內存&儲存介質
- 紙卡，Paper punch cards
- 延遲線存儲器， Delay Line Memory
- 磁芯，Magnetic Core Memory
- 磁帶，Magnetic Tapc
- 磁鼓，Magnetic Drum Memory
- 硬盤，Hard Disk Drives
- 內存層次結構，Memory Hierarchy
- 軟盤，Floppy Disk
- 光盤，Compact Disk
- 固態硬盤，Solid State Drives
一般來說，電腦內存是“非永久性”，如果電源線不小心拔掉了，內存裏所有數據都會丟失，所以內存叫“易失性”存儲器。相對應存儲器（Storage）
存儲器（Storage）和內存（Memory）有點不同，任何寫入“存儲器”的數據，比如硬盤數據會一直存着，直到被覆蓋或刪除，斷電也不會丟失。存儲器是“非易失性”的。
以前是“易失性”速度快，“非易失性”的速度慢，但隨着技術發展，兩者的差異越來越小。
如今認爲稀鬆平常的技術，比如U盤，能低成本+可靠+長時間存儲上GB的數據。
內存條：
硬盤：
紙卡，Paper punch cards
最早的存儲介質是 打孔紙卡，以及紙卡的親戚 打孔紙帶。到1940年代，紙卡標準是80列12行。一張卡能存960位數據（8012=960）。
最大紙卡程序，是美國軍方的“半自動地面防空系統”簡稱SAGE。一個在1958年投入使用的防空系統。
主程序存儲在62500個紙卡上，大小5MB左右，相當於如今手機拍張照片。
紙卡用了十幾年，因爲不用點且便宜耐用。然而壞處是讀取慢，只能寫入一次。打的孔無法輕易補上。對於存臨時值，紙卡不好用。需要更快更大更靈活的存儲方式。
J. Presper Eckert 在1944年建造ENIAC時發明了一種方法，叫“延遲線存儲器”。
原理：
拿一個管子裝滿液體，如水銀，管子一段放揚聲器，一段放麥克風。揚聲器發出脈衝時，會產生壓力波。壓力波需要時間，傳播到另一端的麥克風。麥克風將壓力波轉換回電信號。可以用壓力波的傳播延遲來存儲數據。
假設有壓力波代表1，沒有代表0。揚聲器可以輸出10101111，壓力波沿管子傳播，過了一會兒，撞上麥克風。將信號轉換回1和0。如果加一個電路，連接麥克風和揚聲器，再加一個放大器（Amplifier）來彌補信號衰弱，就能做一個存儲數據的循環。信號沿電線傳播幾乎是瞬時的。所以任何時間點只顯示1 bit數據。但管子中可以存儲多個位（bit）。
忙完ENIAC後，Ecket和同事John Mauchly 着手做一個更大更好的計算機叫EDVAC，使用了延遲線存儲器。總共有128條延遲線，每條能存352位（bits），總共能存45000位（bit）對1949年來說還不錯。
這使得EDVAC成爲最早的“存儲程序計算機”（只要能在內存裏存儲程序，就算是“存儲程序計算機”）之一，但“延遲線存儲器”的一大缺點是：每一個時刻只能讀一位（bit）數據。如果想訪問一個特定的bit，比如第112位（bit），得等待它從循環中出現。所以又叫“順序存儲器”或“循環存儲器”。
而想要的是“隨機存取存儲器”可以隨時訪問任何位置。
增加內存密度也是一個挑戰，把壓力波變得緊密，意味着更容易混在一起，所以出現了其它類型的“延遲線存儲器”。如“磁致伸縮延遲存儲器”。
用金屬線的振動來代表數據，通過把線捲成線圈，30cm*30cm的面積能存儲大概1000位（bit）。然而，延遲線存儲器在1950年代中期就基本過時了。因爲出現了新技術，性能，可靠性和成本都更好。-> “磁芯存儲器”
“磁芯存儲器”，用了像甜甜圈的小型磁圈，如果給磁芯繞上電線，並施加電流，可以將磁化在一個方向。如果關掉電流，磁芯保持磁化，如果沿相反方向施加電流，磁化的方向（極性）會翻轉，這樣就可以存1和0。
如果只存1位不夠用，所以把小甜甜圈排列成網格，有電線負責選行和列，也有電線貫穿每個磁芯,用於讀寫一位(bit)
磁芯內存的第一次大規模運用是1953年麻省理工學院的Whirlwind 1計算機，磁芯排列是32*32(1024個字節)，用了16塊板子，能存儲大約16000位（bit）,更重要的是，不像“延遲線存儲器”，磁芯存儲器能隨時訪問任何一位（bit）。
“磁芯存儲器”從1950年中期開始成爲主流，流行了20多年，而且一般還是手工編織的。
剛開始存儲成本大約1美元1位到1970年，下降到1美分左右。不幸的是，即使每位1美分也不夠便宜。
5MB約等於4000萬bit。
當時，對存儲技術進行了大量的研究，到1951年，Eckert和Mauchly創立了自己的公司，設計了一臺叫UNIVAC的新電腦，最早進行商業銷售的電腦之一。它推出了一種新存儲：磁帶。
磁帶
磁帶是纖薄柔軟的一長條磁性帶子，卷在軸上，磁帶可以在“磁帶驅動器”向前後移動。裏面有一個“寫頭”繞了電線，電流通過產生磁場。導致磁帶的一小部分被磁化，電流方向決定了極性，代表1和0，還有一個“讀頭”，可以非破壞性的檢測極性。
現在大量數據冷備份還是用磁帶。
UNIVAC用了半英寸寬，8條並行的磁帶，磁帶每英寸可存128位數據，每卷有365.76米長。意味着一共可以存1500萬位左右，接近2兆字節（2MB）。
雖然磁帶驅動器很貴，但磁帶又便宜又小，因此磁帶至今仍用於存檔。磁帶的主要缺點是訪問速度。
磁帶是連續的，必須倒帶或快進到達特定位置。可能要幾百米才能得到某個字節，這很慢。
1950,60年代，有個類似技術是“磁鼓存儲器”，
- 有金屬圓筒，蓋滿了磁性材料以記錄數據。
- 滾筒會持續旋轉，周圍有數十個讀寫頭，等滾筒轉到正確的位置，讀寫頭會讀或寫1位（bit）數據。
- 爲了儘可能縮短延遲，鼓輪每分鐘上千轉。
到1953年，磁鼓技術飛速發展，可以買到存80000位的“磁鼓存儲器”。也就是10KB。
硬盤
但到1970年代“磁鼓存儲器”不再生產，然而，磁鼓導致了硬盤的發展，硬盤和磁鼓很相似。不過硬盤用的是盤，不像磁鼓用圓柱體，
原理是一樣的：
- 磁盤表面有磁性。
- 寫入頭和讀取頭，可以處理上面的1和0。
硬盤的好處是薄，可以疊在一起，提供更多表面積來存儲數據。
IBM對世上第一臺磁盤計算機就是這樣子做的，RAMAC 305，它有50張60.96釐米直徑的磁盤，總共能存5MB左右。
要訪問某個特定bit，一個讀/寫磁頭會向上或向下移動，找到正確的磁盤。然後磁頭會滑進去，就像磁鼓存儲器一樣，磁盤也會高速旋轉，所以讀寫頭要等到正確的部分轉過來。
RAMAC 305訪問任意數據，平均只要六分之一秒左右。
存儲技術的發展：
紙卡 -> 延遲線存儲器（磁致伸縮延遲存儲器） -> 磁芯存儲器 -> 磁帶 -> 磁鼓存儲器 -> 硬盤