媒体

主内存

最早形式的计算机主存储器是水银延迟线,这是一种汞管,以超声波的形式存储数据crt(阴极射线管)它将数据以电荷的形式存储在电子管的屏幕上。磁鼓发明于1948年左右,它在旋转的磁鼓上涂上一层氧化铁,以磁模式存储数据和程序。

在二进制计算机中,任何双稳态设备(可以处于两种状态中的任意一种)都可以表示这两种可能0和1,因此可以作为计算机内存磁心存储器第一个相对便宜的RAM设备出现在1952年。它是由小甜甜圈形状的铁素体磁体穿在二维平面的交点上线网格。这些导线通过电流改变每个磁芯的磁化方向,而穿过甜甜圈的第三根导线则检测其磁方向。

第一个集成电路内存(集成电路)芯片出现于1971年。集成电路存储器将位存储在晶体管-电容组合中。的电容器有电荷表示1,无电荷表示0;的晶体管在这两种状态之间切换。因为电容器的电荷逐渐衰减,IC存储器是动态随机存取存储器(DRAM),它必须定期刷新其存储值(每20毫秒左右)。也有静态随机存取存储器(SRAM),不需要刷新。虽然速度比DRAM快,但SRAM使用更多的晶体管,因此成本更高;它主要用于CPU内部寄存器和缓存内存。

除主存外,计算机一般还有专用存储器显存(VRAM)用于保存图形图像,称为位图,用于电脑显示。这种内存通常是双端口的——在读取和显示当前数据的同时,可以将新映像存储在其中。

在内存芯片中指定地址需要时间,而且由于内存比CPU慢,因此一旦指定了第一个地址,内存就可以快速传输一系列单词,这是内存的优势。其中一种设计被称为同步DRAM (SDRAM), 2001年开始广泛使用。

尽管如此,数据通过“总线”(一组连接CPU和内存的电线)传输外围设备——是一个瓶颈。因此,CPU芯片现在包含高速缓冲存储器-少量的快速SRAM。高速缓存保存主存中各块数据的副本。在典型的程序中,一个设计良好的缓存允许高达85 - 90%的内存引用从它完成,从而使数据访问速度提高几倍。

对于早期的核心存储器来说,两次存储器读写之间的时间(周期时间)大约是17微秒(百万分之一秒),对于20世纪70年代早期的核心存储器来说,大约是1微秒。第一个DRAM的循环时间大约是0.5微秒,或500纳秒(十亿分之一秒),而今天是20纳秒或更少。一个同样重要的衡量标准是每比特内存的成本。第一个DRAM存储128字节(1字节= 8位),成本约为10美元,或每兆字节(数百万字节)8万美元。2001年,DRAM每兆字节的价格不到0.25美元。这巨大的成本下降是可能的图形用户界面(图形用户界面),文字处理器使用的显示字体,以及科学计算机对大量数据的操作和可视化。

辅助存储器

计算机上的辅助存储器是暂时不使用的数据和程序的存储器。除了穿孔卡片和纸带,早期的计算机还使用磁带作为二次存储。磁带很便宜,无论是大卷还是小盒式磁带,但缺点是它必须从一端到另一端按顺序读写。

IBM介绍了第一个磁盘,RAMAC, 1955年;它的容量为5mb,每月租金为3200美元。磁盘是涂有氧化铁的盘片,就像磁带和鼓。读取/写入(R/W)头带有一个微型线圈,在磁盘上径向移动,磁盘被划分为由数据的小弧或扇区组成的同心轨道。磁碟的磁化区域在线圈中产生小电流,因为它通过,从而允许它“读取”扇区;类似地,线圈中的小电流将在磁盘中引起局部磁变化,从而“写入”扇区。磁盘快速旋转(高达每分钟15,000转),因此R/W磁头可以快速到达磁盘上的任何扇区。

