2009年9月22日 星期二

磁碟片


磁碟片是個人電腦中最早使用的可移動存儲介質。作為一種可移貯存方法,曾經是用於那些需要被物理移動的小檔案的理想選擇。軟碟有8英寸、5.25英寸、3.5英寸3種,但其中3.5英寸的1.44MB軟碟最為常見。隨著硬體加工科技的發展,軟碟尺寸漸漸減小,容量漸漸增加。軟盤是1990年代電腦必備設備之一,因為把它製作成啟動盤以及更新BIOS時需要用到。但是由於軟碟介質讀取方式原生的局限——磁頭在讀寫磁碟資料時必須接觸碟片,而不是像硬碟那樣懸空讀寫——它已經難以滿足大量,高速的資料存儲,而且軟碟的存儲穩定性也較差(一張正常的軟碟,容易受到外界環境影響,如受熱、受潮、多次讀寫,均使之壽命減少)。後來雖然有很多升級產品如zip、ls120及Jaz Drive等,但是都難以同時解決相容性和速度容量兩者直接的矛盾。隨著光碟、隨身碟等移動存儲介質的應用,3.5英寸的軟碟使用已越來越少,而5.25英寸及8英寸的軟碟在2000年代,閃存盤普及後被淘汰。軟碟中又分為硬磁區(Hard-sectored)及軟磁區(Soft-Sectored)。

記憶卡




SD卡的英文為Secured Digital (SD) 這是由松下電器和東芝公司以及SunDisk公司發展出來的小型記憶體裝置,繼SONY公司的快閃記憶卡 (MS ) 之後,針對MP3 (MP3 ) 以及數位影音光碟 (DVD ) 的數位影音資料等,推出的可重複讀寫記憶體 (Memory ) ,長寬高分別為24mm×32mm×2.1mm。其擁有小型化、記憶容量大、高速傳送以及著作權保護機制的各種優點。CF卡的英文為Compact Flash (CF) CF卡於1994年,由美國SanDisk公司發展出來,重量為0.5盎司,長寬高分別為36mm×46mm×3.3mm,是一種相當輕薄短小的記憶卡,目前大多用在數位相機 (Digital Still Camera (Digital Camera)) 上,可以說是快閃記憶體 (Flash Memory) 的主流。雖然目前各種記憶卡不斷推陳出新,但由於CF Card的存取速度較快,且大容量發展空間較大,因此直到現在始終保持在主流記憶卡的位置並廣受使用者喜愛。

CD(Compact Disc),是一種用以儲存數字資料的光學碟片,原被開發用作儲存數位音樂。CD在1982年面世,至2007年中仍然是商業錄音的標準儲存格式。在CD尚未發明之前,音響系統都是屬於「模擬制式」的,音樂的來源大多是LP唱片、收音機,以及錄音機等,CD發明之前根本就沒有數位音響。CD光碟機起始於1980年,由荷蘭的Philips公司與日本的Sony合作所發表的音樂光碟,從此之後,因其它媒體市場的發展而連續推出一系列的光碟規格與產品。原本僅是為了家電消費、唱片市場所設計,並沒有想到CD將來可以用於電腦的用途。當時電腦的資料儲存還在5.25吋的磁片階段,包括3.5吋的磁碟亦尚未被發明。"CD技術其後被用作儲存資料,稱為CD-ROM。可錄式光碟隨後面世,包括只可錄寫一次的CD-R及可重複錄寫的CD-RW,直至2007年為止,成為個人電腦業界最為廣泛採用的儲存媒體之一。

2009年9月14日 星期一

分立電晶體與積體電路 CPU


由於許多科技廠家投入更小更可靠的電子裝置,設計CPU變得越來越複雜。電晶體的面世便是第一個CPU的飛躍進步。1950到60年代的電晶體CPU不再以體積龐大、不可靠與易碎的開關元件(例如繼電器真空管)建造。藉由這項改良,更複雜與可靠的CPU便被建造在一個或多個包含分立(離散)元件的印刷電路版上。

在此時期,將許多電晶體放置在擁擠空間中的方法大為普及。積體電路(IC)將大量的電晶體集中在一小塊半導體片,或晶片(chip)上。剛開始只有非常基本、非特定用途的數位電路小型化到IC上(例如逻辑閘)。以這些預裝式IC為基礎的CPU稱為小規模積體電路(SSI)裝置。SSI IC,例如裝置在阿波羅導航電腦上 的那些電腦,通常包含數十個電晶體。以SSI IC建構整個CPU需要數千個獨立的晶片,但與之前的分立電晶體設計相比,依然省下很多空間與電力。肇因於微電子科技的進步,在IC上的電晶體數量越來越 大,因此減少了建構一個完整CPU需要的獨立IC數量。「中規模積體電路」(MSI)與「大規模積體電路」(LSI)將內含的電晶體數量增加到成百上萬。

1964年IBM推出了System/360電腦架構,此架構讓一系列速度與性能不同的IBM電腦可以運行相同的程式。此確實為一項創舉,因為當時的電腦大多互不相容,甚至同一家廠商製造的也是如此。為了實踐此項創舉,IBM提出了微程式microprogram 或 microcode)概念,此概念依然廣泛使用在現代CPU上(Amdahl et al. 1964)。System/360架構由於太過成功,因此支配了大型電腦數十年之久,並留下一系列使用相似架構,名為IBM zSeries的現代主機產品。同一年(1964),迪吉多(DEC)推出另一個深具影響力且瞄準科學與研究市場的電腦,名為PDP-8。DEC稍後推出非常有名的PDP-11,此產品原先計劃以SSI IC構組,但在LSI科技成熟後改為LSI IC。與之前SSI和MSI的祖先相比,PDP-11的第一個LSI產品包含了一個只用了4個LSI IC的CPU(Digital Equipment Corporation 1975)

電晶體電腦有許多前一代產品沒有的優點。除了可靠度與低耗電量之外,由於電晶體的狀態轉換時間比繼電器和真空管短得多,CPU也就擁有更快的速度。 幸虧可靠度的提升與電晶體轉換器的切換時間縮短,CPU的时脈頻率在此時期達到十幾百萬赫茲。另外,由於分立電晶體與IC CPU的使用量大增,新的高性能設計,例如SIMD(單指令多資料)、向量處理機vector processor)開始出現。這些早期的實驗性設計,刺激了之後超級電腦(例如克雷公司)的崛起。