数据存储(1)：从数据存储看人类文明-数据存储器发展历程
傳統(tǒng)文本存儲(chǔ)
泥版/鐘鼎/甲骨/莎草紙/羊皮紙等文字存儲(chǔ)
傳統(tǒng)的考古學(xué)家和歷史學(xué)家認(rèn)為，楔形文字起源于美索不達(dá)米亞特殊的漁獵生活方式。這是較為通行的看法，西方的各種百科全書大都持這一觀點(diǎn)。約在公元前3400年左右，楔形文字雛形產(chǎn)生，多為圖像。到公元前 500 年左右， 這種文字甚至成了西亞大部分地區(qū)通用的商業(yè)交往媒介。楔形文字一直被使用到公元元年前后，使用情景如同現(xiàn)今的拉丁文。
有了文字后，人類有又了記錄過往數(shù)據(jù)的能力。但是，都是靠手工存儲(chǔ)。
這些歷史，這里不做過多種贅述
造紙與活字印刷術(shù)
造紙術(shù)與應(yīng)刷術(shù)是中國(guó)四大發(fā)明之一。
公元105年（西漢），蔡倫改進(jìn)了造紙術(shù)，隨后就是對(duì)造紙術(shù)的改進(jìn)過程，唐朝利用竹子為原料制成的竹紙，標(biāo)志著造紙技術(shù)取得了重大的突破。隨后就是西方一些列的改進(jìn)了。
公元1041年-1048年(北宋)，畢昇發(fā)明的泥活字。標(biāo)志著活字印刷術(shù)的誕生。隨后也是漫長(zhǎng)的改進(jìn)，傳入歐洲400以后，
1440年到1445年之間，德國(guó)人約翰內(nèi)斯·古騰堡的鉛活字，凸版印刷技術(shù)——維克多·雨果稱印刷術(shù)為世界上最大的發(fā)明。
在中世紀(jì)初期，書是財(cái)富的象征。如果誰(shuí)家有一個(gè)圖書室。那實(shí)在是太富有了，因?yàn)樵诋?dāng)時(shí)書是人們用手工辛辛苦苦抄寫出來(lái)的。僧侶和抄寫員經(jīng)常被雇來(lái)做這項(xiàng)工作，當(dāng)然費(fèi)用相當(dāng)可觀。印刷機(jī)的出現(xiàn)改變了這一切，并在文藝復(fù)興時(shí)期加快了知識(shí)和文化的傳播。
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穿孔卡帶紙存儲(chǔ)
最早期的存儲(chǔ)媒介——打孔紙卡
這個(gè)是最早的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)媒介了，在1725年由Basile Bouchon發(fā)明出來(lái)，用來(lái)保存印染布上的圖案。但是關(guān)于它的第一個(gè)真正的專利權(quán)，IBM的創(chuàng)始人赫爾曼·霍爾瑞斯教授（Herman Hollerith）在1884年9月23日申請(qǐng)的，這個(gè)發(fā)明用了將近100年，一直用到了20世紀(jì)70年代中期。
他于1888年發(fā)明自動(dòng)制表機(jī)——首個(gè)使用打孔卡技術(shù)的數(shù)據(jù)處理機(jī)器。自動(dòng)制表機(jī)(打孔卡數(shù)據(jù)處理技術(shù))用于1890年以及后續(xù)的美國(guó)人口普查，并獲得巨大成功。
IBM的前身——計(jì)算制表計(jì)時(shí)公司（CRT-Computing-Tabulating-Recording Company）創(chuàng)辦于1911年，從事量表、計(jì)時(shí)設(shè)備和制表機(jī)的生產(chǎn)。1923年，CTR發(fā)明了首款電動(dòng)打孔機(jī)，與手動(dòng)打孔機(jī)相比，速度和精確度有了很大提升。1920年代末，IBM發(fā)明了一種80列打孔卡，稱得上當(dāng)時(shí)的“高密度存儲(chǔ)設(shè)備”。“IBM打孔卡”成為業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)。
老湯姆·沃森(Tom Watson Sr.)在1914年至1956年間主管公司業(yè)務(wù)，這位雄心勃勃的領(lǐng)軍人在1924年將公司更名為“國(guó)際商用機(jī)器”，即日后聞名世界的IBM。
在軟件領(lǐng)域，IBM亦有卓越貢獻(xiàn)。它研發(fā)了FORTRAN、COBOL和SQL編程語(yǔ)言，發(fā)明了關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)和語(yǔ)音識(shí)別軟件。
從1960年代到1980年代初，IBM在計(jì)算領(lǐng)域占據(jù)統(tǒng)治地位，但它的成功卻引來(lái)了反壟斷調(diào)查。1990年代初，外界干擾和盲目擴(kuò)張導(dǎo)致IBM幾近崩潰，不過如今依然是巨頭。
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上圖是打孔紙卡的典型例子－－它制成于1972年，上面可以打90列孔。顯然你可以看出，這張卡片上能存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)少的可憐，事實(shí)上幾乎沒有人真的用它來(lái)存數(shù)據(jù)。一般它是用來(lái)保存不同計(jì)算機(jī)的設(shè)置參數(shù)的。
打孔卡存儲(chǔ)原理
有空的地方為1，無(wú)孔的地方為零。檢測(cè)有無(wú)孔洞可以用光電，或者機(jī)械觸點(diǎn)。
輸入就是鑿孔，用錐子，用打孔機(jī)都可以，我就用錐子改過紙帶，用在線切割機(jī)床的控制上。
早期穿孔卡/紙帶，讀取器里面是一組彈簧固定的探針，首先把所有探針拉起，紙帶移動(dòng)，然后探針?biāo)砷_落下，如果有紙帶無(wú)孔那么探針就會(huì)被擋住，對(duì)應(yīng)的電路斷開；否則探針可以穿過孔落下，電路通路。每個(gè)探針對(duì)應(yīng)一個(gè)電位計(jì)，通路為1，斷路為0。讀取后，所有探針拉起，紙帶前移，然后探針?biāo)砷_，循環(huán)。
容量比打孔紙卡大——穿孔紙帶
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Alexander Bain（傳真機(jī)和電傳電報(bào)機(jī)的發(fā)明人）在1846年最早使用了穿孔紙帶。紙帶上每一行代表一個(gè)字符，顯然穿孔紙帶的容量比打孔紙卡大多了。
從錄音機(jī)看存儲(chǔ)發(fā)展
聲波振記器
1857年，法國(guó)發(fā)明家斯科特(Scott)發(fā)明了聲波振記器，并于1857年3月25日取得專利。斯科特的聲波振記器是最早的原始錄音機(jī)，是留聲機(jī)的鼻祖。它能將聲音轉(zhuǎn)錄到一種可視媒介，但無(wú)法在錄音后播放。剛開始時(shí)，這臺(tái)聲波記振儀是將錄音轉(zhuǎn)到一塊玻璃板上。后來(lái)的一種版本用一張紙放在鼓面或滾筒上。另一種版本將一條代表聲波的線拉到一卷紙上。這臺(tái)聲波記振儀是在實(shí)驗(yàn)室研究聲學(xué)時(shí)發(fā)明的。它被用來(lái)測(cè)定一個(gè)音調(diào)的頻率和研究聲音及語(yǔ)言，直到發(fā)明留聲機(jī)之后，人們它才得到普遍的了解，由聲波記振儀記錄下來(lái)的波形是一種只需一個(gè)重放裝置來(lái)重現(xiàn)聲音的聲波記錄。
