Недавно мне попался модуль трансформаторного постоянного запоминающего устройства (Transformer Read‑Only Storage, TROS), в котором хранился микрокод мейнфрейма IBM System/360.
Эта необычная система памяти использовала стопку майларовых плёнок, на которых было закодировано 15 360 бит, или 1920 байт. По современным меркам объём просто смехотворный. Но в 1964 году1 полупроводниковых микросхем ПЗУ ещё не существовало, поэтому хранить данные на майларовых плёнках было вполне разумным решением.
В этой статье я расскажу, как работал модуль TROS и какую роль он сыграл в успехе IBM System/360.
Модуль TROS длиной около 15 дюймов (39 см). Слева через стопку из 128 майларовых плёнок проходят сердечники 60 трансформаторов. (Видны только их квадратные торцы.) Плёнки соединены с диодными платами справа. К остальной части компьютера модуль TROS подключается через кабели с разъёмами, расположенные сзади.
Как работала TROS: трансформаторы и импульсы тока
На схеме ниже показан принцип работы TROS на упрощённом примере: два слова по три бита.
У каждого из трёх трансформаторов (квадратных колец на схеме) есть считывающая обмотка, которая формирует сигнал для одного выходного бита.
Каждому слову (A или B) соответствует своя линия возбуждения. Она проходит:
-
Через трансформатор, если нужно записать бит
1. -
В обход трансформатора, если бит должен быть равен
0.
На схеме линия возбуждения B (красная) активируется импульсом тока. В результате во втором и третьем трансформаторах возникают импульсы считывания (синие), формируя для слова B битовую последовательность 011. А расположение проводников для слова A позволяет получить последовательность 101.
Чтобы хранить больше слов, достаточно добавить новые линии возбуждения, по одной на каждое слово, пропуская их через трансформаторы или в обход них.
Таким способом можно закодировать любую комбинацию битов: всё зависит от того, как проложена линия возбуждения.
Упрощённая схема хранения данных в TROS. На основе документации Model 40 Functional Units.
В настоящем модуле TROS было 60 трансформаторов и 256 линий возбуждения, что позволяло хранить 256 слов по 60 бит.
Вручную продевать 256 проводов через трансформаторы было бы непросто, поэтому разработчики TROS придумали изящное решение, которое упрощало сборку и изменение схемы соединений.
Проводящие дорожки наносили на майларовые плёнки (их называли лентами). По сути, получалась гибкая печатная плата.
На каждой плёнке располагались две проводящие петли, называемые линиями выбора слова. В зависимости от того, как они проходили относительно трансформаторов — через них или в обход, — задавались значения битов.
Таким образом, 128 майларовых плёнок обеспечивали соединения для 256 слов.
Майларовая плёнка, на которой закодировано 120 бит данных. Она содержит две проводящие петли, соединённые с четырьмя контактами в нижней части.
Майларовые плёнки укладывались стопкой на 60 трансформаторов, как показано ниже.
Каждый трансформатор имел U‑образный сердечник, обе стороны которого проходили через стопку из 128 плёнок. Благодаря такой конструкции проводники можно было легко провести через трансформаторы или в обход них, не продевая каждый провод по отдельности.
Источник: habr.com