早期的磁盘有大的可移动盘片。20世纪70年代,IBM推出了带固定盘片的密封磁盘温彻斯特磁盘——也许是因为第一个有两个30mb的磁盘,这表明温彻斯特30-30步枪。不仅是密封盘防止污垢,R/W头也可以“飞行”在一层薄薄的空气薄膜上,非常接近盘片。通过将磁头更接近盘片,代表单个位的氧化膜区域可以小得多,从而增加存储能力.这个基本技术仍在使用。

改进包括在一个磁盘驱动器中放置多个磁盘(10个或更多),每个磁盘的两个表面都有一对R/W头,以提高存储和数据传输速率。进步带来了更大的收益控制磁盘臂从磁道到磁道的径向运动,导致磁盘上的数据分布更密集。到2002年,这种密度已经达到了每厘米8000条轨道(每英寸20000条轨道),一个硬币直径的盘片可以存储超过1gb的数据。2002年,一个80gb的磁盘的价格约为200美元,仅为1955年价格的千万分之一,每年下降近30%,与主存价格的下降相似。

光存储设备,光盘光盘只读存储器)和dvd rom(数字视频光盘,或多才多艺的光盘)——出现在20世纪80年代中期和90年代。它们都表示比特,在塑料像留声机唱片一样排列成长长的螺旋形,用激光读写。一个CD-ROM可以保存2gb的数据,但是由于包含了纠错代码(用于纠正灰尘、小缺陷和划痕),可用数据减少到650mb。dvd的密度更大,凹坑更小,带纠错功能的容量为17g。

光存储设备的速度比磁盘慢,但它们非常适合用于制作光盘的主副本软件或者用于按顺序读取的多媒体(音频和视频)文件。也有可写和可重写的cd - rom (CD-R和CD-RW)和dvd - rom (DVD-R和DVD-RW),它们可以像磁带一样便宜地使用存档以及数据共享。

内存成本的不断降低使得新的用途成为可能。一张CD-ROM可以存储1亿个单词,是印刷文字的两倍多Encyclopædia大yabo亚博网站首页手机英百科全书.一张DVD可以放长片电影.然而,人们正在开发更大更快的存储系统,如三维光学介质,用于处理计算机模拟核反应的数据、天文数据和医疗数据,包括x射线图像。这样的应用程序通常需要很多tb (1tb = 1,000 gb)的存储空间,这可能导致索引和检索的进一步复杂化。

大卫Hemmendinger

外围设备

电脑外围设备是用于将信息和指令输入计算机以进行存储或处理并输出处理后的数据的设备。此外,启用的设备传输而计算机之间的数据接收往往被归类为外围设备。

输入设备

一个过多的设备都属于输入的范畴外围.典型的例子包括键盘、鼠标、轨迹球、指向杆、操纵杆、数字平板电脑、触摸板和扫描仪。

键盘包含机械或机电开关,在按下键盘时改变流过键盘的电流。一个微处理器嵌在键盘里的信号会解释这些变化,并向计算机发送信号。除了字母和数字键,大多数键盘还包括“功能”和“控制”键,用于修改输入或向计算机发送特殊命令。

机械老鼠而且轨迹球的工作原理类似,使用橡胶或橡胶涂层的球,可以转两圈连接到一对编码器,测量用户移动的水平和垂直部分,然后转换为计算机显示器上的光标移动。光学鼠标利用光束和相机镜头来转换物体的运动鼠标变成光标移动。

在许多笔记本电脑系统上流行的指向棒采用了一种使用压敏电阻的技术。当用户对摇杆施加压力时,电阻器就会增加电流,从而发出运动已经发生的信号。大多数操纵杆的操作方式类似。

数字平板电脑和触控板在用途和功能上是相似的。在这两种情况下,输入都是从一个装有电子传感器的平板上获取的,这些传感器分别检测到特殊的平板笔或用户手指的存在。

一个扫描仪有点类似于复印机。光源照亮被扫描的物体,和不同数量的反射光被捕获和测量由一个模数转换器连接到光敏感二极管.二极管生成二进制数字的模式,该模式作为图形图像存储在计算机中。