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留聲機(jī)
1877年11月21日，美國(guó)發(fā)明家愛迪生宣布發(fā)明世界上第一臺(tái)留聲機(jī)——一可以將聲波變換成金屬針的震動(dòng)，然后將波形刻錄在圓筒形臘管的錫箔上。當(dāng)針再一次沿著刻錄的軌跡行進(jìn)時(shí)，便可以重新發(fā)出留下的聲音。從此錄音技術(shù)使人類獲得了記錄、貯存、重放聲音信息的手段。
1878年 愛迪生成立制造留聲機(jī)的公司，生產(chǎn)商業(yè)性的錫箔唱筒。這是世界第一代聲音載體和第一臺(tái)商品留聲機(jī)。
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平面式留聲機(jī)
1887年旅美德國(guó)人伯利納(Emil·Berliner)獲得了一項(xiàng)留聲機(jī)的專利，研制成功了圓片形唱片(也稱蝶形唱片)和平面式留聲機(jī)。
1891年 伯利納研制成功以蟲膠為原料的唱片，發(fā)明了制作唱片的方法。
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工作原理
先把聲音的振動(dòng)屬性記錄在唱片上，就是在唱片上劃出一些彎彎曲曲的槽子（這里的“彎彎曲曲”就記錄了音源的屬性），我們?cè)诜乓舻臅r(shí)候，就把唱針放入槽中，當(dāng)唱片轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候，唱片上的槽子就會(huì)迫使唱針振動(dòng)起來(lái)，這樣就有了聲音。
還原聲音的關(guān)鍵設(shè)備是拾音器，它有一根針，在密紋唱片的軌道上相對(duì)滑行（拾音器本身只作軸向運(yùn)動(dòng)，唱片在唱盤上勻角速旋轉(zhuǎn)），將軌道上凹凸不平的坑所產(chǎn)生的振動(dòng)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，然后再通過一系列解調(diào)、放大最終到喇叭單元，驅(qū)動(dòng)喇叭產(chǎn)生聲音信號(hào)。
磁性錄音機(jī)
1898年，丹麥科學(xué)家浦耳生(V.Poulsen）利用剩磁原理發(fā)明了磁性錄音機(jī)(鋼絲錄音機(jī))。即鐵可以磁化和消磁，但消磁后仍會(huì)殘留極小的磁性，稱作剩磁。最初施以的磁力越大，剩磁就越強(qiáng)；最初施以的磁力越小，剩磁也越弱。那么把聲波的變化變?yōu)殡娏鞯淖兓?#xff0c;再通過電磁鐵把電流的變化變?yōu)榇判缘淖兓?#xff0c;把這種磁力施加在鐵線上，便留有剩磁。這樣，聲音的變化就變成了剩磁的變化，也就能錄音了。當(dāng)時(shí)把聲波變成電流的裝置的研究尚未突破，隨著電話研究的進(jìn)展，才使這一問題得到解決，并立即用于浦爾生的錄音裝置。
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個(gè)人認(rèn)為，這可能是硬盤的始祖
磁帶錄音機(jī)
1928年德國(guó)Fritz Pfleumer公司發(fā)明的錄音介質(zhì) 磁帶。
1935年，德國(guó)通用電氣公司制成了磁帶錄音機(jī)，
在柏林的1935收音機(jī)展覽會(huì)上，錄音電話和磁帶首次被展示。從此磁帶做為最新式的"聲音儲(chǔ)存"媒介進(jìn)入我們的視線。
日本科學(xué)家于1938年發(fā)現(xiàn)的交流偏磁錄音原理
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磁帶錄音原理
磁帶錄音磁頭實(shí)際上是個(gè)蹄形電磁鐵，兩極相距很近，中間只留個(gè)狹縫。整個(gè)磁頭封在金屬殼內(nèi)。錄音磁帶的帶基上涂著一層磁粉，實(shí)際上就是許多鐵磁性小顆粒。磁帶緊貼著錄音磁頭走過，音頻電流使得錄音頭縫隙處磁場(chǎng)的強(qiáng)弱、方向不斷變化，磁帶上的磁粉也就被磁化成一個(gè)個(gè)磁極方向和磁性強(qiáng)弱各不相同的“小磁鐵”，聲音信號(hào)就這樣記錄在磁帶上了。 放音頭的結(jié)構(gòu)和錄音頭相似。當(dāng)磁帶從放音頭的狹縫前走過時(shí)，磁帶上“小磁鐵”產(chǎn)生的磁場(chǎng)穿過放音頭的線圈。由于“小磁鐵”的極性和磁性強(qiáng)弱各不相同，它在線圈內(nèi)產(chǎn)生的磁通量也在不斷變化，于是在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，放大后就可以在揚(yáng)聲器中發(fā)出聲音。普通錄音機(jī)的錄音和放音往往合用一個(gè)磁頭。
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電子應(yīng)用——計(jì)數(shù)電子管
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1946年RCA公司啟動(dòng)了對(duì)計(jì)數(shù)電子管的研究，這是用在早期巨大的電子管計(jì)算機(jī)中的，一個(gè)管子長(zhǎng)達(dá)10英寸（25厘米），能夠保存4096bits的數(shù)據(jù)。糟糕的是，它極其昂貴，所以在市場(chǎng)上曇花一現(xiàn)，很快就消失了。
同年，ENIAC計(jì)算機(jī)于1946年誕生。這部計(jì)算機(jī)采用的是真空電子管系統(tǒng)。ENIAC計(jì)算機(jī)體積龐大。它在賓夕法尼亞大學(xué)的一座建筑里占據(jù)了差不多170平方米的面積。ENIAC和以往的任何計(jì)算機(jī)都不一樣。至少和老式計(jì)算機(jī)相比，它的數(shù)字處理過程是閃電般的迅速快捷。
計(jì)數(shù)器原理，可以參看《計(jì)數(shù)器,計(jì)數(shù)器的工作原理是什么?》
大型磁帶記錄——盤式磁帶
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磁帶首次用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)是在1951年。磁帶設(shè)備被稱為UNISERVO，它是UNIVAC I型計(jì)算機(jī)的主要輸入/輸出設(shè)備。UNISERVO的有效傳輸效率大約是每秒7200個(gè)字符。磁帶裝置是金屬，全長(zhǎng)1200英尺（365米），因此非常重。
因?yàn)橐痪泶艓Э梢源?萬(wàn)張打孔紙卡，于是它馬上獲得了成功，成為直到80年代之前最為普及的計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)設(shè)備。在80年代末的時(shí)候，大家都聚在一起看老電影，當(dāng)時(shí)看待巨大的圓盤來(lái)回轉(zhuǎn)，這就是盤式磁帶。
