1、存儲(chǔ)器的發(fā)展史存儲(chǔ)器是用來存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)的部件， 有了存儲(chǔ)器，計(jì)算機(jī)才有記憶功能， 才能保證正常工作。按用途存儲(chǔ)器可分為主存儲(chǔ)器（內(nèi)存）和輔助存儲(chǔ)器（外存）。 外存通常是磁性介質(zhì)或光盤等，能長(zhǎng)期保存信息。內(nèi)存指主板上的存儲(chǔ)部件，用 來存放當(dāng)前正在執(zhí)行的數(shù)據(jù)和程序， 但僅用于暫時(shí)存放程序和數(shù)據(jù)，關(guān)閉電源或 斷電，數(shù)據(jù)就會(huì)丟失。發(fā)展史分為七個(gè)階段：1. 存儲(chǔ)器設(shè)備發(fā)展之汞延遲線1950年，世界上第一臺(tái)具有存儲(chǔ)程序功能的計(jì)算機(jī) EDVA（由馮.諾依曼博 士領(lǐng)導(dǎo)設(shè)計(jì)。它的主要特點(diǎn)是采用二進(jìn)制，使用汞延遲線作存儲(chǔ)器，指令和程序 可存入計(jì)算機(jī)中。1951年3月，由ENIAC的主要設(shè)計(jì)者莫克利和埃克特設(shè)計(jì)的

2、第一臺(tái)通用自 動(dòng)計(jì)算機(jī)UNIVAC-I交付使用。它不僅能作科學(xué)計(jì)算，而且能作數(shù)據(jù)處理。2. 存儲(chǔ)器設(shè)備發(fā)展之磁帶UNIVAC-I第一次采用磁帶機(jī)作外存儲(chǔ)器，首先用奇偶校驗(yàn)方法和雙重運(yùn)算 線路來提高系統(tǒng)的可靠性，并最先進(jìn)行了自動(dòng)編程的試驗(yàn)。磁帶是所有存儲(chǔ)器設(shè)備發(fā)展中單位存儲(chǔ)信息成本最低、容量最大、標(biāo)準(zhǔn)化程 度最高的常用存儲(chǔ)介質(zhì)之一。它互換性好、易于保存，近年來，由于采用了具有 高糾錯(cuò)能力的編碼技術(shù)和即寫即讀的通道技術(shù)， 大大提高了磁帶存儲(chǔ)的可靠性和 讀寫速度。根據(jù)讀寫磁帶的工作原理可分為螺旋掃描技術(shù)、線性記錄（數(shù)據(jù)流） 技術(shù)、DLT技術(shù)以及比較先進(jìn)的LTO技術(shù)。磁帶庫(kù)是基于磁帶的備份系統(tǒng)，它能夠

3、提供同樣的基本自動(dòng)備份和數(shù)據(jù)恢復(fù) 功能，但同時(shí)具有更先進(jìn)的技術(shù)特點(diǎn)。它的存儲(chǔ)容量可達(dá)到數(shù)百PB,可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)備份、自動(dòng)搜索磁帶，也可以在驅(qū)動(dòng)管理軟件控制下實(shí)現(xiàn)智能恢復(fù)、實(shí)時(shí)監(jiān)控和統(tǒng)計(jì)，整個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)備份過程完全擺脫了人工干涉。磁帶庫(kù)不僅數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量大得多，而且在備份效率和人工占用方面擁有無可比 擬的優(yōu)勢(shì)。在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，磁帶庫(kù)通過 SAN（Storage Area Network，存儲(chǔ)區(qū)域 網(wǎng)絡(luò)）系統(tǒng)可形成網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)系統(tǒng)，為企業(yè)存儲(chǔ)提供有力保障，很容易完成遠(yuǎn)程數(shù) 據(jù)訪問、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)備份或通過磁帶鏡像技術(shù)實(shí)現(xiàn)多磁帶庫(kù)備份， 無疑是數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)、 ERP等大型網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的良好存儲(chǔ)設(shè)備。3. 存儲(chǔ)器設(shè)備發(fā)展之磁鼓1

