在如今這個科技飛速發(fā)展的時代，計算機存儲技術(shù)可謂日新月異。從小巧便攜的 U 盤，到容量巨大的固態(tài)硬盤，再到方便快捷的云存儲，各種存儲設(shè)備和技術(shù)不斷涌現(xiàn)，為我們的生活和工作帶來了極大的便利。然而，在計算機存儲技術(shù)的發(fā)展歷程中，有一個曾經(jīng)占據(jù)重要地位的 “老古董”，如今卻已逐漸被人們遺忘，它就是磁芯存儲器。

對于很多 80 后、90 后來說，可能都沒有聽說過磁芯存儲器這個名字。但在計算機發(fā)展的早期，它可是當(dāng)之無愧的存儲主角，統(tǒng)治存儲領(lǐng)域長達 20 年之久 。在那個時代，計算機的體積龐大，運算速度相對較慢，而磁芯存儲器作為計算機的主要存儲設(shè)備，承擔(dān)著存儲程序和數(shù)據(jù)的重要任務(wù)。那么，這個已經(jīng)被時代淘汰的磁芯存儲器，究竟有著怎樣的前世今生呢？接下來，就讓我們一起走進磁芯存儲器的世界，探尋它的奧秘。

一、誕生：天才華裔的創(chuàng)舉

磁芯存儲器的誕生，源于一位天才華裔科學(xué)家的智慧與創(chuàng)新，他就是美籍華人王安博士。1948 年，這是一個在計算機存儲技術(shù)發(fā)展史上具有里程碑意義的年份，王安博士發(fā)明了磁芯存儲器。

王安出生于中國上海，自幼便展現(xiàn)出了非凡的聰明才智，16 歲就考入了上海交通大學(xué)的電氣工程專業(yè)。1945 年，他遠渡重洋，前往美國哈佛大學(xué)深造，并于 1948 年獲得了哈佛大學(xué)應(yīng)用物理學(xué)博士學(xué)位 。畢業(yè)后，王安留在哈佛計算機實驗室工作，主要研究電腦的設(shè)計和應(yīng)用。在實驗室里，他全身心地投入到對計算機存儲技術(shù)的研究中，經(jīng)過無數(shù)次的試驗和探索，終于成功發(fā)明了磁芯存儲器。

磁芯存儲器的發(fā)明，是計算機存儲技術(shù)的一次重大突破。它的出現(xiàn)，解決了當(dāng)時計算機存儲容量小、速度慢的難題，為計算機的發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。1949 年，王安憑借他研制的 “脈沖傳輸控制裝置” 獲得了美國專利，這一專利標(biāo)志著磁芯存儲器時代的正式開啟。在隨后的二十年里，磁芯存儲器憑借其卓越的性能，成為了計算機主存儲器的首選，廣泛應(yīng)用于各種計算機系統(tǒng)中，推動了計算機技術(shù)的飛速發(fā)展。

二、探秘：獨特的工作原理

磁芯存儲器能夠在計算機發(fā)展史上留下濃墨重彩的一筆，憑借的正是其獨特的工作原理。這一原理利用了磁性材料的特性，通過電流的作用來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲和讀取。接下來，就讓我們深入了解一下磁芯存儲器的工作原理。

（一）基本磁化原理

磁芯存儲器的基本存儲單元是微小的磁環(huán)，通常由鐵氧體材料制成 。這些磁環(huán)非常小，直徑一般在 1 到 2 毫米之間，它們被穿在導(dǎo)線上，形成一個陣列。當(dāng)導(dǎo)線中流過不同方向的電流時，可使磁環(huán)按兩種不同方向磁化，而這兩種不同的磁化方向，就代表了計算機中的 “1” 和 “0”，信息便以這種磁場形式儲存下來。

就好比我們在生活中使用的指南針，指針可以指向南北兩個方向，磁芯的磁化方向就類似于指南針的指向，通過不同的指向來表示不同的信息。而事先可以通過實驗和材料的工藝控制得到能夠讓磁芯磁化的電流最小閾值，只有當(dāng)電流達到或超過這個閾值時，磁芯才會被磁化或者改變磁化方向。

（二）復(fù)雜的讀寫過程

1、寫入：寫入數(shù)據(jù)時，每個磁芯都有 X、Y 互相垂直的兩個方向的導(dǎo)線穿過 。在需要寫入的磁芯所對應(yīng)的 X、Y 坐標(biāo)線上各輸入稍高于 50% 磁環(huán)磁化閾值的電流。此時，只有 X、Y 坐標(biāo)對應(yīng)的那個磁芯上會同時在兩條線中都有電流，疊加之后會超過閾值的電流，磁芯因而磁化或者改變磁化方向，從而寫入一位數(shù)據(jù)。而其他所有的磁芯內(nèi)通過的電流或者是 0，或者是 50% 磁化閾值，都達不到磁化電流，所以不能被磁化，也就不會有數(shù)據(jù)寫入。這就好像在一個布滿小格子的棋盤上，我們只對特定坐標(biāo)的格子進行標(biāo)記，而其他格子則保持不變。

