ذاكرة تويستور

ذاكرة تويستور هي شكل من أشكال ذاكرة الكمبيوتر التي يتم تشكيلها عن طريق لف شريط مغناطيسي حول سلك يحمل تيارًا. من الناحية التشغيلية، كانت ذاكرة تويستور مشابهة جدًا لذاكرة النواة . يمكن أيضًا استخدام تويستور لصنع ذاكرة ROM ، بما في ذلك شكل قابل لإعادة البرمجة يُعرف باسم تويستور بيجي باك . كان من الممكن تصنيع كلا الشكلين باستخدام عمليات آلية، وكان من المتوقع أن يؤدي ذلك إلى انخفاض تكاليف الإنتاج بشكل كبير مقارنة بالأنظمة القائمة على النواة.

تم تقديمه بواسطة مختبرات بيل في عام 1957، وكان أول استخدام تجاري له في مفتاح 1ESS الذي دخل حيز التشغيل في عام 1965. تم استخدام Twistor لفترة وجيزة فقط في أواخر الستينيات وأوائل السبعينيات، عندما حلت أجهزة الذاكرة شبه الموصلة محل جميع أنظمة الذاكرة السابقة تقريبًا. أدت الأفكار الأساسية وراء Twistor أيضًا إلى تطوير ذاكرة الفقاعات ، على الرغم من أن عمرها التجاري كان قصيرًا أيضًا.

الذاكرة الأساسية

بناء

في الذاكرة الأساسية، يتم ربط مغناطيسات صغيرة على شكل حلقة - النوى - بواسطة سلكين متقاطعين، X و Y ، لتكوين مصفوفة تُعرف باسم المستوى . عندما يتم تشغيل سلك X وسلك Y، يتم توليد مجال مغناطيسي بزاوية 45 درجة على الأسلاك. تجلس مغناطيسات القلب على الأسلاك بزاوية 45 درجة، لذلك فإن القلب المفرد الملفوف حول نقطة تقاطع سلكي X وY المتصلين بالطاقة سوف يتأثر بالمجال المستحث.

تم اختيار المواد المستخدمة في مغناطيسات القلب خصيصًا بحيث يكون لها نمط هستيريسيس مغناطيسي "مربع" للغاية . وهذا يعني أن المجالات الموجودة أسفل عتبة معينة لن تفعل شيئًا، ولكن المجالات الموجودة أعلى هذه العتبة ستتسبب في تأثر القلب بهذا المجال المغناطيسي؛ وسوف يقلب حالة مغناطيسيته فجأة. يضمن النمط المربع وحالات الانعكاس الحادة إمكانية التعامل مع قلب واحد داخل شبكة؛ وستشاهد النوى القريبة مجالًا مختلفًا قليلاً، ولن تتأثر.

استرجاع البيانات

إن العملية الأساسية في الذاكرة الأساسية هي الكتابة. ويتم إنجاز ذلك من خلال تشغيل سلكين X وY محددين إلى مستوى التيار الذي سيخلق، في حد ذاته، نصف المجال المغناطيسي الحرج. وسيؤدي هذا إلى أن يكون المجال عند نقطة التقاطع أكبر من نقطة تشبع النواة، وستلتقط النواة المجال الخارجي. يتم تمثيل الواحدات والأصفار من خلال اتجاه المجال، والذي يمكن ضبطه ببساطة عن طريق تغيير اتجاه تدفق التيار في أحد السلكين.

في الذاكرة الأساسية، يلزم سلك ثالث - خط الاستشعار/التثبيط - لكتابة أو قراءة بت . تستخدم القراءة عملية الكتابة؛ يتم تشغيل خطوط X وY بنفس الطريقة التي يتم بها كتابة "0" إلى النواة المحددة. إذا كانت تلك النواة تحتوي على "1" في ذلك الوقت، فإن الحالة المغناطيسية تنقلب إلى "0" ويتسبب الانتقال في حث نبضة قصيرة من الكهرباء في خط الاستشعار/التثبيط. إذا لم يتم رؤية أي نبضة، فلن يحدث أي انعكاس، وبالتالي فإن النواة تحتوي بالفعل على "0". هذه العملية مدمرة؛ إذا كانت النواة تحتوي على "1"، يتم تدمير هذا النمط أثناء القراءة، ويجب إعادة ضبطه في عملية لاحقة.

