04 光存儲:曾經(jīng)風(fēng)靡與煥發(fā)生機(jī)
CD光盤是70、80和90后青春里不可或缺的存在。
1965年,美國物理學(xué)家羅素(Russell)發(fā)明了首個(gè)Compact Disk/CD(數(shù)字-光學(xué)記錄和回放系統(tǒng)),并于1966年提交了專利申請,這是CD/DVD的前身。光存儲原理就是利用光盤上凹凸不平的小坑被光照射到時(shí)會有不同反射這一現(xiàn)象,將其轉(zhuǎn)化為0、1的數(shù)字信號來存儲信息,它可以存放各種文字、聲音、圖形、圖像和動(dòng)畫等多媒體數(shù)字信息。
1982年,索尼和飛利浦公司發(fā)布了世界上第一部商用CD音頻播放器CDP-101,光盤由此普及,此時(shí)它總?cè)萘考s700MB左右。
1993年, “VCD之父”姜萬勐發(fā)明了VCD,全稱為Video CD,這是一種利用光盤存儲和播放視頻和音頻的家庭視頻格式,也是第一種將電影分發(fā)到標(biāo)準(zhǔn)120毫米光盤的格式,世界上第一臺VCD機(jī)——萬燕牌VCD機(jī)也在同年問世。
老式臺式機(jī)的光盤驅(qū)動(dòng)器和軟盤驅(qū)動(dòng)器(拍攝于中國電信博物館展廳)
2024年2月,中國在光存儲領(lǐng)域獲得重大突破,“超級光盤”在中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所誕生,該光盤單張容量就能達(dá)到1.6PB(168萬GB),相當(dāng)于1萬張藍(lán)光光盤。在大數(shù)據(jù)和人工智能時(shí)代,利用這種光盤可以存儲不常用的數(shù)據(jù)(也稱為冷數(shù)據(jù)),既大大節(jié)省成本,又能長期安全保存數(shù)據(jù)(壽命長達(dá)40-100年)。這對于我國在信息存儲領(lǐng)域突破關(guān)鍵核心技術(shù)、實(shí)現(xiàn)數(shù)字經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展具有重大意義。
05 半導(dǎo)體存儲:更快、更小、更便捷
隨著科技發(fā)展,磁性和光存儲的容量及讀寫速度漸漸不能滿足更高的需求,于是半導(dǎo)體存儲介質(zhì)應(yīng)運(yùn)而生。
20世紀(jì)80年代,日本東芝公司的舛岡富士雄(Fujio Masuoka)發(fā)明了閃存技術(shù)。這種技術(shù)使用了“閃擊”(flash)的原理,因此被稱為flash存儲器,即我們現(xiàn)在所說的“閃存”。
在閃存技術(shù)的發(fā)展過程中,貝爾實(shí)驗(yàn)室的姜大原(Dawon Kahng)和施敏博士(Simon Sze)共同發(fā)明了浮柵MOSFET,這是所有閃存、EEPROM和EPROM的基礎(chǔ)。此后,閃迪(SanDisk)創(chuàng)始人艾利·哈拉里(Eli Harari)發(fā)明了世界上首個(gè)電可編程和可擦除存儲器——EEPROM,并預(yù)見了閃存的未來。
SD(Secured Digital)存儲卡
SD存儲卡
SD卡的設(shè)計(jì)初衷是給數(shù)碼相機(jī)、手機(jī)、平板電腦等消費(fèi)數(shù)碼設(shè)備提供更大的存儲容量和更高的數(shù)據(jù)傳輸速度。
1997年,西門子和閃迪合作,使用東芝的NAND Flash技術(shù),開發(fā)了著名的MMC卡(Multi Media Memory,多媒體內(nèi)存)。
隨著技術(shù)的發(fā)展,SD卡不斷迭代更新,推出了SDHC、SDXC等擴(kuò)展類型,分別代表不同容量和速度等級。它以其大容量、高速等特點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于車載導(dǎo)航、工業(yè)控制、醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域。
USB閃存盤
USB閃存盤(USB flash drive),簡稱U盤,其發(fā)明可以追溯到1998年,當(dāng)時(shí)IBM公司率先推出了一種名為“DiskOnKey”的閃存盤,用于存儲數(shù)據(jù)和軟件。然而,因?yàn)槠鋬r(jià)格較高且容量較小所以并未得到廣泛使用。
1999年5月,新加坡留學(xué)回國的鄧國順創(chuàng)辦了朗科科技,并和湖南老鄉(xiāng)成曉華共同研發(fā)出了革命性產(chǎn)品——“U盤”,從而顛覆了傳統(tǒng)軟盤。同年11月,他們申請了U盤核心發(fā)明專利,全稱是“用于數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的快閃電子式外存儲方法及其裝置”。在2000年第二屆中國國際高新技術(shù)成果交易會上,U盤第一次出現(xiàn)在人們的視野當(dāng)中。這項(xiàng)發(fā)明專利在2002年正式被中國知識產(chǎn)權(quán)局授權(quán),并于2004年獲得了美國專利商標(biāo)局的授權(quán)。
隨著技術(shù)進(jìn)步,U盤容量不斷增加,價(jià)格也逐漸降低。如今,U盤的容量已經(jīng)可以達(dá)到數(shù)百GB甚至1TB以上,傳輸速度也有了大幅提升。
固態(tài)硬盤
