上亿倍存储差距 283年来存储历史回顾

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    存储容量现在是消费者比较关注的话题，因为不管你是买MP3、手机、电脑、游戏机、存储卡都要考虑到存储容量的大小。随着科技不断发展，消费者需求不断加大，笔者认识到的存储容量的单位从B到现在的GB，可以说有了1073741824倍的发展。那么我们一起来回顾一下存储技术、产品至今有过那些代表性，划时代的改变。

● 最早期的存储媒介——打孔纸卡

    这个是最早的数据存储媒介了，在1725年由Basile Bouchon发明出来，用来保存印染布上的图案。但是关于它的第一个真正的专利权，是Herman Hollerith在1884年9月23日申请的，这个发明用了将近100年，一直用到了20世纪70年代中期。

打孔纸卡

    上图是打孔纸卡的典型例子－－它制成于1972年，上面可以打90列孔。显然你可以看出，这张卡片上能存储的数据少的可怜，事实上几乎没有人真的用它来存数据。一般它是用来保存不同计算机的设置参数的。

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● 容量比打孔纸卡大——穿孔纸带

穿孔纸带

    Alexander Bain（传真机和电传电报机的发明人）在1846年最早使用了穿孔纸带。纸带上每一行代表一个字符，显然穿孔纸带的容量比打孔纸卡大多了。

    小知识：传真通信的基本思想是英国人亚历山大·贝恩(Alexander Bain)于1843年提出的，但是直到1925年才由美国贝尔实验室利用电子管和光电管制造成世界上第一台传真机，使传真技术进入到实用阶段。不过当时由于传真机的造价昂贵，又没有统一的国际标准,而且传真通信还需要架设专门的通信线路，所以发展一直比较缓慢,应用也只限于新闻，气象等少数领域。

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● 电子应用——计数电子管

计数电子管

    1946年RCA公司启动了对计数电子管的研究，这是用在早期巨大的电子管计算机中的，一个管子长达10英寸（25厘米），能够保存4096bits的数据。糟糕的是，它极其昂贵，所以在市场上昙花一现，很快就消失了。

世界第一台电子计算机ENIAC设计者——艾克特J. Presper Eckert

    同年，缩写为ENIAC“爱尼亚克”的计算机于1946年诞生。这部计算机采用的是真空电子管系统。“爱尼亚克”计算机体积庞大。它在宾夕法尼亚大学的一座建筑里占据了差不多170平方米的面积。“爱尼亚克”和以往的任何计算机都不一样。至少和老式计算机相比，它的数字处理过程是闪电般的迅速快捷。

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● 大型磁带记录——盘式磁带

盘式磁带

  在1950年代，IBM最早把盘式磁带用在数据存储上。因为一卷磁带可以代替1万张打孔纸卡，于是它马上获得了成功，成为直到80年代之前最为普及的计算机存储设备。在80年代末的时候，大家都聚在一起看老电影，当时看待巨大的圆盘来回转，这就是盘式磁带。

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● 最珍贵的回忆——盒式录音磁带

    盒式录音磁带应该是80年代人，小时候珍贵的记忆之一。它显然也是磁带的一种，可是它实在是太普及了，所以要专门说一下。这是飞利浦公司在1963年发明的，可是直到1970年代才开始流行开来。

    一些计算机，如ZX Spectrum,Commodore 64和Amstrad CPC使用它来存储数据。一盘90分钟的录音磁带，在每一面（记得录音磁带是可以翻面的吗）可以存储700KB到1M的数据。现在的一张DVD9光盘，可以保存4500张这样磁带的数据，如果现在要把这些数据全部读出来，那要整整播放281天。

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●超长的存储设备——磁鼓

磁鼓

    一支磁鼓有12英寸长，一分钟可以转1万2千5百转。它在IBM 650系列计算机中被当成主存储器，每支可以保存1万个字符（不到10K）。

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● 早期盛行的移动存储——软磁盘

软磁盘

    第一张软盘，发明于1969年，当时是一张8英寸的大家伙，可以保存80K的只读数据。4年以后的1973年一种小一号但是容量为256K的软盘诞生了：它的特点是可以反复读写。从此一个趋势开始了磁盘直径越来越小，而容量却越来越大。到了1990年代后期，我们可以找到容量为250MB的3.5英寸软盘。

