记录与计算机存储相关的过往.docx
- 文档编号:8048599
- 上传时间:2023-01-28
- 格式:DOCX
- 页数:7
- 大小:24.73KB
记录与计算机存储相关的过往.docx
《记录与计算机存储相关的过往.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《记录与计算机存储相关的过往.docx(7页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
记录与计算机存储相关的过往
记录与计算机存储相关的过往
[2011-02期]记录与计算机存储相关的过往(连载二)字纸漫漫笨重而昂贵的存储时代xmlnamespaceprefix="o"ns="urn:
schemas-microsoft-com:
office:
office"/
太阳底下无新事,纸质存储和磁盘光盘的原理依然相通:
利用外界力量改变存储介质的表面特征,为这些改变赋予意义,让他们可以分辨和识读。
两千年前的死海古卷已经残破不堪
意外邂逅最初的纸质存储
1947年初,十六岁的默罕默德?
艾拉迈德正在在死海西北岸放羊。
在寻找走失山羊的时候,这个贝都因族的年轻牧羊人发现了一个岩洞。
他往岩洞里扔了一块石头,却听见打破了器皿的声音。
小伙子钻进去看,发现了一些陶罐。
埋藏了两千年的记忆,就此苏醒。
现在,这些古人的记忆正在被扫描成高精度的电子版本,单薄而易碎的古老遗物,将会和现代存储装置共存亡。
陶罐里存放的,是历史上最为重要的典籍之一:
死海古卷。
在之后的十年间,人们在这片地区附近的十一个山洞中发掘出了更多的古卷,一共能拼成约九百种不同的文献。
在公元前一百年到公元后数十年之间,一族迁徙至此的犹太文士收集和抄写了这些文献,并在公元66年到70年间第一次犹太人起义的时候,把这些珍贵记忆藏进了干燥的洞穴中。
这些古人的文字写在磨光的薄薄羊皮纸和纸莎草纸上,用麻布紧裹,外面还浇上了一层沥青。
只有这样,在那种干旱的环境下,它们才能保存两千年。
而即便这样,这些文件现在也已经残破不堪,在博物馆展出的时候只能用亮度很低的小灯照射,以尽可能避免光线带来的损害。
在时间面前,人造物总是显得脆弱无比。
羊皮纸、纸莎草纸,以及在东方广泛使用的竹木丝帛,是人们最早的便携式存储器。
太阳底下并无新事,这些存储器和磁盘光盘的原理依然相通:
利用外界力量改变存储介质的表面特征,为这些改变赋予意义,让他们可以分辨和识读。
而这些存储装置,必须依赖一个前提:
公认的记录符号--也就是文字。
在文字出现之后,那些轻飘飘的说出口就马上消失的语言,终于找到了载体;人们之间的交流,终于在时间和空间两个维度上,同时获得了极大的扩展。
文字,就像希腊神话中普罗米修斯从天上盗来的火种,终于燃起了文明传承的熊熊烈焰。
并非每个人都能拥有的抄本
然而,文字天生的简单性,让它无法细致而全面地记录下所有信息,也让它只能做为一种无奈的代用品而存在。
大哲学家苏格拉底认为文字的发明会导致人类记忆退化,甚至把这些书写的符号同麻醉药相比较,认为这两者在提供好处的同时,也会带来消极的负作用。
他的学生柏拉图更加激进,认为文字已经成为了某种不利于人类的"异己",认为书写文字同真实的思想之间存在着距离,认为通过文字,人们获得一些近似智慧、而非真正智慧的东西,却让人们自以为无所不知。
这两位大哲人都认为,文字是死的,它没有能力辩解和诠释。
它只是思想的尸体而已。
然而反讽的是,我们之所以能获知们的观点,却恰恰是文字的功劳。
