看得见的存储

以ENIAC的发明为标志，人类正式进入电子计算机时代。但是ENIAC依然不是现代意义上的电子计算机，它并不能存储程序。冯·诺依曼提出的架构的确可 行，但是第一台真正应用了可存储程序思路的电子计算机，则是英国在1948年开发的“小规模实验机”，它的昵称更广为人知：Baby计算机。这台机器的开 发者是弗雷德里克·克兰·威廉姆斯和他的助手汤玛斯·基尔伯恩，他们也是历史上第一种随机访问存储器的发明者；这种存储装置，用的是人们早已熟悉的显示装 置：阴极射线管（CRT）。

1896年，德国物理学家卡尔·斐迪南·布劳恩发明了阴极射线管。它用电子撞击涂了荧光粉的显示屏内表面，以电磁场控制电子偏转的幅度，能够显示出图像。 人们很快意识到了这种设备的用途，并且很早就应用在雷达中。但是使用阴极射线管做为存储装置，却只是在二战之后才成为现实。

威廉姆斯在28岁那年获得了博士学位，并且开始投身于电信研究的工作。随着二战爆发，他的研究方向开始转向军用通讯领域，并且成了这一领域的名人。 1945年，威廉姆斯受邀访问了麻省理工学院和宾夕法尼亚大学的莫尔学院，就是在美国，他萌生了使用CRT来存储数据的设想。和水银延迟线一样，这种存储 器最初的设想，也是为了让雷达能够更好地分辨移动和非移动物体。和水银延迟线相比，它的速度要快得多。

回到英国之后，他马上开始投入到CRT存储的研究。他尝试用阴极射线管存储模拟数据和数字数据；前者用于雷达，后者则可能会用于电子计算机——实际上，不久之后，这两种方式都被开发出来了。

从原理上看，阴极射线管存储也算不上十分复杂。电子撞击在荧光屏上，导致撞击部位的电荷改变；感知这些电荷的数量，就可以读出当前位置存储的是1还是0。但是如何感知这些电荷，是个工程难题。

这时候，一个26岁的小伙子解决了这个问题；他叫汤玛斯·基尔伯恩，后来成为了英国最著名的计算机科学家之一，也是一位计算机先驱奖获得者。

二维存储

汤玛斯·基尔伯恩比威廉姆斯小十岁，在威廉姆斯获得博士学位那一年，汤玛斯刚刚被剑桥大学的西德尼学院录取。他的父亲是一位靠自己的艰苦努力而白手起家的 典范，这种勤奋的精神显然也影响了汤玛斯。在剑桥的时候，他参加了一个飞行员培训班，但是因为视力不达标而未能入伍，被转送到另一个学习电磁和电子学的培 训班，继而被分配到英国电信研究院，在威廉姆斯的手下工作。

（1998）

两人配合得很好。战后，威廉姆斯在曼彻斯特大学担任电子技术实验室主任，汤玛斯也依然和他一起工作。他很快设计出了CRT存储器，在一个CRT上，能够存 储2048位。在这种存储器工作的时候，屏幕上会出现方方正正的绿色点阵，其中有一些更亮，它们意味着“1”；而另外那些暗淡的，则表示“0”。

这种装置被命名为“威廉姆斯-基尔伯恩管”，往往简称成威廉姆斯管。和后来的所有内存一样，威廉姆斯管需要不间断的电源供应，不过它有两个特征让它超越了同时代的其它存储设备：这种存储器的速度是当时最快的；它也是世界上第一种随机访问存储器。

说起来，之前的种种存储装置，都只能算是顺序访问存储器。人们无法直接跳到磁带上的某个存储点，磁鼓旋转一周的速度也决定了访问数据需要的时间。而威廉姆斯管则不然；当读取或者写入时，所需要的时间与这段信息所在的位置无关。

以威廉姆斯管为主题，汤玛斯完成了他的博士论文，并且开始尝试将威廉姆斯管应用在计算机上。1951年，马克一型研制成功，它的原型机就是为了测试威廉姆 斯管的可用性。同年，美国普林斯顿大高等研究院的计算机也完成，同样使用了威廉姆斯管。第二年，在IBM首台全电子商用计算机701上，也使用威廉姆斯管 来作为内存。在二十世纪五十年代那个计算机萌芽时期，威廉姆斯管成为了许多计算机不可或缺的元件。

但是威廉姆斯管的辉煌并没有持续很久。在大洋彼岸的美国，一个留学生设计出一种宛如精细手工的存储装置，并且很快风靡一时，甚至促进了计算机病毒的诞生。磁芯来了。

本系列前文可见《记忆传承，信息永生》系列