最珍貴的回憶——盒式錄音磁帶
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盒式錄音磁帶應(yīng)該是80年代人，小時(shí)候珍貴的記憶之一。它顯然也是磁帶的一種，可是它實(shí)在是太普及了，所以要專門說一下。這是飛利浦公司在1963年發(fā)明的，可是直到1970年代才開始流行開來(lái)。
它是70年代晚期和80年代時(shí)期個(gè)人電腦的非常流行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式，如ZX Spectrum,Commodore 64和Amstrad CPC使用它來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。
典型盒帶的典型數(shù)率是2kb/s，每面大約可以存儲(chǔ)660KB數(shù)據(jù)，時(shí)間約為90分鐘。
現(xiàn)在的一張DVD9光盤，可以保存4500張這樣老式磁帶的數(shù)據(jù)，如果現(xiàn)在要把這些數(shù)據(jù)全部讀出來(lái)，那要整整播放281天。所以磁帶逐漸被淘汰了。
但是 現(xiàn)在索尼最新的磁帶每平方英寸的存儲(chǔ)容量已經(jīng)達(dá)到了令人難以置信的18.5GB，是IBM在2010年所達(dá)到的記錄的五倍。比一般用在歸檔存儲(chǔ)的磁帶的容量大74倍。有了這樣的存儲(chǔ)密度，一個(gè)小小的磁帶就可以保存185TB的數(shù)據(jù)。但是目前還是不可能挽回市場(chǎng)。
目前大型博物館保持資料，還是首推磁帶。成本便宜。卻點(diǎn)就是讀取滿。不過用作存檔備份。問題不大。
日本富士膠片公司和瑞士蘇黎世的研究人員研發(fā)出一種新型超密磁帶，被稱之為“線性磁帶文件系統(tǒng)”。帶盒長(zhǎng)10厘米，寬10厘米，高2厘米，能夠存儲(chǔ)35TB數(shù)據(jù)。這項(xiàng)存儲(chǔ)技術(shù)可能首先用于世界上最大的射電望遠(yuǎn)鏡陣列平方公里陣列。這個(gè)陣列將建在南半球，由數(shù)千個(gè)天線構(gòu)成。平方公里陣列將于2024年投入使用，每天產(chǎn)生的壓縮數(shù)據(jù)估計(jì)可達(dá)到1PB(100GB)。根據(jù)信息存儲(chǔ)行業(yè)協(xié)會(huì)的估計(jì)，如果使用存儲(chǔ)量達(dá)到3TB，壽命可達(dá)到10年的硬盤，每年至少需要12萬(wàn)個(gè)硬盤。
根據(jù)美國(guó)新罕布什爾州萊耶的技術(shù)咨詢機(jī)構(gòu)The Clipper Group 2010年進(jìn)行的一項(xiàng)研究，使用硬盤的數(shù)據(jù)中心的耗電量是同等規(guī)模磁帶庫(kù)的200倍。
超長(zhǎng)的存儲(chǔ)設(shè)備——磁鼓
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一支磁鼓有12英寸長(zhǎng)，一分鐘可以轉(zhuǎn)1萬(wàn)2千5百轉(zhuǎn)。它在IBM 650系列計(jì)算機(jī)中被當(dāng)成主存儲(chǔ)器，每支可以保存1萬(wàn)個(gè)字符（不到10K）。
硬盤存儲(chǔ)
現(xiàn)在電腦的主流存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，還是機(jī)械硬盤。VeryCD掛了2-3年，成本原因，還是硬盤劃算。
“重”大突破——世界上第一臺(tái)硬盤機(jī)
1956年9月13日，IBM發(fā)布了305 RAMAC硬盤機(jī)。與之相關(guān)的計(jì)算機(jī)平平無(wú)奇，可是在存儲(chǔ)容量方面有著革命性的變化－－它可以存儲(chǔ)“海量”的數(shù)據(jù)，“高達(dá)”4.4MB（5百萬(wàn)個(gè)字符），這些數(shù)據(jù)保存在50個(gè)24英寸的硬磁盤上。直到1961年，IBM生產(chǎn)了1000臺(tái)305計(jì)算機(jī)，IBM出租這些計(jì)算機(jī)的價(jià)格是每個(gè)月3千5百美元。
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上圖可以看到，世界第一款硬盤機(jī)重量達(dá)到1噸以上，而現(xiàn)在的硬盤最小僅有0.85英寸，重量10克都不到。
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該硬盤的工作電壓為+3.0V。讀寫時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)耗電量為0.65W。外形尺寸為3.3×32.0×24.0mm3，重量不足10g。對(duì)于耐沖擊性，硬盤工作時(shí)在2ms的時(shí)間里能夠承受1000G的加速度。
光盤存儲(chǔ)
據(jù)說VCD是中國(guó)西安某研究發(fā)明的，然后沒有申請(qǐng)專利。但是光盤，在外面小時(shí)是看片必備。
第一張視頻光盤——LD光盤
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1958年就發(fā)明光盤技術(shù)了，可是直到1972年，第一張視頻光盤才問世，6年后的1978年它開始在市場(chǎng)上賣。那個(gè)時(shí)候的光盤是只讀的，雖然不能寫，但是能夠保存達(dá)到VHS錄像機(jī)水準(zhǔn)的視頻，使得它很有吸引力。
光盤原理
一次性記錄的CD-R光盤主要采用(酞菁)有機(jī)染料，當(dāng)此光盤在進(jìn)行燒錄時(shí)，激光就會(huì)對(duì)在基板上涂的有機(jī)染料，進(jìn)行燒錄，直接燒錄成一個(gè)接一個(gè)的"坑"，這樣有"坑"和沒有"坑"的狀態(tài)就形成了‘0'和‘1'的信號(hào)，這一個(gè)接一個(gè)的"坑"是不能回復(fù)的，也就是當(dāng)燒成"坑"之后，將永久性地保持現(xiàn)狀，這也就意味著此光盤不能重復(fù)擦寫。這一連串的"0"、"1"信息，就組成了二進(jìn)制代碼，從而表示特定的數(shù)據(jù)。
對(duì)于可重復(fù)擦寫的CD-RW而言，所涂抹的就不是有機(jī)染料，而是某種碳性物質(zhì)，當(dāng)激光在燒錄時(shí)，就不是燒成一個(gè)接一個(gè)的"坑"，而是改變碳性物質(zhì)的極性，通過改變碳性物質(zhì)的極性，來(lái)形成特定的"0"、"1"代碼序列。這種碳性物質(zhì)的極性是可以重復(fù)改變的，這也就表示此光盤可以重復(fù)擦寫。
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體積更小、容量更大——小光盤
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我們常見的5寸光盤，是從LD光盤發(fā)展來(lái)的，可是它更小、容量更大。它是SONY公司和飛利浦公司在1979年聯(lián)合發(fā)布的，在1982年上市。一張典型的5寸光盤，可以保存700MB數(shù)據(jù)。
