隨著時代的發(fā)展，科技的進步造就了如今美妙的時代，智能汽車、觸屏手機、平板電腦等眾多高科技產(chǎn)品逐漸滲透進我們的生活中。在這些產(chǎn)品的研發(fā)制造中，存儲器的作用不可忽視，它雖然體積小但有著不可替代的作用，甚至決定了產(chǎn)品的質量。而它超過百年的發(fā)展史也同樣驚人，從最初的打孔機到藍光DVD再到現(xiàn)在的微型存儲器，其每一步的發(fā)展都留下了堅實的腳印。下面就讓我們對他進行一次科普宣傳，重新認識一下存儲器。

何為存儲器？

存儲器是記憶信息的實體，是數(shù)字計算機具備存儲數(shù)據(jù)和信息能力，能夠自動連續(xù)執(zhí)行程序，進行廣泛的信息處理的重要基礎。它是現(xiàn)代信息技術中用于保存信息的記憶設備。其概念很廣，有很多層次，在數(shù)字系統(tǒng)中，只要能保存二進制數(shù)據(jù)的都可以是存儲器；在集成電路中，一個沒有實物形式的具有存儲功能的電路也叫存儲器，如RAM、FIFO等；在系統(tǒng)中，具有實物形式的存儲設備也叫存儲器，如內存條、TF卡等。計算機中全部信息，包括輸入的原始數(shù)據(jù)、計算機程序、中間運行結果和最終運行結果都保存在存儲器中。它根據(jù)控制器指定的位置存入和取出信息。有了存儲器，計算機才有記憶功能，才能保證正常工作。

發(fā)展歷史

如今，我們PC上常用的存儲設備容量基本都是幾百G。即便是小巧的MP3播放器和其他手持設備，通常都是好幾個G。但在幾十年前，這么大的存儲量只能在科幻小說中出現(xiàn)。有時候，我們會理所當然地認為當今的硬盤存儲量就應該這么大，其實不然，這都是由科學家們逐步研發(fā)不斷進步而來的。

1950年，世界上第一臺具有存儲程序功能的計算機EDVAC由馮.諾依曼博士領導設計。它的主要特點是采用二進制，使用汞延遲線作存儲器，指令和程序可存入計算機中。1951年3月，由ENIAC的主要設計者莫克利和埃克特設計的第一臺通用自動計算機UNIVAC-I交付使用。它不僅能作科學計算，而且能作數(shù)據(jù)處理。

選數(shù)管

選數(shù)管是20世紀中期出現(xiàn)的電子存儲裝置，是一種有直觀存儲轉為機器存儲的裝置。其實在19世紀出現(xiàn)的穿孔紙帶存儲就是一種由直觀存儲轉向機器存儲的產(chǎn)物，他對19世紀西方某國的人口普查起到了關機的加速作用。

選數(shù)管的容量從256~4096bit不等，其中4096bit的選數(shù)管有10inch長，3inch寬，最初是1946年開發(fā)的，因為成本太高，并沒有獲得廣泛使用。

8位的打孔紙帶存儲器

和打孔卡一樣，也是紡織行業(yè)的機械化織布機率先使用打孔紙帶。在計算機上，打孔紙帶即可用于數(shù)據(jù)輸入，也可用于存儲輸出數(shù)據(jù)。紙帶帶上的每一行孔代表一個字符。這樣需要的紙條特別長，一旦斷裂，十分難處理。后改為圓筒狀。

磁鼓存儲器

磁鼓存儲器在50至60年代用作計算機的主要外存儲器。它利用電磁感應原理進行數(shù)字信息的記錄(寫人)與再生(讀出)，由作為信息載體的磁鼓筒，磁頭，讀寫及譯碼電路和控制電路等主要部分組成。磁鼓筒是一個高速旋轉的精密非磁性材料圓柱，其外表面涂敷一層極薄的磁性記錄媒體。作為電磁轉換器的磁頭與鼓筒表面保持微小而恒定的間隙并沿鼓筒軸線均勻排列，在電子電路的控制下進行信息的寫入和讀出。磁鼓的種類很多，按機械結構可分為臥式和立式磁鼓;按磁頭與鼓筒外表面保持微小間隙的方式可分為固定頭磁鼓和浮動頭磁鼓，后者又可分為靜壓式浮動磁鼓和動壓式浮動磁鼓。采用動壓式浮動磁頭的浮動磁鼓是磁鼓技術能達到的最先進水平。隨著磁盤存儲器的出現(xiàn)與發(fā)展，60年代以后磁鼓存儲器已逐漸被淘汰，目前僅用于特殊應用場合。

激光光盤

它是CD-ROM（比CD早4年）和其他光學存儲媒介的先驅。它主要用于電影。1978年12月5日，首款商用激光光盤上市（當時稱為激光影碟，是Discovision公司的新品牌），其直徑為30cm（11.81英寸）。

