1、存儲器的發展史存儲器是用來存儲程序和數據的部件， 有了存儲器，計算機才有記憶功能， 才能保證正常工作。按用途存儲器可分為主存儲器（內存）和輔助存儲器（外存）。 外存通常是磁性介質或光盤等，能長期保存信息。內存指主板上的存儲部件，用 來存放當前正在執行的數據和程序， 但僅用于暫時存放程序和數據，關閉電源或 斷電，數據就會丟失。發展史分為七個階段：1. 存儲器設備發展之汞延遲線1950年，世界上第一臺具有存儲程序功能的計算機 EDVA（由馮.諾依曼博 士領導設計。它的主要特點是采用二進制，使用汞延遲線作存儲器，指令和程序 可存入計算機中。1951年3月，由ENIAC的主要設計者莫克利和?？颂卦O計的

2、第一臺通用自 動計算機UNIVAC-I交付使用。它不僅能作科學計算，而且能作數據處理。2. 存儲器設備發展之磁帶UNIVAC-I第一次采用磁帶機作外存儲器，首先用奇偶校驗方法和雙重運算 線路來提高系統的可靠性，并最先進行了自動編程的試驗。磁帶是所有存儲器設備發展中單位存儲信息成本最低、容量最大、標準化程 度最高的常用存儲介質之一。它互換性好、易于保存，近年來，由于采用了具有 高糾錯能力的編碼技術和即寫即讀的通道技術， 大大提高了磁帶存儲的可靠性和 讀寫速度。根據讀寫磁帶的工作原理可分為螺旋掃描技術、線性記錄（數據流） 技術、DLT技術以及比較先進的LTO技術。磁帶庫是基于磁帶的備份系統，它能夠

3、提供同樣的基本自動備份和數據恢復 功能，但同時具有更先進的技術特點。它的存儲容量可達到數百PB,可以實現連續備份、自動搜索磁帶，也可以在驅動管理軟件控制下實現智能恢復、實時監控和統計，整個數據存儲備份過程完全擺脫了人工干涉。磁帶庫不僅數據存儲量大得多，而且在備份效率和人工占用方面擁有無可比 擬的優勢。在網絡系統中，磁帶庫通過 SAN（Storage Area Network，存儲區域 網絡）系統可形成網絡存儲系統，為企業存儲提供有力保障，很容易完成遠程數 據訪問、數據存儲備份或通過磁帶鏡像技術實現多磁帶庫備份， 無疑是數據倉庫、 ERP等大型網絡應用的良好存儲設備。3. 存儲器設備發展之磁鼓1

4、953年，隨著存儲器設備發展，第一臺磁鼓應用于 IBM 701，它是作為內 存儲器使用的。磁鼓是利用鋁鼓筒表面涂覆的磁性材料來存儲數據的。鼓筒旋轉速度很高，因此存取速度快。它采用飽和磁記錄，從固定式磁頭發展到浮動式磁 頭，從采用磁膠發展到采用電鍍的連續磁介質。 這些都為后來的磁盤存儲器打下 了基礎。磁鼓最大的缺點是利用率不高，一個大圓柱體只有表面一層用于存儲， 而磁盤的兩面都利用來存儲，顯然利用率要高得多。因此，當磁盤出現后，磁鼓就被淘汰了。4. 存儲器設備發展之磁芯美國物理學家王安1950年提出了利用磁性材料制造存儲器的思想。 福雷斯 特則將這一思想變成了現實。為了實現磁芯存儲，福雷斯特需要

5、一種物質，這種物質應該有一個非常明確 的磁化閾值。他找到在新澤西生產電視機用鐵氧體變換器的一家公司的德國老陶 瓷專家，利用熔化鐵礦和氧化物獲取了特定的磁性質。對磁化有明確閾值是設計的關鍵。 這種電線的網格和芯子織在電線網上， 被 人稱為芯子存儲，它的有關專利對發展計算機非常關鍵。這個方案可靠并且穩定。 磁化相對來說是永久的，所以在系統的電源關閉后，存儲的數據仍然保留著。既 然磁場能以電子的速度來閱讀，這使交互式計算有了可能。更進一步，因為是電 線網格，存儲陣列的任何部分都能訪問， 也就是說，不同的數據可以存儲在電線 網的不同位置，并且閱讀所在位置的一束比特就能立即存取。這稱為隨機存取存 儲器（

