Trummelmälu

Trummelmälu (ingl. drum memory) on magnetiline andmekandja, mida kasutati arvuti muutmäluna. Trummelmälu leiutas 1932. aastal Austrias Gustav Tauschek. Trummelmälu on ferromagnetilise kihiga kaetud metalltrummel või -silinder, millest paari mikromeetri kaugusel asuvad lugemis- ja kirjutuspead elektromagnetiliste impulsside genereerimiseks ja lugemiseks. Trummelmälu oli varajane versioon arvuti mäludest, mida kasutati laialdaselt 1950. ja ka 1960. aastatel. Paljude arvutite jaoks oli algeline trummelmälu põhimäluks, kuhu sai andmeid ja programme salvestada kas paberteibi või perfokaardiga. Ka salvestatud muusikapala esitamiseks mõeldud üleskeritavad mehaanilised mängutoosid kasutavad trummelmälu põhimõtet. Trummelmälu võib pidada tänapäeva kõvaketaste põhimõtteliseks eelkäijaks. Trummelmälu loomiseks kattis G. Taushek metallsilindri ferromagnetilise salvestuskihiga ning jaotas selle horisontaalseteks radadeks ja vertikaalseteks sektoriteks. Pannes trumli vertikaalteljel konstantse kiirusega pöörlema ja paigutades selle radadest paari mikromeetri kaugusele lugemis- ja kirjutuspead, oli võimalik trumli pinnal olevates radades paiknevate ferromagnetiliste osakeste orientatsiooni nii muuta kui ka lugeda. Igal rajal oli üks lugemis- ja kirjutuspea. Osakeste orientatsiooni sai lugeda või kirjutada ainult siis, kui lugemis- või kirjutuspea asus nende kohal. Ferromagnetiliste osakeste orientatsiooni sai muuta lugemis- kirjutuspea piirkonnas magnetvälja suuna muutmise kaudu. Lugemis- ja kirjutuspead koosnesid raudsüdamikust ja traatpoolidest. Kui vool läbib traatpooli, tekib raudsüdamiku vahesse magnetväli, mis mõjutab ka trumli pinnal asuvat ferromagnetilist osakest magnetväljaga samasuunaliseks. Vastavalt pooli läbiva voolu suunale on võimalik osakesele anda kahte võimalikku väärtust. Ka andmete lugemine toimub sarnaselt, kui kindla suunaga polariseeritud ferromagnetiline osake mõjutab terassüdamikku oma magnetväljaga ja tekitab läbi südamiku poolidesse voolu, mida on võimalik lugeda. Lugedes pöörleva trumli ferromagnetiliste osakeste kahte võimalikku suunda ja teisendades need väärtusteks 1 ja 0 on võimalik interpreteerida kahendkoodi. Salvestatavate andmehulkade suurused määravad trumli sektorite piiride suurused ja niiviisi saab iga andmehulka valida raja ja sektori koordinaadi järgi. Trummelmälude andmemahutavus varieerus suurel määral. Väiksemate, 13–30 rajaga trumlite mahutavus oli alla 25 000 biti ehk 3,125 kilobaiti. Samas ühe 20 cm pika ja 10 cm diameetriga trummelmälu mahutavus võis olla kuni 500 000 bitti, ehk 62,5 kilobaiti. Ka trumli pöörlemiskiirus varieerus vahemikus 120 – 75 000 pööret minutis . Ühe trummelmälu andmesidekiirus sõltus peaaegu täielikult trumli pöörlemiskiirusest, samas kõvaketta andmesidekiirus sõltub nii ketta pöörlemiskiirusest kui ka lugemis- ja kirjutuspea õigele rajale asetamisest, mis on trummelmälu ja tänapäeva kõvaketaste põhimõtteline erinevus. Trummelmälus ei pea lugemis- ja kirjutuspead liikuma, vaid ootama trumli pöörlemisel hetke, mil vajaliku sektori ja rajaga andmed ilmuvad sobiva lugemis- või kirjutuspea alla, kõvaketta lugemis-kirjutuspea peab ise n-ö õige raja leidma. Samas polnud kõik trummelmälud fikseeritud lugemis- ja kirjutuspeadega, mõnedes trummelmäludes olid lugemis- ja kirjutuspead võimelised mõnede radade vahel asukohta valima, mis tähendas väiksemat lugemis- ja kirjutuspeade hulka. Trummelmälu oli 1940. ja 1950. aastatel paljude arvutite põhimäluks. 