从地面到云端 电脑数据存储发展解析

PChome | 编辑: 钱鹏 2013-11-14 06:30:00原创 返回原文

生活处处是存储 存储的意义

在你的电脑上或许就插着一只小巧并快速闪着呼吸灯的U盘,正拷贝着一部你喜爱的电影并分享给你的同事。你的同事看完很喜欢,想要你电脑里整个系列的电影,你又从你抽屉里拿出了你的硬盘,轻松搞定。最后你的同事说,他想一直有好看的片儿陪伴他,你干脆给了他网盘,说这里面有各种各样的大片,可以随时观看。其实这一些列的事情中从U盘到硬盘,从硬盘到网盘,甚至是你拷贝时的速度都离不开存储。

电脑的意义在于信息的处理与交流,它有很多零部件组成,风扇、屏幕、键盘。如果将它们当中任何一个拿开并更换,它依旧能够运行,我们要的就只有一个,数据不丢失。但是如果你说将电脑的任何一种存储装置拿掉,抛开你的重要数据会丢失不说,电脑可能根本就无法运行。倘若将电脑比喻成“人脑”,那么存储装置与中央处理器就是共同组成了“大脑”,一个记忆,一个处理信息发

计算机的工作原理 存储作用

其实在第一台计算机发明的时候,它的工作原理并不像如今我们电脑一般,它更像是一台单纯的计算器,只是进行单纯的计算。当今电脑的工作原理结构是由美藉匈牙利科学家冯·诺依曼(John von Neumann)最先提出的,这一结构又称冯·诺依曼结构。

冯·诺依曼(John von Neumann)与冯·诺依曼结构

计算机在运行时,先从内存中取出第一条指令,通过控制器的译码,按指令的要求,从存储器中取出数据进行指定的运算和逻辑操作等加工,然后再按地址把结果送到内存中去。接下来,再取出第二条指令,在控制器的指挥下完成规定操作。在整个运作过程中其实涉及到的就是我们电脑中的两样东西:存储器于处理器。存储器(内存)储存着信息指令然后再有处理器进行控制处理信息,电脑中所有的零部件可以说都是为这两者服务,上述工作原理中的存储属于内存储。

早年间电脑是没有内存储器的,内存存储的东西断电后去消失,所以内存芯片类不能长时间保存,不在此次讨论数据存储讨论范围内。那么数据保存在哪里呢?早年间的存储最初始的时候是打孔纸带,打孔机通过在纸带上打孔记录信息,带孔为1,无孔为0。经过光电扫描输入电脑。

早期的穿孔纸带

随着1951年UNIVAX 1电脑的诞生,磁带首次被用于数据存储,但这与我们印象中的磁带有很大的区别。磁带与磁鼓相比,传输速度提高到了7200字符每秒。次年IBM发布了726磁带设备之后,磁带便开始盛行起来。随着技术的发展,磁带容量大、价格低、携带方便的特点也越加明显,以至于它在”终结流言“四起的年代仍然可以在存储市场占据一席之地。

计算机磁带机

突破瓶颈 硬盘实现飞跃发展

硬盘无论是过去还是现在都属于计算机存储的基础。虽然硬盘与我们平时用的U盘要大一些,不过相比于第一款硬盘来说已经很小巧了,因为第一款硬盘的体积大小就跟冰箱一样大。不过存储装置大先不说,容量也是小的可怜,只有5M,给人一种“莽夫之感”——四肢发达,头脑简单。到了1980年的时候硬盘就优点像现在的这般样子了,希捷公司开发出了5.25英寸5M的硬盘!

第一台硬盘BM Model 350

到了1991年IBM终于开发出了1G的硬盘,随后硬盘的发展速度骤然提升,以100%~200%的速度发展。技术也从原先的单磁头到双磁头,并且工艺也越来越精细容量转速也越来越大。

机械硬盘结构图

如今我们一般的硬盘结构由磁头与碟片、电动机、主控芯片与排线等部件组成;当主电动机带动碟片旋转时,副电动机带动一组磁头到相对应碟片上,画出一个与碟片同心的圆形轨道(磁轨),确定读取正面还是反面的碟面(柱面),这时由磁头的磁感线圈感应碟面上的磁性与使用硬盘厂商指定的读取时间或数据间隔定位扇区,从而得到该扇区的数据内容。

这几年存储飞速发展,从早期的20GB、80GB、到160GB,主流的现在已经达到了750GB和1TB(1TB=1024GB),存储容量不仅在不断增加,而且接口也从早期的IDE演变成目前的Sata3接口。然后紧接着有诞生了混合硬盘与固态硬盘,这方面的内容我们会稍后详述。

软盘出世 硬盘再次发展

20世纪70年代,IBM公司于1971年问世了世界第一块软盘,容量为79.7KB,但只为只读型。可读写的磁盘到了第二年才姗姗来迟。最初软盘大小为8英寸,后来又多了5.25英寸与3.5英寸。

三种不同尺寸的软盘

1987年IBM推出3.5英寸的软驱后,才让3.5英寸软盘走向了辉煌。直到2002年,最大的磁盘容量仅为1.44M,虽然后续又推出了ZIP压缩盘,使容量达到了100M或200M,不过软盘终究逃不过被终结的命运。光盘与软盘可谓是软盘的杀手,但当下越来越多的厂商纷纷开始取消笔记本的光驱我们不禁感叹,科技的飞速迅猛,我们是否又应该思考未来是否 会有一天,我们笔记的U盘接口也开始减少?

