コアメモリとその機能を理解する方法

コンピュータメモリについて言えば、技術の進歩とともに徐々に廃れていった種類のメモリが数多くあります。私が何度も目にした昔ながらの種類の一つが、磁気コアメモリ（コアメモリとも呼ばれます）です。今では時代遅れの感もありますが、正直なところ、現在使用されているRAMの先祖と言えるでしょう。コンピュータの黎明期、特にシリコンチップが主流になる前は、非常に重要な役割を果たしました。昔のマシンがどうやってデータを保存していたのか、興味がある方や理解したい方は、ここから始めるのが良いでしょう。今ではすっかり時代遅れになってしまいましたが、この技術が実際にどのように機能していたのかを知るのは実に興味深いことです。それに、年代物のコンピュータ関連プロジェクトや、単なるオタク的な好奇心から、コアメモリの詳細を知っておくと役に立つかもしれません。

磁気コアメモリの仕組み

磁気コアメモリには、コアと呼ばれる小さな鉄の金属リングが絡み合ったウェブがあり、当時のそれぞれの直径はおよそ 2.5 mm でした。これらのリングは、磁気の向き (N 極または S 極) によってデータが 0 か 1 かがわかるため、個々のストレージ ビットのようなものです。配線がそのすべてを動かしています。これらのコアに配線が通っており、特定の配線に充電することで、磁気状態を設定または読み取ることができます。少し奇妙ですが、データを読み取るには、コアを 0 に設定し、すでに 1 だった場合は、磁場の変化によってセンス ワイヤに電流が誘導されるため、1 だったことがわかります。問題は、読み取りプロセスによって実際にデータが消去されるため、後でそのコアを再度書き込む必要があることです。これはある程度破壊的なので、読み取り後すぐに書き戻す必要があります。なぜこれが機能するのかはわかりませんが、とにかく機能し、当時としては十分な信頼性がありました。

サイズは重要です。初期のリングは直径約2.5mmとかなり大きく、分割する必要がありました。製造技術の向上に伴い、リングは小型化され、1966年には0.33mmまで小さくなりました。これにより、より多くのコアをより小さなスペースに詰め込むことができ、消費電力も削減され、全体的なコストも削減されました。一部の構成では、数メガバイトのコアメモリを搭載することもありました。例えば、1964年にMITが開発したPDP-6に搭載された1.2MBのメモリは、非常に高価（38万ドル）で、かなり大きなスペース（巨大なキャビネットを想像してみてください）を占めていました。それでも、今日と比べると笑ってしまうほど小さいですが、当時としては膨大なメモリ容量でした。巨大で高価で、まさにエンジニアリングの偉業でした。

どのように作ったのか、誰がそれを実現させたのか

磁気コアメモリの歴史は1940年代に始まりますが、1951年にいくつかの画期的な発明が発表されたことで、本格的に発展しました。鍵となったのは、ジェイ・フォレスターの同時電流システムによって、わずか数本の配線でコアを制御する方法と、アン・ワンによって読み出し後に書き込みを行う方法を解明したことでした。この「読み出し後に書き込み」という仕組みは、読み出しによってデータが消去されてしまうため、書き戻す必要があったため、非常に重要でした。少々面倒ではありましたが、実際に機能しました。

製造に関して言えば、これらのコアには手作業でワイヤーが通されていました。今ではとんでもない話に聞こえるかもしれませんが、当時としては最良の方法でした。128×128のコアアレイにワイヤーを通すのに、以前は手作業で25時間かかっていたのが、わずか12分でできる機械が登場しました。これは確かに進歩でした。しかし、コアを正確に45度に配置する必要があったため、工程全体は依然として繊細で複雑でした。これらの製造工程が大きなボトルネックになっていたという記事を読んだことがあります。おそらく、コアメモリが一時期非常に高価で希少だったのは、このためでしょう。

何が特別だったのか（そして何が辛かったのか）

際立っている点の 1 つは、その耐久性の高さです。不揮発性メモリであるため、電源がなくてもデータを保持でき、EMP や放射線の影響を受けません。そのため、冷戦時代を中心に軍事や宇宙関連用途に最適でした。スペース シャトルなどの宇宙船や軍用ジェット機に搭載されているコア メモリの一部が、過酷な環境にさらされても動き続けたと考えると、驚きです。唯一の欠点は、データの書き込みが温度に敏感だったことです。信頼性の高い動作のために特定の温度を維持する必要があったため、一部のシステムではヒーターが備え付けられていたり、加熱したオイル バスに置かれたりして安定を保っていました。セットアップによっては、コア アレイが搭載されている PCB を軽く叩くだけで、配線の接続不良などと思われる奇妙な問題を一時的に「修正」できることもありました。奇妙ですが、それが当時の技術なのです。

時代遅れだけど、それでもクール

基本的に、磁気コアメモリは1950年代半ばから1970年代半ばまで王者であり、その後、より安価で高速な半導体RAMに取って代わられました。それでも、磁気コアメモリを研究することで、巨大で壊れやすく高価な技術から、今日のあらゆるものを動かす洗練されたチップへとどのように移行したかを理解するのに役立つでしょう。もし古いメインフレームやビンテージコンピュータに触れる機会があれば、そのメモリがどのようにデータを保存していたかを知ることは、きっと楽しい冒険になるでしょう。

まとめ

• 磁気コアメモリは、コアと呼ばれる小さな鉄のリングを使用してデータビットを保存します。
• 不揮発性、低消費電力、放射線耐性を備えており、宇宙や軍事用途に最適でした。
• 製造には、各コアにワイヤーを手作業で通すという大変な作業が必要でした。
• 1970 年代後半には、より安価で効率的な DRAM チップに置き換えられました。

まとめ

古き良き、しかし魅力的な技術の一端を垣間見る機会になれば幸いです。歴史的な好奇心からでも、ビンテージプロジェクトからでも、磁気コアメモリの仕組みを知ることで、現代の技術の謎が少しは薄れるかもしれません。古き良き技術を掘り下げる旅、頑張ってください。もしかしたら、いつか誰かがニッチな用途やコレクター向けに復活させてくれるかもしれませんよ！