Rαμμένη Oμορφα Mνήμη (και οι LOL!)

Τεχνολογιστορικής φύσης και το σημερινό μας νουμεράκι αγαπητοί φίλοι της Καλής Φάσης (και του Ιδανικού Πλάτους), σχετικά με τη μνήμη που μας ταξίδεψε στο φεγγάρι και το διπλό λογοπαίγνιο με τα ακρώνυμα στον τίτλο.


Η μνήμη, είναι σημαντική έννοια. Όπως λέει και ο Bob Marley "If you know your history, then you know where you coming from". Κι αν ξέρεις απο που έρχεσαι μπορείς να αποφασίσεις και το που θα πάς. Οι άνθρωποι που ξέρουν που πηγαίνουν ακολουθούν tην πορεία τους. Οι άνθρωποι που χάνουν για κάποιο λόγο τη μνήμη τους, περιπλανώνται τυχαία μέσα στο περιβάλον τους. Η μνήμη λοιπόν, καθορίζει τη συμπεριφορά.

Κάπως έτσι λειτουργούν και οι ηλεκτρονικοί αριθμοϋπολογιστές. Το επόμενο βήμα σε ένα υπολογισμό εξαρτάται (τις περισσότερες φορές) απο το προηγούμενο και για να "θυμάται" ένας υπολογιστής απο ποιά βήματα έχει περάσει και ποιά ήταν τα ενδιάμεσα αποτελέσματα των υπολογισμών, χρειάζεται ένα τρόπο για να τα αποθηκεύει, χρειάζεται...μνήμη. Χωρίς μνήμη απο την οποία να διαβάζει ένα πρόγραμμα, ένας υπολογιστής δεν μπορεί να κάνει κανένα βήμα.


Καθώς λοιπόν οι υπολογιστές έγιναν όλο και μικρότεροι και τρύπωσαν σε κάθε πτυχή της ζωής όπου χρειάζεται ο παραμικρός υπολογισμός, εμφανίστηκε στη γλώσσα και η σχετική ορολογία. Για αρκετό καιρό για παράδειγμα κυκλοφορούσε στην Ελλάδα ένα περιοδικό με τον τίτλο RAM (Random Access Memory) ονομασμένο απο τον τύπο προσωρινής μνήμης που χρησιμοποιούν οι υπολογιστές για να αποθηκεύσουν προγράμματα, δεδομένα και πληροφορίες τουλάχιστον για όση ώρα βρίσκονται σε λειτουργία. Απο τη στιγμή που ο υπολογιστής τίθεται εκτός λειτουργίας, τα περιεχόμενα της μνήμης RAM χάνονται. Σε τι μνήμη λοιπόν βρίσκεται γραμμένο (μόνιμα) εκείνο το πρόγραμμα που θα ξεκινήσει να διαβάζει ο υπολογιστής αμέσως μόλις μπεί σε λειτουργία; Αυτό το πρόγραμμα βρίσκεται αποθηκευμένο σε ένα άλλο τύπο μνήμης ο οποίος κατα την παράδοση* ονομάζεται ROM (Read Only Memory), ή αλλιώς "Μνήμη Μόνο Για Ανάγνωση" και δεν χρειάζεται ηλεκτρικό ρεύμα για να διατηρεί τα περιεχόμενα της.


Η μνήμη των υπολογιστών έχει μακριά ιστορία μέχρι να φτάσει στη σημερινή, καθαρά ηλεκτρονική, μορφή της όπου τερατώδης χωρητικότητες της τάξης μεγέθους των GB, μπορούν να χωρέσουν σε μια τσέπη. Για αρκετό καιρό, για παράδειγμα, η μνήμη RAM αποτελούταν απο ηλεκτρομηχανικές διατάξεις όπως οι λεγόμενες "γραμμές καθυστέρησης" ενώ η μνήμη ROM βρισκόταν σε ακόμα πιο ασυνήθιστες (πια) συσκευασίες όπως για παράδειγμα, καλώδια σε βύσματα (!) μια σειρά απο απλούς διακόπτες(!!) ή σε... ψιλό-γαζί απο φερρίτες (!!!).  (1)

