Memory & Storage: Crash Course Computer Science #19

CrashCourse

5 Jul 201712:17

Summary

TLDR本视频介绍了计算机存储和内存的发展历程。最初使用的是纸卡和纸带，随后发展到延迟线存储和磁芯存储。磁芯存储因其随机访问能力而成为1950年代至1970年代的主要存储技术。接着，磁带驱动器和磁鼓存储器相继出现，尽管速度较慢，但成本较低，适合大量数据存储。1956年IBM推出了世界上第一台硬盘驱动器RAMAC 305，开启了硬盘存储时代。随着技术进步，出现了软盘、CD、DVD等光学存储介质。现代则转向了固态技术，如固态硬盘(SSD)，它们速度快，无机械部件。整个视频展示了存储技术从早期的高成本、低容量到现在的低成本、高容量的指数级增长。

Takeaways

💾 计算机存储和内存是不同的概念：存储是持久的，即使断电数据也会保留，而非易失性内存在断电后会丢失数据。
📉 随着技术进步，易失性内存和非易失性存储的速度差异正在缩小，两者之间的界限变得模糊。
📚 最早的计算机存储是纸卡和纸带，通过打孔来存储数据，但这种方式速度慢且不易修改。
📶 延迟线存储是早期实用的存储方式，通过液体中的声波来存储数据，但访问速度受限。
🧲 磁芯存储是将小磁环（磁芯）排列成网格，通过电流改变磁化方向来存储数据，是20世纪50年代至70年代主要的随机访问存储技术。
💿 磁带存储是UNIVAC计算机引入的，它使用一长条磁性材料，通过磁头读写数据，尽管速度较慢，但因其成本低廉至今仍用于数据存档。
🎛️ 磁鼓存储是50年代和60年代流行的技术，通过旋转的金属鼓和读写头来读写数据，但制造成本较高，最终被硬盘驱动器取代。
🖥️ 硬盘驱动器使用磁性盘片存储数据，可以堆叠多个盘片，提供更大的存储面积，是现代计算机的主要存储设备。
📀 光盘存储技术如CD和DVD，通过表面物理凹槽反射不同光线来存储数据，但访问速度较慢。
💿 软盘是便携式存储介质，曾广泛使用，但随着技术发展，逐渐被更高密度的存储介质取代。
📊 从早期的磁芯存储到现在的固态硬盘（SSD），存储技术经历了从高成本到低成本、从慢速到高速的显著进步。
🔋 现代计算机使用内存层次结构，结合了快速但昂贵的内存和慢速但便宜的存储，以平衡成本和速度。

Q & A

计算机内存和存储之间有什么区别？
-计算机内存是易失性的，断电后数据会丢失，而存储是持久性的，数据即使在断电后也会保留，直到被覆盖或删除。
最早的计算机存储技术是什么？
-最早的计算机存储技术是纸卡穿孔和纸带穿孔。
SAGE系统是一个什么类型的系统？
-SAGE是美国军方的半自动地面环境（Semi-Automatic Ground Environment）系统，是一个防空系统，于1958年投入使用。
延迟线存储是如何工作的？
-延迟线存储使用装满液体（如汞）的管子，通过在一端产生压力波并传播到另一端，利用压力波的传播延迟来存储数据。
磁芯存储是如何存储数据的？
-磁芯存储使用小的磁性圆环（磁芯），通过电流在导线中的方向来改变磁芯的磁化方向，以此来存储1和0。
磁带存储的主要缺点是什么？
-磁带存储的主要缺点是访问速度慢，因为磁带是顺序访问的，需要倒带或快进才能找到所需的数据。
硬盘驱动器是如何工作的？
-硬盘驱动器使用磁性盘片，通过读写头在盘片上存储和检索数据。盘片是薄的，可以堆叠在一起，提供了大量的存储面积。
什么是内存层次结构？
-内存层次结构是一种计算机存储组织方式，其中包含少量快速但昂贵的内存、更多中等速度但较便宜的内存，以及大量速度较慢但成本低廉的内存。
现代硬盘驱动器相比早期磁芯存储技术有何改进？
-现代硬盘驱动器的存储容量大大增加，成本大幅降低，平均寻道时间也缩短到1/100秒以下，相比磁芯存储技术，每比特的成本从1美分降低到了0.0000000005美分。
固态硬盘（SSD）相比传统硬盘驱动器有何优势？
-固态硬盘（SSD）没有移动部件，因此不需要寻道，访问时间通常在1/1000秒以下，比传统硬盘驱动器快得多。
为什么计算机今天仍然使用内存层次结构？
-尽管固态硬盘（SSD）的速度非常快，但仍然比计算机的RAM慢很多。因此，计算机今天仍然使用内存层次结构，以平衡成本和速度。
从1940年代到现在，存储技术的成本下降了多少？
-从1940年代早期的磁芯存储成本每兆字节数百万美元，成本稳步下降，到2000年仅为几美分，今天仅为几分之一美分。