Intel 3101 (die)

Random Access Memory (RAM)

Το 1946 επινοείται ο καθοδικός σωλήνα μνήμης Williams. Μία εφεύρεση του Φρέντρικ Γουίλιαμς, ο οποίος συνετέλεσε νωρίτερα στην ανάπτυξη του ραντάρ κατά τον Β’ Παγκόσμιο Πόλεμο. Ο Γουίλιαμς χρησιμοποίησε έναν καθοδικό σωλήνα, για την εγγραφή και ανάγνωση δεδομένων στην φωσφορίζουσα επιφάνειά του. Το κάθε ίχνος αντιστοιχούσε στον αριθμό 1, του δυαδικού συστήματος. Επειδή τόσο η ανάγνωση όσο και η εγγραφή μπορούσε να γίνει σε οποιοδήποτε σημείο της επιφάνειας, η μνήμη Williams θεωρείται η πρώτη RAM (Random Access Memory – Μνήμη Τυχαίας Προσπέλασης). Σε σχέση με τις έως τότε μεθόδους αποθήκευσης, είτε με ρελέ, είτε με λυχνίες, η μνήμη Williams αποτέλεσε επανάσταση. Χρησιμοποιήθηκε στα πρώτα εμπορικά μοντέλα υπολογιστών, όπως οι UNIVAC 1103, IBM 701 και 702.

Μαγνητική μνήμη πυρήνα, στον CDC 6600. Σε διαστάσεις 10,8×10,8 cm περιλαμβάνονται 64 x 64 πυρήνες (bits), κάτι που μεταφράζεται σε συνολική χωρητικότητα 4ΚΒ

Το επόμενο μεγάλο άλμα στις μνήμες RAM θα έρθει μία δεκαετία αργότερα με τις μαγνητικές μνήμες πυρήνα (Core Memory). Πιο συγκεκριμένα, πρόκειται για ένα πλέγμα οριζόντιων και κατακόρυφων συρμάτων με μαγνητικούς δακτύλιους στα σημεία που συναντιούνται τα σύρματα. Ανάλογα με το ρεύμα που εφαρμόζεται σε αυτά, οι δακτύλιοι μαγνητίζονται με διαφορετικές πολικότητες (αριστερόστροφα, δεξιόστροφα). Οι δύο αυτές πολικότητες, αντιστοιχούν στα «0» και «1» του δυαδικού συστήματος αρίθμησης που χρησιμοποιούν οι υπολογιστές. Κατά συνέπεια, ο κάθε δακτύλιος αντιστοιχεί με 1 bit (ψηφίο) μνήμης. Ο τύπος αυτός μνήμης RAM κυριάρχησε τις δεκαετίες του ’60 και του ’70, πριν αντικατασταθεί από τις μνήμες ημιαγωγών σε μορφή ολοκληρωμένου κυκλώματος.

Το πρώτο τσιπάκι (bipolar IC) μνήμης RAM της IBM σε σύγκριση μεγέθους με τις προηγούμενης γενιάς μαγνητικές μνήμες πυρήνα.
Το πρώτο τσιπάκι (bipolar IC) μνήμης RAM της IBM σε σύγκριση μεγέθους με τις προηγούμενης γενιάς μαγνητικές μνήμες πυρήνα.

Μεταξύ 1965 και 1969 συντελείται μία επανάσταση στην κατασκευή μνημών, καθώς τελειοποιείται η κατασκευή ολοκληρωμένων κυκλωμάτων και από τον μαγνητικό πυρήνα περνάμε στην εποχή των RAM chip με θεαματική συρρίκνωση του μεγέθους. Ο δρόμος προς τις σύχρονες μορφές RAM, περνάει το 1965 από την κατασκευή της πρώτης μνήμης σε μορφή διπολικού ολοκληρωμένου κυκλώματος (bipolar IC) από την ΙΒΜ. Ένα chip μνήμης μεγέθους 16 bits που χρησιμοποιήθηκε στο μοντέλο 95 του System/370 mainframe της IBM. Αν και στην αρχή δεν αντικατέστησε την κύρια μνήμη, παίζοντας το ρόλο της προσωρινής μνήμης cache. Για να συμβεί αυτό θα περάσουν ακόμη πέντε χρόνια έως ότου κυκλοφορήσει ο πρώτος IBM κατασκευασμένος εξ ολοκλήρου από ολοκληρωμένα κυκλώματα. Ο System/370 Model 145 που ανακοινώθηκε το Σεπτέμβριο του 1970, διέθετε τσιπάκια των 64 bits για τη μνήμη cache και των 128 bits για την κύρια μνήμη. Την ίδια χρονιά, ο Illiac IV εφοδιάζεται με τις πρώτες μνήμες σε μορφή ολοκληρωμένου κυκλώματος μεγέθους 256 bits, κατασκευασμένες από την National Semiconductor. Η πραγματική επανάσταση όμως έχει συμβεί ένα χρόνο πριν από την Intel

Σύχρονη μορφή RAM

Intel 1101
To Intel 1101 ήταν η πρώτη RAM (SRAM) σε μορφή ολοκληρωμένου, που μπήκε σε μαζική παραγωγή, το 1969.