Ο Φερρίτης είναι ένα σιδηρομαγνητικό υλικό το οποίο έχει χρησιμοποιηθεί με διάφορους τρόπους σε μνήμες υπολογιστών. Το κλασικό παράδειγμα είναι η μνήμη με δαχτυλίδια (ή πυρήνες) μαγνητικού Φερρίτη. Όταν ένα κομμάτι μαγνητικού Φερρίτη βρεθεί μέσα σε ένα μαγνητικό πεδίο θα μετατραπεί και το ίδιο σε μαγνήτη. Όταν το μαγνητικό πεδίο πάψει να υπάρχει, ο μαγνητικός Φερρίτης διατηρεί τη μαγνητισή του και συμπεριφέρεται σαν να "θυμάται" ότι κάποια στιγμή είχε βρεθεί σε κάποιο μαγνητικό πεδίο. Μνήμη!!!!

Όμως η "Rαμμένη Όμορφα Μνήμη", ένας τύπος μνήμης που όπως είπαμε αποθηκεύει δεδομένα χωρίς να χρειάζεται να τροφοδοτείται με ηλεκτρικό ρεύμα, ΔΕΝ στηριζόταν στις μαγνητικές ιδιότητες του Φερρίτη!

Σε αυτή την περίπτωση, ο απλός Φερρίτης (σίδηρος) χρησίμευε σαν πυρήνας ενός πολύ μικρού μετασχηματιστή!! Αυτός ο μετασχηματιστής αποτελούταν απο δύο ανεξάρτητα πηνία, το πρωτεύον και το δευτερεύον, τυλιγμένα επάνω στο ίδιο δαχτυλίδι Φερρίτη. Όταν εμφανιστεί κάποια τάση στο πρωτεύον πηνίο, θα εμφανιστεί εξ επαγωγής και στο δευτερεύον. Άρα λοιπόν, αν θέλαμε να αποθηκεύσουμε τον δυαδικό αριθμό 1001 θα χρειαζόμασταν 4 μετασχηματιστές απο τους οποίους μόνον του πρώτου και του τέταρτου τα δευτερεύοντα πηνία θα ήταν τυλιγμένα (πλεγμένα) επάνω στους αντίστοιχους φερρίτες! Τα "δευτερεύοντα" του δεύτερου και του τρίτου μετασχηματιστή επειδή δεν θα ήταν τυλιγμένα επάνω στους αντίστοιχους φερίτες ΔΕΝ θα μετέδιδαν οποιοδήποτε ρεύμα θα ερχόταν στις εισόδους τους(**). Κατ' επέκταση, για να αποθηκεύσουμε μια σειρά απο δυαδικούς αριθμούς θα χρειαζόμασταν ένα 'πίνακα' απο μετασχηματιστές σαν αυτόν:

 Για φαντάσου ένα MP3 σε τέτοιο format (!!!!)

(Η φωτογραφία προέρχεται απο το σχετικό άρθρο της Wikipedia για το Core Rope Memory)

Σε αυτόν τον τύπο μνήμης....ήταν γ-ραμμένο, κυριολεκτικά bit πρός bit, το πρόγραμμα....που μετέφερε την αποστολή Apollo-11 στη Σελήνη!

Για να καταλάβουμε λίγο καλύτερα πόσο "ανατριχιαστικό" είναι αυτό το γεγονός αξίζει να αναλογιστούμε τη διαδικασία που υπονοείται!!! Αυτό σημαίνει οτι, κάποιος, έγραψε το πρόγραμμα ναυσιπλοϊας και ελέγχου του Apollo-11 σε κάποια γλώσσα προγραμματισμού, επιβεβαίωσε οτι λειτουργεί σωστά, μετά απο μια σειρά ελέγχων και προσαρμογής του κώδικα και αφού είχε βεβαιωθεί οτι το πρόγραμμα ΔΕΝ ΠΕΡΙΕΧΕΙ ΚΑΝΕΝΑ ΜΑ ΚΑΝΕΝΑ ΛΑΘΟΣ!!! Το μετέφρασε σε δυαδικούς αριθμούς και το "έπλεξε" επάνω στους μετασχηματιστές!!!!!!!!

