任何云提供商都提供数据存储服务。 这些可以是冷库、热库、冰冷库等。 将信息存储在云端非常方便。 但 10、20、50 年前数据实际上是如何存储的呢？ Cloud4Y 翻译了一篇有趣的文章，讨论的正是这个问题。
随着新的、更先进和更快的存储介质不断出现，一个字节的数据可以通过多种方式存储。 字节是存储和处理数字信息的单位，由八位组成。 一位可以包含 0 或 1。
对于穿孔卡，该位被存储为卡中某个位置是否存在孔。 如果我们再回到巴贝奇的分析机，存储数字的寄存器就是齿轮。 在磁带、磁盘等磁存储设备中，一位是由磁膜特定区域的极性来表示的。 在现代动态随机存取存储器 (DRAM) 中，一个位通常表示为存储在电场中存储电能的设备中的两级电荷。 充电或放电的容器存储一些数据。
今年6月1956 发明了这个词 表示用于编码单个字符的一组位 。 我们来谈谈字符编码。 让我们从美国信息交换标准代码（ASCII）开始。ASCII 基于英文字母表，因此每个字母、数字和符号（az、AZ、0-9、+、-、/、"、！等） ) 被表示为从 7 到 32 的 127 位整数。这对其他语言来说并不完全“友好”。为了支持其他语言，Unicode 扩展了 ASCII。例如，在 Unicode 中，每个字符都表示为代码点或符号，小写j为U+006A，其中U代表Unicode，后面是一个十六进制数。
UTF-8 是将字符表示为 0 位的标准，允许 127-16 范围内的每个代码点存储在单个字节中。 如果我们记得 ASCII，这对于英语字符来说是很正常的，但其他语言字符通常用两个或更多字节表示。 UTF-16 是将字符表示为 32 位的标准，UTF-32 是将字符表示为 1 位的标准。 在 ASCII 中，每个字符都是一个字节，但在 Unicode 中（这通常并不完全正确），一个字符可以占用 2、3、XNUMX 或更多字节。 本文将使用不同大小的位分组。 一个字节中的位数根据介质的设计而变化。
在本文中，我们将穿越各种存储介质，深入探究数据存储的历史。 在任何情况下，我们都不会开始深入研究已经发明的每一种存储介质。 这是一篇有趣的信息文章，绝不声称具有百科全书式的意义。
开始吧。 假设我们有一个数据字节要存储：字母 j，或者作为编码字节 6a，或者作为二进制 01001010。当我们穿越时间时，数据字节将用于将要描述的几种存储技术。
1951
我们的故事始于 1951 年用于 UNIVAC 1 计算机的 UNIVAC UNISERVO 磁带机，它是第一个为商用计算机创建的磁带机。 该表带由镀镍青铜细带制成，宽 12,65 毫米（称为维卡合金），长近 366 米。 我们的数据字节可以每秒 7 个字符的速度存储在每秒移动 200 米的磁带上。 在历史的这一点上，您可以通过磁带行进的距离来衡量存储算法的速度。
1952
快进一年到 21 年 1952 月 726 日，IBM 宣布发布其第一台磁带设备 IBM 2。我们的数据字节现在可以从 UNISERVO 金属磁带转移到 IBM 磁带。 这个新家对于我们非常小的数据字节来说非常舒适，因为磁带可以存储多达 7 万位数字。 该 1,9 轨磁带以每秒 12 米的速度移动，波特率为 500 или7500 （当时称为复制组）每秒。 供参考：关于 Habré 的平均文章大约有 10 个字符。
IBM 726 磁带有 400 个磁道，其中 1,25 个用于存储信息，12,5 个用于奇偶校验控制。 一卷可容纳长达40米、宽度为1,1厘米的磁带，数据传输速度理论上可达每秒XNUMX个字符； 记录密度为每厘米XNUMX位。 该系统使用“真空通道”方法，其中一圈胶带在两点之间循环。 这使得磁带可以在不到一秒的时间内启动和停止。 这是通过在磁带卷轴和读/写头之间放置长真空柱来吸收磁带中突然增加的张力来实现的，否则磁带通常会断裂。 磁带盘背面的可拆卸塑料环提供写保护。 一卷磁带可存储约XNUMX .