إن خط الإحساس/التثبيط مشترك بين جميع النوى في مستوى معين، مما يعني أنه لا يمكن قراءة (أو كتابة) سوى بت واحد في المرة الواحدة. كانت مستويات النواة مكدسة عادةً لتخزين بت واحد من كلمة في كل مستوى، ويمكن قراءة أو كتابة كلمة في عملية واحدة من خلال العمل على جميع المستويات في وقت واحد.

بين عمليات القراءة والكتابة يتم تخزين البيانات مغناطيسيًا. وهذا يعني أن النواة عبارة عن ذاكرة غير متطايرة .

تصنيع

كان تصنيع النواة مشكلة رئيسية. كان لابد من تمرير أسلاك X وY عبر النواة في نمط نسج، وكان خط الاستشعار/التثبيط يمر عبر كل نواة في المستوى. وعلى الرغم من الجهود الكبيرة، لم ينجح أحد في أتمتة إنتاج النواة، ^{[ بحاجة لمصدر ]} والتي ظلت مهمة يدوية حتى سبعينيات القرن العشرين. لزيادة كثافة الذاكرة كان على المرء استخدام نوى أصغر، مما زاد بشكل كبير من صعوبة توصيلها بالخطوط.

تويستور

كانت إحدى التكرارات المبكرة لجهاز Twistor تتألف من سلك مغناطيسي حديدي ملتوي يمر عبر سلسلة من الملفات اللولبية المتحدة المركز. الملف اللولبي الأطول هو ملف SENSE، والملف اللولبي الأقصر هو ملف WRITE. تتم كتابة بت واحد عن طريق نبض ملف WRITE بتيار + (1) أو - (0) كافٍ لمغنطة المنطقة الحلزونية أسفل الملف في أحد اتجاهين. في أحد طرفي السلك الممتد يوجد الملف اللولبي READ - عند نبضه يرسل موجة صوتية عبر السلك. عندما تمر النبضة الصوتية أسفل كل ملف SENSE، فإنها تسبب نبضة كهربائية صغيرة، إما + أو - اعتمادًا على اتجاه مغنطة منطقة السلك. وبالتالي مع كل نبضة يمكن قراءة "بايت" بشكل متسلسل.

كان Twistor مشابهًا من حيث المفهوم للذاكرة الأساسية، لكنه استبدل المغناطيسات الدائرية بشريط مغناطيسي لتخزين الأنماط. تم لف الشريط حول مجموعة واحدة من الأسلاك، وهو ما يعادل خط X، بطريقة تشكل حلزونًا بزاوية 45 درجة . تم استبدال أسلاك Y بملفات لولبية تلف عددًا من أسلاك Twistor. كان اختيار بت معين هو نفسه كما هو الحال في النواة، مع تشغيل خط X وY واحد، مما يؤدي إلى توليد مجال بزاوية 45 درجة. تم اختيار الشريط المغناطيسي على وجه التحديد للسماح بالمغناطيسية على طول الشريط فقط، لذلك سيكون لنقطة واحدة فقط من Twistor الاتجاه الصحيح للمجال لتصبح ممغنطة.

كان نظام تويستور الأصلي يستخدم شريط بيرمالوي ملفوفًا حول سلك نحاسي بطول 3 مل. لأي طول معين من السلك، كان الشريط يُلف على النصف الأول فقط. ثم يُثنى السلك النحاسي عند النقطة التي انتهى عندها الشريط، ويمر مرة أخرى على طول الجزء الذي يحتوي على الشريط، ليشكل موصل رجوع. وهذا يعني أن جميع التوصيلات كانت في طرف واحد. تم وضع العديد من خطوط تويستور جنبًا إلى جنب ثم تم تغليفها في ورقة بلاستيكية من فيلم PET ، مع وجود تويستور وأسلاك رجوعها على بعد حوالي 1/10 من البوصة. قد يحتوي الشريط النموذجي على خمسة أسلاك تويستور وأسلاك رجوعها، لذلك كان عرض الورقة يزيد قليلاً عن بوصة واحدة. تم بناء الملف اللولبي بشكل مشابه، ويتكون من عدد من الأشرطة النحاسية بعرض 0.15 بوصة مغلفة في شريط بلاستيكي بنفس الأبعاد الأساسية مثل تويستور. على عكس الملف اللولبي التقليدي مع العديد من لفات الأسلاك حول قلب مفتوح، لم يكن هذا النظام في الأساس أكثر من أسلاك مفردة في ورقة من البلاستيك.