Πόσο μεγάλο ήταν αυτό το πρόγραμμα; Δεν μπορούμε να ξέρουμε ακριβώς, όμως οι προδιαγραφές του υπολογιστή του Apollo 11 αναφέρουν 36kB ROM και μόλις 2kB RAM. Τριάντα - Έξι Χιλιάδες Bytes!!! Δηλαδή 36000 * 8 = 288000 bits! Σίγουρα λοιπόν, πολλές δεκάδες χιλιάδες πλεγμένα δευτερεύοντα πηνία που υποδήλωναν ένα λογικό-1 bit.

Μα καλά!!! Ποιός έκατσε και έκανε όλη αυτή τη δουλειά;;; Και μετά, ποιός έκατσε και έλεγξε οτι ο προηγούμενος έχει κάνει σωστά τη δουλειά του;;;

Τα "τσιπάκια" της ROM μνήμης του Apollo 11 και οι LOL επι το έργον!

(Η φωτογραφία προέρχεται απο το κ α τ α π λ η κ τ ι κ ο βιβλίο Nasa Mission AS-506 Apollo 11 (1969 including Saturn V, CM-107, SM-107, LM-5) που μοιάζει με Haynes Manual για κοινά οχήματα!)

Πολύ φοβάμαι, πως όλη αυτή τη δουλειά της (υ)ψιλής πλέξης, την έκαναν (οι καημένες) οι Little Old Ladies...Μια ομάδα απο γυναίκες οι οποίες έπλεκαν τη μνήμη, κάτω απο μικροσκόπια (!). Ή όπως τις είχε ονομάσει η ομάδα του MIT που ήταν υπεύθηνη για το σύστημα...οι LOL.

(Καρά-LOL!?!?)


Σημειώσεις:
1) Όπως έγραψα και νωρίτερα, μερικές καταπληκτικές ιστορίες για το υλικό και τα προγράμματα αυτών των υπολογιστών αναφέρονται στο βιβλίο του Mike Hally "Electronic Brains: Stories from the dawn of the computer age". Παρ' όλα αυτά, επειδή η μνήμη ήταν (και είναι) βασικό κομμάτι των υπολογιστών, σχετικές πληροφορίες υπάρχουν γενικά σε διάφορα βιβλία που αναφέρονται σε παλιούς υπολογιστές όπως για παράδειγμα το σύντομο αλλά περιεκτικό "The Pegasus Story: A history of a vintage British computer" του Simon Lavington όπου αναφέρονται εν τάχει εκτός απο τις μνήμες "γραμμής καθυστέρησης" και η ηλεκτροστατική μνήμη. Τέλος, παρ' όλο που αναφέρεται και στο κείμενο, θα ήθελα απλά να ξανα-βάλω εδώ το βιβλίο της Haynes για το Apollo-11, το οποίο περιέχει πραγματικά απίστευτο υλικό, απο το ένα εξώφυλλο ίσα με το άλλο! Μετά το Apollo-11 που πήρα κάποια στιγμή πριν απο περίπου 1 χρόνο, κυκλοφόρησε και το αντίστοιχο manual για το Space Shuttle, το οποίο είναι επίσης γαμμάτο!!!. Η επόμενη αγορά είναι το manual του Enterprise! :-D

*) Γράφω "κατά την παράδοση" γιατί τα σύγχρονα κυκλώματα (ή motherboard) επιτρέπουν την ενημέρωση των περιεχομένων της ROM, οπότε ο όρος πια δεν είναι και τόσο αυστηρός.


**) Προφανώς όλα τα πρωτεύοντα αντιστοιχούσαν στο λεγόμενο Address Bus ενώ τα δευτερεύοντα στο Data Bus...Τα δευτερεύοντα που δεν ήταν πλεγμένα συνέδεαν απλά τη γραμμή στο 0 (γή).

Πάει Κι Αυτό Το Καλοκαίρι...

Η σημερινή ημέρα (21/06) ήταν, για όλους εμάς στο Βόρειο Ημισφαίριο, το Θερινό Ηλιοστάσιο. Η ημερομηνία στην οποία η Γή βρίσκεται στη μεγαλύτερη απόσταση [1] απο τον Ήλιο καθώς περιγράφει τη τροχιά της γύρω απο αυτόν. Επίσης, λόγο της κλίσης του άξονα της σε σχέση με το επίπεδο αυτής της τροχιάς ήταν σήμερα και η μεγαλύτερη σε διάρκεια ημέρα του χρόνου.