记住 VHS 磁带。 你必须做什么才能再次观看这部电影？ 倒带！ 您用铅笔将播放器的磁带旋转了多少次，以免浪费电池并导致磁带撕裂或卡住？ 对于计算机使用的磁带也是如此。 程序不能只是在磁带上跳跃或随机访问数据，它们可以严格按顺序读取和写入数据。
1956
时间快进到 1956 年，随着 IBM 完成 RAMAC 305 计算机系统（Zellerbach Paper 向其提供该系统），磁盘存储时代开始了。 。 这台计算机是第一台使用带有移动磁头的硬盘的计算机。 RAMAC磁盘驱动器由60,96个直径为7厘米的磁化金属盘片组成，能够存储大约1200万个字符的数据，每个字符3,75位，并以每分钟XNUMX转的速度旋转。 存储容量约为XNUMX兆字节。
与磁带或穿孔卡不同，RAMAC 允许实时访问大量数据。 IBM 宣称 RAMAC 能够存储相当于 64 个数据 。 此前，RAMRAC 引入了在事务发生时连续处理事务的概念，以便可以在数据仍然新鲜时立即检索数据。 RAMAC 中的数据现在可以以 100 的速度访问 。 以前，在使用磁带时，我们必须写入和读取顺序数据，并且不能意外跳转到磁带的不同部分。 实时随机访问数据在当时确实是革命性的。
1963
让我们快进到 1963 年，当时 DECtape 推出了。 该名称源自数字设备公司，简称 DEC。 DECtape 价格低廉且可靠，因此被用于多代 DEC 计算机中。 它是 19 毫米的胶带，层压并夹在四英寸（10,16 厘米）卷轴上的两层聚酯薄膜之间。
与笨重的前辈不同，DECtape 可以用手携带。 这使其成为个人计算机的绝佳选择。 与 7 轨同类产品不同，DECtape 有 6 个数据轨、2 个提示轨和 2 个时钟轨。 数据以每英寸 350 位（每厘米 138 位）记录。 我们的数据字节为 8 位，但可以扩展到 12 位，可以以每秒 8325 个 12 位字的速度传输到 DECtape，磁带速度为每英寸 93 (±12) 英寸 。 这比 8 年的 UNISERVO 金属磁带每秒多出 1952% 的数字。
1967
四年后，即 1967 年，一个 IBM 小型团队开始研究 IBM 软盘驱动器，代号为 。 然后，该团队的任务是开发一种可靠且廉价的方法来将微代码加载到 IBM 系统/370。 该项目随后被重新调整用途，将微代码加载到 IBM 3330 直接访问存储设施的控制器中，代号为 Merlin。
我们的字节现在可以存储在只读的 8 英寸磁性涂层聚酯薄膜软盘（今天称为软盘）上。 发布时，该产品被称为 IBM 23FD 软盘驱动器系统。 这些磁盘可容纳 80 KB 的数据。 与硬盘驱动器不同，用户可以轻松地将保护壳中的软盘从一个驱动器移动到另一个驱动器。 后来，1973年，IBM发布了读/写软盘，该软盘随后成为一种工业产品。 .