لبناء نظام الذاكرة الكامل، تم وضع ورقة من الملف اللولبي بشكل مسطح، على طول اتجاه X، ثم تم وضع ورقة من الملف اللولبي فوقها بزاوية قائمة على طول المحور Y. ثم تم طي شريط الملف اللولبي، بحيث يلف ورقة الملف اللولبي، مما ينتج عنه سلسلة من الملفات اللولبية على شكل حرف U. الآن يتم وضع طبقة أخرى من شريط الملف اللولبي فوق الطبقة الأولى، ثم يتم طي شريط الملف اللولبي بحيث يمتد الآن على طول المحور Y السالب عبر الجزء العلوي من شريط الملف اللولبي الجديد، ثم يتم طي شريط الملف اللولبي لتشكيل مجموعة ثانية من الحلقات. تستمر هذه العملية حتى يتم "استخدام" شريط الملف اللولبي، لتشكيل مكعب مضغوط من الذاكرة. على طول أحد جانبي الذاكرة، متصلًا بكل حلقة من حلقات الملف اللولبي، كانت هناك سلسلة من النوى الصغيرة المستخدمة فقط للتبديل (الغرض الأصلي منها، تطويرها كذاكرة جاء لاحقًا).

السبب الرئيسي وراء تطوير بيل لآلة تويستور هو أن العملية يمكن أن تتم آليًا بدرجة كبيرة. وعلى الرغم من أن عملية الطي التي تكمل آلة تويستور يمكن أن تتم يدويًا، إلا أن ترتيب وتغليف الصفائح كان يتم بسهولة بواسطة الآلة. كما قامت الإصدارات المحسنة من آلة تويستور بتغليف قسم النحاس العاري المستخدم في البداية فقط لمسار العودة، وبالتالي مضاعفة الكثافة دون أي تغييرات في تقنيات الإنتاج.

عملية

كانت الكتابة إلى تويستور متطابقة فعليًا مع النواة؛ حيث تم اختيار بت معين عن طريق تشغيل أحد أسلاك تويستور وواحدة من حلقات الملف اللولبي بنصف الطاقة المطلوبة، بحيث تم إنشاء قوة المجال المطلوبة فقط عند تقاطع الاثنين.

استخدمت القراءة عملية مختلفة. فعلى عكس النواة، لم يكن لدى تويستور خط استشعار/تثبيط. وبدلاً من ذلك، استخدم تيارًا أكبر في الملف اللولبي، كبيرًا بما يكفي لقلب جميع البتات في تلك الحلقة، ثم استخدم أسلاك تويستور كخط قراءة.

وبالتالي، تم قراءة وكتابة Twistor على مستوى واحد في كل مرة، بدلاً من النواة، حيث كان من الممكن استخدام بت واحد فقط لكل مستوى في المرة الواحدة.

مغناطيس دائم

يمكن تعديل تويستور لإنتاج ذاكرة قراءة فقط يمكن إعادة برمجتها بسهولة. للقيام بذلك، تم استبدال نصف كل حلقة ملف لولبي ببطاقة من الألومنيوم تم تضمين مغناطيسات قضيب فيكالوي صغيرة فيها . نظرًا لأن الملفات اللولبية يجب أن تكون دوائر كاملة حتى يتدفق التيار من خلالها، فقد تم إدخالها على شكل صفائح مطوية، ولكن في هذه الحالة تم إدخال الحلقة بين طيات تويستور بدلاً من حولها. سمح هذا للورقة المفردة بالعمل كنصف حلقة ملف لولبي لطيين من تويستور، أعلى وأسفل. لإكمال الحلقة، تم وضع بطاقة المغناطيس على الجانب الآخر من شريط تويستور.