4、953年，隨著存儲(chǔ)器設(shè)備發(fā)展，第一臺(tái)磁鼓應(yīng)用于 IBM 701，它是作為內(nèi) 存儲(chǔ)器使用的。磁鼓是利用鋁鼓筒表面涂覆的磁性材料來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的。鼓筒旋轉(zhuǎn)速度很高，因此存取速度快。它采用飽和磁記錄，從固定式磁頭發(fā)展到浮動(dòng)式磁 頭，從采用磁膠發(fā)展到采用電鍍的連續(xù)磁介質(zhì)。 這些都為后來的磁盤存儲(chǔ)器打下 了基礎(chǔ)。磁鼓最大的缺點(diǎn)是利用率不高，一個(gè)大圓柱體只有表面一層用于存儲(chǔ)， 而磁盤的兩面都利用來存儲(chǔ)，顯然利用率要高得多。因此，當(dāng)磁盤出現(xiàn)后，磁鼓就被淘汰了。4. 存儲(chǔ)器設(shè)備發(fā)展之磁芯美國(guó)物理學(xué)家王安1950年提出了利用磁性材料制造存儲(chǔ)器的思想。 福雷斯 特則將這一思想變成了現(xiàn)實(shí)。為了實(shí)現(xiàn)磁芯存儲(chǔ)，福雷斯特需要

5、一種物質(zhì)，這種物質(zhì)應(yīng)該有一個(gè)非常明確 的磁化閾值。他找到在新澤西生產(chǎn)電視機(jī)用鐵氧體變換器的一家公司的德國(guó)老陶 瓷專家，利用熔化鐵礦和氧化物獲取了特定的磁性質(zhì)。對(duì)磁化有明確閾值是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。 這種電線的網(wǎng)格和芯子織在電線網(wǎng)上， 被 人稱為芯子存儲(chǔ)，它的有關(guān)專利對(duì)發(fā)展計(jì)算機(jī)非常關(guān)鍵。這個(gè)方案可靠并且穩(wěn)定。 磁化相對(duì)來說是永久的，所以在系統(tǒng)的電源關(guān)閉后，存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)仍然保留著。既 然磁場(chǎng)能以電子的速度來閱讀，這使交互式計(jì)算有了可能。更進(jìn)一步，因?yàn)槭请?線網(wǎng)格，存儲(chǔ)陣列的任何部分都能訪問， 也就是說，不同的數(shù)據(jù)可以存儲(chǔ)在電線 網(wǎng)的不同位置，并且閱讀所在位置的一束比特就能立即存取。這稱為隨機(jī)存取存 儲(chǔ)器（

6、RAM，在存儲(chǔ)器設(shè)備發(fā)展歷程中它是交互式計(jì)算的革新概念。福雷斯特 把這些專利轉(zhuǎn)讓給麻省理工學(xué)院， 學(xué)院每年靠這些專利收到1500萬(wàn)2000萬(wàn)美 丿元。最先獲得這些專利許可證的是IBM, IBM最終獲得了在北美防衛(wèi)軍事基地安裝“旋風(fēng)”的商業(yè)合同。更重要的是，自20世紀(jì)50年代以來，所有大型和中型 計(jì)算機(jī)也采用了這一系統(tǒng)。磁芯存儲(chǔ)從 20世紀(jì)50年代、60年代，直至70年代 初，一直是計(jì)算機(jī)主存的標(biāo)準(zhǔn)方式。5. 存儲(chǔ)器設(shè)備發(fā)展之磁盤世界第一臺(tái)硬盤存儲(chǔ)器是由IBM公司在1956年發(fā)明的，其型號(hào)為IBM 350 RAMACRa ndom Access Method of Accou nting and

7、 Co ntrol)。這套系統(tǒng)的總?cè)萘恐挥?MB共使用了 50個(gè)直徑為24英寸的磁盤。1968年,IBM公司提出“溫 徹斯特/WinChester ”技術(shù)，其要點(diǎn)是將高速旋轉(zhuǎn)的磁盤、磁頭及其尋道機(jī)構(gòu)等 全部密圭寸在一個(gè)無塵的圭寸閉體中，形成一個(gè)頭盤組合件(HDA，與外界環(huán)境隔絕，避免了灰塵的污染，并采用小型化輕浮力的磁頭浮動(dòng)塊，盤片表面涂潤(rùn)滑劑， 實(shí)行接觸起停，這是現(xiàn)代絕大多數(shù)硬盤的原型。1979年，IBM發(fā)明了薄膜磁頭，進(jìn)一步減輕了磁頭重量，使更快的存取速度、更高的存儲(chǔ)密度成為可能。20世紀(jì)80年代末期，IBM公司又對(duì)存儲(chǔ)器設(shè)備發(fā)展作出一項(xiàng)重大貢獻(xiàn)，發(fā)明了 MR(Mag neto Resis