6、RAM，在存儲器設備發展歷程中它是交互式計算的革新概念。福雷斯特 把這些專利轉讓給麻省理工學院， 學院每年靠這些專利收到1500萬2000萬美 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軍事基地安裝“旋風”的商業合同。更重要的是，自20世紀50年代以來，所有大型和中型 計算機也采用了這一系統。磁芯存儲從 20世紀50年代、60年代，直至70年代 初，一直是計算機主存的標準方式。5. 存儲器設備發展之磁盤世界第一臺硬盤存儲器是由IBM公司在1956年發明的，其型號為IBM 350 RAMACRa ndom Access Method of Accou nting and

7、 Co ntrol)。這套系統的總容量只有5MB共使用了 50個直徑為24英寸的磁盤。1968年,IBM公司提出“溫 徹斯特/WinChester ”技術，其要點是將高速旋轉的磁盤、磁頭及其尋道機構等 全部密圭寸在一個無塵的圭寸閉體中，形成一個頭盤組合件(HDA，與外界環境隔絕，避免了灰塵的污染，并采用小型化輕浮力的磁頭浮動塊，盤片表面涂潤滑劑， 實行接觸起停，這是現代絕大多數硬盤的原型。1979年，IBM發明了薄膜磁頭，進一步減輕了磁頭重量，使更快的存取速度、更高的存儲密度成為可能。20世紀80年代末期，IBM公司又對存儲器設備發展作出一項重大貢獻，發明了 MR(Mag neto Resis

8、tive)磁阻磁頭，這種磁頭在讀取數據時對信號變化相當敏感， 使得盤片的存儲密度比以往提高了數十倍。1991年，IBM生產的3.5英寸硬盤使 用了 MR磁頭，使硬盤的容量首次達到了 1GB從此，硬盤容量開始進入了 GB數 量級。IBM還發明了 PRML(Partial Response Maximum Likelihood)的信號讀取技術，使信號檢測的靈敏度大幅度提高，從而可以大幅度提高記錄密度。目前，硬盤的面密度已經達到每平方英寸100Gb以上，是容量、性價比最大的一種存儲設備。因而，在計算機的外存儲設備中，還沒有一種其他的存儲設 備能夠在最近幾年中對其統治地位產生挑戰。硬盤不僅用于各種計算

9、機和服務器 中，在磁盤陣列和各種網絡存儲系統中，它也是基本的存儲單元。值得注意的是， 近年來微硬盤的出現和快速發展為移動存儲提供了一種較為理想的存儲介質。在閃存芯片難以承擔的大容量移動存儲領域，微硬盤可大顯身手。目前尺寸為1英寸的硬盤，存儲容量已達4GB 10GB容量的1英寸硬盤不久也會面世。微硬盤 廣泛應用于數碼相機、MP3設備和各種手持電子類設備。另一種磁盤存儲設備是軟盤，從早期的 8英寸軟盤、5.25英寸軟盤到3.5 英寸軟盤，主要為數據交換和小容量備份之用。其中， 3.5英寸1.44MB軟盤占據計算機的標準配置地位近 20年之久，之后出現過24MB 100MB 200MB的高密 度過渡

10、性軟盤和軟驅產品。然而，由于USB接口的閃存出現，軟盤作為數據交換 和小容量備份的統治地位已經動搖，不久會退出存儲器設備發展歷史舞臺。6. 存儲器設備發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容是固定的， 不能寫入、修改，只能讀取其中的內容。讀寫型則允許人們對光盤內容進行修改， 可以抹去原來的內容，寫入新的內容。用于微型計算機的光盤主要有CD-ROMCD-R/W和 DVD-RO等幾種。上世紀60年代，荷蘭飛利浦公司的研究人員開始使用激光光束進行記錄和重 放信息的研究。1972年，他們的研究獲得了成功，1978年投放市場。最初的產 品就是大家所熟知的激光視盤(LD, Las

11、er Vision Disc )系統。從LD的誕生至計算機用的CD-ROM經歷了三個階段，即LD-激光視盤、CD-DA 激光唱盤、CD-ROM下面簡單介紹這三個存儲器設備發展階段性的產品特點。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，但是它記錄的信號是模擬信號。 模擬信號的處理機制是指，模擬的電視 圖像信號和模擬的聲音信號都要經過 FM( Frequency Modulation )頻率調制、 線性疊加，然后進行限幅放大。限幅后的信號以0.5微米寬的凹坑長短來表示。CD-DA激光唱盤LD雖然取得了成功，但由于事先沒有制定統一的標準，使它 的開發和制作一開始

