比特與字節(jié)的那些事兒:存儲器的今天和明天
還是小孩子的時候,小編就已經(jīng)擁有了拆電腦的半好人屬性,雖然當(dāng)時拆下來的東西總有一些裝不回去,但是啟蒙教育來說可是一筆珍貴的財富。如果你現(xiàn)在手頭有一個DVD或者藍(lán)光光驅(qū)的話,不妨跟小編一起把它的螺絲一個一個卸下來,平放開來,你會驚訝于這些精密的構(gòu)造,同時一窺存儲器的未來趨勢。一條波長被固定的激光光束通過鏡面的三次折射,定位到盤面上,再折射到接收器,接收器讀取被盤面改變波長的激光,從而提取出蝕刻在盤面的上GB的數(shù)據(jù)。GE全球研究實驗室,是一個內(nèi)部超級復(fù)雜的地方,占地550畝,今天,我們會從這里了解到最新的存儲器發(fā)展趨勢,以及其他一些好玩的東西。
本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/201609/305128.htm硬盤,DVD光驅(qū),USB存儲器,這些已經(jīng)與我們的數(shù)字化生活共存了很長時間了,但當(dāng)我們的數(shù)據(jù)趨于無限的時候,存儲器還受制于容量的限制,那么存儲器的下一步會是什么樣子的?
數(shù)據(jù)存儲是很多人不會去考慮的問題,而且即使我們?nèi)ハ?,也只有一個抽象的概念。筆記本電腦有一個固定大小的存儲空間,我們要花費比通常硬盤貴得多的價格買一個筆記本硬盤,但得到的空間卻很小。DVD可以存儲一段固定長度的視頻,或是沒有經(jīng)過壓縮的高品質(zhì)音軌,但只能是一次性的。閃存對于要移動的存儲區(qū)來說是非常方便,我們都知道它和硬盤有本質(zhì)上的區(qū)別,但也許說不明白。
我們所知道的就是我們需要一個存儲數(shù)據(jù)的東西,而我們的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備還沒有強(qiáng)大到允許廣泛的云計算,或者是快速下載任何你想要看的高清電影,在很長很長一段時間內(nèi),存儲器都是我們需要而且會遵循摩爾定律不斷更新的東西。
硬盤不會亡,硬盤一定強(qiáng)
硬盤是人手必備的東西,無論是臺式機(jī)、筆記本或者是MP4,最基本的數(shù)據(jù)載體和讀寫工具就是硬盤,硬盤的基本原理是在高速旋轉(zhuǎn)的金屬盤上通過通電磁頭改變盤面磁粒布局以寫入數(shù)據(jù),而磁頭讀取盤面的磁化翻轉(zhuǎn)就是在讀取數(shù)據(jù)。磁頭就像一個針頭,懸浮在盤面上,讀取近距離微小的磁場變化。
而這種讀取方式的發(fā)展歷史也悠久的讓人乍舌:第一臺實現(xiàn)這種讀取概念的機(jī)器誕生于1956年,那時的容量只有幾百字節(jié),雖然少的可憐,但是這種革新的讀取方式已經(jīng)開始引起人們注意了。可是由于技術(shù)的門檻,直到1980年,第一塊看起來像現(xiàn)在的硬盤,容量只有5MB的硬盤才面世,而生產(chǎn)商就是希捷。
從那時起,硬盤開始飛速發(fā)展,24年的時間讓硬盤從概念走到了應(yīng)用,而存儲密度增加、尺寸減小、價格降低這些事情則是幾乎在瞬間就完成了。1980年同年,容量200倍于前者的1GB硬盤面世,價值500英鎊,而30年后的今天,容量有兩千倍于前者的2TB硬盤——并且小到足以塞進(jìn)夾克兜里——只需要 140美元就能得到。
不過,硬盤的科技快要走到臨界點了。真的么?雖然不是立刻就會發(fā)生的事情,但是存儲器的命運(yùn)已經(jīng)被決定了。隨著硬盤存儲密度不斷逼近理論最高點,在2005年硬盤制造商們開始提出了垂直存儲的概念,希望成為讓硬盤重新煥發(fā)活力的契機(jī)。
“垂直存儲技術(shù)能夠讓數(shù)據(jù)位站立在磁盤上,而不是向現(xiàn)有的水平記錄技術(shù)那樣,平鋪在磁盤上,它能提供新的硬盤數(shù)據(jù)密度和容量。新的數(shù)據(jù)排列方法,通過使磁頭在相同的時間內(nèi)掃描更多的數(shù)據(jù)位,從而提高硬盤性能。垂直存儲技術(shù)由于能耗小,發(fā)熱量也隨之減少,從而改善了數(shù)據(jù)抵抗熱退減的能力,提高了硬盤的可靠性。”
