Tubo Williams
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Sumario
Trasfondo Histórico
Como resultado de un viaje a los EE.UU. en junio de 1946, el Dr. FC (Freddie) Williams comenzó una investigación activa en el TRE en el almacenamiento tanto de la información analógica y digital en un tubo de rayos catódicos.
El almacenamiento de información analógica podría ayudar a resolver el problema de los objetos estáticos que saturan la imagen dinámica en una pantalla de radar (porque). De almacenamiento de información digital podría resolver el problema que sostienen el desarrollo de las computadoras en todo el mundo, es decir, la falta de un mecanismo de almacenamiento que funciona a velocidades electrónicas.
En noviembre de 1946 fue capaz de almacenar un bit (con la "anticipación" método), basada en un CRT estándar de radar, y solicitado una patente provisional para el mecanismo en diciembre de 1946.
En diciembre de 1946 Freddie Williams fue nombrado catedrático en la Universidad de Manchester, y se fue TRE. Sin embargo, tanto él como TRE quería que la investigación continúe, por lo que Tom Kilburn, quien se encontraba en su grupo de TRE, fue adscrito a la Universidad de Manchester para continuar el trabajo con Freddie Williams en el almacenamiento digital de CRT. Un oficial de la Ciencia de la TRE fue secundada también a tiempo completo que le ayuda, inicialmente Arthur Marsh, que dejó después de unos meses, y fue sustituido en el verano de 1947 por Geoff Tootill.
Al 03 1947 Tom Kilburn había descubierto un método diferente y mejor de almacenar información, más adecuado para almacenar un gran número de bits en el mismo tubo. En noviembre de 1947 se había logrado almacenar 2048 bits para un período de horas, después de haber investigado una serie de variaciones sobre el almacenamiento de un conjunto de bits (puntos y rayas, rayas y puntos, desenfoque, enfoque, el enfoque-desenfoque).
El principio general del almacenamiento de la información binaria de la planta de carga en una de dos formas diferentes en una serie de puntos en un CRT usando técnicas estándar. El tipo de carga en cualquier lugar, lo que representa un 0 o un 1, podría ser detectada por un metal pick-up placa en el exterior de la pantalla CRT, por lo que "leer" el "valor" de la mancha. Sin embargo, la carga se disipa muy rápidamente, por lo que los valores se conservan indefinidamente mediante la continua lectura de su valor y restablecer el cargo según corresponda al valor.
Aunque el fósforo en el CRT a brillar en los puntos de carga, de manera que puedan ser distinguibles (entre 0 y 1), el contenido actual de un tubo de almacenamiento CRT no puede ser vista directamente en la práctica. La parte delantera del tubo sería oscurecida por la placa de pick-up. (Al principio se trataba de una malla de alambre, pero más tarde fue una placa de metal.)
Asimismo, la CRT tuvo que ser examinados de la interferencia externa eléctrica, por ejemplo, tranvías locales o motocicletas cerca y agresivo, por lo que fue encerrado en una caja de metal. Así que por lo general la información sobre un tubo Williams-Kilburn se muestra en un tubo de pantalla por separado, que se actualizan de forma sincronizada con el ciclo de actualización de la tienda Williams-Kilburn CRT. Sin embargo, la oportunidad también se tendrían que poner los valores en una manera más conveniente para el espectador.
El sistema de almacenamiento de memoria más cercana a la realización con éxito en otros lugares fue la acústica Mercurio Delay tienda en línea, que fue escogido como la base para la primera actividad de programa almacenado de proyectos informáticos (EDVAC, EDSAC y ACE). La ventaja más importante de la tienda Williams-Kilburn CRT sobre una tienda de línea de retardo es que la tienda CRT permite el acceso aleatorio rápido a cadenas cortas de bits, por ejemplo, De 20-bit o 40-bit direccionable cadenas correspondientes a las "líneas" o "palabras" en la memoria RAM. Esto contrasta con los mecanismos de acceso secuencial inherente en las tiendas de línea de retardo, lo que dicen almacenar 1024 bits en una sola línea de retardo y una cadena más pequeña sólo se puede leer cuando "vino redondo" en un ciclo de 1024 bits.
El Williams-Kilburn CRT tienda también tenía la ventaja práctica de que estaba hecho de componentes estándar, era barato y compacto, y no requieren control de temperatura o las fuentes de alimentación controlada con precisión.
