威廉姆斯管

威廉姆斯管，也被稱為 Williams-Kilburn 管，是一種陰極射線管，在 1950 年代的第 一臺電子管計算機中用作隨機存取存儲器。 它被認為是第 一個允許任何寫入和讀取訪問的計算機內存。

當電子束將一個點投射到陰極射線管的陽極上時，該點將通過磷光保持可見一段時間，具體取決于管中使用的磷光體。如果電子束的能量高于特定極限值，該極限值尤其取決于所使用的磷光體，則作為二次發射的結果，電子從磷光體層發射。在管內，它們飛離陽極一小段距離，但被陽極的正電荷吸引，然后落在熒光層中的點附近。

這導致該點周圍區域的電荷梯度：緊鄰該點的區域耗盡了電子，因此略帶正電，而在二次發射的電子撞擊的點周圍稍微遠一點的環略微帶正電帶負電。

由于熒光粉層的導電性差，這種情況會持續一段時間，直到它趨于平穩，并可用于在這段時間內存儲信息。如果要在更長的時間內存儲信息，則必須循環重復寫入信息，類似于 DRAM 中的刷新周期。

通過電荷分布，每點可以寫入一位的信息。存儲密度受陽極屏尺寸和各個區域之間的必要距離限制，以避免串擾。通常大約 200 位到 2000 位可以存儲在威廉姆斯管的屏幕上。單個像素（位）的隨機尋址是通過控制陰極射線管中的電子束偏轉實現的，陰極射線管將電子束聚焦在發光層上的尋址點上。

一次只讀取一個點的狀態的讀取過程由于寫入時的另一種效應而成為可能：寫入一個位以及該點周圍產生的電荷分布導致短電流脈沖發生在緊鄰的電導體中，當圖像區域之前沒有被寫入，即圖像點和外環區域之間沒有電荷梯度。

另一方面，如果在上面已經描述的點中執行寫入，則在相鄰導體中沒有值得一提的電流脈沖。為實現讀取功能，將薄金屬板直接放置在熒光屏前并連接到讀取放大器。 這樣，可以使用所謂的消耗讀取來確定點的狀態在讀取過程之前是否被設置或重置。

技術難點在于消耗性讀取使發光層上的所有點都處于設置狀態，包括那些先前未設置的位。因此需要在讀取后將未設置為放電狀態的存儲位置重新設置，即刪除它們。這可以通過在消耗讀取之后在實際內存點旁邊設置一個額外的寫入脈沖來實現。如果距離和強度選擇得當，由此引發的二次發射和幾何位移形成的電荷環會導致實際存儲點處的電荷湮滅。

實際上，這種擦除操作是通過在該點上寫一條直線來實現的，因為在技術上更容易實現，它在陰極射線管的熒光層上光學地形成點和劃線的圖案。點代表存儲單元的充電狀態，線代表放電或復位狀態。