1969
1969 年，带有绳索存储器的阿波罗制导计算机 (AGC) 在阿波罗 11 号宇宙飞船上发射，载着美国宇航员往返月球。 这个绳索存储器是手工制作的，可以容纳 72 KB 的数据。 绳索记忆的生产是劳动密集型的、缓慢的，并且需要类似于编织的技能； 这可能需要 。 但在那些需要在严格有限的空间中最大限度地发挥作用的时代，它是正确的工具。 当金属丝穿过其中一根圆形绳股时，它代表 1。穿过绳股的金属丝代表 0。我们的数据字节需要一个人将绳子编织几分钟。
1977
1977 年，第一台（成功的）个人电脑 Commodore PET 发布。 PET 使用 Commodore 1530 Datasette，意思是数据加磁带。 PET 将数据转换为模拟音频信号，然后存储在 。 这使我们能够创建一个经济高效且可靠的存储解决方案，尽管速度非常慢。 我们的小字节数据可以以大约每 60-70 字节的速度传输 。 盒式磁带每面 100 分钟可容纳约 30 KB，每盘磁带有两面。 例如，磁带的一侧可以容纳大约两个 55 KB 的图像。 数据集还用于 Commodore VIC-20 和 Commodore 64。
1978
一年后，即 1978 年，MCA 和飞利浦推出了名为“Discovision”的激光光盘。 《大白鲨》是美国第一部在激光光盘上销售的电影。 它的音频和视频质量比竞争对手好得多，但激光光盘对大多数消费者来说太贵了。 与人们录制电视节目的 VHS 磁带不同，激光光盘无法录制。 激光光盘适用于模拟视频、模拟 FM 立体声音频和脉冲代码 ，或 PCM，数字音频。 这些圆盘直径为 12 英寸（30,47 厘米），由两个涂有塑料的单面铝圆盘组成。 如今，激光光盘被认为是 CD 和 DVD 的基础。
1979
一年后，即 1979 年，Alan Shugart 和 Finis Conner 创立了 Seagate Technology，其想法是将硬盘扩展至 5 1980/506 英寸软盘的大小，这在当时是标准的。 他们于 5 年推出的第一款产品是希捷 ST625 硬盘，这是第一款用于紧凑型计算机的硬盘。 该磁盘可容纳 XNUMX 兆字节的数据，比当时标准软盘大五倍。 创始人能够实现将磁盘大小减小到 XNUMX XNUMX/XNUMX 英寸软盘大小的目标。 新的数据存储设备是一块刚性金属板，两面都涂有一层薄薄的磁性数据存储材料。 我们的数据字节可以以每字节 XNUMX KB 的速度传输到磁盘 。 大约是 .
1981
时间快进到 1981 年，索尼推出了第一款 3,5 英寸软盘。 惠普于 1982 年推出 HP-150，成为该技术的第一家采用者。 这使得 3,5 英寸软盘闻名并在全世界广泛使用。 。 软盘为单面，格式化容量为161.2 KB，未格式化容量为218.8 KB。 1982 年，双面版本发布，由 23 家媒体公司组成的微软盘行业委员会 (MIC) 联盟在索尼的原始设计基础上制定了 3,5 英寸软盘规格，使该格式成为我们今天所知的历史。 。 现在，我们的数据字节可以存储在最常见存储介质之一的早期版本上：3,5 英寸软盘。 后来，一对 3,5 英寸软盘 成为我童年最重要的一部分。
1984
此后不久，即 1984 年，宣布推出光盘只读存储器 (CD-ROM)。 这些是索尼和飞利浦生产的 550 MB CD-ROM。 该格式源自用于分发音乐的数字音频 CD（即 CD-DA）。 CD-DA是索尼和飞利浦于1982年开发的，容量为74分钟。 相传，索尼和飞利浦在谈判CD-DA标准时，四人之一坚持认为可以 整部第九交响曲。 第一个以 CD 形式发布的产品是 1985 年出版的格罗利尔电子百科全书。 该百科全书包含 12 万字，仅占用可用磁盘空间的 553%，即 XNUMX 。 我们将有足够的空间容纳一本百科全书和一个字节的数据。 不久之后，即 1985 年，计算机公司共同制定了磁盘驱动器标准，以便任何计算机都可以读取它们。
1984
同样在 1984 年，Fujio Masuoka 开发了一种新型浮栅存储器，称为闪存，能够多次擦除和重写。
让我们花点时间看看使用浮栅晶体管的闪存。 晶体管是可以单独打开和关闭的电门。 由于每个晶体管可以处于两种不同的状态（开和关），因此它可以存储两个不同的数字：0和1。浮动栅极是指添加到中间晶体管的第二个栅极。 第二个栅极用薄氧化层绝缘。 这些晶体管使用施加到晶体管栅极的小电压来指示它是导通还是截止，进而转换为 0 或 1。
对于浮栅，当通过氧化层施加适当的电压时，电子流过它并粘在栅极上。 因此，即使电源关闭，电子仍保留在其上。 当浮栅上没有电子时，它们代表 1，而当电子被粘住时，它们代表 0。反转此过程并沿相反方向通过氧化层施加合适的电压会使电子流过浮栅并将晶体管恢复到原来的状态。 因此，这些单元是可编程的并且 。 我们的字节可以被编程到晶体管中，如 01001010，带有电子，电子卡在浮栅中代表零。
Masuoka 的设计比电可擦除 PROM (EEPROM) 稍微便宜一些，但灵活性较差，因为它需要多组单元，并且必须一起擦除，但这也决定了其速度。
当时，增冈在东芝工作。 他最终离开去东北大学工作，因为他对公司没有奖励他的工作感到不满。 增冈起诉东芝，要求赔偿。 2006年，他的薪酬为87万元人民币，折合758万美元。 考虑到闪存在行业中的影响力，这似乎仍然微不足道。
当我们谈论闪存时，还值得注意的是 NOR 和 NAND 闪存之间的区别。 正如我们从 Masuoka 那里了解到的，闪存将信息存储在由浮栅晶体管组成的存储单元中。 这些技术的名称与存储单元的组织方式直接相关。
在 NOR 闪存中，各个存储单元并联连接以提供随机访问。 这种架构减少了随机访问微处理器指令所需的读取时间。 NOR 闪存非常适合主要为只读的低密度应用。 这就是大多数 CPU 通常从 NOR 闪存加载固件的原因。 Masuoka 和他的同事于 1984 年发明了 NOR 闪存，并于 XNUMX 年发明了 NAND 闪存。 .
