Kernspeicher: Warum wir 60 Jahre alte Technologie in einem Arduino-Schild verwendet haben

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Vor etwa zehn Jahren haben wir ein Arduino-Schild entworfen und hergestellt, das „Kernspeicher“ implementierte, eine Technologie, die schon damals sechzig Jahre alt war. Unser Schild speicherte 32 einzelne Einsen oder Nullen unter Verwendung von Magnetfeldern, die entweder im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn um 32 winzige Donuts aus magnetisierbarem „Ferrit“-Material herumgingen. Diese Art von Speicher, erfunden in den 1950er Jahren, wurde in den 1960er Jahren dominant, wobei einige Maschinen über eine Million Bits hatten (im Vergleich zu unseren 32!). In den 1970er Jahren wurde der Kernspeicher durch Halbleiterspeicher ersetzt, aber der Name lebt in den „Core Dumps“ weiter, die von Unix-ähnlichen Systemen produziert werden.

Wir waren damals Arbeitskollegen, und eines Tages stellte sich heraus, dass Ben sich schon seit einiger Zeit dafür interessierte, wie Kernspeicher funktionieren, und Oliver nach einem Elektronikprojekt suchte. Wir waren beide daran interessiert, mit dem Arduino zu spielen, und so nahm die Zusammenarbeit Gestalt an. Das Projekt dauerte mehrere Monate, wir arbeiteten ab und zu in unserer Freizeit. Es gab viel unbekanntes Terrain auf dem Weg, aber wir hatten einige Vorteile gegenüber den ursprünglichen Erfindern, einschließlich der Gewissheit, dass das, was wir zu tun versuchten, möglich war! Ein entscheidender Moment war, als unser früher Prototyp die richtigen Kurven auf dem Oszilloskop erzeugte: Da dachten wir: „Ja, das kriegen wir hin.“

Software- und Systemingenieure arbeiten weiterhin auf immer höheren Abstraktionsebenen, wodurch wir immer leistungsfähigere Systeme bauen können. Manchmal kann es aber auch eine willkommene Abwechslung sein, mit etwas Konkretem und Greifbarem zu arbeiten. Dieses Gefühl und vielleicht etwas Nostalgie schienen unserem Projekt zu helfen, einen Nerv zu treffen – wir hatten Berichterstattung in Orten wie Hacker News, Hackaday, Slashdot, Arduino-Foren, dem Thinq-Magazin und der Zeitschrift der britischen Computer Conservation Society.

Nachdem wir unsere Beschreibung des Projekts am 11. Mai 2011 – dem 60. Jahrestag eines Schlüsselpatents für Kernspeicher – veröffentlicht hatten, haben sich ziemlich viele Leute gemeldet, darunter mehrere mit Erinnerungen aus erster Hand an die Arbeit mit Kern- und verwandten Technologien. Wir hatten einige interessante und ziemlich lange E-Mail-Gespräche mit einigen von ihnen, was großartig war. Ein paar Studenten schickten auch E-Mails, die daran interessiert waren, ihr eigenes Kerngedächtnis aufzubauen. Wir boten Hilfe an, wo wir konnten, und wir kennen mindestens eine Gruppe, die erfolgreich war. Es war sehr erfreulich, dass jemand anderes als wir es zum Laufen gebracht hatte! Und natürlich gibt es Jussi Kilpelainens Bausatz, der von unserem Projekt inspiriert und im Mai 2016 veröffentlicht wurde – wir hatten entschieden, dass wir die Aufgabe des Verpackens und Versendens von Bestellungen nicht übernehmen wollten, und uns dafür entschieden, unsere Designs unter der Open Hardware License zu veröffentlichen , daher freuen wir uns, dass Jussi mit seiner Version des Schilds Erfolg hatte. Unser Arduino-Beispielcode war eigentlich nur als Proof of Concept gedacht, also ist es lustig, sich vorzustellen, dass er jetzt Hunderte von Boards steuert!

Obwohl 35 Kernspeicherabschirmungen erforderlich wären, um einen 140-Zeichen-Tweet zu speichern, haben wir viel über Physik, das Zusammenspiel von analoger und digitaler Elektronik, PCB-Prototyping, Zusammenarbeit, Beharrlichkeit bei Rückschlägen und Fehlern gelernt, um den Kernspeicher zum zuverlässigen Funktionieren zu bringen Projektmanagement. Wir fanden die Arbeit mit diesen alten Technologien wertvoll, sogar über die Freude hinaus, Dinge zu verstehen, sie zum Laufen zu bringen und sich mit der Geschichte zu verbinden.

Als wir mit dem Projekt begannen, beschlossen wir, moderne ICs, PCB-Techniken usw. zu verwenden. Wir hätten stattdessen beispielsweise nur Transistoren verwenden oder versuchen können, unseren eigenen USB-Endpunkt zu bauen, aber die Teile, die für uns von Interesse waren, waren der Kernspeicher selbst und die Arbeit mit einem echten Projekt auf dem Arduino. Dies war eine nützliche Sache, die wir uns selbst verdeutlichen konnten, und hielt den Umfang des Projekts gut fokussiert.

Als abschließender Gedanke: Vielleicht gibt es echte Vorteile, wenn man Computer greifbar macht. Dr. Fabio Morsani, Technologe am italienischen Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, meldete sich kürzlich, um zu sagen, wie er plant, Kernspeicher als Teil eines Programms zu verwenden, um Schülern beizubringen, wie Computer aus realen physikalischen Mechanismen aufgebaut werden. Wir denken, dass es wichtig ist, solche Computer zu entmystifizieren und den Menschen zu helfen, zu erkennen, dass Software keine Zauberei ist. Vielleicht kann die Fähigkeit, die Funktionsweise eines Computers direkt zu sehen und zu verstehen, dazu beitragen, den Menschen in einer zunehmend softwaregesteuerten Welt mehr Entscheidungsfreiheit zu geben.

Kernspeichermodul von Dr. Morsani.

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