تم إجراء عمليات القراءة عن طريق تشغيل الملف اللولبي إلى نقطة تبلغ نصف ما هو مطلوب لإنتاج كتابة. تم "انعكاس" هذا المجال بواسطة الصفيحة الألومنيوم، مما أدى إلى إغلاق الحلقة، مغناطيسيًا. كان المجال الناتج أكبر من قوة الكتابة، مما تسبب في انقلاب حالة البرمالوي. إذا كان البت بجوار مغناطيس قضيب غير ممغنط في البطاقة، فإن المجال لم يكن معاكسًا وتسبب الانقلاب في نبضة تيار في سلك التواء، مما أدى إلى قراءة "1". ومع ذلك، من خلال مغنطة الشريط عند هذا البت، عارض مغناطيس القضيب المجال الناتج عن تيار الملف اللولبي، مما تسبب في انخفاضه عن قوة الكتابة ومنع الانقلاب. هذا يقرأ "0".

تم إعادة برمجة المغناطيس الدائم (PMT) بإزالة الألواح ووضعها فوق كاتب مخصص. تم استخدام Vicalloy لأنه يتطلب طاقة أكبر بكثير لإعادة المغناطيسية من شريط Permalloy، لذلك لن يقترب النظام أبدًا من إعادة ضبط المغناطيسات الدائمة أثناء الاستخدام في نظام الذاكرة. استخدم نظام الكاتب تيارات أكبر بكثير تغلبت على هذه المقاومة.

استخدمت PMT المستخدمة في نظام 1ESS وحدات تحتوي على 128 بطاقة تحتوي كل منها على 2818 مغناطيسًا (لـ 64 كلمة بحجم 44 بت). وقد أنتج هذا وحدة تحتوي على 8192 كلمة (8 كيبي وورد ). واستخدم المتجر الكامل 16 وحدة بإجمالي 131072 كلمة (128 كيبي وورد)، أي ما يعادل 720896 بايت بحجم 8 بت (704 كيلوبايت).

تويستور على الظهر

شكل آخر من أشكال ذاكرة القراءة فقط الملتوية استبدل بطاقات المغناطيس الدائم بشريط مغناطيسي ثانٍ ملفوف حول الأول على خطوط الملتوية، في تكوين "مركب على الظهر". تم طلاء هذا الشريط بالكوبالوي بدلاً من البيرمالوي، وهو "أكثر صلابة" مغناطيسيًا، ويتطلب ضعف المجال المغناطيسي تقريبًا من أجل الانقلاب. لجعل النظام أكثر صلابة، كان شريط الكوبالوي أكثر سمكًا بنحو مرتين ونصف من شريط البيرمالوي، لذلك كانت قوة المجال الناتجة خمسة أضعاف. كان التيار الخارجي المطلوب لقلب حالة شريط الكوبالوي حوالي 15 ضعف التيار التشغيلي العادي.

إن عمليات القراءة في الوصلة الخلفية متطابقة مع النسخة ذات المغناطيس الدائم. كانت عمليات الكتابة أكثر تعقيدًا بعض الشيء، نظرًا لحقيقة أن جميع الوصلات الخلفية تتميز بشريط مغناطيسي على طول السلك X بالكامل. وهذا يعني أن أي ملف لولبي واحد كان يلف كلًا من البت الذي تتم كتابته بالإضافة إلى البت الموجود على قسم السلك العائد. ولضبط أحدهما وليس الآخر، تم تشغيل الملف اللولبي أولاً في اتجاه واحد ثم في الاتجاه الآخر، بينما ظل التيار في خط الوصلة الخلفية ثابتًا. وقد أدى هذا إلى إنشاء مجالين مغناطيسيين بدورهما، أحدهما محاذٍ للقسم الأول من السلك ثم الثاني. وتم تنفيذ جميع عمليات القراءة والكتابة على البتات المزدوجة بهذه الطريقة.

