【文章內(nèi)容簡介】 這個能夠讓磁芯磁化的電流最小閾值。每個磁芯都有XY互相垂直的兩個方向的導線穿過，另外還有一條斜穿的讀出線，上面的照片中可以清楚地看到這些線，這些線組成陣列，XY分別做兩個不同方向的尋址。磁芯根據(jù)磁化時電流的方向可以產(chǎn)生兩個相反方向的磁化，這就可以作為0和1的狀態(tài)來記錄數(shù)據(jù)。通常情況下一個存儲器的寫入總是比讀出要慢，但是磁芯存儲器恰恰相反，它是讀出比寫入慢，因為它的讀出是破壞性的，所以讀出必須包括一個寫入的過程以恢復數(shù)據(jù)。 由于磁化相對來說是永久的，所以在系統(tǒng)電源關(guān)閉后，存儲的數(shù)據(jù)仍然保留。磁場能以電子的速度來閱讀，這是交互式計算機有了可能。圖4 存儲器5) 磁盤世界第一臺硬盤存儲器是由IBM公司在1956年發(fā)明的，其型號為IBM 350 RAMAC。這套系統(tǒng)的總?cè)萘恐挥?MB，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(shù)，其要點是將高速旋轉(zhuǎn)的磁盤、磁頭及其尋道機構(gòu)等全部密封在一個無塵的封閉體中，形成一個頭盤組合件，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塊，盤片表面涂潤滑劑，實行接觸起停，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(fā)展作出一項重大貢獻，發(fā)明了MR磁阻磁頭，這種磁頭在讀取數(shù)據(jù)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(shù)十倍。1991年，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(shù)量級。IBM還發(fā)明了PRML的信號讀取技術(shù)，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。 l 硬盤硬盤的面密度已經(jīng)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(tǒng)治地位產(chǎn)生挑戰(zhàn)。硬盤不僅用于各種計算機和服務器中，在磁盤陣列和各種網(wǎng)絡存儲系統(tǒng)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(xiàn)和快速發(fā)展為移動存儲提供了一種較為理想的存儲介質(zhì)。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(shù)碼相機、MP3設備和各種手持電子類設備。圖5 硬盤存儲器l 軟盤另一種磁盤存儲設備是軟盤，從早期的8英寸軟盤、主要為數(shù)據(jù)交換和小容量備份之用。其中，之后出現(xiàn)過24MB、100MB、200MB的高密度過渡性軟盤和軟驅(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)動搖，不久會退出存儲器設備發(fā)展歷史舞臺。 圖6 存儲器6) 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光盤內(nèi)容進行修改，可以抹去原來的內(nèi)容，寫入新的內(nèi)容。用于微型計算機的光盤主要有CDROM、CDR/W和DVDROM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(chǎn)品就是大家所熟知的激光視盤（LD）系統(tǒng)。 從LD的誕生至計算機用的CDROM，經(jīng)歷了三個階段，即LD激光視盤、CDDA激光唱盤、CDROM。下面簡單介紹這三個存儲器設備發(fā)展階段性的產(chǎn)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(jīng)過FM頻率調(diào)制、線性疊加，然后進行限幅放大。CDDA激光唱盤 LD雖然取得了成功，但由于事先沒有制定統(tǒng)一的標準，使它的開發(fā)和制作一開始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CDDA激光唱盤的紅皮書（Red Book）標準。由此，一種新型的激光唱盤誕生了。CDDA激光唱盤記錄音響的方法與LD系統(tǒng)不同，CDDA激光唱盤系統(tǒng)首先把模擬的音響信號進行PCM（脈沖編碼調(diào)制）數(shù)字化處理，再經(jīng)過EMF（8～14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。CDDA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CDDA作為計算機的大容量只讀存儲器。但要把CDDA作為計算機的存儲器，還必須解決兩個重要問題，即建立適合于計算機讀寫的盤的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，以及CDDA誤碼率必須從現(xiàn)有的109降低到1012以下，由此就產(chǎn)生了CDROM的黃皮書(Yellow Book)標準。這個標準的核心思想是，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(huán)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CDROM的物理結(jié)構(gòu)，而為了使其能在計算機上完全兼容，后來又制定了CDROM的文件系統(tǒng)標準，即ISO 9660。 在上世紀80年代中期，光盤存儲器設備發(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90年代，DVDROM、CDR、CDR/W等開始出現(xiàn)和普及，目前已成為計算機的標準存儲設備。 圖7 盤存儲器7) 納米存儲1998年，美國明尼蘇達大學和普林斯頓大學成功制備量子磁盤，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(xiàn)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(fā)現(xiàn)了巨磁電阻效應，到1997年，采用巨磁電阻原理的納米結(jié)構(gòu)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(shù)研究的一大進展。該小組發(fā)表在《納米技術(shù)》雜志上的研究報