Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Магнитное устройство хранения данных
Magnetic data storage device
Барабанная память — это магнитное устройство хранения данных, изобретенное Густавом Таушеком в 1932 году в Австрии. Барабаны широко использовались в 1950-х и 1960-х годах в качестве компьютерной памяти. Многие ранние компьютеры, называемые барабанными компьютерами или барабанными машинами, использовали барабанную память в качестве основной оперативной памяти компьютера. Некоторые барабаны также использовались в качестве дополнительной памяти, например, различные устройства барабанной памяти IBM. Барабаны были вытеснены в качестве основной компьютерной памяти магнитной памятью на сердечниках, которая обеспечивала лучший баланс между размером, скоростью, стоимостью, надежностью и возможностью дальнейшего улучшения. Затем барабаны были заменены жесткими дисками для дополнительной памяти, которые были дешевле и обеспечивали более плотное хранение данных. Производство барабанов прекратилось в 1970-х годах.
Drum memory was a magnetic data storage device invented by Gustav Tauschek in 1932 in Austria. Drums were widely used in the 1950s and into the 1960s as computer memory. Many early computers, called drum computers or drum machines, used drum memory as the main working memory of the computer. Some drums were also used as secondary storage as for example various IBM drum storage drives. Drums were displaced as primary computer memory by magnetic core memory, which offered a better balance of size, speed, cost, reliability and potential for further improvements. Drums were then replaced by hard disk drives for secondary storage, which were both less expensive and offered denser storage. The manufacturing of drums ceased in the 1970s.
Техническая конструкция
Барабанная память или барабанный накопитель содержал большой металлический цилиндр, покрытый на внешней поверхности ферромагнитным материалом для записи. Его можно считать предшественником жесткого диска (HDD), но в форме барабана (цилиндра), а не плоского диска. В большинстве конструкций вдоль длинной оси барабана располагались один или несколько рядов фиксированных головок чтения-записи, по одной для каждой дорожки. Контроллер барабана просто выбирал нужную головку и ждал, пока данные не появятся под ней при вращении барабана (время вращения или задержка вращения). Не все барабанные устройства были спроектированы с отдельной головкой для каждой дорожки. Некоторые, например, барабан English Electric DEUCE и UNIVAC FASTRAND, имели несколько головок, перемещающихся на небольшое расстояние по барабану, в отличие от современных HDD, в которых на каждую поверхность пластины приходится одна головка. В ноябре 1953 года Хаген опубликовал статью, раскрывающую принцип "воздушной подвески" магнитных головок в экспериментальном барабане из листового металла. Патент США, поданный в январе 1954 года Баумейстером из IBM, описывал "подпружиненную и поддерживаемую воздухом скользующую платформу для удержания магнитной головки над быстро вращающимся магнитным барабаном". Головки с воздушной подвеской стали стандартными как для барабанов, так и для жестких дисков. Магнитные барабанные устройства, используемые в качестве основной памяти, адресовались по словам. Барабанные устройства, используемые в качестве вторичной памяти, адресовались по блокам. Существовало несколько способов адресации блоков, в зависимости от устройства. Блоки занимали всю дорожку и адресовались по номеру дорожки. Дорожки делились на секторы фиксированной длины, и адресация осуществлялась по дорожке и сектору. Блоки могли иметь переменную длину и адресовались по номеру дорожки и записи. Блоки могли иметь переменную длину с ключевым словом, что позволяло осуществлять поиск по содержанию ключа. Некоторые устройства были разделены на логические цилиндры, и адресация по дорожке фактически осуществлялась по логическому цилиндру и дорожке. Производительность барабана с одной головкой на дорожку сопоставима с производительностью диска с одной головкой на дорожку и определяется почти исключительно задержкой вращения, в то время как в HDD с перемещающимися головками его производительность включает задержку вращения плюс время на позиционирование головки над нужной дорожкой (время поиска). В эпоху, когда барабаны использовались в качестве основной рабочей памяти, программисты часто применяли оптимальное программирование – сам программист или ассемблер, например, Symbolic Optimal Assembly Program (SOAP) – размещал код на барабане таким образом, чтобы сократить время, необходимое для того, чтобы следующая инструкция оказалась под головкой. Они делали это, рассчитывая, сколько времени потребуется компьютеру для подготовки к чтению следующей инструкции, а затем размещали эту инструкцию на барабане так, чтобы она прибыла под головку как раз вовремя. Этот метод компенсации времени, называемый "коэффициентом пропуска" или "чередованием", на протяжении многих лет использовался в контроллерах памяти.