Εδώ πάνω βέβαια έτσι κι αλλιώς το καλοκαίρι νυχτώνει αργά και σήμερα είναι το αποκορύφωμα!

(Η φωτογραφία ίσως να ξεγελά λίγο πρός το σκοτεινό αλλά στις 22:40 που τραβήχτηκε θα μπορούσες να κυκλοφορήσεις άνετα και χωρίς φώτα.
Όλες οι φωτογραφίες στις οποίες δεν αναφέρεται διαφορετική πηγή προέρχοντε απο τη προσωπική μου συλλογή)

(Η ημέρα μπορεί να ήταν μεγάλη αλλά το μάτι του κινητού είναι μκρό και όσο φώς καταφέρνει να περάσει δεν είναι αρκετό για να συγκινήσει το autofocus. Κάτω αριστερά μερικά απο τα συννεφάκια που θα μας κόψουν τη θέα του ήλιου απο αύριο :-/ )

Αυτό ήταν το καλοκαίρι!!! Απο αύριο ξεκινάμε και πάλι με το διαστημόπλοιο "Γή" το ταξίδι μας στο διάστημα πρός το κοντινότερο σημείο της τροχιάς μας, το Χειμερινό Ηλιοστάσιο, στην ιλιγγιώδη ταχύτητα των 29.3 km το δευτερόλεπτο! (Warp 9 Mr Spok!).

Μην ανησυχείτε όμως, η θάλασσα, που καλύπτει τα 2/3 του διαστημόπλοιου μας, θα συνεχίσει να μαζεύει την ενέργεια του Ήλιου και θα παραμείνει ζεστή μέχρι και τον Οκτώβριο (κατα μέσο όρο η διαφορά θερμοκρασίας της θάλασσας ανάμεσα στον Αύγουστο και τον Οκτώβριο - Νοέμβριο είναι περίπου 2-3 βαθμοί......Χειμερινοί κολυμβητές και Bar-Μπούτσαλα)

Παλιότερα, το θερινό και το χειμερινό ηλιοστάσιο και οι αντίστοιχες ισημερίες -ημερομηνίες στις οποίες η ημέρα έχει την ίδια διάρκεια με τη νύχτα- ήταν μεγάλες γιορτές επειδή σήμαιναν την αλλαγή των εποχών.

Σήμερα, γιορτάζουμε πολύ έντονα μόνο το χειμερινό ηλιοστάσιο...τα Χριστούγεννα και τη χειμερινή ισημερία...το Πάσχα, ενώ λιγότεροι άνθρωποι συγκεντρώνοντε σε μέρη όπως το Stonehendge (και του κάθε λαού τα αντίστοιχα Stonehendges) και γιορτάζουν με το τρόπο τους τη σημερινή μεγάλη -κυριολεκτικά- ημέρα[2].

Ομολογώ πως αυτή τη μεγάλη διάρκεια των καλοκαιρινών ημερών του Βορρά δυσκολεύτηκα λίγο να τη συνηθίσω στην αρχή. Έφτανε η ώρα 22:30 και ακόμα είχε φώς έξω, ένιωθα μια νευρικότητα, ένα περίεργο συναίσθημα κούρασης χωρίς όμως τη διάθεση για ύπνο, μια άβολη κατάσταση.

Ίσως κάπως έτσι νοιώθουν και οι αρκούδες τώρα με τη κλιματική αλλαγή που βλέπουν στο ημερολόγιο τι μήνας είναι αλλά δεν τις κολλάει ύπνος απο τη ζέστη τις έρημες....Άβολη κατάσταση! :-/

Καληνύχτα σας και...καλό χειμώνα (!)

