引人入胜
计算机通过二进制的方式进行计算。从最早的继电器控制的方式到通过电子触发计数。(具体可以看这两篇文章《“青蛙”的基本门逻辑,你了解多少?》《“逻辑”会过时吗?》)
现在我们对早期的逻辑器件,包括继电器和真空管有了一些了解,那么人们是怎样进行数据存储的?
早期的电子计算机使用过两种存储器:记忆屏幕阴极射线管,或者叫威廉斯管,以及超声波延迟线。
那什么是威廉斯管呢?以及超声波延迟线是怎么存储数据的呢?
威廉斯管与磁芯存储器
阴极射线管
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为了读出信息,在屏幕的另一面设置电极。当读信号的电子束扫过屏幕时,靠电容效应从电极中取出信号,同时利用这一信号实现电子束的断续,以便记录在屏幕上的信息不被“读”操作破坏。这种“读出”带“重写”的办法,后来在磁芯存储器中也沿用下去。
磁芯存储器是一种利用磁性材料制成之存储器,其原理为:将磁环(磁芯)带磁性或不带磁性之状态,用以代表1或0之比特,一长串1或0之组合就代表要存储之信息。
磁芯存储器电路板
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磁芯存储器是一种随机存取存储器,在计算机中可担任主存的角色。比起真空管而言,磁芯存储器省电、也没有真空管的寿命问题。当计算机进入半导体时代后,仍然有一段相当的时间,磁芯存储器持续担任主存的角色。又由于磁芯存储器是非易失性存储器,它的一个特色是:即使死机或电源中断,只要没有发生错误的写入信号,则仍然可保有其内容。
最笨重的存储器——超声波延迟线存储器
水银延迟线存储器使用的水银管称之为汞槽,是一根直径10mm、长150cm的管子,内部有很多充满水银的管道,使每个汞槽重量超过一吨!
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最初的延迟线由压电晶体换能器和水银槽构成,后来改用镇线圈和磁致伸缩换能。为了写入和读出信息,只要用适当同步了的信号去改变或感知调制脉冲。当然还要有其他的辅助电路来保持脉冲形状等。当年用作主存储器的设备,还曾使用32个水银槽。每个槽长1米左右,可以实现约1/1000秒的延迟。
超声波延迟线存储器的工作原理,基于艾克特对雷达用延迟线的一个巧妙观察。由于超声波在物体中的传播速度比电讯号慢得多,为了实现电讯号的延迟,就把它经过压电晶体换能器转变成超声波,在声介质中传播一定时间后,再经过第二个换能器变回电讯号。如果把一个脉冲调制到载波上,让它通过延迟线后又立即接回到延迟线入口端,那么这个脉冲就周而复始地保存在延迟线中。如果延迟的时间足够长,就可以把一大串脉冲保存在同一个延迟线回路中,用脉冲的有和无来表示1和0。
参考资料:
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