8、tive)磁阻磁頭，這種磁頭在讀取數(shù)據(jù)時(shí)對(duì)信號(hào)變化相當(dāng)敏感， 使得盤片的存儲(chǔ)密度比以往提高了數(shù)十倍。1991年，IBM生產(chǎn)的3.5英寸硬盤使 用了 MR磁頭，使硬盤的容量首次達(dá)到了 1GB從此，硬盤容量開始進(jìn)入了 GB數(shù) 量級(jí)。IBM還發(fā)明了 PRML(Partial Response Maximum Likelihood)的信號(hào)讀取技術(shù)，使信號(hào)檢測(cè)的靈敏度大幅度提高，從而可以大幅度提高記錄密度。目前，硬盤的面密度已經(jīng)達(dá)到每平方英寸100Gb以上，是容量、性價(jià)比最大的一種存儲(chǔ)設(shè)備。因而，在計(jì)算機(jī)的外存儲(chǔ)設(shè)備中，還沒有一種其他的存儲(chǔ)設(shè) 備能夠在最近幾年中對(duì)其統(tǒng)治地位產(chǎn)生挑戰(zhàn)。硬盤不僅用于各種計(jì)算

9、機(jī)和服務(wù)器 中，在磁盤陣列和各種網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)系統(tǒng)中，它也是基本的存儲(chǔ)單元。值得注意的是， 近年來微硬盤的出現(xiàn)和快速發(fā)展為移動(dòng)存儲(chǔ)提供了一種較為理想的存儲(chǔ)介質(zhì)。在閃存芯片難以承擔(dān)的大容量移動(dòng)存儲(chǔ)領(lǐng)域，微硬盤可大顯身手。目前尺寸為1英寸的硬盤，存儲(chǔ)容量已達(dá)4GB 10GB容量的1英寸硬盤不久也會(huì)面世。微硬盤 廣泛應(yīng)用于數(shù)碼相機(jī)、MP3設(shè)備和各種手持電子類設(shè)備。另一種磁盤存儲(chǔ)設(shè)備是軟盤，從早期的 8英寸軟盤、5.25英寸軟盤到3.5 英寸軟盤，主要為數(shù)據(jù)交換和小容量備份之用。其中， 3.5英寸1.44MB軟盤占據(jù)計(jì)算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)配置地位近 20年之久，之后出現(xiàn)過24MB 100MB 200MB的高密 度過渡

10、性軟盤和軟驅(qū)產(chǎn)品。然而，由于USB接口的閃存出現(xiàn)，軟盤作為數(shù)據(jù)交換 和小容量備份的統(tǒng)治地位已經(jīng)動(dòng)搖，不久會(huì)退出存儲(chǔ)器設(shè)備發(fā)展歷史舞臺(tái)。6. 存儲(chǔ)器設(shè)備發(fā)展之光盤光盤主要分為只讀型光盤和讀寫型光盤。只讀型指光盤上的內(nèi)容是固定的， 不能寫入、修改，只能讀取其中的內(nèi)容。讀寫型則允許人們對(duì)光盤內(nèi)容進(jìn)行修改， 可以抹去原來的內(nèi)容，寫入新的內(nèi)容。用于微型計(jì)算機(jī)的光盤主要有CD-ROMCD-R/W和 DVD-RO等幾種。上世紀(jì)60年代，荷蘭飛利浦公司的研究人員開始使用激光光束進(jìn)行記錄和重 放信息的研究。1972年，他們的研究獲得了成功，1978年投放市場(chǎng)。最初的產(chǎn) 品就是大家所熟知的激光視盤(LD, Las

