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1、存储器钟玉峰数据存储是人类千百年来都在应用并且探索的主题。在原始社会，人类用树枝和石头来记录数据。后来，人类创造了铁器，用铁器在石头上刻画一些象形文字来记录数据。而此时，语言还没有形成，人们记录的东西只有自己才可以看懂。随着人类相互之间交流的愿望越来越迫切，逐渐形成了通用的象形文字。有了文字之后，人们对每个文字加上了声音的表达，就形成了语言，也就是将一种形式的信息，转换成另一种形式的信息。人们用文字作为交流工具，将自己大脑产生的信息，通过这种方式传递给其他人。这和网络通信的模型是一样的，计算机将数据利用TCP/IP协议，先通过网卡编码，再在线缆上传输，最终到达目的地。人类将大脑中的数据，变成语
2、言编码，然后通过嗓子的振动，通过空气这个大广播网，传递给网内的每个人。后来，人们将文字刻在竹片上保存。再后来，蔡伦发明了造纸技术，使得人们可以将信息写到纸上，纸张摞起来就形成了书本。后来，毕升用泥活字革新了印刷术，开始了书本的印刷。再后来，激光打印取代了活字板。再后来，纸带、软盘、硬盘、光盘等方式出现了。下面就给大家详细介绍一下存储媒介的发展历程。打孔纸卡和穿孔纸带打孔纸卡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
3、直用到了20世纪70年代。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。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。存储器设备发展之汞延迟线1950年，世界上第一台具有存储程序功能的计算机EDVAC由冯.诺依曼博士领导设计。它的主要特点是采用二进制，使用汞延迟线作存储器，指令和程序可存入计算机中。1951年3月，由ENIAC的主要设计者莫克利和埃克
4、特设计的第一台通用自动计算机UNIVAC-I交付使用。它不仅能作科学计算，而且能作数据处理。汞延迟线是基于汞在室温时是液体，同时又是导体，每比特数据用机械波的波峰（1）和波谷（0）表示。机械波从汞柱的一端开始，一定厚度的熔融态金属汞通过一振动膜片沿着纵向从一端传到另一端，这样就得名“汞延迟线”。在管的另一端，传感器得到每一比特的信息，并反馈到起点。设想是汞获取并延迟这些数据，这样它们便能存储了。这个过程是机械和电子的奇妙结合。缺点是由于环境条件的限制，这种存储器方式会受各种环境因素影响而不精确。存储器设备发展之磁带在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
5、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。 磁带首次用来作为数据存储介质是在1951年，被称为UNISERVO，是UNIVAC I型计算机主要的I/O设备。有效传输速率为每秒7,200字节。这些磁带都是金属的，总共有1200英尺长(365米)，所以非常沉。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。存储器设备发展之磁鼓磁鼓存储器 于1932
6、年发明出来(奥地利)，广泛应用于上世纪五、六十年代。1953年，随着存储器设备发展，第一台磁鼓应用于IBM 701，它是作为内存储器使用的。磁鼓是利用铝鼓筒表面涂覆的磁性材料来存储数据的。鼓筒旋转速度很高，因此存取速度快。它采用饱和磁记录，从固定式磁头发展到浮动式磁头，从采用磁胶发展到采用电镀的连续磁介质。这些都为后来的磁盘存储器打下了基础。磁鼓最大的缺点是利用率不高，一个大圆柱体只有表面一层用于存储，而磁盘的两面都利用来存储，显然利用率要高得多。因此，当磁盘出现后，磁鼓就被淘汰了。存储器设备发展之磁芯美国物理学家王安1950年提出了利用磁性材料制造存储器的思想。福雷斯特则将这一思想变成了现实