1960. aastatel kasutati neid peamiselt teiseste andmekandjatena virtuaalmälu jaoks või lehekülgede saalimiseks, kuna nende andmesidekiirus oli tolle aja kohta suur, aga mahutavus jäi juba väikeseks. Trummelmälud asendati põhimälu rollist ferriitmäludega, mis olid odavamad, kiiremad ja suurema andmemahutavusega ning neil ei olnud liikuvaid osi. Hiljem asendati trummelmälud ka teiseste andmekandjate ja lehekülgede saalimise rollist kõvaketaste vastu, mis olid palju odavamad ja suurema andmemahutavusega, kuid siiski liikuvate osadega. Üks esimesi trummelmäluga töötavaid masinaid oli Atanasoff-Berry arvuti (ABC arvuti), kuigi selles kasutatava mälutrumli tööpõhimõte ei tuginenud magnetismil, vaid andmete salvestamiseks kasutati kondensaatoreid. Esimene masstoodangusse läinud arvuti IBM 650 kasutas umbes 8,5 kB trummelmälu, mis paiknes arvuti juhtkonsoolis. Aastatel 1953–1962 toodeti rohkem kui 2000 IBM 650 arvutit, mis tegi sellest tolle ajastu kõige populaarsema arvuti, kuigi IBM algselt arvas, et turgu jätkub umbes ainult viiekümnele arvutile. DEUCE (inglise keeles Digital Electronic Universal Computing Engine) oli üks esimesi Suurbritannia arvuteid, mis kasutas liikuvate peadega trummelmälu. Selle ehitas ettevõte English Electric ja seda toodeti aastatel 1955–1964, kokku müüdi kõigest 33 arvutit. Trummelmälud olid veel kasutusel kuni 1980. aastani PDP11/45 16-bitilistes miniarvutites. Kõige kuulsam trummelmälu kasutav arvuti oli 1950. aastal valminud Atlas, mis valmis Ameerika Ühendriikide mereväe ja ERA (inglise keelest Engineering Research Associates) koostöös, et suurendada USA koodimurdmise võimekust külma sõja hirmus. ERA kogus oma kuulsuse trummelmälu baasil väljamõeldud ja loodud süsteemidelt. Taucheki magnetilise trummelmälu patent kinnitati Ameerika Ühendriikides 1932. aastal. Oma eluajal müüs G. Tauschek IBM-ile kokku 169 patenti. Vihjeid kunagisest trummelmälu kasutamisest on näha tänapäevalgi, näiteks on /dev/drum virtuaalmälu vaikenimi BSD Unixis ja selle järeltulijates tuleneb trummelmälu kasutamisest tagavara andmekandjana virtuaalmälu jaoks 1960. aastatel. G. Tauschek andis teadlastele ja inseneridele tööpõhimõtte, mille põhjal oli võimalik luua tänapäeval laialdaselt kasutuses olev kõvaketas. Kuigi trummelmälu enam ei kasutata, on nende tööpõhimõte kasutusel ka tänapäeval. Samas on ka kõvakettad kasutusest kadumas ja asendumas kiiremate, väiksemate, odavamate ja suurema andmemahutavusega pooljuhtketastega (SSD), mistõttu jääb minevikku trummelmäludele ja kõvaketastele omane mehaaniliselt liikuva andmekandja põhimõte. Kuigi trummelmälud aitasid tehnika arengule märkimisväärselt kaasa, ei pruugi nende tööpõhimõte tulevikus enam kasutust leida. Arvuti Elektromagnetism Pooljuhtketas Magnetic drum, Vaadatud 27.04.2016. Magnetic Bubble Memories, Vaadatud 30.04.2016. The Pre Industrial Era, Vaadatud 29.04.2016. The Magnetic Drum of Gustav Tauchek, Vaadatud 01.05.2016. IBM 2301 Drum Storage), Vaadatud 01.05.2016. IBM 650 Console unit, Vaadatud 30.04.2016. History of Digital Storage. Part 2: Magnetic Drum Memory, Vaadatud 01.05.2016. Magnetic Drums, Vaadatud 01.05.2016. Oct. 4, 1932. G. TAUSCHEK 1,800,523, Vaadatud 01.05.2016 FreeBSD Kernel Interfaces Manual, vaadatud 01.05.2016.