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磁带存储器

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一种叫做真空柱的朴实无华的发明在20世纪50年代成为基于磁带的整个新一代数据存储技术的关键。这项技术帮助提高了数据处理的速度,并解决了企业和政府办公室中充斥大量打孔卡的问题。

在 20世纪 50年代初,IBM、Remington Rand 和其它公司纷纷研究最早的商用电子计算机,利用真空管代替制表机中使用的旧的机械开关。这些初级机器的处理器速度很快,而计算机内存和存储器跟不上这个速度。电子机器每分钟读取 150多张打孔卡,这已达到了纸卡计算的上限。电子设备计算的速度远远高于从打孔卡读取信息的速度。

对更快、更大内存和存储的竞赛成为报纸的头条。媒体最关注的企业有机会在电子计算时代的第一次浪潮中获胜。

在 1900年的巴黎世博会上,丹麦工程师 Valdemar Poulsen 推出了电磁录音技术。20世纪 30年代,德国工程师完善了钢制磁带,而且 IBM 工程师在 20世纪 40年代试验涂磁塑料带,用它作为数据存储和检索的介质。到这一步,问题出现了。他们必须高速启动和停止很薄的磁带,而不能损坏它。与 IBM 开展竞争的 UNIVAC 采用很重的金属带避免这个问题,但这种金属带有明显的缺点。

机械工程师 James A. Weidenhammer 和位于纽约波基普西的 IBM 实验室中的六位工程师一起,受命解决磁带问题,并开发出一个高速驱动器。他说:“我们并不清楚要采用什么方法。极快的启动和停止对于最大程度减少浪费和缩短读写延迟非常重要。据预测,磁带速度达到每秒 100 至 200英寸时,将笨重的磁带存储卷轴加速到足够快的速度明显已经不切实际。磁带通路中需要存储器环路或缓冲器,实现卷轴的逐渐加速。”

磁带中的这些缓冲环路成了问题的焦点。如果工程师能够找到维持足够大的环路的方法,磁带就能够高速启动和停止,而不会损坏。

Weidenhammer 使用普通的真空吸尘器,并将软管倒过来,尝试在磁带上吹气,使环路保持适当的形状。这种方法没有成功。他突发奇想,把吸尘器的导管翻转过来,并围绕磁带环路放置了一个小吸尘器。这种方法看似可行。吸尘器将磁带固定到位,并且减少了可能损坏磁带的具有破坏力的空气阻力。

由于急于尝试新的概念,但手头缺乏真空柱材料,Weidenhammer 让他的年轻助理——工程师 Jack Seely 到最近的杂货店买来一条婴儿短裤用作隔膜。薄而柔软的材料作为一个简单的阀门,使空气流出的速度比进入的速度快,从而产生了部分真空。临时装配的真空柱取得了很好的效果。磁带的长缓冲环路包含在真空柱中的供带和卷带轴下方,使机器的高度达到了几英尺高。

不久以后,IBM 发布了 IBM® 701计算机,该产品配备了 IBM Type 726 磁带阅读器和记录器,存储密度达到了每英寸 100个字符,而速度达到了每秒 75英寸。随后的 IBM 727将密度提高了一倍,达到每英寸 200个字符,并将速度提高到每秒 500英寸。在 IBM System/360 于 1964年推出时,IBM 的真空柱磁带驱动器可以每秒处理 90,000个字符,并且可在 0.0015秒内启动和停止。

这项发明不仅打破了内存和存储器的僵局,而且 IBM 真空柱成为了一个行业标准,在接下来的几十年内,IBM 和其它制造商都采用了这种标准。

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