这文章记录一些关于计算机的知识,我觉得程序员应该可以看看,大部分都是抽象,我们在写代码或者在做程序的时候,不用在乎底层知识,我们只需要写,编译器会帮我们处理成想要的样子,我觉得硬件底层是很复杂的一个东西,它不仅仅是编程的逻辑判断,还有物理知识,电的知识,这篇文章是一个个抽象来理解计算机,所以我们不用关心底层什么 ALU,或者 计算等等。

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这篇文章不只是记录,也写包括我的理解,可能不是很对,有错误请给提 issues。

感谢CrashCourse 字幕组 以及 Crash Course 你们很棒

人不是机器,很多知识,我也会遗忘,忘记是正常的,最重要的温故而知新,因为这些知识我们理解一下就好了。

存储器 和 内存 有点不同,任何写入 “存储器” 的数据,比如您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。

最早的存储介质是 打孔纸卡 以及纸卡的亲戚 =》打孔纸袋

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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 5 Mb 左右。纸卡用了十几年,因为不用电而且便宜耐用,纸卡用了十几年,因为不用电而且便宜耐用。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,纸卡不好用于是

延迟线存储器

例如: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。

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!缺点:每一个时刻只能读一位(bit)数据,如果想访问一个特定的 bit ,得等待它从循环中出现。所以又叫 “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

“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 x 1英尺的面积能存储大概 1000位(bit)

磁芯存储器

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)

磁芯存储器能随时访问任何一位(bit)这在当时很了不起,手工编织,成本很高。

磁带

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磁带是纤薄柔软的一长条磁性带子 卷在轴上,磁带可以在 “磁带驱动器” 内前后移动,里面有一个 “写头”绕了电线,电流通过产生磁场,导致磁带的一小部分被磁化,电流方向决定了极性,代表 1 和 0 ,还有一个 “读头”,可以在非破坏性地检测极性。

UNIVAC 用了半英寸宽,8条并行的磁带,磁带每英寸可存 128 位数据,每卷有 1200 英寸长,意味着一共可以存 1500 万位左右,接近 2兆字节!(2MB)

虽然磁带驱动器很贵,但磁带又便宜又小,因此磁带至今仍用于存档,磁带的主要缺点是访问速度,磁带是连续的,必须倒带或快进到达特定位置,可能要几百英尺才能得到某个字节(byte),这很慢。

磁鼓存储器

有金属圆筒,盖满了磁性材料以记录数据,滚筒会持续旋转,周围有数十个读写头,等滚筒转到正确的位置 读写头会读或写 一位(bit)数据,为了尽可能缩短延迟,鼓轮每分钟上千转!到 1953 年,磁鼓技术飞速发展可以买到存 80,000 位的 “磁鼓存储器”,也就是 10 kb,但到 1970 年代 “磁鼓存储器”不再生产,然而,磁鼓导致了硬盘的发展,硬盘和磁鼓很相似,不过硬盘用的是盘,不像磁鼓用圆柱体,因此得名,原理是一样的,磁盘表面有磁性,写入头和读取头 可以处理上面的 1 和 0 ,硬盘的好处是薄,可以叠在一起,提供更多表面积来存数据。

1970年代,硬盘大幅度改进并变得普遍,如今的硬盘可以轻盈容纳 1 tb 的数据,能存 20 万张 5MB 的照片,网上最低 40 美元就可以买到 。

硬盘的亲戚,软盘

除了磁盘是软的,其他基本一样,您可能见过某些程序的保存图标是一个软盘,软盘曾经是真实存在的东西,软盘是为了便携,在 1970 - 1990 非常流行。

光学存储器

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于 1972 年出现,12英寸的 “激光盘”,您可能对后来的产品更熟:光盘(简称CD)

以及 90 年代流行的 DVD,功能和硬盘软盘一样,都是存数据。但用的不是磁性,

光盘表面有很多小坑,造成光的不同反射,光学传感器会捕获到,并解码为 1 和 0;

如今,存储技术在朝固态前进,没有机械活动部件,比如这个硬盘,以及 u 盘,里面集成电路。

如果成本下降了更多,机械硬盘被固态硬盘逐渐替代,简称 SSD,由于 SSD 没有移动部件,磁头不用等磁盘转,所以 SSD 访问时间低于 1/1000 秒这很快!,但还是比 RAM 慢很多倍。所以现代计算机,仍然用存储层次结构。