文字的无力和模糊,也许是在那个时代,为了广泛传播而必须付出的代价;而能跨越时间和空间的更好的沟通方式,还远远没有诞生。
死海古卷上的文字,完全是逐一抄写而成。
人工抄写是件相当繁重的工作,特别是当抄写时不能出现任何错误时,更是如此--这些早期圣经的抄写者对产品质量要求很高,哪怕在一页上只写了一个错字,就要重抄整页。
当时的抄本就像是上世纪五六十年代的计算机,笨重,昂贵,并非每个人都能拥有。
这种情形持续了上千年。
存储介质的昂贵和书写速度的缓慢,让文字中蕴含的知识注定只能被少数人获得。
出身和财富,往往决定了在人类知识阶梯上能够攀到的高度;而绝大多数人,甚至连攀爬这把梯子的权利都没有。
只有降低获得知识的成本,文明才可能更迅速地发展。
在西方人依然在羊皮纸上抄抄写写的时候,公元105年,宦官蔡伦将改良后的纸献给了汉和帝。
这是一项废物再利用实验的成果,那些天然植物纤维经过挫、捣、抄、烘等工序,很快就能变成便宜、便携而性能不错的存储器。
在之后的数百年里,造纸术愈发成熟,传遍整片国土,而能够与之相配合的记录技术,却渺然无踪。
直到汉和帝第一次看到改良纸之后五百年,速度高而成本低的书写技术,才姗姗而来。
转载请注明出处电脑报()
2011年02期A版责任编辑:
程朋
[2011-03期]记录与计算机存储相关的过往(连载三)印刷术,让存储迅速而丰富
印刷术使信息超越时空存储、快速存储、多处存储、复制多份存储变成现实。
在大量生产光盘时,普遍使用的是压铸工艺。
人们会用金属制造一个光盘母版,它像个印章,一次次在基板上印出独特的凹陷小坑,每个小坑的大小甚至无法直接被肉眼分辨。
压铸光盘和刻录光盘的区别,刚好就像是雕版印刷和手抄的区别一样。
源自印章的灵感
下载(77.85KB)
2011-1-1815:
01
雕版印刷
雕版印刷术,大约一千四百年之前的发明。
历史学家对雕版印刷的具体发明年代依然争论不休,但是主流的观点认为,大概是隋朝到唐代之间的事情。
隋朝费长房所著《历代三宝记》中,有"废像遗经,悉令雕撰"之说,是人们主要的判断依据;然而正是这句话,让人们产生的不同的解读。
文字的模糊,再一次让人们迷惑。
实际上,在有了印章之后,雕版的发明可以说是水到渠成的事情。
在殷墟中就已经发现了印章,传国玉玺这种东西,并非秦始皇的首创。
到了晋朝末年天下割据的时代,就出现了阳文印章,大面积的雕版印刷,更只是个时间问题。
然而,目前能够找到的最早的雕版印刷制品,是公元868年的《金刚经》。
更早的资料,即使曾经出现过,也遗失在历史当中。
因为中文字的结构复杂多变,雕版印刷术在中国流行了相当长的时间。
甚至有人认为,雕版印刷的出现改变了人们手写文字的方式--用雕刀刻印出的书籍,让手写字也变得更加简洁有力。
这种印刷术具有如此强大的生命力,以至于所有尝试改变雕版印刷的努力,在很长时间内都不了了之。
在这些努力中,最耀眼的应当算是活字印刷。
活字印刷试图将印刷的最小单位从页变成字,以此来增加印刷的灵活性;然而它需要的大量初期投资注定了它只是小众产品。
为常用的数千个汉字制造字模是个浩大的工程,更何况在少量印刷的时候,活字印刷并没有突出的优越性。
从北宋开始,人们不止一次尝试过活字印刷,泥活字、木活字、锡活字、铜活字都曾经被开发出来,技术已经发展成熟,然而却从未如同雕版印刷般盛行。
随着欧风东渐,1807年,西方的合金活字才进入中国。
这时,距离毕升制造出泥活字已经过了八百年,而离欧洲人第一次用活字印制出圣经,也已经过了三百五十年。
教廷眼中的魔鬼诱惑
如果你去德国美因兹市,会在中心广场上看到约翰内斯?