التطبيقات

تم استخدام Twistor في عدد من التطبيقات. تم توفير الجزء الأكبر من تمويل التطوير من قبل القوات الجوية الأمريكية ، حيث كان من المقرر استخدام Twistor كذاكرة رئيسية في مشروع LIM-49 Nike Zeus .

في الولايات المتحدة، استخدم نظام Bell ( American Telephone & Telegraph ) أيضًا مفاتيح ملتوية بمغناطيسات دائمة كـ "مخزن برامج" أو ذاكرة رئيسية في أول نظام تبديل هاتف إلكتروني لديهم، 1ESS بالإضافة إلى أنظمة أخرى في سلسلة ESS من مفاتيح الهاتف الإلكترونية ، واستمر في ذلك حتى مفتاح 4ESS الذي تم تقديمه في عام 1976 وتم بيعه في الثمانينيات.

بالإضافة إلى ذلك، تم استخدام تويستور في نظام خدمة المرور (TSPS)، وهو خليفة بيل للوحات مفاتيح الهاتف السلكية التي كانت تتحكم في التعامل مع المكالمات وجمع العملات المعدنية للمكالمات المحلية والدولية.

بحلول عام 2017، تمت إزالة جميع أنظمة TSPS وESS المتبقية المستخدمة لتوفير خدمة الهاتف في المناطق الريفية في الولايات المتحدة. قد تظل بعض الأنظمة قيد الاستخدام في المكسيك وكولومبيا ، حيث تم بيع العديد من الأنظمة الأمريكية وإعادة تثبيتها بعد إزالتها من الخدمة في الولايات المتحدة. [ ^{بحاجة لمصدر ]}

مراجع

الاستشهادات

فهرس

"أجهزة ذاكرة الهاتف" (PDF) . ممارسات نظام بيل . رقم 1. نوفمبر 1968. القسم 032-182-101. مؤرشف من الأصل (PDF) في 2013-07-29 . تم الاسترجاع في 2013-04-18 .
"سوف يحتفظ تبادل الهاتف بالمكالمات "في الاعتبار""، مجلة نيو ساينتست ، 5 نوفمبر 1964، ص 344
Bobeck, AH (1957). "عنصر تخزين جديد مناسب لمصفوفات الذاكرة كبيرة الحجم - Twistor". مجلة Bell System Technical Journal . 36 (6): 1319–40. doi :10.1002/j.1538-7305.1957.tb01513.x.
بوبيك، أندرو هـ. (1958). "مفهوم جديد في مصفوفات الذاكرة كبيرة الحجم - تويستور". مجلة الفيزياء التطبيقية . 29 (3): 485-6. رمز Bibcode :1958JAP....29..485B. doi :10.1063/1.1723190.
Stammerjohn, LW (1964). "تقييم تصميم وأداء ذاكرة المغناطيس الدائم". معاملات معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات في مجال الاتصالات والإلكترونيات . 83 (75): 817–820. doi :10.1109/TCOME.1964.6592613. S2CID 51651894.
بيكر، دبليو إيه (1964). "جهاز Piggyback Twistor — ذاكرة Twistor قابلة للتغيير كهربائيًا وغير مدمرة". معاملات معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات . 83 (75): 829–833. doi :10.1109/TCOME.1964.6592616. S2CID 51632622.

روابط خارجية

تيسون، ت.؛ جروبن، و.؛ تشين، جيلبرت (1970). "البوليمرات غير الحساسة للإجهاد لتطبيقات الذاكرة". معاملات معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات في المغناطيسية . 6 (3): 712-6. رمز Bibcode :1970ITM.....6..712T. doi :10.1109/TMAG.1970.1066864.
وحدات الذاكرة ^{[ رابط معطل ]} - مناقشة عامة لأنظمة ذاكرة الكمبيوتر كتبت في أواخر الستينيات، والتي تتضمن مناقشة حول تويستور.
روستكي، ج. (2008). "الفقاعات: الذاكرة الأفضل". مراحل مهمة غير مفهومة . EETimes. مؤرشف من الأصل في 2008-09-05.

Original text

Rate this translation

Your feedback will be used to help improve Google Translate

اللغة	العربية (RTL)
روابط موسوعية	30 رابطاً
المصدر الأصلي	ويكيبيديا ↗