希捷首先看到了縱向存儲的瓶頸限制了硬盤發(fā)展,其無法超越每平方英寸12.5千兆字節(jié)的物理限制,為了突破這堵無形的墻,他們開始嘗試垂直存儲。
使用垂直存儲后,研究人員認(rèn)為其存儲密度的極限已經(jīng)提升到了每平方英寸128千兆字節(jié)左右,而目前的硬盤存儲密度只有大約每平方英寸50千兆字節(jié),也就意味著,近幾年,硬盤還會繼續(xù)的擴(kuò)容,加速和降價,直到垂直存儲走到極限。
而硬盤的理論研究也并未就此停止:輔助磁記錄用于局部加熱盤片實現(xiàn)超高密度的數(shù)據(jù)錄入;模式媒體可以減少對硬盤表面的磁粒需求,通過對盤片基板進(jìn)行分子模式編碼可將需求由50減至1;
希捷預(yù)測硬盤的下一個極限存儲密度將是每平方英寸50兆兆位以上,也就是6.25TB。因此,可以說硬盤的潛力依然是無窮的——至少在近幾年,仍將作為存儲器的主導(dǎo)。
SSD之崛起
SSD,即固態(tài)硬盤,被認(rèn)為是存儲界的平地驚雷,而且非常有希望取代普通硬盤。但實際上這不太正確,固態(tài)硬盤沒有運(yùn)動的機(jī)械部件,存儲數(shù)據(jù)使用電荷而非磁粒,可以說和普通硬盤根本是不同的東西。
“固態(tài)硬盤內(nèi)部是成片的閃存芯片和一塊控制器,因為沒有運(yùn)動的機(jī)械部件所以不需要啟動過程,也不需要在旋轉(zhuǎn)的盤片上捕獲零散數(shù)據(jù),更不用聽到機(jī)械硬盤的噪音。而固態(tài)硬盤和機(jī)械硬盤比起來快的讓人難以置信,所以裝有固態(tài)硬盤的電腦的啟動速度快的出奇,應(yīng)用程序的啟動、隨機(jī)寫入和其他方面的表現(xiàn)也十分優(yōu)秀,但是在寫入大型文件方面除外。”
是的,SSD就是這么快,不會產(chǎn)生災(zāi)難性的錯誤,簡直是筆記本電腦的完美搭配。
但是未來SSD的發(fā)展道路可以說是相當(dāng)狹窄的,至少現(xiàn)在來說是如此??赡艿南M范圍包括筆記本、臺式機(jī)到NAS存儲器,都存在一個客戶解決方案的問題。當(dāng)我們?yōu)榱耸褂肧SD而不得不等待幾年使SSD成熟發(fā)展到一個合理的價格和良好的兼容性時,各類企業(yè)存儲的數(shù)據(jù)則在飛速增長,存儲規(guī)模的增幅大于SSD容量的增幅,以至于SSD處于一個尷尬的吊車尾的位置。
而SSD發(fā)展最快的地方莫過于便攜存儲,比如在智能電話和平板電腦中的那些,這種存儲設(shè)備處于一個獨特的環(huán)境中:對于移動設(shè)備來說存儲速度不是至關(guān)重要的,甚至可以說算不上一個可以值得炫耀的能力。但人們青睞于在iPad中使用SSD的原因是由于他們要運(yùn)行大量的應(yīng)用程序、看電影和保存雜志。所以隨著便攜設(shè)備日益智能化,SSD的發(fā)展總有一天也會變得光明。
同時Google也繼續(xù)購買成千上萬的大容量硬盤滿足客戶需求,剩下的客戶則緊盯價格,時刻準(zhǔn)備買下一塊裝在筆記本上。SSD的潛在客戶如此之多,變化之快甚至可以被眼睛捕捉到。
那么SSD的未來是什么樣子?目前的研究主要是消除SSD的一些弱點,讓SSD變得更加有購買力(目前的SSD的廉價芯片只能支持約1萬次寫入)。 SanDisk公司的SSD團(tuán)隊成員正在從“更詳細(xì)的算法、緩存和預(yù)測方法有減少無謂的擦除和寫入”著手研究SSD的改進(jìn)?,F(xiàn)在的公司正變得越來越聰明,通過智能化的數(shù)據(jù)存取方法延長芯片使用壽命,芯片研發(fā)也曾走過一段漫長的撞墻之路:開始時每塊芯片只能容納3字節(jié)數(shù)據(jù),后來是4字節(jié),每次的進(jìn)步都伴隨著新的物理障礙的出現(xiàn),而每次也都會有新的方法來解決這些問題,在可以預(yù)見到的未來,這種與自然法則的抗衡還會繼續(xù)。
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