古登堡的雕像,只不过那并不是按照他的相貌雕刻的。
实际上,我们对这个发明了合金活字印刷术的人了解不多,只知道他是一个探险家、一个金匠,开办过不少企业、负过许多债、和许多生意伙伴闹上过法庭。
他做为工匠的经验,使他终于用铅锡合金制造出耐用的活字字模,而他的探险家精神,让他最终配置出了适合金属使用的油墨,以及制造出原始的印刷机--和用来为葡萄榨汁的机器十分相似。
现代印刷的四大要件:
活字及其定位法、适宜印刷的墨水、印刷机本身和印刷用的纸张,古登堡解决了其中的三项。
古登堡大概活了六十多岁。
在生命的最后二十年中,终于掌握了必要的技术,从而开发出一套完整的活字印刷术。
然而他并不能算是个成功的商人,在一次贸易纠纷中,他甚至不得不将自己开发出来的活字印刷机器赔给生意伙伴。
显然,他的生意伙伴更有生意头脑,活字印刷厂很快就开始盈利。
而古登堡只来得及印刷出少量作品,其中包括著名的《42行圣经》,每套分上下两卷,共有1282页。
这套书印了180套,目前世界上还留存49套,每一套都价值连城。
正是这些圣经,让他在生命的最后三年中,终于可以在主教的庇护下,不必颠沛流离。
显而易见,古登堡的活字印刷术比手抄方式方便得多。
活字印刷几乎马上传遍了欧洲,在大概五十年间,就印制出了三万多种印刷物,总数超过一千两百万份。
这种势头让教廷相当恐慌,认为魔鬼的诱惑也将可以凭借便宜的书本而占据人们的脑袋,让人们背离上帝的意旨。
而真正的原因在于,当人们都能独立阅读和独立思考时,建立于无知和欺骗之上的权威将不复存在。
1517年,年轻德国牧师马丁?
路德印制了那本著名的《九十五条论纲》,并且借助活字印刷术,迅速燃起了分裂天主教的烈火。
如果在一百年前,马丁路德也许只是一个地方名人,然而在活字印刷术的帮助下,他的声音,可以被全世界听到。
技术,就这样改变了世界。
在十五世纪,古登堡的印刷机每小时可以单面印制三百张,三百年之后,蒸汽动力的印刷机就将印刷速度提升了二十五倍。
人们开始不再满足。
人们想让机器也能够识字。
转载请注明出处电脑报()
2011年03期A版责任编辑:
邓晓进
[2011-04期]记录与计算机存储相关的过往(连载四)二进制的经纬纵横
下期预告:
英国人查尔斯?
巴贝奇设计出了差分机,这种复杂的机械式计算机被视为现代电子计算机的基础之一。
而在这项划时代的发明背后,有一个女性的身影--艾达,拉夫拉斯伯爵夫人,诗人拜伦的女儿,她提出了程序存储的设想,灵感正是来自于提花机。
鲁修提花机的最大贡献,在于实现了花纹的二进制存储--以机器能够识别的方式。
历史上第一次,机器能够读出存储介质中的内容,并且照其行事。
雅卡尔提花机
《红楼梦》中透视提花机诞生
1715年,曹沾在南京出生。
这个孩子自然不会预料到,他将会以一部小说而名留后世,自然也不知道家族世代经营的事业正如夕阳般坠下。
当时的江宁织造已由曹氏家族执掌了五十年,辖下五万余名织工继续用流传了数百年的技术织出云锦,这种灿如云霞的锦缎只供皇家使用;而织工们按照传统挑花结本,把复杂的织物花纹转成一串用线存储的二进制代码,再依照这些代码,织出龙袍妆花。
在织布机上,预先固定好的竖线是经线,而用织梭从中穿过的则是纬线。
纬线从经线上方还是下方穿过,就决定了织物的花纹。
繁复的花纹需要多种颜色的丝线,更需要准确无误的操作。
而单凭人脑来记忆几十种颜色的纬线应该如何穿过经线,无疑是不可能的任务。
所以早期的织匠们制出了图纸--结本。
做为纸上花样和织出锦缎的中间步骤,这些打了结的线条会告诉织工,每种纬线穿过时经线应当提起还是沉下。
配合口诀,织匠们可以尽可能地提高效率。
15世纪,南京云锦艺人制造出了云锦妆花环形花本大花楼织机。
这种庞大的提花机高达xmlnamespaceprefix="st1"ns="urn:
schemas-microsoft-com:
office:
smarttags"/四米,需要两个人配合操作,楼上的拽花工唱出口诀提升经线,楼下的织手根据提起的经线,投梭打纬妆金敷彩。