Cuando en el otoño de 1947, el grupo había guardado con éxito 2.048 dígitos, que tenía el problema de probar que la tienda pudiera operar con éxito dentro de una computadora. Sólo podían alterar los bits a una velocidad de alrededor de 1 segundo, lo que era de 100.000 veces más lenta que la capacidad de la tienda. Al final se decidió que la manera más simple de probar que el sistema de almacenamiento CRT era adecuado para su uso en ordenadores fue la construcción de una ronda de equipo pequeño.
Así que el camino estaba despejado para la construcción de la SSEM, el "Baby", "someter el sistema a prueba la mayoría de búsqueda posibles." El bebé fue construido por lo tanto, para demostrar que Williams-Kilburn Tiendas CRT podría funcionar de forma dinámica en un equipo de trabajo, y demostrar la viabilidad de construir una máquina mucho más grande con ellos. Que también fue la primera máquina para realizar el ordenador de programa almacenado, y demostrar su viabilidad era una consideración secundaria.
Aunque en 1948 las normas de la Williams-Kilburn CRT tienda era aceptablemente confiable, que no estaba al 100% es así, y se experimentaba regular y el desarrollo durante muchos años desde 1947 para mejorar su confiabilidad. El método descrito a continuación es el "punto-raya", método utilizado en las máquinas de principios.
El Williams-Kilburn CRT tienda fue utilizada en varios modelos de computadora, incluyendo las computadoras IBM 701 y 702. Finalmente fue reemplazada en los equipos nuevos en alrededor de 1955 por una tienda de un acceso más barato al azar llamado "almacén de núcleo magnético."
El buen funcionamiento de la tienda Williams-Kilburn CRT antes de otros sistemas de almacenamiento fue el factor clave que llevó al grupo de Manchester es el primero en construir una computadora con programa almacenado.
Familia de Dispositivos
El término "Tubo de Williams" fue acuñado por los estadounidenses y ha sido usado universalmente desde entonces (hasta 1998) para referirse a la familia de dispositivos de almacenamiento basados en las patentes de Williams-Kilburn. Nunca fue llamado el tubo de Williams en los primeros trabajos de Williams y Kilburn.
Sólo la patente provisional de diciembre de 1946 fue llevado a cabo en nombre de Freddie Williams solo, todas las otras patentes había dos nombres en. Tom Kilburn fue capaz de trabajar a tiempo completo en el desarrollo que tuvo lugar a lo largo de 1947, mientras que Freddie Williams, como jefe de un departamento, había muchas otras funciones. También fue Tom Kilburn que en marzo, habiendo conseguido el experimento original transportados a Manchester y de nuevo en funcionamiento, señaló que existen mejores métodos que la "anticipación" método.
Tom Kilburn contribuido la mayor parte del trabajo y la mayor parte de las nuevas ideas en 1947, y produjo el documento clave en el final de 1947, que fue muy influyente en los grupos de adopción de las Williams-Kilburn CRT Store (más notablemente IBM).
Así que en retrospectiva una acuñación más en cuenta (si es menos conveniente) es sin duda el "Williams-Kilburn Tube". A lo largo de estas páginas, el uso preferente es "Williams-Kilburn CRT Store" para referirse al mecanismo general y "Williams-Kilburn Tube" para referirse a un tubo de rayos catódicos individuales (más el adicional de recogida de placas y circuitos).
Principio del Tubo Williams
Esta descripción del método de puntos y rayas para una tienda Williams-Kilburn CRT, es una versión editada de uno proporcionado por el Prof. DBG Edwards.
El principio de la tienda de CRT se pueden resumir de la siguiente manera. Bits de información se almacenan en la pantalla de aislamiento de un CRT de pequeñas zonas de carga electrónica en una serie de puntos aislados / guiones.
Si un metal pick-up placa se coloca cerca de la superficie exterior de la pantalla CRT entonces pulsos de voltaje se detecta cuando la carga se cambia, debido al acoplamiento capacitivo. Estos cambios se producen sucesivamente en el tiempo en las áreas de almacenamiento de la matriz son bombardeados por el haz de electrones CRT en una secuencia de tiempo regular en todas las pantallas de todo el ciclo de actualización. Su naturaleza se describe ahora.