采用紅外激光——DVD光盤
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DVD是使用了不同激光技術(shù)的CD，它采用了780納米的紅外激光（標(biāo)準(zhǔn)CD則采用625－650納米的紅色激光），這種激光技術(shù)使得DVD可以在同樣的面積中保存更多的數(shù)據(jù)。一張雙層DVD容量可達(dá)8.5GB
最先進(jìn)的存儲(chǔ)——藍(lán)光DVD、HD-DVD
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現(xiàn)在最引人矚目的，是藍(lán)光DVD和HD-DVD這兩種競(jìng)爭(zhēng)的光盤技術(shù)。藍(lán)色激光使得存儲(chǔ)的容量進(jìn)一步增長(zhǎng)，目前看起來(lái)，好像藍(lán)光DVD更流行一些。不過如果我們目光放更長(zhǎng)遠(yuǎn)一些，也許一種被稱為“Holographic Versatile Disc”的光盤，可以提供比藍(lán)光DVD大160倍的容量－－高達(dá)3.9TB，相當(dāng)于保存4600到11900小時(shí)的MPEG4格式的電影。
因?yàn)槿藗兊纳?#xff0c;信息開始越來(lái)越膨脹，使得信息存儲(chǔ)猶為重要。致使數(shù)據(jù)存儲(chǔ)得到快速的發(fā)展。最后，我們用現(xiàn)在流行的DVD存儲(chǔ)與以前的存儲(chǔ)產(chǎn)品相比較，就可以直觀的看出數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的發(fā)展。現(xiàn)在的DVD相當(dāng)于9千萬(wàn)張打孔紙卡、6千張軟磁盤、四千五百合磁帶。
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軟磁盤存儲(chǔ)
1969年IBM發(fā)明了軟盤，當(dāng)時(shí)是一張8英寸的大家伙，可以保存80K的只讀數(shù)據(jù)。4年以后的1973年一種小一號(hào)但是容量為256K的軟盤誕生了：它的特點(diǎn)是可以反復(fù)讀寫。從此一個(gè)趨勢(shì)開始了磁盤直徑越來(lái)越小，而容量卻越來(lái)越大。到了1990年代后期，我們可以找到容量為250MB的3.5英寸軟盤。
20世紀(jì)70年代中期到21世紀(jì)初是最主要的存儲(chǔ)設(shè)備。
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軟盤數(shù)據(jù)的記錄格式
軟盤存放數(shù)據(jù)時(shí)，需要將軟盤按一定的格式劃分成若干個(gè)小區(qū)域。盤面劃分成若干個(gè)同心圓，即磁道，每個(gè)磁道分割成若干扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)可存放一定字節(jié)的數(shù)據(jù)。為方便存取文件必須對(duì)扇區(qū)進(jìn)行編號(hào)，這編號(hào)稱為軟盤地址。軟盤地址由磁道號(hào)、面(頭)號(hào)和扇區(qū)號(hào)三部分組成。
(1)面(磁頭)號(hào)。0面對(duì)應(yīng)00號(hào)磁頭，1面對(duì)應(yīng)01號(hào)磁頭。
(2)磁道號(hào)。從軟盤的最外側(cè)00道開始，由外向里排列，3.5英寸高密軟盤共80個(gè)磁道。
(3)扇區(qū)號(hào)。各個(gè)扇區(qū)的順序號(hào)即為扇區(qū)號(hào)，盡管外磁道和內(nèi)磁道的記錄密度不同，但扇區(qū)數(shù)相同。3.5英寸高密軟盤每個(gè)磁道有18個(gè)扇區(qū)。每個(gè)扇區(qū)512個(gè)字節(jié)，容量為2×80×18×512=1474560字節(jié)。
(4)簇。系統(tǒng)將扇區(qū)分組，構(gòu)成簇(Cluster)。文件在軟盤上以簇為單位存放，不以扇區(qū)為單位存放，這樣可減少FAT的信息量。一個(gè)簇由2n(n=0、1、…、6)個(gè)扇區(qū)組成，一個(gè)簇含的扇區(qū)數(shù)與盤容量及FAT表的格式有關(guān)，2M以下的磁盤一個(gè)簇只有一個(gè)扇區(qū)。一個(gè)文件至少占一個(gè)簇。
軟盤扇區(qū)格式如圖6-3所示。每條磁道由前置區(qū)、區(qū)段區(qū)及后置區(qū)三部分組成，每個(gè)扇區(qū)都有識(shí)別標(biāo)志(ID)字段、數(shù)據(jù)字段和兩個(gè)間隙(GAP)。軟盤的磁道號(hào)、磁頭號(hào)、扇區(qū)號(hào)就記錄在ID字段內(nèi)。
軟盤的格式化
軟盤格式化是在軟盤上劃分記錄區(qū)；寫入各種標(biāo)志信息和地址信息；確定數(shù)據(jù)記錄在磁盤上的方式；確定每個(gè)磁盤的磁道數(shù)，每道的扇區(qū)數(shù)目以及間隙、同步字段和識(shí)別標(biāo)志的字節(jié)數(shù)，這一過程稱為軟盤的物理格式化。同時(shí)，格式化還要在軟盤上建立磁盤的系統(tǒng)格式，稱為系統(tǒng)格式化。軟盤經(jīng)格式化后，數(shù)據(jù)才能存放到這張盤片上。
經(jīng)重新格式化后的軟盤，其盤上的數(shù)據(jù)將被全部清除。
閃存，半導(dǎo)體存儲(chǔ)器
固態(tài)硬盤
固態(tài)驅(qū)動(dòng)器（Solid State Disk或Solid State Drive，簡(jiǎn)稱SSD），俗稱固態(tài)硬盤，固態(tài)硬盤是用固態(tài)電子存儲(chǔ)芯片陣列而制成的硬盤，因?yàn)榕_(tái)灣英語(yǔ)里把固體電容稱之為Solid而得名。SSD由控制單元和存儲(chǔ)單元（FLASH芯片、DRAM芯片）組成。固態(tài)硬盤在接口的規(guī)范和定義、功能及使用方法上與普通硬盤的完全相同，在產(chǎn)品外形和尺寸上也完全與普通硬盤一致。被廣泛應(yīng)用于軍事、車載、工控、視頻監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)終端、電力、醫(yī)療、航空、導(dǎo)航設(shè)備等諸多領(lǐng)域。
相比機(jī)械硬盤速度快2-3倍。
傳統(tǒng)文本存儲(chǔ)
泥版/鐘鼎/甲骨/莎草紙/羊皮紙等文字存儲(chǔ)
傳統(tǒng)的考古學(xué)家和歷史學(xué)家認(rèn)為，楔形文字起源于美索不達(dá)米亞特殊的漁獵生活方式。這是較為通行的看法，西方的各種百科全書大都持這一觀點(diǎn)。約在公元前3400年左右，楔形文字雛形產(chǎn)生，多為圖像。到公元前 500 年左右， 這種文字甚至成了西亞大部分地區(qū)通用的商業(yè)交往媒介。楔形文字一直被使用到公元元年前后，使用情景如同現(xiàn)今的拉丁文。
有了文字后，人類有又了記錄過往數(shù)據(jù)的能力。但是，都是靠手工存儲(chǔ)。