在SSD混合硬盘没有出现之前,硬盘一直是碟片式,而到了SSD则采用了半导体芯片式,相对于碟片式的传统硬盘,SSD的优势十分明显,最为直接的就是1、速度快:响应速度快,读取速度快 2、安全:传统硬盘采用密封式工艺,倘若硬盘里钻进一颗小小的灰尘都可能让硬盘报废,而SSD不会出现这样的情况 但同时SSD硬盘也有最受限制的特点:容量小并且贵!企业级最大的也只是1TB,并且容量稍微大一点就会超过5000元,这对于普通消费者而言,5000元则可以买来一台新款电脑了。

SSD固态硬盘

机械硬盘彰显颓势,那么主流的存储方式是SSD固态硬盘么?当然不是,这里面有一个小插曲,在性价比和性能面前,混合硬盘凭借着自己独特的优势,成为了最佳过渡产品。混合硬盘则是SSD硬盘与传统机械硬盘的混合,由于单纯的SSD硬盘贵,而机械硬盘又因为响应速度而不能满足人们的需求,因此将两者结合就出现了混合硬盘。它的出现可以说是为用户提供了最快的储存响应方案。

混合硬盘

这样一来,混合硬盘既满足了用户对存储速度的要求,又能很好的控制价格,所以让厂商对其偏爱有加,如今我们大部分的笔记本或者超极本中都加入了固态硬盘,并且电脑的价格是随其SSD固态硬盘的容量大小变化。

SSD或成主角 云存储潜力股

关于未来存储会是怎么样,我想如今的发展趋势已经给我们指出了方向,SSD混合硬盘越来越流行,似乎看起来半导体存储代替传统碟盘存储势在必行。从当下情况来看,由于SSD固态硬盘的成本受限,未来的一段时间里可能会是混合硬盘的时代,而SSD固态硬盘则更多的会被运用在高端设备。

使用SSD硬盘的Surface Pro 2

说到这,我们似乎又忘了一个新概念,那就是“云存储”,文章开头提到的“网盘”就是一个缩影,“云存储”所提倡的就是将我们的大量资料存至云端,无论走到哪只要联网,我们就可以随时调取。这个对于传统存储计算机而言,概念是超前的,也就是说未来我们的计算机可能不需要太大的外存储,那么届时硬盘大小可能也不再是一个宣传的噱头,谷歌推出的Chromebook则有些“云概念”,小硬盘,在线系统,都呈现出一种寄托云端的思想。

云存储时代

云端存储的优点:

1.多台PC共享数据

2.不用随身携带

3.随便一台机器即可登录

云端存储的问题:

1.受网速限制 国内速度较低

2.运营商较少 没有完全商业化

3.数据安全受影响

4.传输数据必须有PC 而不是仅仅靠U盘或者其他存储介质。

云存储的优点显而易见,足可让以我们的电脑摆脱硬盘,但是同时他的问题却也是最难攻克的。我们在网速有限,连接有限的情况下,“云存储”根本无法显示出它与传统硬盘相比的优势。当某天我们身边可以轻松连接飞速的互联网信号,或许那时才是“云存储”真正发挥其价值的时刻。

SSD或成主角 云存储潜力股

说了这么多存储介质,随着技术的提升,存储数据很可能在未来并不局限于硬盘本身。而SSD也很有可能不再是未来存储的最终介质。云端存储虽然目前面临众多问题,但很有可能也将成为一个趋势。30年前我们还在以字节作为硬盘更新换代的一个阶梯,而到今天,每一次更新动辄上百GB,个人存储已经到了信息爆炸的时代,或许有一天,很多电脑都有着几TB的存储空间,当然这只是一种假设,但从技术层面来说这种假设离我们并不是很远。

编辑综述:电脑存储的发展历程中,我们追求容量越来越大,速度越来越快。在这过程中存储介质也发生了巨大的改变,从纸带到碟片到半导体,再到未来有可能的“云存储”,我们正在一步步让数据传输变得更快,最终的目的就是让它“飞起来”跟着我们形影不离。如今众多厂商纷纷积极开发“云存储”,(如微软的Skydrive)我们可以随时在线处理我们的事务,其潜力可见一斑。当我们全面实现“云存储”的那一刻,或许你也不需要用U盘来考电影。
 

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