大花楼织机再没有过太大的变化,可以认为已经达到了人工织锦的效率极限--然而,这也不过意味着每天只能产出几厘米的成品而已。
寸锦寸金,说的就是这种情形。
所以元明清三代,都设置了江宁织造以供应宫闱之内的锦缎需求,形成了容纳数十万人的产业。
到了曹雪芹出生的乾隆年间,正是云锦的鼎盛时期,秦淮河畔织户云集,机杼声彻夜不绝。
12年后的雍正初年,曹家被革职抄家而没落,而提花机依然不紧不慢地唧唧作响。
而此时,在遥远的法国,已经有人开发出了更方便的提花机,只需再过一个世纪,锦缎就不再是奢侈品。
提花机学会了认出纹样,靠人工记忆的口诀也失去了用武之地。
全自动背后的打孔卡片
欧洲游历和学徒的传统,造就了许多城市独特的支柱产业,例如威尼斯的玻璃业和法国里昂的丝织业。
1725年,法国织匠鲁修做出了开拓性的发明:
他用打孔纸带控制经线的提起和放下,从而让织出花样成为了一种半自动的工作。
做为一个乐器工人的儿子,鲁修把家学和自己的工作结合得很好。
然而,柔软的打孔纸带不能织出太宽的织物,这是它的致命伤之一;而纸带依然需要有人照看,每穿过一次纬线,纸带就需要向下移动一格。
鲁修提花机的最大贡献,在于实现了花纹的二进制存储--以机器能够识别的方式。
历史上第一次,机器能够读出存储介质中的内容,并且照其行事。
3年后,鲁修的合作者部分地解决了这种提花机的问题:
他用打孔的硬卡片取代纸带,每片卡片上记录几行纹样内容,然后将这些卡片连接起来,构成一个大环。
这样就能够织出更大的幅面,也能免除在循环的纹样中更换纸带的工作。
又过了将近二十年,发明家沃康松制造出能随着织物的进程而自动进动的纸卡输送装置,进而革新了纺织工业,全自动提花机就此诞生。
虽然沃康松的提花机还有些缺陷,但是的确能够提高纺织的速度。
然而,迎接这位发明家的,却是失业的纺织工人迎面扔来的石头。
机器抢夺了人们的工作,人们就把怨气撒在机器的发明者身上--这在那个资本主义发展不久的时期,十分常见。
纺织工人的怒气并没有阻挡提花机发展的进程。
1805年左右,法国人雅卡尔终于发明了堪称完美的提花机,可以用打孔纸卡控制花纹,完全自动,而且效率是之前的二十五倍,就像一台计算机一般。
当时的法国皇帝拿破仑专程来参观这台机器,赠与雅卡尔终身奖金,还允许他从每台卖出的提花机中提取五十法郎。
仅仅过了几年,欧洲就有了一万余台雅卡尔提花机。
雅卡尔提花机,可以算是现代计算机的起源之一。
几十年后,世界上第一位程序员--一位女性--谦逊地把第一台可编程数字计算机与雅卡尔提花机相比,而这位女程序员,正是诗人拜伦的女儿。
转载请注明出处电脑报()
2011年04期A版责任编辑:
邓晓进
[2011-06期]记录与计算机存储相关的过往(连载五)世界需要一台自动计算的机器
第一台差分机,能够进行三个五位数的加法运算,结果能达到六位数。
第一台分析机采用十进制计算,用齿轮存储1000个50位数,能做平方和四则运算。
这台用蒸汽机驱动的机器有三十米长和十米宽,每秒钟能够计算一次。
这两种机器标志着人类第一次把程序控制引入机械计算。
查尔斯·巴贝奇
第一台差分机
把人工从繁复的计算中拯救出来
如果要评选19世纪Geek女神的话,奥古斯特·艾达·金一定能上榜。
她是诗人拜伦的女儿,查尔斯·巴贝奇的助手和合作者,拉弗拉斯伯爵夫人,以及世界上第一位程序员--甚至远在"程序员"这个词被赋予现在的意义之前,她就写出了程序,而且写在了打孔卡片上。
虽然是拜伦的女儿,但是艾达几乎没有见过自己的父亲。
在出生后几个星期,她的母亲就带着她返回娘家,两个月后父母签署了分居协议;而她那热血浪漫的诗人父亲几个月后远赴法国和瑞士,最终客死异乡。
艾达的数学天分据说来自母亲,灵动的思维则可能来自父亲--这两者在她后期的研究中缺一不可。
良好的家庭环境让艾达能够遵循自己的兴趣,优秀的家庭教师们也为她提供了良好的教育。
在她的家庭教师里,有一些相当出色的人物,例如提出了徳·摩根定律的数学和逻辑学家奥古斯都·徳·摩根,以及女科学家玛丽·索麦维。
正是在后者的介绍下,1833年6月,不满18岁的艾达遇见了。
