原创 RAM技术档案（连载之四）

旋转磁鼓：磁存储器技术的祖先（IBM 650，1954）

旋转磁鼓（Rotating magnetic drum）诞生于1947年11月，它是为军用目的而研制的，是ERA（Engineering Research Associates，工程研究会）的工程师们集体智慧的结晶。这一开拓性的工作，为后来的磁芯和磁盘存储器奠定了基础。

Figure 10   ERA engineers with magnetic drums, 1950s

磁鼓的记忆体是位于金属圆筒表面的铁氧体磁性涂层，写数据时电磁线圈中流过电流，在磁性涂层中感应出方向上与写电流方向对应的磁极；读数据时再由这些磁极在读磁头中感应出微弱的电流来。

在对磁鼓进行读写操作时，需要借用电动机带动金属鼓筒高速旋转，其转速通常在6000rpm以上，IBM 650使用的磁鼓转速高达12,500rpm。为了减少摩擦带来的负面影响，磁鼓的构造从早期的接触式磁头发展到后来的浮动式磁头——像硬盘那样。

figure  11    magnetic drum, 1951s

磁鼓表面的磁性涂层沿辊筒轴向划分为若干个磁道（Track），每个磁道上设置若干个读／写磁头（head）。例如IBM 650磁鼓直径为<?xml:namespace prefix = st1 ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:smarttags" />100mm，长度为356mm，共有20个磁道，每个磁道设置5个磁头，每个磁头读写20个字（字长为60bit），所以IBM 650磁鼓共可存储20×（5×20）＝2000个字。

在磁鼓的一端设置有定时磁头和索引磁头，其中定时磁头输出定时脉冲（Time pulse），用于使读写电路与旋转控制电路保持同步；而索引磁头输出的参考脉冲（reference pulse）则提供数据起始位置标志。

Figure  12   structure of  magnetic drum

磁鼓与磁带、磁盘的记录原理基本相同，因此它们有一个共同的名字：磁表面存储器。磁鼓与磁盘的差别在于，磁鼓的读写速度仅取决于磁鼓的旋转速度，而磁盘的读写速度不仅与盘片的转动速度有关，还受到磁头移动（寻道）时间的影响。磁鼓因为磁头没有寻道动作，具有随机存取的特点，所以其读写速度比磁盘要快，比磁带更快。

与水银延迟线和阴极射线存储管相比，磁鼓在存取速度和存储容量方面都具有明显优势，同时其体积也比较小，所以很快取代了前两种存储器作为主存储器的位置。但是，磁鼓也存在一个明显的缺点：诺大的一个圆柱体只有圆柱面用于储数据。相比之下，磁盘不仅存储面积大，而且两面都可以存储数据，显然利用率要高得多。