1: Στο αρχικό κείμενο ανέφερα εσφαλμένα οτι στο θερινό ηλιοστάσιο η Γή βρίσκεται στη μικρότερη απόσταση απο τον Ήλιο ενώ ισχύει το ακριβώς αντίθετο. Ευχαριστώ για την υπενθύμηση τον Ανώνυμο αναγνώστη. (Βλέπε σχόλια)

2: Περισσότερες σχετικές συμπτώσεις εορτών αναφέροντε στα άρθρα της Αγγλικής Wikipedia για το ηλιοστάσιο και την ισημερία.

Απο Τη Γή Στη Σελήνη Με...Ασανσέρ!

Πρίν απο...πολλά χρόνια, θυμάμαι να διάβαζω ένα άρθρο του Θανάση Βέμπου στο περιοδικό Πτήση και διάστημα (τώρα και ισορροπία δυνάμεων!) για τους Διαστημικούς Ανελκυστήρες (Space Elevators). Ήταν ένα απο αυτά τα οραματικά άρθρα, γεμάτο καλλιτεχνικές αποδόσεις κάτι περίεργων συσκευών που υποτίθεται οτι θα λειτουργούσαν όπως ακριβώς οι κοινοί ανελκυστήρες μόνο που αντί για το ρετιρέ θα έβγαζαν στο διάστημα!

Όταν λέμε διάστημα, εννoούμε ένα ύψος περίπου 35-36 χιλιάδες μέτρα απο τη Γή και όταν λέμε ανελκυστήρας εννoούμε...ακριβώς αυτό! Μια, τουλάχιστον εντυπωσιακή, εγκατάσταση με 36 χιλιάδες μέτρα "καλώδιο" απο ένα σταθερό σημείο στη Γή μέχρι ένα σταθερό σημείο στον...ουρανό. Και επειδή ο ουρανός δεν έχει ένα βολικό σταθερό σημείο τοποθετούμε μια κατάλληλη ιπτάμενη εγκατάσταση που μοιάζει ούτε λίγο ούτε πολύ με ένα "κοινό" -αλλά λίγο πιο βαρύ- δορυφόρο.

Η τροχιά στην οποία κινείται αυτός ο δορυφόρος ονομάζεται Γεωστατική και είναι το κατάλληλο συστατικό που κάνει αυτό το σημείο στον ουρανό σταθερό ώς πρός ένα αντίστοιχο σημείο στη Γή. Ουσιαστικά, ο δορυφόρος κινείται με ταχύτητα ίση με την αντίστοιχη ταχύτητα που περιστρέφεται η Γή. Έτσι, για ένα παρατηρητή στη Γή, ο δορυφόρος αυτός παραμένει στην ίδια θέση στον ουρανό όπως ακριβώς και οι τηλεπικοινωνιακοί δορυφόροι* που συνδέουν αποτελεσματικά γεωγραφικά μακρινές τοποθεσίες. Επάνω σε αυτό το καλώδιο, θα ανεβοκατεβαίνει ένα φορείο που θα μεταφέρει ανθρώπους, δορυφόρους, διαστημικά τηλεσκόπια και κάθε λογής φορτία σε τροχιά!

Αν η ιδέα σας φαίνεται παρανοϊκή τότε αναλογιστείτε οτι για να στείλουμε σήμερα ένα φορτίο σε τροχιά χρησιμοποιούμε μια σειρά απο άλλες παρανοϊκές ιδέες (αναλώσιμους πυραύλους στερεών καυσίμων, πανάκριβες και πολύπλοκες εγκαταστάσεις και εξοπλισμό, ένα τρελό κύριο ο οποίος μετράει ανάποδα στην εκτόξευση,κλπ) των οποίων το κόστος κυμαίνεται πολύ λογικά ανάμεσα $4000 μέχρι $40000 ΑΝΑ ΚΙΛΟ!

Πράγμα που σημαίνει οτι το τηλεσκόπιο Hubble που ζυγίζει περίπου 11 τόνους και περνάει πάνω απο τα κεφάλια μας κάθε μιάμιση ώρα θα στοίχιζε $242000000 με το μέσο κόστος των $22000 **.

Σε αυτή τη περίπτωση τα μηδενικά έχουν το πρώτο λόγο και η μείωση του κόστους που υπόσχοντε να προσφέρουν οι διαστημικοί ανελκυστήρες όταν θα λειτουργήσουν είναι φαινομενική. Συγκεκριμένα, εκτιμάται οτι το αντίστοιχο κόστος θα πέσει στα μόλις $220 / kg (!!!)

