50年以上前のコンピューター黎明期を支えた「磁気コアメモリ」とは？

by Benoitb

IBMが1964年に発表したメインフレーム「System/360」は、「OSの共有が可能で拡張性の高い汎用目的コンピューター」という、現代に近い形のコンピューターを商用として市場に送り出した最初のモデルといわれています。そんなSystem/360に使われていた「磁気コアメモリ」について、古いコンピューターの修復を手がけるエンジニアのKen Shirriff氏がブログで解説しています。

A look at IBM S/360 core memory: In the 1960s, 128 kilobytes weighed 610 pounds
http://www.righto.com/2019/04/a-look-at-ibm-s360-core-memory-in-1960s.html

IBMはSystem/360に280億ドル(当時のレートで約10兆円)、その中でも磁気コアメモリに対して50億ドル(約1兆8000億円)ものコストをかけたといわれています。System/360に記憶装置として搭載された磁気コアメモリは当初の容量が16KBだったものの、すぐに32KBや64KBに改良されたとのこと。アポロ計画を超える規模の予算で開発されたSystem/360は大成功を収めて、IBMはその後のコンピューター業界をけん引する存在となりました。

磁気コアメモリは半導体メモリチップが登場するまで、1950年代から1970年代にかけて主流となった記憶装置でした。磁気コアメモリの1単位は円環状のフェライトコアと書き込み線・読み出し線という2本の電線で構成され、コアの内部に生じる磁束に応じて0か1かを記憶させるという仕組みです。そのため、磁気コアメモリは多くの半導体メモリと異なり不揮発性で、さらにランダムアクセスが可能で破壊読み出し型という仕様となっています。

実際の磁気コアメモリのユニットを見るとこんな感じ。まるで織物のように電線が縦と横に交わっていて、その交差点にフェライトコアが装着されています。指の大きさと比較して分かるとおり、1単位の大きさは非常に小さいもの。

このフェライトコア1つで1ビットの情報を収納するため、64KBの磁気コアメモリユニットは必然的に巨大なものとなります。

最も人気のあったSystem/360モデル40は月額9000ドル(約320万円)から1万7000ドル(約610万円)で借りることができ、1972年までにIBMはモデル40だけで10億ドル(約3600億円)の収益を得たとのこと。System/360ではCPU・電源・ストレージというコンピューターのシステムが1つのフレームに収められていて、当時としてはかなりコンパクトなサイズにまとめることに成功しました。それでも1つのフレームサイズはおよそ150cm×60cmで、その重さは610ポンド(約270kg)はあったそうです。

次期モデルとなるSystem/360 モデル50は、月額1万8000ドル(約650万円)から3万2000ドル(約1150万円)で借りることができました。磁気コアメモリのストレージはIBM 2361 Large Capacity Storageで、その容量は最大256KB。ストレージフレームを追加することで512KBまで拡張できたそうです。

モデル50の磁気コアメモリユニットはこんな感じ。水平方向に積み重ねられた18枚の磁気コアメモリで構成されていて、接続に用いる大量のハーネスが正面に写っています。フェライトコアと電線で構成されるコアメモリ本体は組み立てた状態だと見えません。

当時はまだトランジスタ・抵抗・コンデンサーを1つのチップにまとめた集積回路は商用には導入されておらず、抵抗やコンデンサを形成してトランジスタと組み合わせた基板を複数つないだ部分がコンピューターのコアユニットとなっていました。以下の写真は、32個のトランジスタをつんだドライバゲートボードを16枚接続したコアユニット。

ドライバゲートボードはこんな感じ。

ダイオードとトランジスタで構成されるドライバゲートボードはかなりの熱を発生させるため、以下の画像のように、金属製のケースにファンを取り付けた大型フレームに収められました。

こうしたコアメモリシステムは1950年代後半から1960年代にかけて、コンピューター時代の到来を支えたといえます。製造技術が向上するにつれて、磁気コアメモリの価格は1ビットあたり数ドル(1000円前後)だったものが、数セント(数十円)にまで急速に値下がりし、1970年までIBMは年間200億以上の磁気コアメモリを生産したといわれています。

しかし、1960年代後半から集積回路の進歩と半導体メモリが導入され、1968年にはIBMは磁気コアメモリから半導体メモリに開発の主流を移行。1971年には半導体メモリを搭載した世界初の商用コンピューターであるSystem/370 モデル145を発売しました。ムーアの法則に従うように、集積回路メモリの容量は値段が下がるにつれて急激に増大。その結果、1970年代の終わりには市場に出回るメモリのほとんどが磁気コアメモリから半導体メモリに置き換わりました。