2、讀出：讀出數(shù)據(jù)的過程則比較復(fù)雜。分別在 X、Y 送入讀出電流，讀出電流的大小和寫入的時候一樣，也是略大于 50% 磁化閾值的電流，并且讀出電流的方向是事先知道的。這樣在 X、Y 尋址坐標(biāo)所對應(yīng)的那個磁芯里就會有超過閾值的電流。如果磁芯的本來磁場方向和讀出電流所對應(yīng)的磁場方向相反，那么由于磁芯的磁性狀態(tài)發(fā)生翻轉(zhuǎn)，會有巨大的磁通量變化，在斜穿的讀出線上就會有大的感應(yīng)電流，這時我們就知道這個磁芯存儲的是和讀出信號相反的數(shù)據(jù)；如果磁芯的本來磁場方向和讀出電流所對應(yīng)的磁場方向一樣，那么由于磁芯的磁性狀態(tài)沒有發(fā)生變化，在斜穿的讀出線上就不會有感應(yīng)電流，我們就知道這個磁芯存儲的是和讀出信號相同的數(shù)據(jù)。

值得注意的是，磁芯存儲器的讀出是破壞性的。也就是說，在讀完數(shù)據(jù)之后，無論原來磁芯上存的是什么數(shù)據(jù)，讀過之后就都被寫成同樣的讀出數(shù)據(jù)了。所以，必須有個辦法在讀出之后恢復(fù)存儲的數(shù)據(jù)。讀完之后需要立即另外重新再寫一遍原先的數(shù)據(jù)進去，恢復(fù)本來的數(shù)據(jù)，方法就是前述的寫入數(shù)據(jù)的方法，用放在緩存中的磁環(huán)中原來存儲的數(shù)據(jù)寫回去。這就好比我們在閱讀一本書時，每讀一頁，這頁的內(nèi)容就會被自動修改成我們讀過的標(biāo)記，所以讀完后還得手動把原來的內(nèi)容再抄回去，是不是很麻煩呢？也正是因為這個原因，磁芯存儲器的讀操作相當(dāng)麻煩，速度也比較慢 。

三、高光：輝煌的統(tǒng)治時期

憑借著穩(wěn)定可靠的性能，磁芯存儲器在 20 世紀(jì) 50 - 70 年代迎來了它的高光時刻，成為了計算機存儲領(lǐng)域的主流技術(shù)，統(tǒng)治了計算機內(nèi)存市場長達 20 年之久。在這期間，磁芯存儲器得到了廣泛的應(yīng)用，幾乎所有的計算機都采用了磁芯存儲器作為主存儲器。

從大型機到小型機，從科研機構(gòu)到商業(yè)公司，磁芯存儲器無處不在。它不僅為計算機的普及和應(yīng)用提供了堅實的支持，還推動了計算機技術(shù)的不斷發(fā)展和創(chuàng)新。在那個時代，磁芯存儲器的容量和速度不斷提升，從最初的幾千字節(jié)發(fā)展到后來的幾兆字節(jié)，甚至幾十兆字節(jié)，速度也從最初的幾微秒提升到了幾百納秒。

在早期的太空探索時代，計算機技術(shù)在航天任務(wù)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，而磁芯存儲器因其可靠性，成為了航天計算機的首選存儲設(shè)備。在 1969 年，美國阿波羅 11 號成功登陸月球，這一人類歷史上的偉大壯舉背后，就離不開磁芯存儲器的支持。當(dāng)時，阿波羅 11 號飛船上的計算機采用了磁芯存儲器，存儲了大量的飛行程序和數(shù)據(jù)，確保了飛船在復(fù)雜的太空環(huán)境中能夠準(zhǔn)確地執(zhí)行各種任務(wù)，實現(xiàn)了人類首次登月的夢想。

此外，在早期的軍事領(lǐng)域，磁芯存儲器也發(fā)揮了重要作用。它被應(yīng)用于各種軍事計算機系統(tǒng)中，為軍事指揮、控制、通信等提供了可靠的數(shù)據(jù)存儲和處理支持。在冷戰(zhàn)時期，磁芯存儲器更是成為了各國軍事競賽中的關(guān)鍵技術(shù)之一，其性能的優(yōu)劣直接影響著軍事裝備的戰(zhàn)斗力和作戰(zhàn)效能。