11、er Vision Disc )系統(tǒng)。從LD的誕生至計(jì)算機(jī)用的CD-ROM經(jīng)歷了三個(gè)階段，即LD-激光視盤、CD-DA 激光唱盤、CD-ROM下面簡(jiǎn)單介紹這三個(gè)存儲(chǔ)器設(shè)備發(fā)展階段性的產(chǎn)品特點(diǎn)。LD-激光視盤，就是通常所說的LCD直徑較大，為12英寸，兩面都可以記 錄信息，但是它記錄的信號(hào)是模擬信號(hào)。 模擬信號(hào)的處理機(jī)制是指，模擬的電視 圖像信號(hào)和模擬的聲音信號(hào)都要經(jīng)過 FM( Frequency Modulation )頻率調(diào)制、 線性疊加，然后進(jìn)行限幅放大。限幅后的信號(hào)以0.5微米寬的凹坑長(zhǎng)短來表示。CD-DA激光唱盤LD雖然取得了成功，但由于事先沒有制定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，使它 的開發(fā)和制作一開始

12、就陷入昂貴的資金投入中。1982年，由飛利浦公司和索尼公司制定了 CD-DA激光唱盤的紅皮書(RedBook)標(biāo)準(zhǔn)。由此，一種新型的激光 唱盤誕生了。CD-DAt光唱盤記錄音響的方法與 LD系統(tǒng)不同，CD-DA激光唱盤系 統(tǒng)首先把模擬的音響信號(hào)進(jìn)行 PCM脈沖編碼調(diào)制)數(shù)字化處理，再經(jīng)過EMF8 14位調(diào)制)編碼之后記錄到盤上。數(shù)字記錄代替模擬記錄的好處是，對(duì)干擾和 噪聲不敏感，由于盤本身的缺陷、劃傷或沾污而引起的錯(cuò)誤可以校正。CD-DA系統(tǒng)取得成功以后，使飛利浦公司和索尼公司很自然地想到利用 CD-DA乍為計(jì)算機(jī)的大容量只讀存儲(chǔ)器。但要把 CD-DA乍為計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器，還 必須解決兩個(gè)重要問

13、題，即建立適合于計(jì)算機(jī)讀寫的盤的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，以及CD-DA誤碼率必須從現(xiàn)有的10-9降低到10-12以下，由此就產(chǎn)生了 CD-RO啲黃皮書 (Yellow Book)標(biāo)準(zhǔn)。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的核心思想是，盤上的數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)塊的形式來組 織，每塊都要有地址，這樣一來，盤上的數(shù)據(jù)就能從幾百兆字節(jié)的存儲(chǔ)空間上被迅速找到。為了降低誤碼率，采用增加一種錯(cuò)誤檢測(cè)和錯(cuò)誤校正的方案。錯(cuò)誤檢測(cè)采用了循環(huán)冗余檢測(cè)碼，即所謂 CRC錯(cuò)誤校正采用里德-索洛蒙(Reed Solomon)碼。黃皮書確立了 CD-ROM的物理結(jié)構(gòu)，而為了使其能在計(jì)算機(jī)上完全 兼容，后來又制定了 CD-ROM的文件系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，即ISO 9660。在上世紀(jì)8

14、0年代中期，光盤存儲(chǔ)器設(shè)備發(fā)展速度非常快，先后推出了WORM光盤、磁光盤(MO、相變光盤(Phase Change Disk，PCD等新品種。20世 紀(jì)90年代，DVD-ROMCD-R CD-R/W等開始出現(xiàn)和普及，目前已成為計(jì)算機(jī)的 標(biāo)準(zhǔn)存儲(chǔ)設(shè)備。光盤技術(shù)進(jìn)一步向高密度發(fā)展，藍(lán)光光盤是不久將推出的下一代高密度光 盤。多層多階光盤和全息存儲(chǔ)光盤正在實(shí)驗(yàn)室研究之中，可望在5年之內(nèi)推向市場(chǎng)。7. 存儲(chǔ)器設(shè)備發(fā)展之納米存儲(chǔ)納米是一種長(zhǎng)度單位，符號(hào)為nm 1納米=1毫微米，約為10個(gè)原子的長(zhǎng)度。 假設(shè)一根頭發(fā)的直徑為0.05毫米，把它徑向平均剖成5萬(wàn)根，每根的厚度即約 為1納米。與納米存儲(chǔ)有關(guān)的主要進(jìn)