NAND 闪存开发人员放弃了随机存取功能，以实现更小的存储单元尺寸。 这导致更小的芯片尺寸和更低的每比特成本。 NAND闪存架构由八个串联的存储晶体管组成。 这实现了高存储密度、更小的存储单元尺寸以及更快的数据写入和擦除，因为它可以同时对数据块进行编程。 这是通过要求数据在非顺序写入且数据已存在于中时重写来实现的。 .
1991
让我们回顾 1991 年，当时 SanDisk 创造了固态硬盘 (SSD) 原型，当时称为 。 该设计结合了闪存阵列、非易失性存储芯片和智能控制器来自动检测和纠正有缺陷的单元。 该磁盘容量为 20 MB，外形尺寸为 2,5 英寸，其成本估计约为 1000 美元。 该磁盘被 IBM 用于计算机中 .
1994
我个人从小到大最喜欢的存储介质之一是 Zip Disks。 1994 年，Iomega 发布了 Zip Disk，这是一种 100 英寸外形的 3,5 MB 盒式磁带，大约比标准 3,5 英寸驱动器稍厚。 更高版本的驱动器最多可存储 2 GB 的数据。 这些磁盘的便利之处在于它们的大小与软盘相同，但能够存储大量数据。 我们的数据字节可以每秒 1,4 兆字节的速度写入 Zip 磁盘。 相比之下，当时1,44英寸软盘写入3,5MB的速度约为每秒16KB。 在Zip盘上，磁头以非接触方式读写数据，就像在表面上飞翔一样，类似于硬盘的操作，但与其他软盘的操作原理不同。 由于可靠性和可用性问题，Zip 磁盘很快就过时了。
1994
同年，SanDisk 推出了 CompactFlash，广泛应用于数码摄像机。 与 CD 一样，CompactFlash 速度基于“x”等级，例如 8x、20x、133x 等。最大数据传输速率是根据原始音频 CD 的比特率计算的，即每秒 150 KB。 传输速率类似于 R = Kx150 kB/s，其中 R 是传输速率，K 是标称速度。 因此，对于 133x CompactFlash，我们的数据字节将以 133x150 kB/s 或大约 19 kB/s 或 950 MB/s 写入。 CompactFlash 协会成立于 19,95 年，旨在制定闪存卡行业标准。
1997
几年后，即 1997 年，可擦写光盘 (CD-RW) 发布。 该光盘用于存储数据以及将文件复制和传输到各种设备。 CD 可以重写大约 1000 次，这在当时并不是一个限制因素，因为用户很少重写数据。
CD-RW 基于改变表面反射率的技术。 对于 CD-RW，由银、碲和铟组成的特殊涂层中的相移会导致反射或不反射读取光束的能力，这意味着 0 或 1。当化合物处于结晶状态时，它是半透明，这意味着 1. 当化合物熔化成无定形状态时，它变得不透明且不反光，这 0。所以我们可以将数据字节写为01001010。
DVD 最终从 CD-RW 手中夺走了大部分市场份额。
1999
让我们把时间转到 1999 年，当时 IBM 推出了当时世界上最小的硬盘：IBM 170MB 和 340MB 微驱动器。 这些是小型 2,54 厘米硬盘驱动器，设计用于安装 CompactFlash II 型插槽。 计划创建一种类似于 CompactFlash 的设备，但具有更大的内存容量。 然而，它们很快就被 USB 闪存驱动器所取代，随后又被更大的 CompactFlash 卡所取代。 与其他硬盘驱动器一样，微型驱动器是机械驱动器，包含小型旋转磁盘。
2000
一年后，即 2000 年，USB 闪存驱动器问世。 这些驱动器由闪存组成，封装在一个小外形尺寸中，并带有 USB 接口。 根据所使用的 USB 接口的版本，速度可能会有所不同。 USB 1.1 限制为每秒 1,5 兆位，而 USB 2.0 可以处理每秒 35 兆位 ，USB 3.0 为每秒 625 兆位。 首款 USB 3.1 Type C 驱动器于 2015 年 530 月发布，读/写速度为每秒 XNUMX 兆位。 与软盘和光驱不同，USB 设备更难刮擦，但仍然具有相同的存储数据以及传输和备份文件的功能。 软盘和 CD 驱动器很快被 USB 端口取代。
