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May 17, 2023

Supercon 2022: Andy Geppert está trazendo de volta a memória principal

Muitos leitores do Hackaday estarão familiarizados com o termo “memória central”, provavelmente

Muitos leitores do Hackaday estarão familiarizados com o termo "memória central", provavelmente graças à sua estreita associação com o Apollo Guidance Computer. Mas saber que a tecnologia existia em um ponto e realmente entender como ela funcionava é outra coisa completamente diferente. É um pouco como o equivalente eletrônico da batedeira de manteiga - você já ouviu falar dela, provavelmente pode até identificar uma imagem de uma - mas se alguém lhe der uma e pedir para operá-la, o resultado provavelmente não será muito apetitoso. .

É aí que entra Andy Geppert. Ele transformou seu próprio interesse pessoal na memória de núcleo magnético em uma busca para apresentar essa tecnologia fascinante a toda uma nova geração, graças a alguns aprimoramentos modernos por meio de seu projeto Core64. Ao combinar a tecnologia de armazenamento antiquada com um microcontrolador moderno e LEDs, ela é transformada em uma experiência visual interativa. Contra todas as probabilidades, ele conseguiu transformar uma tecnologia que ajudou a colocar as botas na Lua meio século atrás em um gadget que fascina jovens e idosos.

Nesta palestra no Hackaday Supercon de 2022, Andy primeiro fala com o público sobre os fundamentos da memória de núcleo magnético como foi originalmente implementada. A partir daí, ele explica a cadeia de eventos que levaram ao desenvolvimento do projeto Core64 e fala um pouco sobre onde ele espera que ele possa ir no futuro.

Então, naturalmente, a grande questão é: como a memória do núcleo magnético realmente funciona? Se você está familiarizado com a tecnologia do programa Apollo, provavelmente sabe que envolvia tecer fios e era fisicamente robusto o suficiente para chegar à Lua e voltar. Mas, além disso, tudo parece um pouco como mágica, especialmente aos olhos modernos.

No entanto, em apenas alguns minutos, Andy decompõe os princípios básicos de uma maneira incrivelmente acessível. Claro, com a experiência dele, isso não deveria ser uma grande surpresa. Dado o número de unidades Core64 que ele montou pessoalmente, provavelmente há poucas pessoas no planeta que criaram tanta memória central quanto ele nos últimos anos.

Como o nome indica, a memória de núcleo começa com núcleos de ferrite... muitos deles. Cada núcleo pode ser magnetizado no sentido horário ou anti-horário, o que corresponde a um zero ou um. Fios de cobre trançados através das ferritas nas dimensões X e Y podem inverter a orientação do campo magnético do núcleo quando suficientemente energizado, o que permite "escrever" um bit específico na matriz. Um fio de detecção diagonal é usado para detectar quando a orientação magnética de um núcleo mudou para ler seu valor, mas como esta é uma operação destrutiva, cada leitura precisa ser seguida por uma gravação se os dados devem ser preservados.

Escalar esse conceito para aumentar a capacidade de armazenamento do array é fácil, desde que você possa lidar com o número de fios necessários. Nos anos 60 isso poderia ser uma tarefa difícil, mas felizmente microcontroladores modernos como o Raspberry Pi Pico oferecem bastante GPIO, e transistores robustos o suficiente para inverter a orientação magnética de cada núcleo vêm em pacotes SMD não muito maiores que os próprios núcleos.

Resumindo, embora a operação manual de tecelagem ainda seja tão complicada quanto nos dias da Apollo, agora temos a tecnologia para reduzir o hardware de suporte ao ponto em que você pode colocar 64 bits de memória central em a palma da sua mão. Obviamente, isso não é muito útil quando você pode obter um cartão SD de 128 GB com uma fração do tamanho. Mas então, como Andy descobriu, a memória central é capaz de alguns truques que a tornam um pouco mais interessante.

Andy não encontrou escassez de informações sobre memória de núcleo magnético e foi capaz de rastrear alguns exemplos físicos em diferentes museus de história do computador. Mas nada disso realmente se compara à experiência de construí-lo sozinho, então ele começou a procurar inspiração em projetos existentes.

Isso o levou ao Magnetic Core Memory Reborn, um projeto de Ben North e Oliver Nash. O trabalho deles não serve apenas como um mergulho profundo no processo pelo qual a memória de núcleo magnético funciona, mas também detalha a construção de um protótipo de array de memória de 32 bits que pode ser acessado com um Arduino padrão. Embora a dupla não parecesse interessada em comercializar o design, eles forneceram todos os esquemas e arquivos de design para outros construírem.