So verstehen Sie den Kernspeicher und seine Funktion

Apropos Computerspeicher: Es gibt eine ganze Reihe von Typen, die mit dem rasanten technischen Fortschritt aus der Mode gekommen sind. Ein Old-School-Typ, auf den ich immer wieder gestoßen bin, ist der magnetische Kernspeicher – auch Core Memory genannt. Er ist zwar mittlerweile ein Relikt, aber ehrlich gesagt der Vorläufer des heutigen RAM. In den Anfängen der Computer, insbesondere vor der Einführung von Siliziumchips, war er eine große Sache. Wenn Sie neugierig sind oder einfach nur verstehen möchten, wie alte Maschinen Daten gespeichert haben, ist dies ein guter Ausgangspunkt. Es ist faszinierend, wie diese Technologie tatsächlich funktionierte, auch wenn sie mittlerweile total veraltet ist. Außerdem kann es für manche Vintage-Computerprojekte oder einfach nur aus reiner Neugier nützlich sein, die Feinheiten des Core Memory zu kennen.

Funktionsweise des Magnetkernspeichers

Magnetkernspeicher bestanden früher aus diesem Gewirr winziger Eisenmetallringe – Kerne genannt – mit einem Durchmesser von jeweils etwa 2, 5 mm. Diese Ringe sind wie einzelne Speicherbits, denn ihre magnetische Ausrichtung (Nord- oder Südpol) verrät, ob die Daten eine 0 oder eine 1 sind. Die Verkabelung macht alles aus: Durch diese Kerne verlaufen Drähte, und durch Laden bestimmter Drähte kann der magnetische Zustand eingestellt oder gelesen werden. Es ist etwas merkwürdig, aber um Daten zu lesen, setzt man einen Kern auf Null, und wenn dieser bereits eine 1 war, induziert diese Änderung des Magnetfelds einen Strom im Erfassungsdraht – also weiß man, dass es eine 1 war. Der Haken? Der Lesevorgang löscht tatsächlich Daten, sodass man diesen Kern anschließend neu beschreiben muss. Dieser Vorgang ist gewissermaßen destruktiv, daher muss man nach dem Lesen sofort wieder zurückschreiben. Ich bin nicht sicher, warum es funktioniert, aber es hat einfach funktioniert, und es war für die damalige Zeit zuverlässig genug.

Die Größe spielt eine Rolle: Die ursprünglichen Ringe waren ziemlich sperrig – etwa 2, 5 mm im Durchmesser – und mussten getrennt werden. Mit der Verbesserung der Fertigung wurden sie kleiner – bis 1966 auf 0, 33 mm – was bedeutete, dass mehr Kerne auf kleinerem Raum untergebracht werden konnten, weniger Strom benötigt wurde und es insgesamt günstiger war. Bei manchen Systemen konnte man ein paar Megabyte Hauptspeicher haben – wie die 1, 2 MiB in MITs PDP-6 von 1964 – die ein Vermögen kosteten (380.000 Dollar) und ziemlich viel Platz beanspruchten (stellen Sie sich einen riesigen Schrank vor).Im Vergleich zu heute ist das immer noch lächerlich wenig, aber damals war das ein gewaltiger Speicherblock – riesig, teuer und eine echte technische Meisterleistung.

Wie sie es geschafft haben und wer dafür gesorgt hat, dass es funktioniert

Die Geschichte des Magnetkernspeichers begann in den 1940er Jahren, erlebte aber erst 1951 einen echten Durchbruch, als einige bahnbrechende Neuerungen folgten. Der Schlüssel lag darin, herauszufinden, wie man die Kerne mit nur wenigen Drähten steuern konnte – dank Jay Forresters Koinzidenzstromsystem – und wie man nach dem Lesen schreiben konnte – dank An Wang. Dieser Schreib-nach-dem-Lesen-Trick war entscheidend, da beim Lesen die Daten zunächst gelöscht wurden und man sie daher zurückschreiben musste – etwas nervig, aber es funktionierte.

In der Fertigung wurden die Kerne von Hand mit Drähten bestückt, was heute verrückt klingt, damals aber die beste Methode war. Es gab eine Maschine, die Drähte in nur 12 Minuten in ein 128×128-Kern-Array einführen konnte, statt wie früher 25 Stunden von Hand – ein klarer Fortschritt. Der gesamte Prozess war immer noch heikel und kompliziert, insbesondere weil die Kerne in einem exakten 45-Grad-Winkel positioniert werden mussten. Ich habe gelesen, dass diese Fertigungsschritte einen enormen Engpass darstellten, was wahrscheinlich erklärt, warum Kernspeicher eine Zeit lang so teuer und selten war.

Was es besonders machte (und was schmerzhaft war)

Besonders hervorzuheben ist seine Robustheit – nichtflüchtig, d.h., die Daten wurden auch ohne Strom gespeichert und waren von elektromagnetischen Impulsen und Strahlung unbeeinflusst. Das machte ihn ideal für Militär- und Raumfahrtanwendungen, insbesondere während des Kalten Krieges. Es ist schon verrückt, sich vorzustellen, dass einige der Hauptspeicher in Raumfahrzeugen wie dem Space Shuttle oder sogar in Militärjets wahrscheinlich verrückten Bedingungen ausgesetzt waren und trotzdem weiterliefen. Der einzige Nachteil war, dass das Schreiben der Daten temperaturempfindlich war – einige Systeme verfügten über Heizungen oder wurden sogar in beheizte Ölbäder gelegt, um die Stabilität zu gewährleisten, da für einen zuverlässigen Betrieb eine bestimmte Temperatur eingehalten werden musste. Bei einigen Systemen konnte man seltsame Probleme – vermutlich eine schlechte Kabelverbindung oder ähnliches – vorübergehend „beheben“, indem man einfach auf die Leiterplatte klopfte, auf der sich das Hauptarray befand. Seltsam, aber so war die Technik damals eben.

Es ist veraltet, aber immer noch cool

Im Grunde war der Magnetkernspeicher von Mitte der 50er bis Mitte der 70er Jahre der König, dann wurde er durch günstigeres, schnelleres Halbleiter-RAM ersetzt. Dennoch hilft die Beschäftigung mit diesem Thema zu verstehen, wie wir von riesigen, zerbrechlichen und teuren Technologien zu den schlanken Chips gelangten, die heute alles antreiben. Und wenn Sie jemals einen alten Großrechner oder Vintage-Computer in die Hände bekommen, ist es ein spannendes Rätsel, zu erfahren, wie deren Speicher Daten speichert.

Zusammenfassung

• Magnetkernspeicher verwenden winzige Eisenringe, sogenannte Kerne, um Datenbits zu speichern.
• Es war nichtflüchtig, hatte einen geringen Stromverbrauch und war strahlungsbeständig – gut für den Weltraum und das Militär.
• Bei der Herstellung wurden Drähte von Hand durch jeden Kern gefädelt – ein aufwändiger Prozess.
• Es wurde Ende der 70er Jahre durch billigere, effizientere DRAM-Chips ersetzt.

Zusammenfassung

Hoffentlich gibt dies einen guten Einblick in eine wirklich alte, aber faszinierende Technologie. Ob aus historischer Neugier oder für Vintage-Projekte: Das Wissen über die Funktionsweise von Magnetkernspeichern kann manche moderne Technologie etwas weniger mysteriös erscheinen lassen. Viel Erfolg beim Stöbern in den alten Sachen – wer weiß, vielleicht belebt sie eines Tages jemand für Nischenanwendungen oder Sammlerstücke wieder!