15、展有如下內(nèi)容。1998年，美國(guó)明尼蘇達(dá)大學(xué)和普林斯頓大學(xué)制備成功量子磁盤，這種磁盤是由磁性納米棒組成的納米陣列體系。一個(gè)量子磁盤相當(dāng)于我們現(xiàn)在的10萬(wàn)100萬(wàn)個(gè)磁盤，而能源消耗卻降低了 1萬(wàn)倍。1988年，法國(guó)人首先發(fā)現(xiàn)了巨磁電阻效應(yīng)，到 1997年，采用巨磁電阻原理 的納米結(jié)構(gòu)器件已在美國(guó)問世，它在磁存儲(chǔ)、磁記憶和計(jì)算機(jī)讀寫磁頭等方面均 有廣闊的應(yīng)用前景。2002年9月，美國(guó)威斯康星州大學(xué)的科研小組宣布，他們?cè)谑覝貤l件下通過 操縱單個(gè)原子，研制出原子級(jí)的硅記憶材料，其存儲(chǔ)信息的密度是目前光盤的 100萬(wàn)倍。這是納米存儲(chǔ)材料技術(shù)研究的一大進(jìn)展。該小組發(fā)表在納米技術(shù) 雜志上的研究報(bào)告稱，新的記憶

16、材料構(gòu)建在硅材料表面上。研究人員首先使金元 素在硅材料表面升華，形成精確的原子軌道；然后再使硅元素升華，使其按上述 原子軌道進(jìn)行排列；最后，借助于掃瞄隧道顯微鏡的探針，從這些排列整齊的硅 原子中間隔抽出硅原子，被抽空的部分代表“ 0”，余下的硅原子則代表“ 1”， 這就形成了相當(dāng)于計(jì)算機(jī)晶體管功能的原子級(jí)記憶材料。整個(gè)試驗(yàn)研究在室溫條件下進(jìn)行。這保證了記憶材料的原子級(jí)水平。 赫姆薩爾教授說，新的硅記憶材料 與目前硅存儲(chǔ)材料存儲(chǔ)功能相同， 而不同之處在于，前者為原子級(jí)體積，利用其 制造的計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)材料體積更小、密度更大。這可使未來計(jì)算機(jī)微型化，且存儲(chǔ) 信息的功能更為強(qiáng)大。存儲(chǔ)器發(fā)展趨勢(shì)存儲(chǔ)器芯片

17、按存取方式（讀寫方式）可分為隨機(jī)存取存儲(chǔ)器芯片（RAM）和只讀 存儲(chǔ)器芯片（ROM。ROM中的信息只能被讀出，而不能被操作者修改或刪除，故 一般用于存放固定的程序，如監(jiān)控程序、匯編程序等，以及存放各種表格。RAM主要用來存放各種現(xiàn)場(chǎng)的輸入、輸出數(shù)據(jù)，中間計(jì)算結(jié)果，以及與外部存儲(chǔ)器交 換信息和作堆棧用。它的存儲(chǔ)單元根據(jù)具體需要可以讀出，也可以寫入或改寫。 由于RAM由電子器件組成，所以只能用于暫時(shí)存放程序和數(shù)據(jù)，一旦關(guān)閉電源或 發(fā)生斷電，其中的數(shù)據(jù)就會(huì)丟失。現(xiàn)在的RAM多為MOS型半導(dǎo)體電路，它分為靜 態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種。靜態(tài)RAM是靠雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器來記憶信息的；動(dòng)態(tài) RAM是靠MOS 電路中的柵極電容來記憶信息的。由于電容上的電荷會(huì)泄漏，需要定時(shí)給與補(bǔ)充， 所以動(dòng)態(tài)RAMS要設(shè)置刷新電路。但動(dòng)態(tài)RAM匕靜態(tài)RAMI成度高、功耗低，從 而成本也低，適于作大容量存儲(chǔ)器。按照不同的技術(shù)，存儲(chǔ)器芯片可以細(xì)分為 EPROMEEPROKSRAMDRAMFLASH MASKROM和 FRAM等。存儲(chǔ)器技術(shù)是一種不斷進(jìn)步的技術(shù)，隨著各種專門應(yīng)用不 斷提出新的要求，新的存儲(chǔ)器技術(shù)也層出不窮，每一種新技術(shù)的出現(xiàn)都會(huì)使某種 現(xiàn)存的技術(shù)走進(jìn)歷史，因?yàn)殚_發(fā)新技術(shù)的初衷就是為了消除或減弱某種特定存儲(chǔ) 器產(chǎn)品的不足之處。例如，閃存技術(shù)脫胎于 EEPRQM它的一個(gè)