A drum memory or drum storage unit contained a large metal cylinder, coated on the outside surface with a ferromagnetic recording material. It could be considered the precursor to the hard disk drive (HDD), but in the form of a drum (cylinder) rather than a flat disk. In most designs, one or more rows of fixed read write heads ran along the long axis of the drum, one for each track. The drum's controller simply selected the proper head and waited for the data to appear under it as the drum turned (rotational latency). Not all drum units were designed with each track having its own head. Some, such as the English Electric DEUCE drum and the UNIVAC FASTRAND had multiple heads moving a short distance on the drum in contrast to modern HDDs, which have one head per platter surface. In November 1953 Hagen published a paper disclosing "air floating" of magnetic heads in an experimental sheet metal drum. A US patent filed in January 1954 by Baumeister of IBM disclosed a "spring loaded and air supported shoe for poising a magnetic head above a rapidly rotating magnetic drum." Flying heads became standard in drums and hard disk drives. Magnetic drum units used as primary memory were addressed by word. Drum units used as secondary storage were addressed by block. Several modes of block addressing were possible, depending on the device. Blocks took up an entire track and were addressed by track. Tracks were divided into fixed length sectors and addressing was by track and sectors. Blocks were variable length, and blocks were addressed by track and record number. Blocks were variable length with a key, and could be searched by key content. Some devices were divided into logical cylinders, and addressing by track was actually logical cylinder and track. The performance of a drum with one head per track is comparable to that of a disk with one head per track and is determined almost entirely by the rotational latency, whereas in an HDD with moving heads its performance includes a rotational latency delay plus the time to position the head over the desired track (seek time). In the era when drums were used as main working memory, programmers often did optimum programming—the programmer—or the assembler, e. g., Symbolic Optimal Assembly Program (SOAP)—positioned code on the drum in such a way as to reduce the amount of time needed for the next instruction to rotate into place under the head. They did this by timing how long it would take after loading an instruction for the computer to be ready to read the next one, then placing that instruction on the drum so that it would arrive under a head just in time. This method of timing compensation, called the "skip factor" or "interleaving", was used for many years in storage memory controllers.
История
Первоначальная барабанная память Таушека (1932) имела ёмкость около 500 000 бит (62,5 килобайта). Экспериментальное исследование, проведённое ERA, было завершено и представлено ВМС 19 июня 1947 года. В нём участвовали Гарвардский университет, IBM и Манчестерский университет. Барабан ERA служил внутренней памятью для компьютера ATLAS I, поставленного ВМС США в октябре 1950 года, а затем продавался как ERA 1101 и UNIVAC 1101. В результате слияний ERA стала подразделением UNIVAC и поставляла барабан серии 1100 в составе файлового компьютера UNIVAC в 1956 году; каждый барабан хранил 180 000 6-битных символов (135 килобайт). Первый серийно выпускаемый компьютер IBM 650 (1954) изначально имел до 2000 10-значных слов, что составляло около 17,5 килобайт барабанной памяти (позже увеличено до 4000 слов, около 35 килобайт, в модели 4). В BSD Unix и его производных, было названием устройства виртуальной памяти (своп) по умолчанию, что связано с использованием барабанных устройств вторичной памяти в качестве резервного хранилища для страниц виртуальной памяти. Магнитные барабанные устройства памяти использовались в центрах управления пуском межконтинентальных баллистических ракет Minuteman с начала 1960-х годов до модернизации REACT в середине 1990-х годов.
Tauschek's original drum memory (1932) had a capacity of about 500,000 bits (62.5 kilobytes). An experimental ERA study was completed and reported to the Navy on June 19, 1947. Harvard University, IBM and the University of Manchester. An ERA drum was the internal memory for the ATLAS I computer delivered to the U. S. Navy in October 1950 and later sold commercially as the ERA 1101 and UNIVAC 1101. Through mergers, ERA became a division of UNIVAC shipping the Series 1100 drum as a part of the UNIVAC File Computer in 1956; each drum stored 180,000 6 bit characters (135 kilobytes). The first mass produced computer, the IBM 650 (1954), initially had up to 2,000 10 digit words, about 17.5 kilobytes, of drum memory (later doubled to 4,000 words, about 35 kilobytes, in the Model 4). In BSD Unix and its descendants, was the name of the default virtual memory (swap) device, deriving from the use of drum secondary storage devices as backup storage for pages in virtual memory. Magnetic drum memory units were used in the Minuteman ICBM launch control centers from the beginning in the early 1960s until the REACT upgrades in the mid 1990s.