7、。为了实现磁芯存储，福雷斯特需要一种物质，这种物质应该有一个非常明确的磁化阈值。他找到在新泽西生产电视机用铁氧体变换器的一家公司的德国老陶瓷专家，利用熔化铁矿和氧化物获取了特定的磁性质。最先获得这些专利许可证的是IBM，IBM最终获得了在北美防卫军事基地安装“旋风”的商业合同。更重要的是，自20世纪50年代以来，所有大型和中型计算机也采用了这一系统。磁芯存储从20世纪50年代、60年代，直至70年代初，一直是计算机主存的标准方式。存储器设备发展之软盘 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。IBM在1971年推出了第一部商用软驱。与它配套使用的8英寸软
8、盘上面涂有磁性材料，永远装在塑料填套里面。用户很快认识到：与成堆的穿孔卡片相比，使用软盘将数据装入电脑来得速度更快、成本更低，还更省空间。1976年，软盘的联合发明人Alan Shugart为个人电脑研制出了新的5.25英寸软驱。这种大软盘直到80年代的后半期都是整个行业的标准，直到后来索尼的3.5英寸软盘格式(1981年发明)主导了市场。从早期的8英寸软盘、5.25英寸软盘到3.5英寸软盘，主要为数据交换和小容量备份之用。其中，3.5英寸1.44MB软盘占据计算机的标准配置地位近20年之久，之后出现过24MB、100MB、200MB的高密度过渡性软盘和软驱产品。然而，由于USB接口的闪存出现
9、，软盘作为数据交换和小容量备份的统治地位已经动摇，不久就退出存储器设备发展历史舞台。存储器设备发展之硬盘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。目前，硬盘的面密度已经达到每平方英寸100Gb以上，是容量、性价比最大的一种存储设备。图中的日立Deskstar 7K500，是第一个达到500G容量的硬盘-是最早的IBM
10、305 RAMAC的12万倍。近年来微硬盘的出现和快速发展为移动存储提供了一种较为理想的存储介质。存储器设备发展之光盘光盘起初是一种数字音频存储介质，它是索尼与飞利浦两家公司合作开展项目的产物，1982年首次面市。这种格式将数字数据以模刻在有反射背衬的塑料磁盘表面上的凹坑这种形式来存储。激光可读取凹坑。由于光盘是数字介质，所以非常适合存储电脑数据。没过多久，索尼/飞利浦改动这种格式，开发出了电脑CD-ROM，在1985年生产出第一部商用CD-ROM驱动器。在上世纪80年代中期，光盘存储器设备发展速度非常快，先后推出了WORM光盘、磁光盘（MO）、相变光盘（Phase Change Disk，P
11、CD）等新品种。更重要的是1988年推出了可记录光盘(CD-R)，这样用户可以把自己的数据写到光盘上。20世纪90年代，DVD-ROM、CD-R、CD-R/W等开始出现和普及，光盘技术进一步向高密度发展，蓝光光盘是不久将推出的下一代高密度光盘。多层多阶光盘和全息存储光盘正在实验室研究之中。随着光介质越来越便宜，这种存储介质取代了软盘，目前已成为计算机的标准存储设备。存储器设备发展之纳米存储纳米是一种长度单位，符号为nm。1纳米=1毫微米，约为10个原子的长度。假设一根头发的直径为0.05毫米，把它径向平均剖成5万根，每根的厚度即约为1纳米。1988年，法国人首先发现了巨磁电阻效应，到1997年，采用巨磁电阻原理的纳米结构器件已在美国面世，它在磁存储，磁记忆和计算机读写磁头等方面均有广阔的应用前景。1998年，美国明尼舒苏达大学和普林斯顿大学制备成功量子磁盘，这种磁盘是由磁性纳米棒组成的纳米阵列体系。一个量子磁盘相当于我们现在的10万100万个磁盘，而能源消耗却降低了一万倍。2002年，美国威斯康星州大学的科研小组宣布，他们在室温条件下通过操纵单个原子，研制出原子级的硅记忆材料，其存储信息的密度是目前光盘的100万倍。这是纳米存储材料技术研究的一大进展。记忆材料中硅原子排列线内的间隔是一个原子大小。这保证了记忆材料的原子级水平。
