在如今這個(gè)科技飛速發(fā)展的時(shí)代，計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)存儲技術(shù)的發(fā)展歷程中，有一個(gè)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(gè)名字。但在計(jì)算機(jī)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(dá) 20 年之久 。在那個(gè)時(shí)代，計(jì)算機(jī)的體積龐大，運(yùn)算速度相對較慢，而磁芯存儲器作為計(jì)算機(jī)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(gè)已經(jīng)被時(shí)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(jìn)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(gè)在計(jì)算機(jī)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(yuǎn)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(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室工作，主要研究電腦的設(shè)計(jì)和應(yīng)用。在實(shí)驗(yàn)室里，他全身心地投入到對計(jì)算機(jī)存儲技術(shù)的研究中，經(jīng)過無數(shù)次的試驗(yàn)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(jì)算機(jī)存儲技術(shù)的一次重大突破。它的出現(xiàn)，解決了當(dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)存儲容量小、速度慢的難題，為計(jì)算機(jī)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)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(shí)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(jì)算機(jī)主存儲器的首選，廣泛應(yīng)用于各種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，推動(dòng)了計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展。

二、探秘：獨(dú)特的工作原理

磁芯存儲器能夠在計(jì)算機(jī)發(fā)展史上留下濃墨重彩的一筆，憑借的正是其獨(dú)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(shí)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(gè)陣列。當(dāng)導(dǎo)線中流過不同方向的電流時(shí)，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(jì)算機(jī)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(gè)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(shí)驗(yàn)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(dá)到或超過這個(gè)閾值時(shí)，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(shí)，每個(gè)磁芯都有 X、Y 互相垂直的兩個(gè)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(shí)，只有 X、Y 坐標(biāo)對應(yīng)的那個(gè)磁芯上會同時(shí)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(dá)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(gè)布滿小格子的棋盤上，我們只對特定坐標(biāo)的格子進(jìn)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(shí)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(gè)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(shí)我們就知道這個(gè)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(gè)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(gè)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(jìn)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(shí)，每讀一頁，這頁的內(nèi)容就會被自動(dòng)修改成我們讀過的標(biāo)記，所以讀完后還得手動(dòng)把原來的內(nèi)容再抄回去，是不是很麻煩呢？也正是因?yàn)檫@個(gè)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(shí)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(shí)刻，成為了計(jì)算機(jī)存儲領(lǐng)域的主流技術(shù)，統(tǒng)治了計(jì)算機(jī)內(nèi)存市場長達(dá) 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(jì)算機(jī)都采用了磁芯存儲器作為主存儲器。

從大型機(jī)到小型機(jī)，從科研機(jī)構(gòu)到商業(yè)公司，磁芯存儲器無處不在。它不僅為計(jì)算機(jī)的普及和應(yīng)用提供了堅(jiān)實(shí)的支持，還推動(dòng)了計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展和創(chuàng)新。在那個(gè)時(shí)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(shí)代，計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)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(shí)，阿波羅 11 號飛船上的計(jì)算機(jī)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(shí)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(jì)算機(jī)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(shí)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(yuǎn)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(yùn)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(qiáng)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(jì)算機(jī)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(gè)小小的芯片上，這使得計(jì)算機(jī)的體積得以大幅縮小，為計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)的價(jià)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(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)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(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，其工作原理和設(shè)計(jì)理念也為后續(xù)的研究和創(chuàng)新提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)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(jì)算機(jī)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(gè)典型的例子就是 “Core Dump”。在程序崩潰或異常中斷時(shí)，操作系統(tǒng)會將當(dāng)時(shí)的內(nèi)存狀態(tài)記錄下來，保存在一個(gè)文件中，這個(gè)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(jì)算機(jī)內(nèi)存早已不再使用磁芯，但這個(gè)名字卻被保留了下來，成為了計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的一個(gè)專業(yè)術(shù)語，體現(xiàn)了磁芯存儲器在計(jì)算機(jī)發(fā)展史上的深遠(yuǎn)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(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展歷程，也讓我們更加珍惜現(xiàn)代計(jì)算機(jī)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(gè)縮影。從誕生時(shí)的驚艷登場，到輝煌時(shí)期的廣泛應(yīng)用，再到落幕時(shí)的無奈退場，磁芯存儲器見證了計(jì)算機(jī)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(yuǎn)保持領(lǐng)先，不斷創(chuàng)新和進(jìn)步才是推動(dòng)行業(yè)發(fā)展的核心動(dòng)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(jìn)，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(qiáng)大的存儲體驗(yàn)。

作為科技愛好者，我們應(yīng)該關(guān)注科技發(fā)展的動(dòng)態(tài)，感受科技進(jìn)步帶來的魅力。同時(shí)，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(shí)，不要忘記那些為科技發(fā)展做出貢獻(xiàn)的先驅(qū)們，他們的智慧和努力是科技進(jìn)步的基石。