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● 重大突破——世界上第一台硬盘机

世界第一款硬盘机

    1956年9月13日，IBM发布了305 RAMAC硬盘机。与之相关的计算机平平无奇，可是在存储容量方面有着革命性的变化－－它可以存储“海量”的数据，“高达”4.4MB（5百万个字符），这些数据保存在50 个24英寸的硬磁盘上。直到1961年，IBM生产了1000台305计算机，IBM出租这些计算机的价格是每个月3千5百美元。

上吨重的硬盘机，需要飞机托运

    上图可以看到，世界第一款硬盘机重量达到1吨以上，而现在的硬盘最小仅有0.85英寸，重量10克都不到。

东芝0.85英寸硬盘——世界最小硬盘

    该硬盘的工作电压为+3.0V。读写时的标准耗电量为0.65W。外形尺寸为3.3×32.0×24.0mm3，重量不足10g。对于耐冲击性，硬盘工作时在2ms的时间里能够承受1000G的加速度。

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● 现在最重要的存储设备——硬盘

    硬盘是现在还在发展中的一种技术，图中的日立Deskstar 7K500，是第一个达到500G容量的硬盘--是最早的IBM 305 RAMAC的12万倍。我们面对的硬盘发展趋势很明显：越来越便宜的硬盘，有着越来越巨大的容量。

    2000年2月23日，希捷发布了转速高达15，000RPM的Cheetah X15系列硬盘，其平均寻道时间只有3.9ms，这可算是目前世界上最快的硬盘。同时它也是到目前为止转速最高的硬盘，其性能相当于阅读一整部Shakespeare只花.15秒。此系列产品的内部数据传输率高达48MB/s，数据缓存为4~16MB，支持Ultra160/m SCSI及Fibre Channel(光纤通道) ，这将硬盘外部数据传输率提高到了160MB~200MB/s。总得来说，希捷的此款（"捷豹"）Cheetah X15系列将硬盘的性能提高到了一个新的里程碑。

希捷硬盘

    2001年下半年Seagate在发布了Barracuda IV系列产品，这一系列产品采用了Seagate独有的FDB液态轴承马达，工作噪音非常小，时至今日仍然是最安静的硬盘之一。也正是Barracuda IV的出现，逐步确立了Seagate在硬盘业界的领袖地位。 

SATA接口

    2003年，Seagate率先推出了Barracuda 7200.7系列产品。这一系列产品采用原生SATA控制芯片，结束了桥接SATA硬盘的历史。从这一系列硬盘开始，采用SATA接口的硬盘开始支持SATA特有的技术—NCQ（原生命令队列）。

    现在，Seagate已经率先推出采用垂直记录技术的2.5英寸硬盘产品Momentus 5400.3以及同样采用垂直记录技术的Barracuda 7200.10系列产品。7200.10系列产品再次刷新了硬盘单碟容量的纪录，单碟容量达到180GB，这一系列的旗舰产品容量为750GB。硬盘容量正在向TB级逼近，日立前不久也推出了采用垂直记录技术的2.5英寸硬盘产品。上面的硬盘历史发展中，可以看出硬盘总是朝着容量更大、速度更多、运行更稳定的方向发展得，以前是这样，现在也是这样，将来也必然是这样。

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● 第一张视频光盘——LD光盘

图中大的是LD盘，小的是普通5寸光盘

    1958年就发明光盘技术了，可是直到1972年，第一张视频光盘才问世，6年后的1978年它开始在市场上卖。那个时候的光盘是只读的，虽然不能写，但是能够保存达到VHS录像机水准的视频，使得它很有吸引力。

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● 体积更小、容量更大——小光盘

5寸光盘

    我们常见的5寸光盘，是从LD光盘发展来的，可是它更小、容量更大。它是SONY公司和飞利浦公司在1979年联合发布的，在1982年上市。一张典型的5寸光盘，可以保存700MB数据。

