памяти прошли путь от 40-нм до 16-нм техпроцесса. Выросли и тактовые частоты – от 800 до 1600 мгц (эффективная от 1600 до 3200 мгц). Хотя конечно со временем, во всех поколениях, и в DDR4 в том числе, производители умудряются разгонять свои планки свыше обозначенных рамок, что весьма хорошечно. Низковольтных версий не завезли, но для видеокарт GDDR4 была выпущена. #ddr4
DDR5 – что нам ждать?
На момент написания текста новый стандарт памяти ещё не вышел на потребительский рынок.
Ожидается что новые плашки получат вдвое большую пропускную способность, чем у DDR4, объём памяти до 256Гб, техпроцесс 7-нм. Уже анонсированы высокоскоростные планки с частотами до 12600 мгц. Все планки по умолчанию будут иметь поддержку ECC.
Вольтаж снова снизили – стандартная планка работает с напряжением в 1,1В. Релиз ожидается либо в конце 2021 года, либо уже в 2022 году. К тому же году Intel и AMD готовят матплаты и поколения процессоров с поддержкой нового стандарта памяти.
Что интересно, на рынке уже давно существуют GDDR5 и GDDR5X, а недавно появилась и GDDR6. Это конечно не одно и тоже, но просто любопытно, как была нарушена преемственность поколений, и видеопамять по своему развитию ускакала далеко вперёд. #ddr5
Пожалуй, на этом у нас всё! Данная статья является ознакомительной, и содержит упущения в угоду восприятия материала.
_________________________________________________________________________________________
YOUTUBE-КАНАЛ (Здесь выходят классные видосики!) https://www.youtube.com/channel/UCZLvQirxGaxiCRtxh2hasow/featured НАШ VK-ПАБЛИК (Новости, мемы, интересные истории и живое общение!):
https://vk.com/livegames_official
=Спасибо что дочитали до конца, и до новых встреч на Live Games Zen!=