這些歷史，這里不做過多種贅述
造紙與活字印刷術(shù)
造紙術(shù)與應(yīng)刷術(shù)是中國(guó)四大發(fā)明之一。
公元105年（西漢），蔡倫改進(jìn)了造紙術(shù)，隨后就是對(duì)造紙術(shù)的改進(jìn)過程，唐朝利用竹子為原料制成的竹紙，標(biāo)志著造紙技術(shù)取得了重大的突破。隨后就是西方一些列的改進(jìn)了。
公元1041年-1048年(北宋)，畢昇發(fā)明的泥活字。標(biāo)志著活字印刷術(shù)的誕生。隨后也是漫長(zhǎng)的改進(jìn)，傳入歐洲400以后，
1440年到1445年之間，德國(guó)人約翰內(nèi)斯·古騰堡的鉛活字，凸版印刷技術(shù)——維克多·雨果稱印刷術(shù)為世界上最大的發(fā)明。
在中世紀(jì)初期，書是財(cái)富的象征。如果誰(shuí)家有一個(gè)圖書室。那實(shí)在是太富有了，因?yàn)樵诋?dāng)時(shí)書是人們用手工辛辛苦苦抄寫出來(lái)的。僧侶和抄寫員經(jīng)常被雇來(lái)做這項(xiàng)工作，當(dāng)然費(fèi)用相當(dāng)可觀。印刷機(jī)的出現(xiàn)改變了這一切，并在文藝復(fù)興時(shí)期加快了知識(shí)和文化的傳播。
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穿孔卡帶紙存儲(chǔ)
最早期的存儲(chǔ)媒介——打孔紙卡
這個(gè)是最早的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)媒介了，在1725年由Basile Bouchon發(fā)明出來(lái)，用來(lái)保存印染布上的圖案。但是關(guān)于它的第一個(gè)真正的專利權(quán)，IBM的創(chuàng)始人赫爾曼·霍爾瑞斯教授（Herman Hollerith）在1884年9月23日申請(qǐng)的，這個(gè)發(fā)明用了將近100年，一直用到了20世紀(jì)70年代中期。
他于1888年發(fā)明自動(dòng)制表機(jī)——首個(gè)使用打孔卡技術(shù)的數(shù)據(jù)處理機(jī)器。自動(dòng)制表機(jī)(打孔卡數(shù)據(jù)處理技術(shù))用于1890年以及后續(xù)的美國(guó)人口普查，并獲得巨大成功。
IBM的前身——計(jì)算制表計(jì)時(shí)公司（CRT-Computing-Tabulating-Recording Company）創(chuàng)辦于1911年，從事量表、計(jì)時(shí)設(shè)備和制表機(jī)的生產(chǎn)。1923年，CTR發(fā)明了首款電動(dòng)打孔機(jī)，與手動(dòng)打孔機(jī)相比，速度和精確度有了很大提升。1920年代末，IBM發(fā)明了一種80列打孔卡，稱得上當(dāng)時(shí)的“高密度存儲(chǔ)設(shè)備”?！癐BM打孔卡”成為業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)。
老湯姆·沃森(Tom Watson Sr.)在1914年至1956年間主管公司業(yè)務(wù)，這位雄心勃勃的領(lǐng)軍人在1924年將公司更名為“國(guó)際商用機(jī)器”，即日后聞名世界的IBM。
在軟件領(lǐng)域，IBM亦有卓越貢獻(xiàn)。它研發(fā)了FORTRAN、COBOL和SQL編程語(yǔ)言，發(fā)明了關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)和語(yǔ)音識(shí)別軟件。
從1960年代到1980年代初，IBM在計(jì)算領(lǐng)域占據(jù)統(tǒng)治地位，但它的成功卻引來(lái)了反壟斷調(diào)查。1990年代初，外界干擾和盲目擴(kuò)張導(dǎo)致IBM幾近崩潰，不過如今依然是巨頭。
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上圖是打孔紙卡的典型例子－－它制成于1972年，上面可以打90列孔。顯然你可以看出，這張卡片上能存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)少的可憐，事實(shí)上幾乎沒有人真的用它來(lái)存數(shù)據(jù)。一般它是用來(lái)保存不同計(jì)算機(jī)的設(shè)置參數(shù)的。
打孔卡存儲(chǔ)原理
有空的地方為1，無(wú)孔的地方為零。檢測(cè)有無(wú)孔洞可以用光電，或者機(jī)械觸點(diǎn)。
輸入就是鑿孔，用錐子，用打孔機(jī)都可以，我就用錐子改過紙帶，用在線切割機(jī)床的控制上。
早期穿孔卡/紙帶，讀取器里面是一組彈簧固定的探針，首先把所有探針拉起，紙帶移動(dòng)，然后探針?biāo)砷_落下，如果有紙帶無(wú)孔那么探針就會(huì)被擋住，對(duì)應(yīng)的電路斷開；否則探針可以穿過孔落下，電路通路。每個(gè)探針對(duì)應(yīng)一個(gè)電位計(jì)，通路為1，斷路為0。讀取后，所有探針拉起，紙帶前移，然后探針?biāo)砷_，循環(huán)。
容量比打孔紙卡大——穿孔紙帶
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Alexander Bain（傳真機(jī)和電傳電報(bào)機(jī)的發(fā)明人）在1846年最早使用了穿孔紙帶。紙帶上每一行代表一個(gè)字符，顯然穿孔紙帶的容量比打孔紙卡大多了。
從錄音機(jī)看存儲(chǔ)發(fā)展
聲波振記器
1857年，法國(guó)發(fā)明家斯科特(Scott)發(fā)明了聲波振記器，并于1857年3月25日取得專利。斯科特的聲波振記器是最早的原始錄音機(jī)，是留聲機(jī)的鼻祖。它能將聲音轉(zhuǎn)錄到一種可視媒介，但無(wú)法在錄音后播放。剛開始時(shí)，這臺(tái)聲波記振儀是將錄音轉(zhuǎn)到一塊玻璃板上。后來(lái)的一種版本用一張紙放在鼓面或滾筒上。另一種版本將一條代表聲波的線拉到一卷紙上。這臺(tái)聲波記振儀是在實(shí)驗(yàn)室研究聲學(xué)時(shí)發(fā)明的。它被用來(lái)測(cè)定一個(gè)音調(diào)的頻率和研究聲音及語(yǔ)言，直到發(fā)明留聲機(jī)之后，人們它才得到普遍的了解，由聲波記振儀記錄下來(lái)的波形是一種只需一個(gè)重放裝置來(lái)重現(xiàn)聲音的聲波記錄。
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留聲機(jī)
1877年11月21日，美國(guó)發(fā)明家愛迪生宣布發(fā)明世界上第一臺(tái)留聲機(jī)——一可以將聲波變換成金屬針的震動(dòng)，然后將波形刻錄在圓筒形臘管的錫箔上。當(dāng)針再一次沿著刻錄的軌跡行進(jìn)時(shí)，便可以重新發(fā)出留下的聲音。從此錄音技術(shù)使人類獲得了記錄、貯存、重放聲音信息的手段。
