بازسازی حافظه مغناطیسی دهه ۱۹۵۰ با RP2040؛ نگاهی دوباره به قلب رایانش کلاسیک

به گزارش hackster

تعمیر و اصلاح کامپیوترهای قدیمی، راهی برای یادگیری مهندسی کامپیوتر است، بدون اینکه نیاز باشد با پیچیدگی‌های سیستم‌های مدرن دست و پنجه نرم کنیم. بیشتر علاقه‌مندان، عصر کامپیوترهای مدرن را از دهه ۱۹۷۰ و با معرفی ریزپردازنده‌ها می‌دانند. اگرچه این کامپیوترهای اولیه با ماشین‌های قدرتمند امروزی تفاوت زیادی دارند، اما با کمی دقت می‌توان شباهت‌های ساختاری را در آن‌ها تشخیص داد. در مرکز این سیستم‌ها، پردازنده مرکزی (CPU)، تراشه‌های حافظه، تراشه ویدئو، دستگاه‌های ورودی/خروجی و غیره قرار دارند.

اما تاریخچه محاسبات از معرفی اولین ریزپردازنده یا IC آغاز نشده است. پیش از آن، دنیای کامپیوترها پر از سیستم‌های الکترومکانیکی عجیب و غریب بود که با صداهای چرخش و کلیک، محاسبات را انجام می‌دادند و بانک‌های حافظه‌ای داشتند که به نظر بیگانه می‌رسیدند. برای درک واقعی نحوه کار کامپیوترها و چگونگی رسیدن به وضعیت کنونی، نباید این تاریخچه را نادیده گرفت.

پروژه‌ای از گذشته: سیستم حافظه هسته مغناطیسی ۵۱۲ بیتی

یک هکر سخت‌افزاری سنگاپوری با نام مستعار HX2003 اخیراً پروژه‌ای جالب را به پایان رسانده که به گذشته دور تاریخ محاسبات بازمی‌گردد. نتیجه این پروژه، یک سیستم حافظه هسته مغناطیسی ۵۱۲ بیتی است که با سرعت نه‌چندان چشمگیر ۲۰۰ کیلوهرتز کار می‌کند. برای کسانی که با حافظه هسته مغناطیسی آشنا نیستند، باید گفت که این فناوری در دهه‌های ۱۹۵۰ تا اوایل ۱۹۷۰ بسیار محبوب بود.

این حافظه از حلقه‌هایی از مواد مغناطیسی سخت تشکیل شده است که با جریان الکتریکی در جهت خاصی مغناطیس می‌شوند. جهت میدان مغناطیسی در هر حلقه می‌تواند به‌عنوان صفر یا یک تفسیر شود و به این ترتیب، هر حلقه یک بیت از حافظه را تشکیل می‌دهد.

ساختار و طراحی سیستم

طراحی HX2003 شامل دو ماتریس حافظه هسته‌ای ۱۶×۱۶ است که در هر کلمه آدرس‌پذیر، دو بیت ذخیره می‌شود. نوشتن در هسته‌های مغناطیسی با استفاده از پالس‌های جریان هماهنگ‌شده از طریق شبکه‌ای از سیم‌ها انجام می‌شود که به هسته‌ها متصل هستند. خواندن وضعیت یک هسته نیز با استفاده از سیم‌های حسگر صورت می‌گیرد. این سیم‌ها تغییرات ولتاژ کوچک را هنگام تغییر وضعیت یک هسته تشخیص می‌دهند.

برای بهبود دقت و امکان مقیاس‌پذیری، HX2003 از یک طرح جریان همزمان استفاده کرده است که با استفاده از سیم‌های درایو X و Y، هسته‌های خاصی را با جریان‌های ترکیبی انتخاب می‌کند. استفاده هوشمندانه از سیم حسگر به‌عنوان خط مهار (inhibit) در هنگام نوشتن، امکان اشتراک‌گذاری خطوط درایو بین گروه‌های مختلف هسته را فراهم می‌کند، بدون اینکه تداخل ناخواسته‌ای ایجاد شود. این قابلیت برای گسترش اندازه حافظه و جلوگیری از تغییرات ناخواسته بیت‌ها ضروری است.

شماتیک YTDe1Fm84f 11zon

کنترل و آزمایش با میکrokontroller

یک میکروکنترلر RP2040 برای تولید شکل‌موج‌های دقیق مورد نیاز برای کنترل سیستم به کار گرفته شده است. این میکروکنترلر همچنین در تست سیستم نقش داشته و شامل نوشتن تصویر و اجرای روال‌های تشخیصی کلاسیک حافظه بوده است. این آزمایش‌ها عملکرد پایدار سیستم را در انتقال چندین گیگابایت داده بدون حتی یک خطا تأیید کرده‌اند.

چالش‌های ساخت و راهنمای پروژه

این پروژه به تلاش زیادی نیاز دارد و هر کسی که علاقه‌مند به بازسازی آن باشد، باید واقعاً مصمم باشد. HX2003 یک راهنمای نسبتاً جامع نوشته است که می‌تواند به شما در این مسیر کمک کند.

مشخصات فنی سیستم

مشخصات ظاهری u7ZacxjPNC 11zon

چرا این پروژه مهم است؟

پروژه HX2003 نه‌تنها یک تلاش نوستالژیک برای بازسازی فناوری‌های قدیمی است، بلکه فرصتی برای درک عمیق‌تر از تاریخ محاسبات و نحوه تکامل فناوری به ما ارائه می‌دهد. این پروژه نشان می‌دهد که چگونه مفاهیم پایه‌ای حافظه و ذخیره‌سازی داده، حتی در ساده‌ترین شکل خود، می‌توانند همچنان الهام‌بخش باشند و به یادگیری کمک کنند.

• یادگیری از فناوری‌های قدیمی برای درک بهتر سیستم‌های مدرن
• امکان آزمایش و تجربه عملی با حافظه هسته مغناطیسی
• الهام‌بخشی به پروژه‌های نوآورانه دیگر در حوزه فناوری‌های قدیمی