四、落幕：被替代的無奈

然而，科技的發(fā)展是永不停歇的，任何技術(shù)都無法永遠占據(jù)主導(dǎo)地位。隨著集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展，半導(dǎo)體存儲器應(yīng)運而生。1970 年，IBM 用存儲芯片替代磁芯，這一標(biāo)志性事件拉開了半導(dǎo)體存儲器取代磁芯存儲器的序幕 。英特爾于 1971 年研發(fā) DRAM 和 EPROM，隨后，半導(dǎo)體存儲器憑借著速度快、體積小、功耗低、成本低等諸多優(yōu)勢，逐漸在存儲領(lǐng)域嶄露頭角，對磁芯存儲器的統(tǒng)治地位發(fā)起了強有力的挑戰(zhàn)。

與磁芯存儲器相比，半導(dǎo)體存儲器的讀寫速度更快，能夠滿足計算機對數(shù)據(jù)處理速度日益增長的需求。而且，半導(dǎo)體存儲器的體積非常小，可以將大量的存儲單元集成在一個小小的芯片上，這使得計算機的體積得以大幅縮小，為計算機的小型化和便攜化發(fā)展提供了可能。此外，半導(dǎo)體存儲器的功耗也更低，更加節(jié)能環(huán)保，成本也在不斷降低，使得計算機的價格更加親民，更易于普及。

在半導(dǎo)體存儲器的猛烈沖擊下，磁芯存儲器的市場份額逐漸被蠶食，最終在 20 世紀(jì) 70 年代末 80 年代初，磁芯存儲器逐漸退出了歷史舞臺，成為了計算機發(fā)展史上的一段回憶 。盡管磁芯存儲器已經(jīng)不再被廣泛使用，但它在計算機存儲技術(shù)發(fā)展歷程中的重要地位是不可磨滅的。它為后來的存儲技術(shù)發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)，其工作原理和設(shè)計理念也為后續(xù)的研究和創(chuàng)新提供了寶貴的經(jīng)驗和啟示。

五、余音：名稱的延續(xù)

雖然磁芯存儲器早已退出歷史舞臺，但它的影響卻依然存在。在現(xiàn)代計算機領(lǐng)域，我們?nèi)匀豢梢钥吹揭恍┡c磁芯存儲器相關(guān)的術(shù)語和概念，它們就像是磁芯存儲器留下的 “遺產(chǎn)”，見證著那段輝煌的歷史。

其中一個典型的例子就是 “Core Dump”。在程序崩潰或異常中斷時，操作系統(tǒng)會將當(dāng)時的內(nèi)存狀態(tài)記錄下來，保存在一個文件中，這個過程就叫做 “Core Dump”，中文一般翻譯成 “核心轉(zhuǎn)儲” 。這里的 “Core” 一詞，就沿用了磁芯存儲器中 “磁芯” 的英文 “Core”，它代表著內(nèi)存。盡管如今的計算機內(nèi)存早已不再使用磁芯，但這個名字卻被保留了下來，成為了計算機領(lǐng)域的一個專業(yè)術(shù)語，體現(xiàn)了磁芯存儲器在計算機發(fā)展史上的深遠影響。

除了 “Core Dump”，還有一些其他的術(shù)語和概念也與磁芯存儲器有著千絲萬縷的聯(lián)系。這些術(shù)語和概念的存在，不僅讓我們了解到計算機技術(shù)的發(fā)展歷程，也讓我們更加珍惜現(xiàn)代計算機技術(shù)所帶來的便利和高效。

六、回首：科技浪潮中的沉浮

回顧磁芯存儲器的發(fā)展歷程，我們不難發(fā)現(xiàn)，它的興衰正是科技發(fā)展的一個縮影。從誕生時的驚艷登場，到輝煌時期的廣泛應(yīng)用，再到落幕時的無奈退場，磁芯存儲器見證了計算機存儲技術(shù)的飛速發(fā)展。

在科技的浪潮中，沒有一種技術(shù)能夠永遠保持領(lǐng)先，不斷創(chuàng)新和進步才是推動行業(yè)發(fā)展的核心動力。正如磁芯存儲器被半導(dǎo)體存儲器所取代一樣，如今的存儲技術(shù)也在不斷演進，新的存儲技術(shù)如量子存儲、DNA 存儲等正在悄然興起，它們有望為我們帶來更高效、更強大的存儲體驗。

作為科技愛好者，我們應(yīng)該關(guān)注科技發(fā)展的動態(tài)，感受科技進步帶來的魅力。同時，磁芯存儲器的故事也提醒著我們，在享受現(xiàn)代科技帶來的便利時，不要忘記那些為科技發(fā)展做出貢獻的先驅(qū)們，他們的智慧和努力是科技進步的基石。