1878年 愛迪生成立制造留聲機(jī)的公司，生產(chǎn)商業(yè)性的錫箔唱筒。這是世界第一代聲音載體和第一臺(tái)商品留聲機(jī)。
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平面式留聲機(jī)
1887年旅美德國(guó)人伯利納(Emil·Berliner)獲得了一項(xiàng)留聲機(jī)的專利，研制成功了圓片形唱片(也稱蝶形唱片)和平面式留聲機(jī)。
1891年 伯利納研制成功以蟲膠為原料的唱片，發(fā)明了制作唱片的方法。
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工作原理
先把聲音的振動(dòng)屬性記錄在唱片上，就是在唱片上劃出一些彎彎曲曲的槽子（這里的“彎彎曲曲”就記錄了音源的屬性），我們?cè)诜乓舻臅r(shí)候，就把唱針放入槽中，當(dāng)唱片轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候，唱片上的槽子就會(huì)迫使唱針振動(dòng)起來(lái)，這樣就有了聲音。
還原聲音的關(guān)鍵設(shè)備是拾音器，它有一根針，在密紋唱片的軌道上相對(duì)滑行（拾音器本身只作軸向運(yùn)動(dòng)，唱片在唱盤上勻角速旋轉(zhuǎn)），將軌道上凹凸不平的坑所產(chǎn)生的振動(dòng)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，然后再通過一系列解調(diào)、放大最終到喇叭單元，驅(qū)動(dòng)喇叭產(chǎn)生聲音信號(hào)。
磁性錄音機(jī)
1898年，丹麥科學(xué)家浦耳生(V.Poulsen）利用剩磁原理發(fā)明了磁性錄音機(jī)(鋼絲錄音機(jī))。即鐵可以磁化和消磁，但消磁后仍會(huì)殘留極小的磁性，稱作剩磁。最初施以的磁力越大，剩磁就越強(qiáng)；最初施以的磁力越小，剩磁也越弱。那么把聲波的變化變?yōu)殡娏鞯淖兓?#xff0c;再通過電磁鐵把電流的變化變?yōu)榇判缘淖兓?#xff0c;把這種磁力施加在鐵線上，便留有剩磁。這樣，聲音的變化就變成了剩磁的變化，也就能錄音了。當(dāng)時(shí)把聲波變成電流的裝置的研究尚未突破，隨著電話研究的進(jìn)展，才使這一問題得到解決，并立即用于浦爾生的錄音裝置。
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個(gè)人認(rèn)為，這可能是硬盤的始祖
磁帶錄音機(jī)
1928年德國(guó)Fritz Pfleumer公司發(fā)明的錄音介質(zhì) 磁帶。
1935年，德國(guó)通用電氣公司制成了磁帶錄音機(jī)，
在柏林的1935收音機(jī)展覽會(huì)上，錄音電話和磁帶首次被展示。從此磁帶做為最新式的"聲音儲(chǔ)存"媒介進(jìn)入我們的視線。
日本科學(xué)家于1938年發(fā)現(xiàn)的交流偏磁錄音原理
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磁帶錄音原理
磁帶錄音磁頭實(shí)際上是個(gè)蹄形電磁鐵，兩極相距很近，中間只留個(gè)狹縫。整個(gè)磁頭封在金屬殼內(nèi)。錄音磁帶的帶基上涂著一層磁粉，實(shí)際上就是許多鐵磁性小顆粒。磁帶緊貼著錄音磁頭走過，音頻電流使得錄音頭縫隙處磁場(chǎng)的強(qiáng)弱、方向不斷變化，磁帶上的磁粉也就被磁化成一個(gè)個(gè)磁極方向和磁性強(qiáng)弱各不相同的“小磁鐵”，聲音信號(hào)就這樣記錄在磁帶上了。 放音頭的結(jié)構(gòu)和錄音頭相似。當(dāng)磁帶從放音頭的狹縫前走過時(shí)，磁帶上“小磁鐵”產(chǎn)生的磁場(chǎng)穿過放音頭的線圈。由于“小磁鐵”的極性和磁性強(qiáng)弱各不相同，它在線圈內(nèi)產(chǎn)生的磁通量也在不斷變化，于是在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，放大后就可以在揚(yáng)聲器中發(fā)出聲音。普通錄音機(jī)的錄音和放音往往合用一個(gè)磁頭。
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電子應(yīng)用——計(jì)數(shù)電子管
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1946年RCA公司啟動(dòng)了對(duì)計(jì)數(shù)電子管的研究，這是用在早期巨大的電子管計(jì)算機(jī)中的，一個(gè)管子長(zhǎng)達(dá)10英寸（25厘米），能夠保存4096bits的數(shù)據(jù)。糟糕的是，它極其昂貴，所以在市場(chǎng)上曇花一現(xiàn)，很快就消失了。
同年，ENIAC計(jì)算機(jī)于1946年誕生。這部計(jì)算機(jī)采用的是真空電子管系統(tǒng)。ENIAC計(jì)算機(jī)體積龐大。它在賓夕法尼亞大學(xué)的一座建筑里占據(jù)了差不多170平方米的面積。ENIAC和以往的任何計(jì)算機(jī)都不一樣。至少和老式計(jì)算機(jī)相比，它的數(shù)字處理過程是閃電般的迅速快捷。
計(jì)數(shù)器原理，可以參看《計(jì)數(shù)器,計(jì)數(shù)器的工作原理是什么?》
大型磁帶記錄——盤式磁帶
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磁帶首次用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)是在1951年。磁帶設(shè)備被稱為UNISERVO，它是UNIVAC I型計(jì)算機(jī)的主要輸入/輸出設(shè)備。UNISERVO的有效傳輸效率大約是每秒7200個(gè)字符。磁帶裝置是金屬，全長(zhǎng)1200英尺（365米），因此非常重。
因?yàn)橐痪泶艓Э梢源?萬(wàn)張打孔紙卡，于是它馬上獲得了成功，成為直到80年代之前最為普及的計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)設(shè)備。在80年代末的時(shí)候，大家都聚在一起看老電影，當(dāng)時(shí)看待巨大的圓盤來(lái)回轉(zhuǎn)，這就是盤式磁帶。
最珍貴的回憶——盒式錄音磁帶
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盒式錄音磁帶應(yīng)該是80年代人，小時(shí)候珍貴的記憶之一。它顯然也是磁帶的一種，可是它實(shí)在是太普及了，所以要專門說一下。這是飛利浦公司在1963年發(fā)明的，可是直到1970年代才開始流行開來(lái)。
它是70年代晚期和80年代時(shí)期個(gè)人電腦的非常流行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式，如ZX Spectrum,Commodore 64和Amstrad CPC使用它來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。
