原载《中国计算机学会通讯》2020年 第10期

内存

1947年8月，所谓世界上第一台电子计算机ENIAC被运往美国阿伯丁军械试验场弹道实验室。这个由近1.8万只电子管、7万个电阻器等元件组成的大家伙耗电太大，它一开机，周围就得拉闸停电。每次开机或进行新的运算，一群工程师就得把6000多根多芯导线拔出再插上。

造成这种现象的根本原因是ENIAC没有内存（也叫主存），所有的数据和指令都通过外设来完成，连接外设的就是那6000多根多芯导线。不久，水银延迟线存储器诞生了，它却不是世界上最早的内存。

电子管时代（1946—1958）

在电子管计算机时代，主存主要有磁鼓、水银延迟线、威廉管等。

1. 磁鼓

1942年，一对磁鼓用于ABC电子数字计算机。后来，磁鼓存储器有时也被用于外存。

2. 水银延迟线存储器

水银延迟线最早应用在雷达设备上，1947年开始用作ENIAC的内存。它由一系列直径10毫米、长1500毫米的水银管组成，每个重量超过1吨。

3. 威廉管

威廉管类似于小型CRT的显像管，1947年被投入商用。类似的还有并没有投入生产的选数管。

晶体管时代（1959—1963）

中国人应该为磁芯存储器感到骄傲，因为发明人是著名的美裔华人科学家王安。实际上，从50年代初到70年代初，磁芯一直是内存的首选，贯穿了晶体管计算机整个时代。

磁芯存储器由一个个磁芯组成，磁芯是一个个芝麻粒大小的小磁环，从中间穿两根线，正一根、反一根，难度极大。

集成电路时代（1964至今）

这一时期，半导体存储器上位为主流内存。

从1969年4月到1970年，英特尔陆续推出了4款具有里程碑意义的产品：世界第一块固态存储器3101；第一款MOS存储器1101；第一款大规模商业生产的动态随机存取存储器（DRAM）1103，也被称为“最不好用的半导体”；第一个可擦写可编程只读存储器（EPROM）1702，它为英特尔公司前期阶段赚的钱最多。图1为笔者收藏的部分内存，从左到右、从上到下分别为磁致伸缩延迟线内存，美国、苏联的磁芯存储器，Intel 3101、1101、1103和1702。

内存此后的发展轨迹为：286的30 pin SIMM内存→486的72 pin SIMM→Pentium的EDO DRAM→PII的SDRAM→P4的DDR内存→现在的DDR4内存。

外存

外存的历史更加悠久，且种类五花八门、精彩纷呈。

以主流存储器硬盘出现的时间（1956年）和光驱开始应用的时间（1982年）为分界线，外存的历史可以分为早期、近期和当今三个时期。

早期（1725—1955）

1.穿孔卡片

穿孔卡片是最早的存储媒介。

1725年，法国纺织工人巴西莱·布乔（Basile Bouchon）发明了穿孔卡；1801年，机械师约瑟夫-玛丽·雅卡尔（Joseph-Marie Jacquard）利用穿孔卡控制织花图样。1887年，美国工程师赫尔曼·何乐礼（Herman Hollerith）发明了自动制表机，第一次把数据转化为二进制信息，用于储存和统计数据。穿孔卡片一度是数据和程序的重要载体，至今仍未绝迹，生命周期长达200多年。

2.穿孔纸带

雅卡尔将穿孔卡片按顺序捆绑在一起，已是穿孔纸带的雏形。1857年，英国人用连续的穿孔纸带来记录莫尔斯电码，后被广泛用于电子计算机。

在小小的纸带上，箭头表示其运行方向。纸带上面有同步定位孔、中导孔、数据分组孔、奇偶校验孔，另外有数字行、字母行；有孔表示1，无孔为0，100米纸带的容量约为8K。

3.数据磁带

磁带最早存储的不是歌曲，而是数据。早期的磁带是一张直径为12英寸的金属圆盘，整盘磁带长达1200英尺，非常重。盒式磁带出现得较晚，其中一种就是存放歌曲的录音磁带。1972年，惠普公司首次将它应用在HP 9830计算机上。

盒式磁带的存读需要一定技术，一般人玩不转。当时不少人有过这样的体验，即费了九牛二虎之力，却怎么也存不进、读不出。图2为笔者收藏的部分早期存储器，第一行为穿孔卡片和穿孔纸带，第二行为钢丝录音带、数据磁带和圆盘磁带。

近期（1956—1981）

1.硬盘

1956年9月，IBM制造出世界上第一台磁盘存储系统IBM 350 RAMAC，直径24英寸，重达1吨，容量5MB。早期硬盘的直径有24、22、14、10.5英寸等多种，最大的为39英寸。

IBM为硬盘技术做出了重要贡献：1968年首次提出“温彻斯特”技术，制造出世界第一个温盘；发明了薄膜磁头；2000年推出第一款“玻璃硬盘”等。5英寸和3英寸硬盘则分别由希捷和昆腾发明。

美国的硬盘技术是当之无愧的世界一流水平，日本、韩国和中国台湾在第二梯队各据一席。

2.软盘

软盘有32、8、5、3、1.8英寸等规格。

1967年，IBM推出世界上第一款软盘，直径为32英寸。4年后，磁盘之父艾伦·舒加特（Alan Shugart）推出8英寸磁盘。之后，他又研制出5.25英寸软盘，容量为360KB，后来达到了1.18MB。因此5英寸软盘有高密度和低密度两种。

1979年，索尼推出了3.5英寸的双面软盘。20世纪90年代，容量为1.44MB的3.5英寸软盘大行其道。图3为笔者收藏的部分硬盘、软盘及驱动器，从左到右、从上到下依次为14、8和5英寸的硬盘（5M，容量最小的st-506硬盘），世界最小的温盘东芝0.85英寸硬盘、8英寸软盘和8英寸软驱。

当今（1982至今）

1.光盘

光盘经历了LD、CD-DA和CD-ROM三个阶段。现在的光盘技术正朝向高密度方向发展，蓝光、多层多阶光盘和全息存储光盘，以及采用双光子3D技术等新型光盘已经出现。

2.其他盘片

其他存储技术可谓璨如繁花、转瞬即逝，如闪存、微盘等。图4展示了笔者收藏的一部分昙花一现的存储器，从左至右、从上到下依次为磁光盘、MO光盘、光软盘、ZIP盘，巨龙硬盘仿真卡、LS-120软盘、Clik!磁盘和MD74碟片。

为了寻找更好的存储器，人们对电、光、声、磁等多种物理现象进行探索，在存储器的容量、尺寸、速度、价格上挖空心思，但都败在了光驱、U盘和移动硬盘上。不过，一切都是暂时的。

中国存储业的突围之路

目前市场上最主要的存储器有三种：DRAM、NOR flash和NAND flash，前两项占存储市场的98%，而这两项又被韩国、美国占据了95%和99%的市场份额。同时，PRAM、MRAM、ReRAM等新型存储技术正喷薄欲出。

中国大陆的存储市场巨大，但国产化率几乎为零。不过，目前新型存储器还不成熟，尚未形成行业垄断，所以我国在存储行业机遇尚存。

在巨大的铁幕笼罩下，中国要发挥自己的优势，在导向、基础、生态、人才、技术、资本上下功夫，从设计、制造、封测三大环节突破一点从而带动其余，星火燎原，杀出一条中国存储业的突围之路。