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计算机基础课第 41 期分享
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01
存储器定义
系列中我们多次谈到内存（Memory），甚至在前面设计了一个简单内存。
一般来说，电脑内存是 "非永久性"，如果 Xbox 电源线不小心拔掉了，内存里所有数据都会丢失。 所以内存叫"易失性"存储器。
我们还没谈过的话题是存储器（Storage），存储器（Storage）和内存（Memory）有点不同，任何写入"存储器"的数据，比如你的硬盘数据会一直存着，直到被覆盖或删除，断电也不会丢失，存储器是"非易失性"的。
以前是"易失性"的速度快，"非易失性"的速度慢，但随着技术发展，两者的差异越来越小。 如今我们认为稀松平常的技术，比如这个 U 盘能低成本+可靠+长时间 存储上 GB 的数据。
02
纸卡
但以前可不是这样的，最早的存储介质是 打孔纸卡以及打孔纸带。 到1940年代，纸卡标准是 80列x12行，一张卡能存 960 位数据 (80x12=960)。 据我们所知的 最大纸卡程序是美国军方的"半自动地面防空系统" 简称 SAGE。 一个在 1958 年投入使用的防空系统，主程序存储在 62,500 个纸卡上，大小 5MB 左右, 相当如今手机拍张照。
03
延迟线存储器
纸卡用了十几年，因为不用电而且便宜耐用，然而坏处是读取慢，只能写入一次，打的孔无法轻易补上，对于存临时值，纸卡不好用。 我们需要更快更大更灵活的存储方式。 J. Presper Eckert 在 1944 年建造 ENIAC 时发明了一种方法叫"延迟线存储器"（Delay Line Memory） 原理如下：
拿一个管子装满液体，如水银，管子一端放扬声器，另一端放麦克风，扬声器发出脉冲时 会产生压力波，压力波需要时间 传播到另一端的麦克风，麦克风将压力波 转换回电信号。 我们可以用压力波的传播延迟来存储数据。
假设有压力波代表 1，没有代表 0，扬声器可以输出 1010 0111。压力波沿管子传播，过了一会儿，撞上麦克风，将信号转换回 1 和 0。如果加一个电路，连接麦克风和扬声器，再加一个放大器（Amplifier）来弥补信号衰弱，就能做一个存储数据的循环。信号沿电线传播几乎是瞬时的，所以任何时间点只显示 1 bit 数据，但管子中可以存储多个位(bit)。
忙完 ENIAC 后，Eckert 和同事 John Mauchly，着手做一个更大更好的计算机叫 EDVAC，使用了延迟线存储器，总共有 128 条延迟线，每条能存 352 位（bits），总共能存 45,000 位(bit)。 对 1949 年来说还不错。 这使得 EDVAC 成为最早的 "存储程序计算机" 之一。
我们在前面讨论过，但"延迟线存储器"的一大缺点是每一个时刻只能读一位 (bit) 数据，如果想访问一个特定的 bit，比如第 112 位(bit)，你得等待它从循环中出现，所以又叫 "顺序存储器"或"循环存储器"。 而我们想要的是 "随机存取存储器" 可以随时访问任何位置。
增加内存密度也是一个挑战，把压力波变得更紧密 意味着更容易混在一起，所以出现了其他类型的 "延迟线存储器"。 如 "磁致伸缩延迟存储器"，用金属线的振动来代表数据，通过把线卷成线圈，1英尺×1英尺的面积能存储大概 1000位(bit)。
04
磁芯存储器
然而，延迟线存储器在 1950 年代中期就基本过时了，因为出现了新技术，性能,可靠性和成本都更好的"磁芯存储器"，用了像甜甜圈的小型磁圈。 如果给磁芯绕上电线，并施加电流，可以将磁化在一个方向，如果关掉电流，磁芯保持磁化，如果沿相反方向施加电流，磁化的方向（极性）会翻转，这样就可以存 1 和 0。 如果只存 1 位不够有用，所以把小甜甜圈排列成网格，有电线负责选行和列也有电线贯穿每个磁芯, 用于读写一位(bit)。
我手上有一块磁芯存储器，每个黄色方格 有32行x32列的磁芯，每个磁芯存 1 位数据，所以能存 1024 位(bit) (32x32=1024)。 总共 9 个黄色方格，所以这块板子最多能存 9216 位(bit) (1024x9=9216)，换算过来大约是 9 千字节 (9216 bit ~= 9 kb)。
磁芯内存的第一次大规模运用是 1953 年麻省理工学院的 Whirlwind 1 计算机，磁芯排列是 32×32，用了 16 块板子，能存储大约 16000 位(bit) 。 更重要的是，不像"延迟线存储器" 磁芯存储器能随时访问任何一位(bit)，这在当时非常了不起。
"磁芯存储器" 从 1950 年代中期开始成为主流，流行了 20 多年,而且一般还是手工编织的.
刚开始时 存储成本大约 1 美元 1 位(bit)，到1970年代，下降到 1 美分左右。 不幸的是，即使每位 1 美分也不够便宜。 之前提过，现代手机随便拍张照片都有 5 MB，5MB 约等于 4000 万 bit，你愿意花 40 万美元在"磁芯存储器"上存照片吗？ 如果你有这么多钱，我的下面有打赏，你可以看着办。
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