典型盒帶的典型數(shù)率是2kb/s，每面大約可以存儲(chǔ)660KB數(shù)據(jù)，時(shí)間約為90分鐘。
現(xiàn)在的一張DVD9光盤，可以保存4500張這樣老式磁帶的數(shù)據(jù)，如果現(xiàn)在要把這些數(shù)據(jù)全部讀出來(lái)，那要整整播放281天。所以磁帶逐漸被淘汰了。
但是 現(xiàn)在索尼最新的磁帶每平方英寸的存儲(chǔ)容量已經(jīng)達(dá)到了令人難以置信的18.5GB，是IBM在2010年所達(dá)到的記錄的五倍。比一般用在歸檔存儲(chǔ)的磁帶的容量大74倍。有了這樣的存儲(chǔ)密度，一個(gè)小小的磁帶就可以保存185TB的數(shù)據(jù)。但是目前還是不可能挽回市場(chǎng)。
目前大型博物館保持資料，還是首推磁帶。成本便宜。卻點(diǎn)就是讀取滿。不過用作存檔備份。問題不大。
日本富士膠片公司和瑞士蘇黎世的研究人員研發(fā)出一種新型超密磁帶，被稱之為“線性磁帶文件系統(tǒng)”。帶盒長(zhǎng)10厘米，寬10厘米，高2厘米，能夠存儲(chǔ)35TB數(shù)據(jù)。這項(xiàng)存儲(chǔ)技術(shù)可能首先用于世界上最大的射電望遠(yuǎn)鏡陣列平方公里陣列。這個(gè)陣列將建在南半球，由數(shù)千個(gè)天線構(gòu)成。平方公里陣列將于2024年投入使用，每天產(chǎn)生的壓縮數(shù)據(jù)估計(jì)可達(dá)到1PB(100GB)。根據(jù)信息存儲(chǔ)行業(yè)協(xié)會(huì)的估計(jì)，如果使用存儲(chǔ)量達(dá)到3TB，壽命可達(dá)到10年的硬盤，每年至少需要12萬(wàn)個(gè)硬盤。
根據(jù)美國(guó)新罕布什爾州萊耶的技術(shù)咨詢機(jī)構(gòu)The Clipper Group 2010年進(jìn)行的一項(xiàng)研究，使用硬盤的數(shù)據(jù)中心的耗電量是同等規(guī)模磁帶庫(kù)的200倍。
超長(zhǎng)的存儲(chǔ)設(shè)備——磁鼓
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一支磁鼓有12英寸長(zhǎng)，一分鐘可以轉(zhuǎn)1萬(wàn)2千5百轉(zhuǎn)。它在IBM 650系列計(jì)算機(jī)中被當(dāng)成主存儲(chǔ)器，每支可以保存1萬(wàn)個(gè)字符（不到10K）。
硬盤存儲(chǔ)
現(xiàn)在電腦的主流存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，還是機(jī)械硬盤。VeryCD掛了2-3年，成本原因，還是硬盤劃算。
“重”大突破——世界上第一臺(tái)硬盤機(jī)
1956年9月13日，IBM發(fā)布了305 RAMAC硬盤機(jī)。與之相關(guān)的計(jì)算機(jī)平平無(wú)奇，可是在存儲(chǔ)容量方面有著革命性的變化－－它可以存儲(chǔ)“海量”的數(shù)據(jù)，“高達(dá)”4.4MB（5百萬(wàn)個(gè)字符），這些數(shù)據(jù)保存在50個(gè)24英寸的硬磁盤上。直到1961年，IBM生產(chǎn)了1000臺(tái)305計(jì)算機(jī)，IBM出租這些計(jì)算機(jī)的價(jià)格是每個(gè)月3千5百美元。
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上圖可以看到，世界第一款硬盤機(jī)重量達(dá)到1噸以上，而現(xiàn)在的硬盤最小僅有0.85英寸，重量10克都不到。
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該硬盤的工作電壓為+3.0V。讀寫時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)耗電量為0.65W。外形尺寸為3.3×32.0×24.0mm3，重量不足10g。對(duì)于耐沖擊性，硬盤工作時(shí)在2ms的時(shí)間里能夠承受1000G的加速度。
光盤存儲(chǔ)
據(jù)說VCD是中國(guó)西安某研究發(fā)明的，然后沒有申請(qǐng)專利。但是光盤，在外面小時(shí)是看片必備。
第一張視頻光盤——LD光盤
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1958年就發(fā)明光盤技術(shù)了，可是直到1972年，第一張視頻光盤才問世，6年后的1978年它開始在市場(chǎng)上賣。那個(gè)時(shí)候的光盤是只讀的，雖然不能寫，但是能夠保存達(dá)到VHS錄像機(jī)水準(zhǔn)的視頻，使得它很有吸引力。
光盤原理
一次性記錄的CD-R光盤主要采用(酞菁)有機(jī)染料，當(dāng)此光盤在進(jìn)行燒錄時(shí)，激光就會(huì)對(duì)在基板上涂的有機(jī)染料，進(jìn)行燒錄，直接燒錄成一個(gè)接一個(gè)的"坑"，這樣有"坑"和沒有"坑"的狀態(tài)就形成了‘0'和‘1'的信號(hào)，這一個(gè)接一個(gè)的"坑"是不能回復(fù)的，也就是當(dāng)燒成"坑"之后，將永久性地保持現(xiàn)狀，這也就意味著此光盤不能重復(fù)擦寫。這一連串的"0"、"1"信息，就組成了二進(jìn)制代碼，從而表示特定的數(shù)據(jù)。
對(duì)于可重復(fù)擦寫的CD-RW而言，所涂抹的就不是有機(jī)染料，而是某種碳性物質(zhì)，當(dāng)激光在燒錄時(shí)，就不是燒成一個(gè)接一個(gè)的"坑"，而是改變碳性物質(zhì)的極性，通過改變碳性物質(zhì)的極性，來(lái)形成特定的"0"、"1"代碼序列。這種碳性物質(zhì)的極性是可以重復(fù)改變的，這也就表示此光盤可以重復(fù)擦寫。
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體積更小、容量更大——小光盤
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我們常見的5寸光盤，是從LD光盤發(fā)展來(lái)的，可是它更小、容量更大。它是SONY公司和飛利浦公司在1979年聯(lián)合發(fā)布的，在1982年上市。一張典型的5寸光盤，可以保存700MB數(shù)據(jù)。
采用紅外激光——DVD光盤
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DVD是使用了不同激光技術(shù)的CD，它采用了780納米的紅外激光（標(biāo)準(zhǔn)CD則采用625－650納米的紅色激光），這種激光技術(shù)使得DVD可以在同樣的面積中保存更多的數(shù)據(jù)。一張雙層DVD容量可達(dá)8.5GB
最先進(jìn)的存儲(chǔ)——藍(lán)光DVD、HD-DVD
