Menteşe rölelerden cıva tüplerine: geniş paylaşımlanan bir yazı RAM'ın erken tarihini gün yüzüne çıkarıyor

coredump.cx'te yayımlanan ve Hacker News'in ana sayfasına yükselen "RAM: the forgotten history" (RAM: unutulmuş tarih) başlıklı bir blog yazısı keskin bir sav ileri sürüyor: bilgisayarların tarihini kötü öğretiyoruz ve bunun bedelini bellek ödüyor.

Babbage ve eksik bölüm

Yazar, ilk kez 2023'te hesap makinelerinin evrimi üzerine yazdığı bir makalede dile getirdiği bir yakınmaya geri dönerek başlıyor. İddiaya göre standart tarih anlatıları Charles Babbage'a fazlasıyla itibar atfediyor. Mekanik hesaplama en geç 17. yüzyıldan beri vardı ve programlanabilir makineler fikri onun yazılarından çok daha öncelere dayanıyordu. Hesaplamayı asıl geri tutan şey, veriyi mekanik olarak bir yerden bir yere taşımaktı — belli bir ölçeğin ötesinde dişliler ve eksantrik miller, yeterince karmaşık bir makinenin içinde değerleri elden ele aktarmak için hantallaşıyordu.

Yazıya göre asıl atılım, elektronik olarak denetlenen kayıtçılardı (register): hesaplanmış bir sonucu yerinde kilitleyip sonra geniş bir tasarımın gerektirdiği herhangi bir noktaya yönlendirebilen bir devre. Ne var ki bu çalışma belleği, Babbage'ın makinelerinden çok daha az ilgi görüyor ve tarih anlatıları onu toplu depolama ile giriş/çıkışla bir tutarak bulanıklaştırıyor. Yazar bunu bir çarpıtma olarak nitelendiriyor ve bellek kısıtlarının, 20. yüzyılın son yıllarına kadar kişisel bilgisayarlar üzerindeki en önemli yavaşlatıcı etken olarak kaldığını hatırlatıyor.

Röleler, tüpler ve 1918 tarihli bir mandal

Yazıya göre elektronik belleğin ilk pratik biçimi röleydi — akımlandıktan sonra kapalı kalacak şekilde bağlanabilen, tek bir bit saklayan, elektromıknatısla çalıştırılan bir anahtar. Yazarın muhtemelen ilk gerçek elektronik bilgisayar dediği Konrad Zuse'nin Z3'ü ağır biçimde röle belleğine dayanıyordu: bellek birimi, makinenin geri kalanında kullanılan yaklaşık 600 röleye karşılık kabaca 2.000 röle içeriyordu. Yazar, Zuse'nin baştan beri rölelerin bir çıkmaz sokak olduğunu bildiğini ama Nazi rejiminden uzun vadeli fon arayışı sürerken yine de bu yolu izlediğini — hiç gelmeyen bir fon arayışı olduğunu — yazıyor. Müttefikler tarafında ise erken dönemdeki şifre kırma başarıları, daha pahalı vakum tüplü tasarımları uygulanabilir kıldı.

Tüp tabanlı bellek hücresinin izleri, 1918 tarihli patentlerinde röle yerine geçmesi amaçlanan çift karalımlı (bistable) bir devre tanımlayan, büyük ölçüde unutulmuş İngiliz ikilisi William Eccles ile Frank Wilfred Jordan'a uzanıyor. Modern terminolojiyle bu bir set-reset mandalıdır ve yazar, aynı temel ilkey üzerine kurulu hücrelerin bugün çoğu işlemci ve mikrodenetleyici çipindeki SRAM'de yer aldığını belirtiyor. Yine de çoğu vakum tüplü makine belleği toplu olarak tüplerle kurmadı: tüpler pahalıydı ve ısıtıcı telleri sürekli güç çekiyordu. Geniş ölçekli entegrasyon 1970'lerin ortasında gelene dek ana belleğin başka bir yolla kurulması gerekiyordu.

Bitleri geçici fizikte saklamak

O başka yol "dinamik" bellekti — kısa ömürlü fiziksel olgulardan yararlanan ve bu yüzden sürekli yenileme gerektiren düzenekler. Yazı, Atanasoff-Berry makinesinin 1942 tarihli, mekanik anahtarlı kondansatörlerden oluşan dönen tamburunu fiilen DRAM'ın atası olarak gösteriyor: bugünün çipleri hâlâ bitleri silikon üzerinde kondansatör yükü olarak saklıyor ve bit başına çok daha az bileşen karşılığında daha yavaş hızlarla daha yüksek güç tüketimini kabul ediyor.

Yazı ayrıca gecikme hattı belleğini de inceliyor; bu bellek türü veriyi bir ortam üzerinden pompalanan ses dalgaları olarak kodluyor ve bitleri bir elektro-akustik döngünün içinde tam anlamıyla uçuş halinde tutuyordu. 1952 tarihli bir UNIVAC I örneği ortam olarak cıva kullanıyordu ve yazar, Wikipedia'nın akustik empedans açıklamasına itiraz ediyor: patentin özgün metnini okuyan yazar, cıvanın o dönemde basitçe en iyi depolama kapasitesini sunduğundan şüpheleniyor; çünkü ses katı ortamlarda o kadar hızlı ilerliyor ki belirli bir uzunluğa çok bit sığdırmak zorlaşıyor, daha sıkıştırılabilir sıvılarsa yüksek frekansları zayıflatıyordu. Sonraki bir geliştirme olan torsiyon belleği — gevşekçe sarılmış yay teline burulan akustik dalgalar, 1970 tarihli bir Monroe hesap makinesinde fotoğraflandı — cıva çağına son verdi.

Neden önemli

Yazı iki düzlemde iş görüyor. Pedagojik düzlemde, eğer bilgisayar tarihi darboğazları ortadan kaldırmanın hikâyesiyse, dönüm noktası olan buluşun programlanabilir hesap makinesi değil veri kayıtçısı olduğunu ve müfredatların bunu yansıtması gerektiğini savunuyor. Mühendislik düzlemindeyse ne kadar az şeyin temelden değiştiğini gösteriyor: 1918 tarihli bir patentin mandal kavramı hâlâ SRAM'e güç veriyor, 1940'lardan kalma yenilenen kondansatörler hâlâ DRAM'ı besliyor ve ikisi arasındaki hız-yoğunluk ödünleşimi kullandığımız her cihazı şekillendirmeye devam ediyor. Yazının Hacker News'te gördüğü ilgi, yazılımımızın altındaki makinelerin teknik temelli tarihlerine karşı gerçek bir talep olduğunu gösteriyor.