数据存储(2)：计算机存储器发展史与门类简介

前篇《数据存储(1)：从数据存储看人类文明-数据存储器发展历程》概述的数据的存储的发展史。

穿孔卡带纸存储

穿孔卡存储器

穿孔卡，原来的电脑存储设备，最先是在20世纪30年代，且一直使用到80年代。这是种矩形卡片，有80列，12行。每一列都代表了一个数字信号或字符，以有没有洞来区别。IBM使用10行数据，而每一列的上面两行是保存其他信息的。这些卡片要通过读卡机。有洞的地方，读卡机的光线就可以穿过，从而被识别。

IBM 711穿孔卡读卡机每分钟可以读取150张卡片。每张卡是72x 10位，这意味着每分钟可读取150x 720位——这在当时已经是很快的速度了。

711的控制面板的线路曾用来把穿孔卡数据读取到静电内存中。通常主机系统会连接一个或多个读取器，如System/360主机。

当时出现了各种编码机制，如6位BCDIC和EBCDIC，这样每一列的孔洞就可以表示有正负的数字和字母。

随着电脑在容量上的发展，卡片本身的存储能力与速度都成为一个问题，更不用说还存在容易被损坏的问题了。纸带卷成为了替换品，特别是可应用于第一代微型电脑，如Digital Equipment PDP-8。

纸带存储器

纸带的行和列都是连续的，每一列也是以孔洞的形式表示二进制数值。纸带从电传打字机进入电脑，数据采用ASCII编码。

数据保存到纸袋卷，被传送到光学读取器处，且是用带穿孔机写入。当存储介质通过读取器时，系统要知道它位于纸带的哪个位置，这样才能完成读取。也就是说，纸带要准确移动到读取位置，这样才能顺利读取纸带的信息。链轮齿可以确保纸带处于正确位置。

纸带更小，而且比穿孔卡更方便，但缺陷是容易被撕破。随着电脑容量的发展，人们需要更多纸带来保存较大的程序和更多数据——PDP-8逐步被16位PDP-12取代，而后又被32位VAX取代。

数据量的增加提升了电脑的处理能力，这意味着系统内存可允许更大的电脑程序和更多数据。第一款VAX是11/780系统，有4G处理能力，比PDP 11的64KB要大得多。12位的PDP-8有4KB的主存储器。

纸带速度不能和这些较大型的电脑匹配，所以就出现了数字磁带。

电子管存储

计数电子管

1946年RCA公司启动了对计数电子管的研究，这是用在早期巨大的电子管计算机中的，一个管子长达10英寸（25厘米），能够保存4096bits的数据。

同年，ENIAC计算机于1946年诞生。这部计算机采用的是真空电子管系统。ENIAC计算机体积庞大。它在宾夕法尼亚大学的一座建筑里占据了差不多170平方米的面积。ENIAC和以往的任何计算机都不一样。至少和老式计算机相比，它的数字处理过程是闪电般的迅速快捷。

计数器原理，可以参看《计数器,计数器的工作原理是什么?》

电子管存储器极其昂贵，所以在市场上昙花一现，很快就消失了。

大型磁带记录

盘式磁带

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。

一些计算机，如ZX Spectrum,Commodore 64和Amstrad CPC使用它来存储数据。一盘90分钟的录音磁带，在每一面（记得录音磁带是可以翻面的吗）可以存储700KB到1M的数据。现在的一张DVD9光盘，可以保存4500张这样磁带的数据，如果现在要把这些数据全部读出来，那要整整播放281天。

但是 现在索尼最新的磁带每平方英寸的存储容量已经达到了令人难以置信的18.5GB，是IBM在2010年所达到的记录的五倍。比一般用在归档存储的磁带的容量大74倍。有了这样的存储密度，一个小小的磁带就可以保存185TB的数据。但是目前还是不可能挽回市场。

目前大型博物馆保持资料，还是首推磁带。成本便宜。却点就是读取满。不过用作存档备份。问题不大。

日本富士胶片公司和瑞士苏黎世的研究人员研发出一种新型超密磁带，被称之为“线性磁带文件系统”。带盒长10厘米，宽10厘米，高2厘米，能够存储35TB数据。

这项存储技术可能首先用于世界上最大的射电望远镜阵列平方公里阵列。这个阵列将建在南半球，由数千个天线构成。平方公里阵列将于2024年投入使用，每天产生的压缩数据估计可达到1PB(100GB)。根据信息存储行业协会的估计，如果使用存储量达到3TB，寿命可达到10年的硬盘，每年至少需要12万个硬盘。

根据美国新罕布什尔州莱耶的技术咨询机构The Clipper Group 2010年进行的一项研究，使用硬盘的数据中心的耗电量是同等规模磁带库的200倍。

机械磁盘存储

机械硬盘是现代计算机的大容量通用存储器

磁鼓

一支磁鼓有12英寸长，一分钟可以转1万2千5百转。它在IBM 650系列计算机中被当成主存储器，每支可以保存1万个字符（不到10K）

软磁盘

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。4年以后的1973年一种小一号但是容量为256K的软盘诞生了：它的特点是可以反复读写。从此一个趋势开始了磁盘直径越来越小，而容量却越来越大。到了1990年代后期，我们可以找到容量为250MB的3.5英寸软盘。

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。

上图可以看到，世界第一款硬盘机重量达到1吨以上，而现在的硬盘最小仅有0.85英寸，重量10克都不到。

该硬盘的工作电压为+3.0V。读写时的标准耗电量为0.65W。外形尺寸为3.3×32.0×24.0mm3，重量不足10g。对于耐冲击性，硬盘工作时在2ms的时间里能够承受1000G的加速度。

目前看片 存储片源 比如10g的高清片源，还是硬盘好。

第二个，做影视后期，还是视频与音频素材，肯定是硬盘存储。

光盘存储

1958年就发明光盘技术了，可是直到1972年，第一张视频光盘才问世，6年后的1978年它开始在市场上卖。那个时候的光盘是只读的，虽然不能写，但是能够保存达到VHS录像机水准的视频，使得它很有吸引力。

光盘存储技术是70年代初开始发展起来的一项高新技术。光盘存储具有存储密度高、容量大、可随机存取、保存寿命长、工作稳定可靠、轻便易携带等一系列其它记录媒体无可比拟的优点，特别适于大数据量信息的存储和交换。

自1985年Philips和Sony公布了在光盘上记录计算机数据的黄皮书以来，CD-ROM驱动器便在计算机领域得到了广泛的应用。

随着音频的价格逐步下跌，在计算机存储设备上，逐步取代光盘。

2010年后出厂的计算机，逐步取消光驱。

闪存，半导体存储器

固态硬盘

固态驱动器（Solid State Disk或Solid State Drive，简称SSD），俗称固态硬盘，固态硬盘是用固态电子存储芯片阵列而制成的硬盘，因为台湾英语里把固体电容称之为Solid而得名。SSD由控制单元和存储单元（FLASH芯片、DRAM芯片）组成。固态硬盘在接口的规范和定义、功能及使用方法上与普通硬盘的完全相同，在产品外形和尺寸上也完全与普通硬盘一致。被广泛应用于军事、车载、工控、视频监控、网络监控、网络终端、电力、医疗、航空、导航设备等诸多领域。

相比机械硬盘速度快2-3倍。

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