Ламповый бит памяти IBM 604
Один бит в IBM 604 удерживался парой перекрёстно связанных ламповых инверторов, а только накал двойного триода требовал 1.89 Вт. Практическое включение модуля TR-3 показало узкую область рабочих напряжений: изменение питания переводило узел в генерацию либо фиксировало одно из состояний. Причина оказалась в способе согласования анодной логики с управляющими сетками.
Восстановлен и включён модуль TR-3 от электронного калькулятора IBM 604, выпущенного в 1948 году. Этот съёмный блок реализует триггер, способный хранить один двоичный разряд. Конструкция собрана на одной двойной триодной лампе: каждая половина работает инвертором, а выход одной через цепь обратной связи управляет сеткой другой. Получается знакомая современной цифровой технике пара перекрёстно связанных инверторов, выполненная на лампе, высоковольтных резисторах и межэлектродных ёмкостях.
В одном устойчивом состоянии первая половина триода проводит ток, поэтому её анод удерживается около +50 В. Вторая половина закрыта, и её анод поднимается примерно до +150 В. Во втором состоянии распределение уровней меняется местами. Контраст в 100 В выглядит огромным для логического элемента, однако сетке триода требуется отрицательное смещение относительно катода. В TR-3 анодный сигнал проходит через делитель, связанный с шиной около −100 В. Высокий анодный уровень одной лампы подтягивает сетку второй к области отсечки, низкий позволяет ей проводить. Так обратная связь фиксирует выбранное состояние.
По реконструкции схемы, в перекрёстных цепях использованы резисторы 200 кОм и 1 кОм. Импульсные входы заведены через конденсаторы 40 пФ. Ёмкостная связь обеспечивает кратковременный бросок на сетке при поступлении команды, после которого резистивная обратная связь удерживает новое состояние. В IBM 604 такие триггеры входили в состав десятичных счётчиков: двоичное хранение требовало нескольких модулей и дополнительной логики для формирования десятичного цикла.
Запуск конкретного TR-3 выявил чувствительность к режиму питания. При одном наборе напряжений триггер переходил в колебательный режим, при другом переставал переключаться и оставался в одном состоянии. В экспериментальную сборку были добавлены индикаторы, собственные цепи которых также могли влиять на нагрузку и паразитные ёмкости. Наблюдение относится к этой реконструкции, а не задаёт универсальную характеристику всех модулей IBM. Тем не менее оно хорошо показывает цену ламповой логики: устойчивость определялась одновременно разбросом лампы, нагрузкой анодов, параметрами делителей и точностью нескольких питающих шин.
Накал использованного двойного триода 2033 питается от 6.3 В при 300 мА и рассеивает 1.89 Вт. Эта лампа установлена автором восстановления; штатность 2033 для данного экземпляра TR-3 документально не подтверждена. В качестве близких типов для подобной схемы упоминаются 6J6 и IBM 1684. Помимо накального источника, стенду требуются положительные шины порядка +150 В и отрицательная около −100 В. Память одного бита в такой реализации занимает модуль, лампу и несколько ватт питания, однако физика узла уже полностью соответствует статической ячейке хранения: два усилительных каскада взаимно запрещают друг друга и поддерживают состояние до следующего импульса.