磁帶

磁帶錄音磁頭實際上是個蹄形電磁鐵，兩極相距很近，中間只留個狹縫。整個磁頭封在金屬殼內。錄音磁帶的帶基上涂著一層磁粉，實際上就是許多鐵磁性小顆粒。磁帶緊貼著錄音磁頭走過，音頻電流使得錄音頭縫隙處磁場的強弱、方向不斷變化，磁帶上的磁粉也就被磁化成一個個磁極方向和磁性強弱各不相同的“小磁鐵”，聲音信號就這樣記錄在磁帶上了。放音頭的結構和錄音頭相似。當磁帶從放音頭的狹縫前走過時，磁帶上“小磁鐵”產(chǎn)生的磁場穿過放音頭的線圈。由于“小磁鐵”的極性和磁性強弱各不相同，它在線圈內產(chǎn)生的磁通量也在不斷變化，于是在線圈中產(chǎn)生感應電流，放大后就可以在揚聲器中發(fā)出聲音。普通錄音機的錄音和放音往往合用一個磁頭。

軟盤

軟盤也是由IBM發(fā)明，流行于20世紀70年代中期到21世紀初。首款軟盤是8英寸的，后續(xù)又有5.25英寸和3.5英寸的。第一塊軟盤于1971年面世，容量為79.7KB，是只讀型的。讀寫型軟盤于次年才問世。

硬盤（機械硬盤）

固態(tài)硬盤（SSD）是使用固態(tài)內存來保存永久性數(shù)據(jù)。它和傳統(tǒng)硬盤（HDD）有所不同，HDD是機電設備，包括可旋轉的磁盤和可移動的讀寫磁頭。相反，SSD使用微型芯片，并沒有可以移動的部件。所以，和HDD相比，SSD的抗震性更強、噪音更低、讀取時間和延遲時間更少。SSD和HDD有著相同的接口，因此在大多數(shù)應用程序中，SSD可以很容易取代HDD。

存儲器的容量計算

存儲器是如何計算的呢？首先，存儲器的容量是指一個存儲器芯片所能存儲的二進制信息量。

存儲器芯片的容量=存儲單元數(shù)×每單元的數(shù)據(jù)位數(shù)

簡單來講，為了便于存放和取出數(shù)據(jù)，每個存儲單元必須有一個固定地址。為了減少存儲器芯片向外引出的地址線，在存儲器芯片內部都自帶譯碼器。根據(jù)二進制編碼譯碼原理，n跟地址線可以譯成2n個地址（單元）。因此，根據(jù)存儲器芯片的存儲容量就可知道該芯片向外引出的地址線根數(shù)。

存儲器的存儲速度一般用存儲時間來衡量，存取時間越小速度越快，一般超高速存儲器速度小于20ns，中速存儲器在100-200ns之間，低速存儲器大于300ns。

常見類別和原理

如今的存儲器以被用在各個行業(yè)里的多種產(chǎn)品上，它們的分類大體上按照介質、存取方式和應用三大類進行劃分。

按照其在計算機系統(tǒng)中的作用

•  主存儲器（主存）：通常指我們所說的內存，它可以直接與CPU交換數(shù)據(jù)的存儲器，特點速度快，容量小，價格高。主存采用半導體制作，所以是易失性存儲器；

•  輔助存儲器（輔存）：通常指我們所說的外存，用來存放當前沒有使用的程序和數(shù)據(jù)，它不能直接與CPU交換數(shù)據(jù)，需要加載到主存。特點速度慢，容量大，價格便宜。輔存屬于非易失性存儲器；

• 緩沖存儲器（緩存）：主要用到倆個速度不同的部件之中，現(xiàn)在基本用在CPU與主存之間，起到緩存的作用。

按照存儲器的介質分類

• 半導體存儲器：由半導體組成的存儲器稱為半導體存儲器，半導體的存儲器體積小，功率低，存取時間短。但是電源消失時，所存儲的數(shù)據(jù)也會丟失，是一種易失性存儲器；

•  磁材料存儲器：由磁材料做成的存儲器稱為磁性存儲器，在金屬或塑料上涂抹一層磁性材料，用來存放數(shù)據(jù)，特點是非易失即斷電后不數(shù)據(jù)不消失，存取速度比較慢；