2005
2005 年，硬盘驱动器 (HDD) 制造商开始推出使用垂直磁记录 (PMR) 的产品。 有趣的是，这发生在 iPod Nano 宣布在 iPod Mini 中使用闪存而不是 1 英寸硬盘的同时。
典型的硬盘驱动器包含一个或多个涂有由微小磁粒组成的磁敏薄膜的硬盘驱动器。 当磁记录头正好飞行在旋转磁盘上方时，数据被记录。 这与传统的留声机电唱机非常相似，唯一的区别是留声机中的触笔与唱片物理接触。 当圆盘旋转时，与其接触的空气会产生微风。 正如飞机机翼上的空气产生升力一样，空气在机翼头部产生升力 。 磁头快速改变颗粒某一磁区的磁化强度，使其磁极向上或向下，指示1或0。
PMR 的前身是纵向磁记录（LMR）。 PMR的记录密度可以是LMR的三倍以上。 PMR 和 LMR 之间的主要区别在于 PMR 介质存储数据的晶粒结构和磁方向是柱状的而不是纵向的。 由于更好的颗粒分离和均匀性，PMR 具有更好的热稳定性和更高的信噪比 (SNR)。 由于更强的磁头磁场和更好的磁介质对准，它还具有改进的可记录性。 与 LMR 一样，PMR 的基本限制基于磁体写入的数据位的热稳定性以及需要具有足够的 SNR 来读取写入的信息。
2007
2007 年，Hitachi Global Storage Technologies 发布了首款 1 TB 硬盘。 Hitachi Deskstar 7K1000 使用五个 3,5 英寸 200GB 盘片，转速为 转速这是对世界上第一块硬盘 IBM RAMAC 350 的重大改进，后者的容量约为 3,75 MB。 噢，51年来我们已经走了多远！ 但是等等，还有更多的事情。
2009
2009 年，技术工作开始致力于创建非易失性快速存储器，或者 。 非易失性存储器（NVM）是一种可以永久存储数据的存储器，与需要恒定电源来存储数据的易失性存储器相反。 NVMe 满足了支持 PCIe 的基于半导体的外围组件对可扩展主机控制器接口的需求，因此得名 NVMe。 超过 90 家公司加入了开发该项目的工作组。 这一切都基于定义非易失性内存主机控制器接口规范 (NVMHCIS) 的工作。 当今最好的 NVMe 驱动器每秒可处理约 3500 兆字节的读取速度和每秒 3300 兆字节的写入速度。 与阿波罗制导计算机的几分钟手工编织绳索内存相比，我们开始写入 j 数据字节的速度非常快。
现在和将来
存储类内存
现在我们已经回到了过去（哈！），让我们来看看存储级内存的当前状态。 SCM 与 NVM 一样，功能强大，但 SCM 还提供优于或与主存相当的性能，并且 。 SCM 的目标是解决当今的一些缓存问题，例如低静态随机存取存储器 (SRAM) 密度。 使用动态随机存取存储器 (DRAM)，我们可以实现更高的密度，但这是以访问速度变慢为代价的。 DRAM 还需要持续供电来刷新内存。 让我们稍微了解一下这一点。 之所以需要电源，是因为电容器上的电荷会一点一点地泄漏，这意味着如果不进行干预，芯片上的数据很快就会丢失。 为了防止这种泄漏，DRAM 需要一个外部存储器刷新电路，定期重写电容器中的数据，将其恢复到原始电荷。
相变存储器（PCM）
之前，我们研究了 CD-RW 的相位如何变化。 PCM 类似。 相变材料通常是Ge-Sb-Te，也称为GST，它可以以两种不同的状态存在：非晶态和晶态。 非晶态的电阻（表示为 0）比晶态（表示为 1）更高。通过将数据值分配给中间电阻，PCM 可用于存储多个状态： .