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現(xiàn)在最引人矚目的，是藍(lán)光DVD和HD-DVD這兩種競(jìng)爭(zhēng)的光盤技術(shù)。藍(lán)色激光使得存儲(chǔ)的容量進(jìn)一步增長(zhǎng)，目前看起來(lái)，好像藍(lán)光DVD更流行一些。不過如果我們目光放更長(zhǎng)遠(yuǎn)一些，也許一種被稱為“Holographic Versatile Disc”的光盤，可以提供比藍(lán)光DVD大160倍的容量－－高達(dá)3.9TB，相當(dāng)于保存4600到11900小時(shí)的MPEG4格式的電影。
因?yàn)槿藗兊纳?#xff0c;信息開始越來(lái)越膨脹，使得信息存儲(chǔ)猶為重要。致使數(shù)據(jù)存儲(chǔ)得到快速的發(fā)展。最后，我們用現(xiàn)在流行的DVD存儲(chǔ)與以前的存儲(chǔ)產(chǎn)品相比較，就可以直觀的看出數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的發(fā)展?，F(xiàn)在的DVD相當(dāng)于9千萬(wàn)張打孔紙卡、6千張軟磁盤、四千五百合磁帶。
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軟磁盤存儲(chǔ)
1969年IBM發(fā)明了軟盤，當(dāng)時(shí)是一張8英寸的大家伙，可以保存80K的只讀數(shù)據(jù)。4年以后的1973年一種小一號(hào)但是容量為256K的軟盤誕生了：它的特點(diǎn)是可以反復(fù)讀寫。從此一個(gè)趨勢(shì)開始了磁盤直徑越來(lái)越小，而容量卻越來(lái)越大。到了1990年代后期，我們可以找到容量為250MB的3.5英寸軟盤。
20世紀(jì)70年代中期到21世紀(jì)初是最主要的存儲(chǔ)設(shè)備。
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軟盤數(shù)據(jù)的記錄格式
軟盤存放數(shù)據(jù)時(shí)，需要將軟盤按一定的格式劃分成若干個(gè)小區(qū)域。盤面劃分成若干個(gè)同心圓，即磁道，每個(gè)磁道分割成若干扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)可存放一定字節(jié)的數(shù)據(jù)。為方便存取文件必須對(duì)扇區(qū)進(jìn)行編號(hào)，這編號(hào)稱為軟盤地址。軟盤地址由磁道號(hào)、面(頭)號(hào)和扇區(qū)號(hào)三部分組成。
(1)面(磁頭)號(hào)。0面對(duì)應(yīng)00號(hào)磁頭，1面對(duì)應(yīng)01號(hào)磁頭。
(2)磁道號(hào)。從軟盤的最外側(cè)00道開始，由外向里排列，3.5英寸高密軟盤共80個(gè)磁道。
(3)扇區(qū)號(hào)。各個(gè)扇區(qū)的順序號(hào)即為扇區(qū)號(hào)，盡管外磁道和內(nèi)磁道的記錄密度不同，但扇區(qū)數(shù)相同。3.5英寸高密軟盤每個(gè)磁道有18個(gè)扇區(qū)。每個(gè)扇區(qū)512個(gè)字節(jié)，容量為2×80×18×512=1474560字節(jié)。
(4)簇。系統(tǒng)將扇區(qū)分組，構(gòu)成簇(Cluster)。文件在軟盤上以簇為單位存放，不以扇區(qū)為單位存放，這樣可減少FAT的信息量。一個(gè)簇由2n(n=0、1、…、6)個(gè)扇區(qū)組成，一個(gè)簇含的扇區(qū)數(shù)與盤容量及FAT表的格式有關(guān)，2M以下的磁盤一個(gè)簇只有一個(gè)扇區(qū)。一個(gè)文件至少占一個(gè)簇。
軟盤扇區(qū)格式如圖6-3所示。每條磁道由前置區(qū)、區(qū)段區(qū)及后置區(qū)三部分組成，每個(gè)扇區(qū)都有識(shí)別標(biāo)志(ID)字段、數(shù)據(jù)字段和兩個(gè)間隙(GAP)。軟盤的磁道號(hào)、磁頭號(hào)、扇區(qū)號(hào)就記錄在ID字段內(nèi)。
軟盤的格式化
軟盤格式化是在軟盤上劃分記錄區(qū)；寫入各種標(biāo)志信息和地址信息；確定數(shù)據(jù)記錄在磁盤上的方式；確定每個(gè)磁盤的磁道數(shù)，每道的扇區(qū)數(shù)目以及間隙、同步字段和識(shí)別標(biāo)志的字節(jié)數(shù)，這一過程稱為軟盤的物理格式化。同時(shí)，格式化還要在軟盤上建立磁盤的系統(tǒng)格式，稱為系統(tǒng)格式化。軟盤經(jīng)格式化后，數(shù)據(jù)才能存放到這張盤片上。
經(jīng)重新格式化后的軟盤，其盤上的數(shù)據(jù)將被全部清除。
閃存，半導(dǎo)體存儲(chǔ)器
固態(tài)硬盤
固態(tài)驅(qū)動(dòng)器（Solid State Disk或Solid State Drive，簡(jiǎn)稱SSD），俗稱固態(tài)硬盤，固態(tài)硬盤是用固態(tài)電子存儲(chǔ)芯片陣列而制成的硬盤，因?yàn)榕_(tái)灣英語(yǔ)里把固體電容稱之為Solid而得名。SSD由控制單元和存儲(chǔ)單元（FLASH芯片、DRAM芯片）組成。固態(tài)硬盤在接口的規(guī)范和定義、功能及使用方法上與普通硬盤的完全相同，在產(chǎn)品外形和尺寸上也完全與普通硬盤一致。被廣泛應(yīng)用于軍事、車載、工控、視頻監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)終端、電力、醫(yī)療、航空、導(dǎo)航設(shè)備等諸多領(lǐng)域。
相比機(jī)械硬盤速度快2-3倍。
參考文章：
存儲(chǔ)器原理及歷史?https://blog.csdn.net/yang889999888/article/details/73549940
百年IBM的24個(gè)瞬間：從制表機(jī)到超級(jí)計(jì)算機(jī) news.mydrivers.com/1/196/196557.htm
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轉(zhuǎn)載本站文章《數(shù)據(jù)存儲(chǔ)(1)：從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)看人類文明-數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器發(fā)展歷程》,
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總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的数据存储(1)：从数据存储看人类文明-数据存储器发展历程的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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