Τα διάβαζα όλα αυτά και μου φαίνονταν τόσο μακριά και υποθετικά όσο και τα 9000 χιλιόμετρα περίπου που χωρίζουν τα εργαστήρια της NASA απο τη Χαλκίδα. Τότε φυσικά δεν είχα συνειδητοποιήσει οτι η μετάβαση απο το όνειρο ή την ιδέα στη πραγματικότητα είναι απλά θέμα χρόνου.

Και απο τότε έχει κυλήσει αρκετός χρόνος ώστε να υπάρχει σήμερα για τους Διαστημικούς Ανελκυστήρες ένα αρκετά μεγάλο κόματι δημοσιευμένης ακαδημαϊκής έρευνας, ειδικά συνέδρια για το θέμα αλλά και σχετικοί διαγωνισμοί με σημαντικά χρηματικά έπαθλα που έχουν υποκινήσει ώς ένα βαθμό τη σχετική έρευνα.

Σε αυτούς τους πολύ ενδιαφέροντες διαγωνισμούς οι συμμετέχοντες καλούντε να επιδείξουν λειτουργικά μοντέλα των ιδεών τους τα οποία θα πρέπει να ανέβουν και να κατέβουν ένα καλώδιο μήκους (πρός το παρόν) 1000 μέτρων με συγκεκριμένη ταχύτητα. Το καλώδιο συγκρατείται απο ένα αερόστατο ή απο ένα ελικόπτερο και το επίπεδο δυσκολίας ανεβαίνει κάθε χρόνο!

Περισσότερες πληροφορίες για οτιδήποτε σχετικό με αυτές τις διατάξεις που απ' οτι φαίνεται ίσως άρχησουν να λειτουργούν πιο γρήγορα απο ότι φανταζόμαστε μπορείτε να βρείτε στο πολύ καλό Space Elevator Reference website αλλά και στο Space Elevator Blog το οποίο μάλιστα αυτό το καιρό παρέχει πλήρη κάλυψη του σχετικού συνεδρίου 2008 Space Elevator Conference!

Κλείνοντας παραθέτω ένα video με τον ανελκυστήρα του USST (University Of Sascatcewan...ινδιάνικο όνομα) σε λειτουργία απο το διαγωνισμό του 2006 που νομίζω οτι δείχνει με το καλύτερο τρόπο πώς θα μοιάζει (σε μικρογραφία τουλάχιστον) ο Διαστημικός Ανελκυστήρας του μέλλοντος!

* Οι τηλεπικοινωνιακοί δορυφόροι σε γεωστατική τροχιά έγιναν ευρέως γνωστοί χάρη σε ένα κύριο με το όνομα Arthur Clark, ο οποίος δυστυχώς μας άφησε πρόσφατα. Το 1945 έγραψε ένα άρθρο που εξηγούσε τη βασική αρχή λειτουργίας τους σε μια εποχή που το κοντινότερο πράγμα σε πύραυλο που μπορούσε να φανταστεί κανείς ήταν οι βόμβες V1 που έπεφταν στο Λονδίνο κατα τον δεύτερο παγκόσμιο πόλεμο. Ο ίδιος κύριος δε, είχε κάνει επίσης και την ιδέα του Διαστημικού Ανελκυστήρα γνωστή στο ευρύ κοινό μέσω ενός βιβλίου που έγραψε το 1979...δέκα χρόνια μετά τα πρώτα βήματα του ανθρώπου στο φεγγάρι.

**Είναι πολύ πιθανό εδώ να υποεκτιμώ το κόστος καθώς το Hubble τέθηκε σε τροχιά απο επανδρωμένη αποστολή με το διαστημικό λεοφωρείο αλλά είναι ένα παράδειγμα με ρεαλιστικά στοιχεία. Παρεπιπτόντως το συνολικό κόστος του Hubble ήταν περίπου $1500000000 (Αυτό διαβάζεται ώς δισεκατομμύρια δολάρια)

*** H φωτογραφία που απεικονίζεται στην αρχή του παρόντος άρθρου προέρχεται απο το Impact Lab