自旋转移矩随机存取存储器（STT-RAM）
STT-RAM 由两个由电介质隔开的铁磁永磁层组成，电介质是一种可以在不导电的情况下传输电力的绝缘体。 它根据磁方向的差异存储数据位。 一个磁性层（称为参考层）具有固定的磁方向，而另一磁性层（称为自由层）具有由通过的电流控制的磁方向。 对于 1，两层的磁化方向是对齐的。 对于 0，两层具有相反的磁方向。
电阻式随机存取存储器 (ReRAM)
ReRAM 单元由两个由金属氧化物层隔开的金属电极组成。 有点像 Masuoka 的闪存设计，电子穿透氧化层并卡在浮栅中，反之亦然。 然而，对于 ReRAM，单元状态是根据金属氧化物层中游离氧的浓度来确定的。
尽管这些技术很有前景，但它们仍然存在缺陷。 PCM 和 STT-RAM 的写入延迟较高。 PCM 延迟比 DRAM 高十倍，而 STT-RAM 延迟比 SRAM 高十倍。 PCM 和 ReRAM 对发生严重错误之前写入可以发生的时间有限制，这意味着存储元件会卡在 .
2015 年 3 月，英特尔宣布发布基于 1000DXPoint 的产品 Optane。 Optane 声称性能是 NAND SSD 的 XNUMX 倍，而价格却是闪存的四到五倍。 Optane 证明了 SCM 不仅仅是一项实验技术。 观察这些技术的发展将会很有趣。
硬盘 (HDD)
氦硬盘 (HHDD)
氦磁盘是一种高容量硬盘驱动器 (HDD)，在制造过程中充满氦气并进行密封。 与其他硬盘驱动器一样，正如我们之前所说，它类似于带有磁性涂层旋转盘的转盘。 典型的硬盘驱动器的空腔内只有空气，但是当盘片旋转时，这些空气会产生一些阻力。
氦气球之所以能漂浮，是因为氦气比空气轻。 事实上，氦气的密度是空气的 1/7，这会降低盘旋转时的制动力，从而减少旋转盘所需的能量。 然而，这个功能是次要的，氦气的主要区别特征是它允许您以相同的外形尺寸封装 7 个晶圆，而通常只能容纳 5 个晶圆。如果我们还记得飞机机翼的类比，那么这是一个完美的类比。 由于氦气可以减少阻力，因此可以消除湍流。
我们还知道，几天后氦气球就会开始下沉，因为氦气会从气球中逸出。 存储设备也是如此。 制造商花了数年时间才能够制造出一种容器，以防止氦气在驱动器的整个使用寿命期间从外形尺寸中逸出。 Backblaze 进行了实验，发现氦气硬盘的年化误差为 1,03%，而标准硬盘的年化误差为 1,06%。 当然，这种差异是如此之小，以至于人们可以从中得出严肃的结论 .
