Компьютерра PDA N122 (09.07.2011-15.07.2011)

В поисках компромиссного решения инженеры решили попробовать вместо колец применить ферритовые пластины. В таких пластинах идея ферритового кольца была возведена в абсолют. По сути, вся поверхность пластины была ферритовым кольцом с множеством отверстий, сквозь которые продевались управляющие провода. Процесс изготовления памяти на ферритовых пластинах был несколько проще. Но, все-таки, это была вариация того же самого плетения памяти-кольчуги.

Именно благодаря злободневному вопросу трудоемкости разработки памяти на ферритовых кольцах у сотрудника лаборатории Bell Labs Эндрю Бобека появилась возможность проявить свой изобретательский талант.

Twistor memory. Звездный танец инженера Бобека

Телефонный гигант AT&T, тогдашний владелец Bell Labs был, как никто другой заинтересован в разработке эффективных технологий производства магнитной памяти.

Благодаря своим изобретениям Эндрю Бобек удостоен многочисленных наград от различных научных и инженерных сообществ

Всё более активное использование цифровых ЭВМ в системах коммутации каналов требовало всё большей ёмкости запоминающих устройств. Ну а поскольку базовой технологией того времени была память на магнитных кольцах, инженеры AT&T в полной мере ощутили "пределсти" создания оперативной памяти для своих машин.

Одним из этих инженеров и был Эндрю Бобек, в 1949 году пришедший на работу в Bell Labs из университета штата Индиана.

Бобек решил кардинально изменить направление исследований и предложить альтернативу экстенсивному пути совершенствования памяти на ферритовых кольцах. Первым вопросом, который он задал самому себе, был: "обязательно ли в качестве материала хранения остаточной намагниченности использовать магнитно-твердые материалы наподобие феррита?". Ведь не у них одних подходящая реализации памяти и петля магнитного гистерезиса. В технике давно известны магнитно-мягкие сплавы, обладающие подходящими свойствами. В первую очередь к ним относятся сплавы железа с никелем (пермаллой), железа с никелем и кобальтом (пермендюр) и железа с кремнием (трансформаторная сталь).

Форма петли магнитного гистерезиса различных магнитно-твердых и мягких ферромагнетиков

Бобек начал эксперименты с пермаллоем. Благодаря своим физическим свойствам, этот сплав легко раскатывался в очень тонкую фольгу, не теряя при этом своих магнитных свойств. И Бобеку пришла в голову идея: почему ячейки в магнитной памяти должны быть именно в виде колец? Ведь кольцеобразные структуры можно получить, просто навив фольгу из пермаллоя на несущий провод под необходимым для правильного намагничивания углом в сорок пять градусов. Бобек назвал такой провод твистор-кабелем, в честь модного в то время кручу-верчу танца твист (twist по-английски - "кручение").

Твистор-кабель

Навив подобным образом ленту пермаллоя на достаточно длинный провод, его можно будет свернуть так, чтобы создать зигзагообразную матрицу параллельных twistor-кабелей. Теперь эту мартицу можно запаковать, например, в полиэтиленовую пленку, и массив пермаллоевых псевдоколец продетых через один из несущих проводов уже есть. Второй провод Бобек предложил заменить медной шиной, на который укладывался запакованная в полиэтилен матрица твистор-кабелей. На пересечениях шины и твистор-кабеля располагались небольшие постоянные магниты, поддерживающие необходимое магнитное поле.

Упрощенная схема твистор памяти

Промышленный образец твистор памяти с запакованным в полиэтилен твистор-кабелями

Предложив заменить магнитные кольца твистор-кабелем, Бобек, фактически, решил проблему создания сколь угодно больших по объему массивов памяти. Ведь длинную полиэтиленовую ленту, с впаянными в нее твисторами, можно компактно свернуть гармошкой, перемежая слои медными шинами.

Уникальной особенностью твистор памяти явилась возможность чтения или записи целой строки пермаллоевых псевдоколец, находящихся на параллельных твистор-кабелях, проходящих над одной шиной. Это существенно упрощало конструкцию модуля твистор памяти по сравнению с памятью на кольцах, лишая её дополнительных проводов запрета.

Правда, без ферритовых колец в твистор памяти не обошлось. Закрепленные на каждой из медных шин, они играют роль соленоида, передающего индукционный ток на адресные кабели, идущие к центральной шине ЭВМ.

Вот так, используя удивительные свойства пермаллоя, инженер Бобек разработал одну из самых эффективных модификаций магнитной памяти того времени. Идея твистор памяти настолько сильно впечатлила руководство Bell Labs, что на ее комерциализацию были брошены внушительные силы и средства.

Идея твистор памяти широко рекламировалась в прессе

Очевидные выгоды, связанные с экономией средств на производство твистор ленты (её, в прямом смысле этого слова, можно было ткать), перевесили исследования в смежных областях развития систем памяти. Например, в области использования полупроводниковых элементов. Появление полупроводниковой оперативной памяти, которая была ни сколь не хуже по потребительским качествам, а в производстве стоила в разы дешевле, стало для телефонного гиганта громом среди ясного неба. Тем более, что AT&T была как никогда близка к заключению выгоднейшего контракта с военно-воздушными силами США на поставку модулей твистор памяти для их системы противовоздушной обороны Nike Ajax. Да и сама телефонная компания активно внедряла новый вид памяти в своей системе коммутации TSPS (Traffic Service Position System).

Агрессивное наступление по всем фронтам полупроводниковой памяти, её микроминиатиризация на основе отработанного цикла создания интегральных микросхем, а также простота внедрения в уже существующие микропроцессорные решения (наработки все той же Intel сделало историей не только свежеразработанную твоистор память, но и память на магнитных сердечниках в целом.

Конечно, твистор память применялась в ряде проектов AT&T почти до середины восьмидесятых годов прошлого столетия. Но это была, скорее, агония, чем прогресс.

Впрочем, один положительный момент от разработки твистор памяти все же имелся. Исследуя магнитострикционный эффект в сочетаниях пленок пермаллоя с ортоферритами (ферритами на основе редкоземельных элементов), инженер Бобек подметил одну их особенность, связанную с намагничиванием. Особенность, которая привела к разработке удивительной пузырьковой памяти (bubble memory). Той самой, что устанавливалась у прадедушке ноутбуков GRiD Compass 1101.

О пузырьковой памяти и современном применении изобретения инженера Бобека читайте во второй части статьи.

Голубятня: Sennheiser MM 550 Travel и BTD 300 Audio

Автор: Сергей Голубицкий

Опубликовано 14 июля 2011 года

Сегодня обещанная видео презентация (вернее, классический анбоксинг) лучшей на сегодняшний день Bluetooth hi-end гарнитуры от Sennheiser и фирменного Bluetooth-адаптера с поддержкой кодека apt-X. Через несколько дней будет еще один ролик - о портативном аудио усилителе basso D4 Mamba (обо всех этих гаджетах я рассказывал уже в Голубятне о портативных усилителях).