Η μοντέρνα μορφή της RAM, ως ολοκληρωμένο κύκλωμα (chip), έχει τις απαρχές της στα 1969, όταν η νεοϊδρυθείσα τότε Intel παρουσίασε ένα επαναστατικό για την εποχή ολοκληρωμένο, το 3101. Ένα τσιπάκι LSI (Large Scale Integration) με τρανζίστορ τύπου Schottky, το Intel 3101 ήταν τύπου SRAM (Static RAM) και μπορούσε να αποθηκεύσει 64 bits δεδομένων. Ωστόσο το πρώτο τσιπάκι μαζικής παραγωγής ήταν το Intel 1101, που επίσης παρουσιάστηκε το 1969. Ήταν το πρώτο τεχνολογίας MOS και μεγέθους 256 bits. Αν και το 1101 ήταν πολύ σύνθετο και περιορισμένης χωρητικότητας, κατάφερε να δημιουργήσει ρήγμα στην αγορά, αλλά κυρίως να αποτελέσει τη βάση για την αξιοποίηση της τεχνολογίας κατασκευής MOS για την εξέλιξη της RAM.

DRAM modules (από πάνω προς τα κάτω):
DIP – 16 pin FPM DRAM
SIP – 30 pin FPM DRAM
SIMM – 30 pin FPM DRAM
SIMM – 72 pin EDO DRAM
DIMM – 168 pin SDRAM
DDR DIMM – 184 pin DDR SDRAM

Η καμπή θα έρθει το 1972 με το Intel 1103, που ήταν το πρώτο τσιπάκι RAM με αξιόλογο αποθηκευτικό μέγεθος 1ΚΒ. Με το 1103 αρχίζει η αντικατάσταση της μαγνητικής μνήμης πυρήνα ως στάνταρ τύπο μνήμης RAM, ενώ θα επιταχύνει ραγδαία τις εξελίξεις για την εμφάνιση των πρώτων προσωπικών υπολογιστών.

O σημερινός τύπος μνήμης RAM που επικρατεί είναι εκείνος της δυναμικής RAM (Dynamic RAM – DRAM). Επινοήθηκε στα εργαστήρια της ΙΒΜ το 1968 και αποτελεί μετεξέλιξη της Στατικής RAM (SRAM). Πιο συγκεκριμένα στο κύκλωμα της DRAM κάθε bit δεδομένων απαιτεί ένα ζεύγος πυκνωτή-τρανζίστορ για να αποθηκευτεί και το μόνο που χρειάζεται είναι η περιοδική φόρτιση του πυκνωτή για να μη χαθεί η πληροφορία (εξ’ ου και ο χαρακτηρισμός «δυναμική«). Η στατική μνήμη (SRAM) από την άλλη απαιτούσε τέσσερις έως έξι πυκνωτές και τρανζίστορ για κάθε bit δεδομένων.

Αυτός ο τύπος μνήμης RAM επικράτησε σταδιακά κατά τη δεκαετία του ’70 και παραμένει έως σήμερα, μέσω διαδοχικών εξελίξεων της, στο εσωτερικό των υπολογιστών.

Βασικότεροι Τύποι DRAM

  • Asynchronous DRAM: Ο αρχικός τύπος DRAM. Μη συγχρονισμένη μνήμη, με αυτόνομους ελεγκτές του εσωτερικού χρονισμού με στόχο την μεγαλύτερη δυνατή ταχύτητα προσπέλασες.
  • FPM & EDO DRAM: Fast Page & Extended Data. Δύο τύποι ασύγχρονης DRAM με τεχνικές Fast Page για ακόμη ταχύτερη λειτουργία.
  • SDRAΜ: Synchronous, συγχρονισμένη με το δίαυλο (bus) του επεξεργαστή.
  • RDRAM: Rambus DRAM. Εξελιγμένη DRAM με ένα επιπλέον κανάλι (Rambus channel) δεδομένων υψηλής ταχύτητας.
  • DDR/2/3 SDRAM: Double Data Rate, SDRAM με διπλάσιο μέγεθος εγγραφής/ανάγνωσης δεδομένων σε ένα κύκλο ρολογιού. Τα νεότερα πρότυπα DDR2, DDR3 αντιστοιχούν σε τετραπλάσιο και οκταπλάσιο μέγεθος αντίστοιχα.