氦填充外形可以包含使用我们上面讨论的 PMR 封装的硬盘驱动器，或者微波磁记录 (MAMR) 或热辅助磁记录 (HAMR)。 任何磁存储技术都可以与氦气而不是空气结合。 2014年，HGST在其10TB氦硬盘中结合了两种尖端技术，该硬盘采用主机控制的叠瓦磁记录，即SMR（叠瓦磁记录）。 我们先简单讨论一下SMR，然后再看看MAMR 和HAMR。
平铺磁记录技术
之前，我们研究了垂直磁记录 (PMR)，它是 SMR 的前身。 与 PMR 不同，SMR 记录的新磁道与先前记录的磁道的一部分重叠。 这反过来又使之前的磁道更窄，从而允许更高的磁道密度。 该技术的名称来源于这样一个事实：环形轨道与瓦屋顶轨道非常相似。
SMR 导致写入过程更加复杂，因为写入一个磁道会覆盖相邻磁道。 当磁盘基板为空并且数据是连续的时，不会发生这种情况。 但是，一旦您录制到一系列已包含数据的轨道，现有的相邻数据就会被删除。 如果相邻磁道包含数据，则必须将其重写。 这与我们之前谈到的NAND闪存非常相似。
SMR 设备通过管理固件隐藏了这种复杂性，从而形成与任何其他硬盘驱动器类似的接口。 另一方面，主机管理的SMR设备，如果没有应用程序和操作系统的特殊适配，将不允许使用这些驱动器。 主机必须严格按顺序写入设备。 同时，设备的性能是100%可预测的。 希捷于 2013 年开始销售 SMR 硬盘，声称密度提高了 25% PMR 密度。
微波磁记录（MAMR）
微波辅助磁记录（MAMR）是一种使用类似于HAMR（接下来讨论）能量的磁存储技术，MAMR的一个重要组成部分是自旋转矩振荡器（STO）。 STO 本身非常靠近记录头。 当电流施加到 STO 时，由于电子自旋的极化，会产生频率为 20-40 GHz 的圆形电磁场。
当暴露于这样的场时，用于 MAMR 的铁磁体中会发生共振，从而导致该场中磁畴的磁矩进动。 本质上，磁矩偏离其轴并改变其方向（翻转），记录头需要的能量明显减少。
MAMR技术的使用使得获得具有更大矫顽力的铁磁物质成为可能，这意味着可以减小磁畴的尺寸，而不必担心引起超顺磁效应。 STO发生器有助于减小记录头的尺寸，从而可以在更小的磁域上记录信息，从而提高记录密度。
西部数据（Western Digital），也称为 WD，于 2017 年推出了这项技术。 不久之后，即 2018 年，东芝支持了这项技术。 当 WD 和东芝正在追求 MAMR 技术时，希捷则押注于 HAMR。
热磁记录（HAMR）
热辅助磁记录 (HAMR) 是一种节能的磁性数据存储技术，通过使用激光提供的热量来帮助写入，可以显着增加可存储在磁性设备（例如硬盘驱动器）上的数据量。将数据传输至表面硬盘驱动器基板。 加热使磁盘基板上的数据位更加紧密地放置在一起，从而提高数据密度和容量。
这项技术实施起来相当困难。 200 mW 快速激光 记录前高达 400°C 的微小区域，不会干扰或损坏磁盘上的其余数据。 加热、数据记录和冷却过程必须在一纳秒内完成。 解决这些挑战需要开发纳米级表面等离子体激元（也称为表面引导激光器），而不是直接激光加热，以及新型玻璃板和热管理涂层，以承受快速点加热而不损坏记录头或附近的任何部件数据以及需要克服的各种其他技术挑战。
尽管存在诸多质疑，希捷还是在 2013 年首次展示了这项技术。 第一批光盘于 2018 年开始发货。
影片结束，回到开头！
我们从 1951 年开始，并以对存储技术的未来的展望来结束本文。 随着时间的推移，数据存储发生了巨大的变化，从纸带到金属和磁性、绳索存储器、旋转磁盘、光盘、闪存等。 进步带来了更快、更小、更强大的存储设备。
如果将 NVMe 与 1951 年的 UNISERVO 金属磁带进行比较，NVMe 每秒可以多读取 486% 的数字。 将 NVMe 与我儿时最喜欢的 Zip 驱动器进行比较时，NVMe 每秒可以多读取 111% 的数字。
唯一保持不变的是 0 和 1 的使用。我们执行此操作的方式差异很大。 我希望下次当您为朋友刻录歌曲 CD-RW 或将家庭视频保存到光盘档案库时，您会考虑一下非反射表面如何转换为 0，反射表面如何转换为 1。或者，如果您将混音带录制到磁带上，请记住它与 Commodore PET 中使用的数据集非常相关。 最后，不要忘记友善地倒带。
谢谢 и 整篇文章的花絮（我忍不住）！
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