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)標準。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系統不同，CD-DA激光唱盤系 統首先把模擬的音響信號進行 PCM脈沖編碼調制)數字化處理，再經過EMF8 14位調制)編碼之后記錄到盤上。數字記錄代替模擬記錄的好處是，對干擾和 噪聲不敏感，由于盤本身的缺陷、劃傷或沾污而引起的錯誤可以校正。CD-DA系統取得成功以后，使飛利浦公司和索尼公司很自然地想到利用 CD-DA乍為計算機的大容量只讀存儲器。但要把 CD-DA乍為計算機的存儲器，還 必須解決兩個重要問

13、題，即建立適合于計算機讀寫的盤的數據結構，以及CD-DA誤碼率必須從現有的10-9降低到10-12以下，由此就產生了 CD-RO啲黃皮書 (Yellow Book)標準。這個標準的核心思想是，盤上的數據以數據塊的形式來組 織，每塊都要有地址，這樣一來，盤上的數據就能從幾百兆字節的存儲空間上被迅速找到。為了降低誤碼率，采用增加一種錯誤檢測和錯誤校正的方案。錯誤檢測采用了循環冗余檢測碼，即所謂 CRC錯誤校正采用里德-索洛蒙(Reed Solomon)碼。黃皮書確立了 CD-ROM的物理結構，而為了使其能在計算機上完全 兼容，后來又制定了 CD-ROM的文件系統標準，即ISO 9660。在上世紀8

14、0年代中期，光盤存儲器設備發展速度非常快，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90年代，DVD-ROMCD-R CD-R/W等開始出現和普及，目前已成為計算機的 標準存儲設備。光盤技術進一步向高密度發展，藍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光盤正在實驗室研究之中，可望在5年之內推向市場。7. 存儲器設備發展之納米存儲納米是一種長度單位，符號為nm 1納米=1毫微米，約為10個原子的長度。 假設一根頭發的直徑為0.05毫米，把它徑向平均剖成5萬根，每根的厚度即約 為1納米。與納米存儲有關的主要進

15、展有如下內容。1998年，美國明尼蘇達大學和普林斯頓大學制備成功量子磁盤，這種磁盤是由磁性納米棒組成的納米陣列體系。一個量子磁盤相當于我們現在的10萬100萬個磁盤，而能源消耗卻降低了 1萬倍。1988年，法國人首先發現了巨磁電阻效應，到 1997年，采用巨磁電阻原理 的納米結構器件已在美國問世，它在磁存儲、磁記憶和計算機讀寫磁頭等方面均 有廣闊的應用前景。2002年9月，美國威斯康星州大學的科研小組宣布，他們在室溫條件下通過 操縱單個原子，研制出原子級的硅記憶材料，其存儲信息的密度是目前光盤的 100萬倍。這是納米存儲材料技術研究的一大進展。該小組發表在納米技術 雜志上的研究報告稱，新的記憶

16、材料構建在硅材料表面上。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”， 這就形成了相當于計算機晶體管功能的原子級記憶材料。整個試驗研究在室溫條件下進行。這保證了記憶材料的原子級水平。 赫姆薩爾教授說，新的硅記憶材料 與目前硅存儲材料存儲功能相同， 而不同之處在于，前者為原子級體積，利用其 制造的計算機存儲材料體積更小、密度更大。這可使未來計算機微型化，且存儲 信息的功能更為強大。存儲器發展趨勢存儲器芯片

17、按存取方式（讀寫方式）可分為隨機存取存儲器芯片（RAM）和只讀 存儲器芯片（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場的輸入、輸出數據，中間計算結果，以及與外部存儲器交 換信息和作堆棧用。它的存儲單元根據具體需要可以讀出，也可以寫入或改寫。 由于RAM由電子器件組成，所以只能用于暫時存放程序和數據，一旦關閉電源或 發生斷電，其中的數據就會丟失。現在的RAM多為MOS型半導體電路，它分為靜 態和動態兩種。靜態RAM是靠雙穩態觸發器來記憶信息的；動態 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泄漏，需要定時給與補充， 所以動態RAMS要設置刷新電路。但動態RAM匕靜態RAMI成度高、功耗低，從 而成本也低，適于作大容量存儲器。按照不同的技術，存儲器芯片可以細分為 EPROMEEPROKSRAMDRAMFLASH MASKROM和 FRAM等。存儲器技術是一種不斷進步的技術，隨著各種專門應用不 斷提出新的要求，新的存儲器技術也層出不窮，每一種新技術的出現都會使某種 現存的技術走進歷史，因為開發新技術的初衷就是為了消除或減弱某種特定存儲 器產品的不足之處。例如，閃存技術脫胎于 EEPRQM它的一個