X adecuados y tensiones de deflexión y un poco repetitivo brillante hasta la señal Z se aplica a la red CRT hará una serie de puntos que se generen en la pantalla a un conjunto de posiciones fijas. Si una posición determinada de puntos fijos es la de almacenar un 0, entonces el brillante hasta la señal Z se aplica precisamente a esa posición, y la pantalla adquiere una tensión positiva cuando es bombardeado con un haz de energía de electrones de alta por el hecho de que la secundaria proporción de emisiones de material de la pantalla es mayor que 1. Siempre que la posición del punto se bombardea de nuevo antes de que el potencial positivo ha tenido la oportunidad de la decadencia de manera significativa, entonces no habrá ningún cambio de la carga en la posición de puntos, y la pantalla tiene un 0 en esta posición.
Si una posición de punto es llevar a cabo un 1, la señal luminosa en marcha se alarga de manera que el punto está extendida en un guión. Ahora el potencial positivo inicial en la posición exacta del punto atrae a los electrones secundarios de los bombardeos que ocurren cerca de él como el rayo se mueve a lo largo del tablero, y se pierde rápidamente. Esto significa que cuando la posición del punto se bombardea de nuevo en el siguiente ciclo de actualización, tendrá que adquirir un potencial positivo y que el cambio de cargo del área de almacenamiento será dar una señal positiva en la placa de pick-up durante el período de puntos. Así que un 1 se ha almacenado y se detecta, y si se quiere preservar entonces la brillante Z-up de la señal debe extenderse a causa de un guión que ser reescritos.
En la práctica, una señal transitoria que se observa en la placa de pick-up cuando el haz de electrones se enciende por una posición de puntos y de nuevo cuando está apagado. Estas señales se deben a la nube de electrones secundarios introducido en las proximidades de la pantalla cuando el haz de electrones se enciende y es negativo va en el cambio en positivo y va a la desconexión. Por tanto, un "tamaño de la pantalla" pick-up placa y el "tamaño del punto" placa de pick-up se utilizan para detectar si las señales se entera de pantalla relacionados y no relacionados solo punto. Si se entera de pantalla relacionados, entonces no hay señal debido a un posible cambio en la posición de puntos, por lo que el valor es 0, pero si son puntos relacionados con el potencial ha cambiado, por lo que uno estaba previamente almacenado y el rayo se debe extendida a lo largo del tablero.
Fuga normal de la pantalla se destruyen los cargos de almacenamiento en décimas de segundo, pero las frecuencias de actualización mucho más rápido que el de leer la información y llenar los cargos para que la información se puede conservar por tiempo indefinido. También significa que se desplaza a largo plazo en la alimentación de tensión, que causa un ligero movimiento de las posiciones de la matriz, no son críticas para la operación de almacenamiento.
El proceso de Actualización
La exploración de actualización de una palabra poco 32/40 en el Manchester Mark 1 máquinas era típicamente alrededor de 300/400 microsegundos. Leer y escribir en un CRT tienda principal se intercalan con las exploraciones refrescante, con cada línea de cada tienda se actualiza CRT a su vez, cíclicamente. Operaciones que no requieren acceso a la tienda principal se superponen con las exploraciones de refresco.
Así, por ejemplo en el bebé no era un simple "ritmo de cuatro golpes" de una instrucción de nivel: Actualizar la siguiente línea (en el ciclo) de la tienda principal, añadir 1 a la dirección de la instrucción actual Buscar la siguiente instrucción en la tienda principal Actualizar la siguiente línea (en el ciclo) de la Tienda Principal, decodificar la instrucción Lectura / escritura desde / a la tienda principal cuando sea necesario; completar la instrucción Cada latido tomó el mismo tiempo (de ahí el tiempo de instrucción oficial 1.2 milisegundos). El completar 32 Tienda palabra principal, por tanto, se actualiza cada 16 instrucciones, y antes de que hubiera vertido importante.
Tenga en cuenta que donde había una operación de 32 bits que tienen lugar en el tiempo 4, es decir, A = A - S, la operación todavía se completaría en el ritmo, ya que los 32 bits se lee de la tienda de serie y la combinación con el valor del acumulador puede llevará a cabo en serie, al mismo tiempo.
Más tarde Mark 1 máquinas de la serie de ritmos tiene cada vez más complejos e irregulares, pero se aplica el mismo principio, es decir, intercalado de las exploraciones de actualización con la tienda principal de lectura / escritura y la superposición de las exploraciones refrescarse con otra actividad. Por supuesto que hubo una serie de tubos de rayos catódicos de la tienda principal, cada una de las líneas correspondientes en cada CRT se actualiza de forma simultánea en cada ciclo de refresco.
Fuente
The Williams Tube [1]
