原创 RAM技术档案（连载之三）

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水银延迟线存储器虽然解决了计算机的存储问题，但因为这种存储装置体积过于庞大，又十分笨重，而且数据存取速度很慢，所以不久就被静电存储管（Electrostatic Storage Tube）所取代。静电存储管实质上就是一种阴极射线管(Cathode Ray Tube，简称CRT)，是英国曼彻斯特大学的科学家威廉（Freddie C. Williams）于1948年设计的，因此也称作威廉管（Williams tube）。

静电存储管的工作原理如下：阴极被加热产生电子，当控制极上电压高于阴极电压时，电子受到控制极正电的吸引，离开阴极，形成电子束，然后进入加速极被加速到很高的速度，最后被荧光屏背后的阳极高压吸引，猛烈轰击荧光屏上的荧光粉，在荧光屏上产生一个光点。

在CRT的颈部安装了X、Y两个电磁线圈，X线圈水平安装，Y线圈垂直安装。当两个线圈中同时流过锯齿波电流时，所产生的磁场能使电子束同时在屏幕的水平方向和垂直方向上进行扫描，电子束所到之处，就在屏幕上留下一个光点。由于磷光粉的存在余辉效应，电子束离开后，磷光粉发出的光不会立即消失，所以光点就连成了一条亮线，许多条亮线则构成了一个发光的平面。

弄明白了CRT的显示原理，阴极射线存储管存储数据的道理就不难理解了。如图6所示，阴极射线存储管显示屏外面涂覆着一层金属薄膜P，在它与CRT的金属膜S之间是一层玻璃，两层金属膜形成一个电容。我们知道，电容具有储存电荷的作用，每一次电子发射不仅会在屏幕的磷光物质上留下一个亮点，而且会把电荷留在屏幕上，大约0.2秒后静电才会释放掉。利用这一时间延迟，正好可以实现信息的存储。P连接到放大器，在放大器中产生一个与电容中的电荷成比例的电压，随后由鉴别电路分辨出放大器的输出波形与屏幕上的亮点、暗点是否相对应。这样，数据位随机地存储在屏幕适当的位置上（亮点表示逻辑0，暗点表示逻辑1），读取它们时——仍然以随机的形式——用一定的偏转电流使电子束指向它，而X、Y方向的偏转电流值由寻址逻辑电路产生。

Figure 6  Cathode ray tube storage

阴极射线存储管是一种可视化存储器（如图7），其屏幕直径5英寸，可显示32个40位数据以及一个20位的地址页。该存储管可存储32×40＝1280位数据，每个数据位的存取时间大约为10ms。

Figure 7   Dot pattern on the screen of a Williams memory tube

较有代表性的阴极射线存储管产品为IBM706（如图8），它被用以IBM 701军用计算机中，其存储单元中使用了72个阴极射线管，共可存储10,240 bit的数据，存取速度为12ms，这个速度在当时是很快的，非常适合用作随机存取存储器。

Figure 8a    Williams storage tube 

Figure 8b   IBM Model 701 Electrostatic storage unit

还有一种与阴极射线存储管类似的存储器——静电存储管（Electrostatic storage tube）两者存储原理基本相同，但后者既没有荧光屏，也没有扫描线圈，是一中“看不见的”阴极射线存储管，如图9。

Figure 9   Electrostatic storage