比特与字节的那些事儿：存储器的今天和明天
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2020-08-31
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比特与字节的那些事儿：存储器的今天和明天比特与字节的那些事儿：存储器的今天和明天
硬盘，DVD光驱，USB存储器，这些已经与我们的数字化生活共存了很长时间了，但当我们的数据趋于无限的
时候，存储器还受制于容量的限制，那么存储器的下一步会是什么样子的?
还是小孩子的时候，小编就已经拥有了拆电脑的半好人属性，虽然当时拆下来的东西总有一些装不回去，但是启蒙教育来说可
是一笔珍贵的财富。如果你现在手头有一个DVD或者蓝光光驱的话，不妨跟小编一起把它的螺丝一个一个卸下来，平放开
来，你会惊讶于这些精密的构造，同时一窥存储器的未来趋势。一条波长被固定的激光光束通过镜面的三次折射，定位到盘面
上，再折射到接收器，接收器读取被盘面改变波长的激光，从而提取出蚀刻在盘面的上GB的数据。GE全球研究实验室，是一
个内部超级复杂的地方，占地550亩，今天，我们会从这里了解到最新的存储器发展趋势，以及其他一些好玩的东西。
硬盘，DVD光驱，USB存储器，这些已经与我们的数字化生活共存了很长时间了，但当我们的数据趋于无限的时候，存储器
还受制于容量的限制，那么存储器的下一步会是什么样子的?
数据存储是很多人不会去考虑的问题，而且即使我们去想，也只有一个抽象的概念。笔记本电脑有一个固定大小的存储空间，
我们要花费比通常硬盘贵得多的价格买一个笔记本硬盘，但得到的空间却很小。DVD可以存储一段固定长度的视频，或是没
有经过压缩的高品质音轨，但只能是一次性的。闪存对于要移动的存储区来说是非常方便，我们都知道它和硬盘有本质上的区
别，但也许说不明白。
我们所知道的就是我们需要一个存储数据的东西，而我们的网络设备还没有强大到允许广泛的云计算，或者是快速下载任何你
想要看的高清电影，在很长很长一段时间内，存储器都是我们需要而且会遵循摩尔定律不断更新的东西。
硬盘不会亡，硬盘一定强
硬盘是人手必备的东西，无论是台式机、笔记本或者是MP4，最基本的数据载体和读写工具就是硬盘，硬盘的基本原理是在
高速旋转的金属盘上通过通电磁头改变盘面磁粒布局以写入数据，而磁头读取盘面的磁化翻转就是在读取数据。磁头就像一个
针头，悬浮在盘面上，读取近距离微小的磁场变化。
而这种读取方式的发展历史也悠久的让人乍舌：第一台实现这种读取概念的机器诞生于1956年，那时的容量只有几百字节，
虽然少的可怜，但是这种革新的读取方式已经开始引起人们注意了。可是由于技术的门槛，直到1980年，第一块看起来像现
在的硬盘，容量只有5MB的硬盘才面世，而生产商就是希捷。
从那时起，硬盘开始飞速发展，24年的时间让硬盘从概念走到了应用，而存储密度增加、尺寸减小、价格降低这些事情则是
几乎在瞬间就完成了。1980年同年，容量200倍于前者的1GB硬盘面世，价值500英镑，而30年后的今天，容量有两千倍于前
者的2TB硬盘——并且小到足以塞进夹克兜里——只需要 140美元就能得到。
不过，硬盘的科技快要走到临界点了。真的么?虽然不是立刻就会发生的事情，但是存储器的命运已经被决定了。随着硬盘存
储密度不断逼近理论最高点，在2005年硬盘制造商们开始提出了垂直存储的概念，希望成为让硬盘重新焕发活力的契机。
“垂直存储技术能够让数据位站立在磁盘上，而不是向现有的水平记录技术那样，平铺在磁盘上，它能提供新的硬盘数据密度
和容量。新的数据排列方法，通过使磁头在相同的时间内扫描更多的数据位，从而提高硬盘性能。垂直存储技术由于能耗小，
发热量也随之减少，从而改善了数据抵抗热退减的能力，提高了硬盘的可靠性。”
希捷首先看到了纵向存储的瓶颈限制了硬盘发展，其无法超越每平方英寸12.5千兆字节的物理限制，为了突破这堵无形的墙，
他们开始尝试垂直存储。
使用垂直存储后，研究人员认为其存储密度的极限已经提升到了每平方英寸128千兆字节左右，而目前的硬盘存储密度只有大
约每平方英寸50千兆字节，也就意味着，近几年，硬盘还会继续的扩容，加速和降价，直到垂直存储走到极限。
而硬盘的理论研究也并未就此停止：辅助磁记录用于局部加热盘片实现超高密度的数据录入;模式媒体可以减少对硬盘表面的
磁粒需求，通过对盘片基板进行分子模式编码可将需求由50减至1;
希捷预测硬盘的下一个极限存储密度将是每平方英寸50兆兆位以上，也就是6.25TB。因此，可以说硬盘的潜力依然是无穷的
——至少在近几年，仍将作为存储器的主导。
SSD之崛起
SSD，即固态硬盘，被认为是存储界的平地惊雷，而且非常有希望取代普通硬盘。但实际上这不太正确，固态硬盘没有运动
的机械部件，存储数据使用电荷而非磁粒，可以说和普通硬盘根本是不同的东西。
“固态硬盘内部是成片的闪存芯片和一块控制器，因为没有运动的机械部件所以不需要启动过程，也不需要在旋转的盘片上捕
获零散数据，更不用听到机械硬盘的噪音。而固态硬盘和机械硬盘比起来快的让人难以置信，所以装有固态硬盘的电脑的启动
速度快的出奇，应用程序的启动、随机写入和其他方面的表现也十分优秀，但是在写入大型文件方面除外。”
是的，SSD就是这么快，不会产生灾难性的错误，简直是笔记本电脑的完美搭配。
但是未来SSD的发展道路可以说是相当狭窄的，至少现在来说是如此。可能的消费范围包括笔记本、台式机到NAS存储器，
都存在一个客户解决方案的问题。当我们为了使用SSD而不得不等待几年使SSD成熟发展到一个合理的价格和良好的兼容性
时，各类企业存储的数据则在飞速增长，存储规模的增幅大于SSD容量的增幅，以至于SSD处于一个尴尬的吊车尾的位置。
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