• 盤存儲器：光盤存儲器使用激光在磁光材料上進行讀取，特點是非易失性，耐用性好，記錄密度高。現(xiàn)在多用在計算機系統(tǒng)中用作外部存儲。

按照存儲器的數(shù)據(jù)存取方式分類

隨機存儲器（Random Access Memory RAM）：RAM（隨機存儲器）是一種可讀可寫的存儲器，它的任何一個存儲單元的內容都可以隨機存取，而且存取的時間與物理位置無關，我們的內存（主存）就是這種RAM（隨機存儲器）；易失性存儲器的代表就是RAM，RAM又分DRAM（動態(tài)隨機存儲器）和SRAM（靜態(tài)隨機存儲器），他們之前不同在于生產(chǎn)工藝的不同，SRAM保存數(shù)據(jù)是靠晶體管鎖存的，DRAM保存數(shù)據(jù)靠電容充電來維持。SRAM的工藝復雜，生產(chǎn)成本高，所以貴，容量比較大的RAM我們都選用的是DRAM; DRAM和SRAM都是異步通信的，速率沒有SDRAM和SSRAM快。所以現(xiàn)在大容量RAM存儲器一般選用SDRAM（同步動態(tài)隨機RAM）的，現(xiàn)在我們電腦里面用的內存條就是RAM。那么DDR SDRAM和SDRAM的區(qū)別在于DDR（double data rate）雙倍速率。SDRAM只在時鐘的上升沿表示一個數(shù)據(jù)，而DDR SDRAM能在上升沿和下降沿都表示一個數(shù)據(jù)。DDR也一步步經(jīng)過改良出現(xiàn)了一代、二代、三代，現(xiàn)在已經(jīng)研制出第四代。

只讀存儲器（Read Only Memory ROM）：ROM（只讀存儲器）是一種只能寫入一次原始信息，寫入之后，只能對去內部的數(shù)據(jù)進行讀出，而不能隨意重新寫入新的數(shù)據(jù)去改變原始信息；ROM分為MASK ROM、OTPROM、EPROM、EEPROM。MASK ROM是掩膜ROM這種ROM是一旦廠家生產(chǎn)出來，使用者無法再更改里面的數(shù)據(jù)。OTPROM(One Time Programmable ROM)一次可變成存儲器，出廠后用戶只能寫一次數(shù)據(jù)，然后再也不能修改了，一般做存儲密鑰。EPROM(Easerable Programmable ROM)這種存儲器就可以多次擦除然后多次寫入了。但是要在特定環(huán)境紫外線下擦除，所以這種存儲器也不方便寫入。EEPROM(Electrically Easerable Programmable ROM)電可擦除ROM，一種特殊形式的閃存，其應用通常是個人電腦中的電壓來擦寫和重編程。現(xiàn)在使用的比較多因為只要有電就可擦除數(shù)據(jù)，就可以寫入數(shù)據(jù)。

閃存(FLASH)是一種非易失性存儲器，允許在操作中被多次擦或寫，而且斷電數(shù)據(jù)也不會丟失。因為閃存不像RAM（隨機存取存儲器）一樣以字節(jié)為單位改寫數(shù)據(jù)，因此不能取代RAM。這種科技主要用于一般性數(shù)據(jù)存儲，以及在電腦與其他數(shù)字產(chǎn)品間交換傳輸數(shù)據(jù)，如儲存卡與U盤。閃存是非易失性的存儲器，所以單就保存數(shù)據(jù)而言, 它是不需要消耗電力的。與硬盤相比，閃存有更佳的動態(tài)抗震性。這些特性正是閃存被移動設備廣泛采用的原因。閃存還有一項特性：當它被制成儲存卡時非常可靠，即使浸在水中也足以抵抗高壓與極端的溫度。閃存的寫入速度往往明顯慢于讀取速度。

我們最常見的閃存卡（Flash Card）就是利用閃存（Flash Memory）技術達到存儲電子信息的存儲器，一般應用在數(shù)碼相機，掌上電腦，MP3等小型數(shù)碼產(chǎn)品中作為存儲介質，所以樣子小巧，有如一張卡片，所以稱之為閃存卡。根據(jù)不同的生產(chǎn)廠商和不同的應用，閃存卡大概有U盤、SmartMedia（SM卡）、Compact Flash（CF卡）、MultiMediaCard（MMC卡）、Secure Digital（SD卡）、Memory Stick（記憶棒）、XD-Picture Card（XD卡）和微硬盤（MICRODRIVE）。這些閃存卡雖然外觀、規(guī)格不同，但是技術原理都是相同的。

NAND FLASH和NOR FLASH都是現(xiàn)在用得比較多的非易失性閃存。它可以對稱為塊的存儲器單元塊進行擦寫和再編程。任何flash器件的寫入操作只能在空或已擦除的單元內進行，所以大多數(shù)情況下，在進行寫入操作之前必須先執(zhí)行擦除。NAND器件執(zhí)行擦除操作是十分簡單的，而NOR則要求在進行擦除前先要將目標塊內所有的位都寫為0。由于擦除NOR器件時是以64～128KB的塊進行的，執(zhí)行一個寫入/擦除操作的時間為5s，與此相反，擦除NAND器件是以8～32KB的塊進行的，執(zhí)行相同的操作最多只需要4ms。因此，NOR閃存作為隨機存儲介質，用于數(shù)據(jù)量較小的場合；NAND閃存作為連續(xù)存儲介質，適合存放大的數(shù)據(jù)。