Computerhistorie: Bubble-geheugens
Opkomst van bubble-geheugens als vervanger van kerngeheugens
De uitvinding
Het bubble-geheugen werd in de jaren ’70 ontwikkeld door de Bell laboratoriums in de USA. Rond 1975 waren er veel onderzoeksinstellingen in dit type geheugen geïnteresseerd. Experimentele modules konden slechts een paar kilobits opslaan, maar waren toch al een bedreiging voor de magnetische kerngeheugens welke in de computers van die tijd werden gebruikt. Intensief onderzoek werd door de Bell laboratoria, IBM, Crouzet en Plessey en in Japan uitgevoerd.
De vroegste bubble-geheugens werden nog niet verhandeld. Het eerste bubble-geheugen, een Western Electric type 29A, werd door AT&T in het Amerikaanse telefoonsysteem toegepast om er automatisch gesproken tekst in op te slaan en uit te lezen. Deze 29A module was een printed circuit board (PCB) met vier 68,121-bit bubble-geheugenchips. In het totaal dus 272,484 bits. Daarin kon twaalf seconden aan 24 kbps gecodeerde spraak worden opgeslagen. De chips bestonden uit eenvoudige schuifregisters zonder enige prioriteit.

De werking van een bubble geheugen
Een magnetisch bubble-geheugen in cassettevorm bevat minstens één magnetische bubble- geheugenchip en een verpakking voor de chip met boven- en onderdeksel. Rond de bubble-geheugenmodule zijn twee permanent magnetische platen aan de binnenvlakken van het boven- en onderdeksel bevestigd. Dit om storingen door sterke uitwendige magneetvelden voor de bubble-eenheid af te schermen. Ook zijn er middelen tegen elektrostatische vernietiging aangebracht en werd voor een goede warmteafvoer gezorgd.
Het geheugendeel bestaat uit een stukje film van orthoferriet dat een kristallijne structuur heeft en zwak ferromagnetisch is.

Ook een siersteen (granaat) heeft deze magnetische structuur. Bij onderzoek naar de mate van magnetisatie van Permalloy magnetisch dunne films was ontdekt dat het mogelijk was om magnetische informatie in loodrecht op elkaar staande richtingen in deze films te verplaatsen.
Op deze manier bleek het mogelijk kleine gemagnetiseerde gebieden te gebruiken om data bits aan te geven: is een magnetische bubble (bel) aanwezig op een zeker punt en binnen een zekere tijd binnen een bubble domein dan wordt dat als een digitale “een” beschouwd. Het afwezig zijn ervan een digitale “nul”.
Een wisselend elektrisch veld veroorzaakt het verschuiven van de bubbles. Magnetische bubble-geheugens zijn niet vluchtig. Dit betekent dat bij het afschakelen van de voedingsspanning de magnetische bubbles (bellen) niet verdwijnen.
In de late jaren zestig van de vorige eeuw deden de medewerkers van de Bell laboratoria meer ontdekkingen die leiden tot een werkend bubble-geheugen:
- De besturing in twee richtingen binnen een enkel afgebakend gebied in permalloy films.
- De toepassingen van orthoferriet.
- De ontdekking van een stabiel cilindrisch gebied.
- De ontdekking van een methode voor het lezen en schrijven van informatie.


De bubbles binnen de film worden richting gegeven met staafvormige magneetjes.
Dit materiaal is zodanig van vorm dat het een aantal parallelle paden oplevert. Een aantal magnetische gebiedjes (bubbles) in ieder pad wordt voortbewogen door een uitwendig magnetisch veld. De bubbles kunnen worden gelezen of gewijzigd aan de randen van het filmoppervlak.


Gebruik van bubble-geheugen
Op het Physisch Laboratorium RVO-TNO werden bubbelgeheugens van 1975 toegepast als vervanging van ringkerngeheugens. Een aantal kleine Fujitsu plastic cassettes met het opschrift “FBM43CA bubble memory cassette” werd gebruikt. De cassettes waren verpakt in transparante plastic doosjes. De capaciteit van dit type cassette was 256 kbit = 32 kbyte.
Op iedere cassette was een waarschuwing aangebracht om de pinnen van de connector aan de achterzijde aangebracht)niet aan te raken, daar de chips gevoelig waren voor statische ladingen die de gekoppelde elektronische schakelingen zouden kunnen beschadigen.



Fujitsu heeft cassettes met verschillende geheugengroottes gefabriceerd, zoals de FBM-C128GA. Deze cassette bevat een FBM54DB eenheid met een 1 Mbit geheugen.
De codering bevatte de kbytegrootte van het geheugen: 128 kB (1 Mbits).

Experimenteel gebruik van bubbelgeheugens op het Physisch Laboratorium
Eind jaren 1970, begin 1980 kwam er behoefte om meer informatie te kunnen opslaan voor later gebruik. Zoals het kunnen vergelijken van meetresultaten en ook het beoordelen van impulsen op hun inhoud.
De duur van een impuls kon namelijk informatie verschaffen over de herkomst. Om deze goed te kunnen beoordelen moest de impuls afgetast worden. Het zogenaamde sampelen leverde veel informatie op die tijdelijk moest worden opgeslagen.
Het beschikbare geheugen in de vorm van SRAM (Static Random Access Memory) was toentertijd zeer kostbaar. Bubble Memory was een goedkoper alternatief.
Ook was het geheugen in combinatie met microprocessors te gebruiken zodat draagbare meetsystemen ontwikkeld konden worden. Deze konden dan bij proeven elders worden gebruikt. De microprocessor destijds was een 8-bits Intel 8085. Het bubble-geheugen werd via een 7220-1 controller aan de microprocessor gekoppeld. Het bubble-geheugen bleek bruikbaar, maar was redelijk traag in combinatie met de microprocessor.
Het grote nadeel voor verdere toepassingen bleek de gevoeligheid voor statische ontladingen. Van de toen aangeschafte drie exemplaren was er al snel een tweetal gesneuveld. Voor draagbare systemen met onzekere spanningsvoorzieningen was dit onoverkomelijk. Het wachten was op het goedkoper worden van de halfgeleidergeheugens.