固態(tài)硬盤(Solid State Drive 即SSD)是指用固態(tài)電子存儲芯片陣列而制成的硬盤,由控制單元和存儲單元(FLASH芯片、DRAM芯片)組成。相比傳統(tǒng)機(jī)械硬盤(HDD),它體積更加小巧、更加耐用、運(yùn)行更快、電力消耗更少,并能夠減少數(shù)據(jù)讀寫時(shí)的噪聲。入門級別的固態(tài)硬盤速率可以輕松達(dá)到500MB/s,而部分旗艦款固態(tài)硬盤速率可達(dá)7500MB/s。
機(jī)械硬盤HDD(左)和固態(tài)硬盤SSD(右)
固態(tài)硬盤誕生于20世紀(jì)90年代,早期應(yīng)用于軍事領(lǐng)域。隨著技術(shù)不斷發(fā)展,固態(tài)硬盤開始普及,被廣泛用于消費(fèi)者電子產(chǎn)品,包括筆記本電腦和臺式計(jì)算機(jī)。如今,機(jī)械硬盤由于其存儲容量的上限更大和數(shù)據(jù)的更易恢復(fù)等優(yōu)勢,與固態(tài)硬盤形成互補(bǔ),短時(shí)間內(nèi)兩者無法互相取代。
上:30年前厚重的筆記本電腦,要給存儲介質(zhì)留足大量的物理空間(拍攝于中國電信博物館展廳);下:當(dāng)今采用固態(tài)硬盤的輕薄筆記本電腦
06 云存儲:無所不在的大數(shù)據(jù)
隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展,云計(jì)算概念在實(shí)踐中延伸出了一種新的存儲模式——云存儲。
它是一種存儲狀態(tài),使用者通過把數(shù)據(jù)存放在由第三方托管的多臺虛擬服務(wù)器上,就可以方便快捷地進(jìn)行數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)訪問和管理,不需要額外攜帶外置存儲設(shè)備。我們使用的各種網(wǎng)盤、云盤、手機(jī)相冊備份和一些云文檔服務(wù)等都屬于云存儲服務(wù)。隨著云計(jì)算和大數(shù)據(jù)技術(shù)的不斷發(fā)展,云存儲技術(shù)的應(yīng)用前景越來越廣闊。它將在企業(yè)數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)、個(gè)人數(shù)據(jù)存儲與共享、大數(shù)據(jù)分析與處理等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。
云存儲示意圖
從遠(yuǎn)古的壁畫到如今的云端存儲,信息存儲介質(zhì)的發(fā)展猶如一部波瀾壯闊的科技史詩,見證了人類文明前進(jìn)的腳步。每次的技術(shù)革新,存儲容量都有突破,速度和便利性也得到大幅提升。
如今, DNA存儲、全息存儲等各種前沿存儲技術(shù)也逐步走進(jìn)了人們的視野。相信在不久的將來,隨著科技創(chuàng)新的不斷深入,我們將擁有更加先進(jìn)、高效、安全的信息存儲介質(zhì),為人類文明的記錄和傳承提供更加有力的支撐。
小貼士:數(shù)據(jù)也有溫度?
隨著信息技術(shù)的逐漸發(fā)展,數(shù)據(jù)出現(xiàn)指數(shù)型的增長。數(shù)據(jù)的一種分類方法,則是將數(shù)據(jù)分為冷數(shù)據(jù)、溫?cái)?shù)據(jù)和熱數(shù)據(jù),難道數(shù)據(jù)還有溫度?其實(shí)這是根據(jù)數(shù)據(jù)被訪問使用的頻次而劃分的形象說法。
熱數(shù)據(jù):是需要被計(jì)算節(jié)點(diǎn)頻繁訪問的在線類數(shù)據(jù),比如可以是半年以內(nèi)的在線數(shù)據(jù),用戶經(jīng)常會訪問它們,如天氣、熱門影視作品、熱門小說、流行音樂等,適合放在數(shù)據(jù)庫中存儲。熱數(shù)據(jù)通常需要快速高效地訪問和處理,因此需要存儲在高性能、低延遲的存儲設(shè)備上,如SSD固態(tài)硬盤、內(nèi)存等。
冷數(shù)據(jù):是指離線類(一年前)不經(jīng)常訪問的數(shù)據(jù),用于災(zāi)難恢復(fù)的備份或者因?yàn)橐袷胤梢?guī)定必須保留一段時(shí)間的數(shù)據(jù)。如企業(yè)備份數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)操作日志數(shù)據(jù)、話費(fèi)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等。通常會存儲在適宜長期保存的介質(zhì)中,如:磁帶,移動(dòng)硬盤,光盤等。
溫?cái)?shù)據(jù):是指訪問頻率適中、對業(yè)務(wù)和應(yīng)用有一定重要性的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)不需要像熱數(shù)據(jù)那樣快速地訪問和處理,但也需要在一定時(shí)間內(nèi)可靠地存儲和訪問,可存儲在成本較低、容量較大的存儲設(shè)備上,如磁盤陣列等。
參考資料:
1. 《計(jì)算機(jī)存儲歷史》,來源:中國存儲網(wǎng);
2. 《存儲技術(shù)的前世今生(上篇)》,來源:鮮棗課堂;
3. 《重大突破!可讓信息保存千年萬年》,記者張璽 通訊員趙暉,來源:工人日報(bào);
4. 《從閃存卡到SSD硬盤,存儲芯片是如何發(fā)展起來的?》,來源:鮮棗課堂;
5. 百度百科、維基百科相關(guān)詞條;
6. 《閃存技術(shù)的50多年發(fā)展史》,來源:存儲在線。