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● 采用红外激光——DVD光盘

DVD光盘

    DVD是使用了不同激光技术的CD，它采用了780纳米的红外激光（标准CD则采用625－650纳米的红色激光），这种激光技术使得DVD可以在同样的面积中保存更多的数据。一张双层DVD容量可达8.5GB。

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● 最先进存储——蓝光DVD、HD-DVD

蓝光DVD与HD-DVD

    现在最引人瞩目的，是蓝光DVD和HD-DVD这两种竞争的光盘技术。蓝色激光使得存储的容量进一步增长，目前看起来，好像蓝光DVD更流行一些。不过如果我们目光放更长远一些，也许一种被称为“Holographic Versatile Disc”的光盘，可以提供比蓝光DVD大160倍的容量－－高达3.9TB，相当于保存4600到11900小时的MPEG4格式的电影。

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● 蓝光光盘不算什么——300G全息光盘

     InPhase Technologies公司日前宣布已经开始量产并销售全息存储驱动器和300GB容量的全息光盘(HVD)，其中驱动器“Tapestry HDS-300R”要价18000美元，300GB容量的全息光盘也高达180美元。目前主要的客户是政府机构和大型企业。

    InPhase在2005年4月就实现了200Gbit/平方英寸的存储密度，06年初它们则宣布了，存储密度达到了515Gbit/平方英寸，容量可达360GB全息光盘。这一存储密度已经远远超过了包含硬盘在内的现所有存储媒体（目前实验室里硬盘单碟最高为345Gbit/平方英寸）。

    根据InPhase给出的设想图，全息光盘的容量将在2010年将提高到1.6TB，同时将写入速度提升至120MB/s，也就是说在容量提升的同时存储时间并不会变长；而在2008年，它们还将推出可擦写的全息光盘，当然这一切只是计划。

    2007年1月全息驱动器和光盘已经投入OEM生产，目前已投放市场。目前由于价格昂贵，目前的用户只有一些政府机构和大型企业，其中包括美国地质调查局、洛克希德·马丁、时代华纳旗下的Turner Broadcasting等等，而德意志银行、欧洲航天局、西门子医疗、大众汽车等也都有意向采用这种新技术。

    我们从选用新技术的机构和企业也能看出，全息光盘的一些主要用途：高清晰度的视频、重要数据、医疗档案和大型数据库存档。

    InPhase Technologies副总裁Liz Murphy表示：“我们正在努力从软件的角度降低全息技术的使用难度，使之可以模拟DVD、CD-R、磁光盘、磁带等，软件公司也无需作出重大更改就能以原有模式对其进行写入操作。”，但是InPhase首席执行官却不这么认为，“我们专注的是档案存储市场，根本不会进入备份市场。”

    全息光盘在存储数据时，从不同角度在包含数据的信号光上层叠参照光，使之产生干涉，然后将干涉波记录在介质上。通过稍稍改变参照光的角度来记录，就可以在同一位置层叠记录多个信号光。

    目前300GB容量的全息光盘，采用激光波长为407nm的蓝紫色激光，所使用介质的记录层厚度为1.5mm，写入时的数据传输速度为20MB/秒，使用寿命为50年。

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● 1TB硬盘不是最高——1.5TB将要上市

     就在各家厂商还是纸面上宣布推出单碟容量375GB的硬盘时候，一向低调的日立再次首发，日前，笔者在秋叶原看到，日立最新的单碟375GB，总容量为1TB，型号为Deskstar 7k1000B的硬盘上市。

    遗憾的是，受限于拍摄问题，不能得到清晰的图片。据日立的消息，不久这款当今规格最高的硬盘就将上市销售。想想去年的今天，笔者还在拥有4碟装1TB硬盘而兴奋，而今天，4碟1.5TB的硬盘指日可待，硬盘规格的迅速发展，无疑用户是最大的受益人。

    总结：从最早的存储到现在的爆炸式存储容量，都是因为人们的生活，信息开始越来越膨胀，使得信息存储犹为重要。致使数据存储得到快速的发展而导致的。这样的发展不会停歇，相信更大更高的存储容量在等着我们。