查尔斯·巴贝奇,那个时代公认的博学者--或者失败者,这完全取决于观察角度。
他毕业于剑桥大学,20岁的时候就协助建立了英国统计学会,25岁就成了英国皇家学会会员,37岁的时候成了母校的卢卡斯数学教授--牛顿曾经担任过的职位。
从二十岁起,他就开始计划制造一台能够自动计算的机器,把人工从繁复的计算中拯救出来。
而大量的人工计算,正是那个时代欧洲的特色之一。
1819年,巴贝奇在一次去法国的访问中,看到普隆尼男爵招募大量计算工人,在几组数学家的带领下趴在桌上写写算算的情形,深受这种智力放大方式的震撼;而这些计算结果的质量之低,更是让他感到无力。
当时的科学作家迪昂赛斯·拉德诺写道,从40册表里随机抽样,就发现了3700项错误;而根据巴贝奇的计算结果,这些计算错误,每年将会为政府带来超过300万英镑的损失。
看来,制造自动运算机器,势在必行。
那些被嘲笑的伟大
对数,是当时社会发展的重要基础之一,无论是金融、航海还是天文,都离不开能够简单把乘除化为加减的对数运算。
和今天课本上附带的《常用对数表》一样,快速运算也要依赖于对数表;而世界上第一份对数表,却只能靠手工来算出。
巴贝奇就是打算解决这个问题。
1822年,他制造了第一台差分机,能够进行三个五位数的加法运算,计算精度能达到六位小数。
接下来的梦想更加宏伟,他与英国政府签订了合同,计划在两到三年内,制造出可以计算七个二十位数的差分机,并且自带打印功能。
然而,这个计划失败了。
也许是因为总是冒出新点子的巴贝奇不停地改动设计,也许是他找到的制造商无法实现他要求的精度,第二部差分机花了十年时间和三万英镑的投入,却只完成了七分之一。
而此时,巴贝奇几乎将所有精力都放在他的新项目上了。
巴贝奇已经意识到了差分机的不足,并且计划制造出通用的计算机--分析机。
就在这时,他第一次遇见了艾达·拜伦。
巴贝奇设想的分析机采用十进制计算,用齿轮存储1000个50位数,能做平方和四则运算。
这台用蒸汽机驱动的机器有三十米长和十米宽,每秒钟能够计算一次。
几乎所有的人都认为巴贝奇是痴人说梦,而艾达不这么看。
她很快理解了巴贝奇的设计,并且预料到了分析机可能的用途,这些用途甚至是巴贝奇没有想到的。
艾达写道:
"这种机器也许可以作曲,或者解决复杂的问题。
"
巴贝奇分析机采用了三个具有现代意义的装置:
保存数据的寄存器(齿轮式装置);从寄存器取出数据进行运算的装置,并且机器的乘法以累次加法来实现;控制操作顺序、选择所需处理的数据以及输出结果的装置。
1841年,已经是三个孩子母亲的艾达正式成为巴贝奇的合作者。
她把巴贝奇用法文撰写的论文翻译成英文,添加了自己的注释,让这部论文的长度增加到最初的三倍。
正是她,从提花机中得到灵感,将分析机的程序用打孔卡片输入,也建立了子循环和条件分支的概念。
算法终于不再用硬件实现,而可以通过挂上不同的纸带而实现不同的运算。
而这时,这两位先驱者遭到了巨大的打击。
英国政府正式终止了差分机的合同,新任首相公开声称差分机的唯一的用途就是费钱。
在制造差分机时自己搭了一万三千英镑的巴贝奇早已一贫如洗,两人只能靠偶尔销售些小东西来继续支撑。
1952年,从小体弱多病的艾达因癌症去世,终年36岁,留下的只有大量文档和世界上第一个程序的设计:
一个计算伯努利数的分析机专用程序。
巴贝奇二十年后去世,就连登在《泰晤士报上》上的讣告也嘲笑他的失败。
他们都没有等到自己梦想成真的那天。
下期预告:
能够记忆的不只是纸张和纸卡。
有些存储介质,也许我们不能识读,但是机器可以。
这也就够了。
一位接近失聪的发明家制造出了这种设备,并且用它录下了自己的声音。
历史上第一次,声音凝固了。
转载请注明出处电脑报()
2011年06期A版责任编辑:
邓晓进
出处电脑报()
特别声明:
1:
资料来源于互联网,版权归属原作者
2:
资料内容属于网络意见,与本账号立场无关
3:
如有侵权,请告知,立即删除。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 记录 计算机 存储 相关 过往