任何雲端提供者都提供資料儲存服務。這些可以是冷庫、熱庫、冰冷庫等。將資訊儲存在雲端非常方便。但 10、20、50 年前資料實際上是如何儲存的呢？ Cloud4Y 翻譯了一篇有趣的文章，討論的正是這個問題。
隨著新的、更先進和更快的儲存媒體不斷出現，一個位元組的資料可以透過多種方式儲存。位元組是儲存和處理數位資訊的單位，由八位元組成。一位可以包含 0 或 1。
對於穿孔卡，該位元被儲存為卡中某個位置是否存在孔。如果我們再回到巴貝奇的分析機，儲存數字的暫存器就是齒輪。在磁帶、磁碟等磁性儲存設備中，一位是由磁膜特定區域的極性來表示的。在現代動態隨機存取記憶體 (DRAM) 中，一個位元通常表示為儲存在電場中儲存電能的裝置中的兩級電荷。充電或放電的容器儲存一些資料。
1956年XNUMX月 發明了這個詞 表示用於編碼單一字元的一組位元 。我們來談談字符編碼。讓我們從美國資訊交換標準代碼（ASCII）開始。ASCII 基於英文字母表，因此每個字母、數字和符號（a-z、A-Z、0-9、+、-、/、"、！等） ) 被表示為從7 到32 的127 位元整數。這對其他語言來說並不完全「友善」。為了支援其他語言，Unicode 擴展了ASCII。例如，在Unicode 中，每個字元都表示為代碼點或符號，小寫j為U+006A，其中U代表Unicode，後面是一個十六進位數。
UTF-8 是將字元表示為八位元的標準，允許 0-127 範圍內的每個代碼點儲存在單一位元組中。如果我們記得 ASCII，這對於英語字元來說是很正常的，但其他語言字元通常用兩個或更多位元組表示。 UTF-16 是將字元表示為 16 位元的標準，UTF-32 是將字元表示為 32 位元的標準。在 ASCII 中，每個字元都是一個位元組，但在 Unicode 中（這通常不完全正確），一個字元可以佔用 1、2、3 或更多位元組。本文將使用不同大小的位元分組。一個位元組中的位數會根據介質的設計而變化。
在本文中，我們將穿越各種儲存介質，深入探討資料儲存的歷史。在任何情況下，我們都不會開始深入研究已經發明的每一種儲存媒體。這是一篇有趣的資訊文章，絕不聲稱具有百科全書式的意義。
開始吧。假設我們有一個資料位元組要儲存：字母 j，或作為編碼位元組 6a，或作為二進位 01001010。當我們穿越時間時，資料位元組將用於將要描述的幾種儲存技術。
1951
我們的故事始於 1951 年用於 UNIVAC 1 電腦的 UNIVAC UNISERVO 磁帶機，它是第一個為商用電腦創建的磁帶機。錶帶由鍍鎳青銅細帶製成，寬 12,65 毫米（稱為維卡合金），長近 366 公尺。我們的資料位元組可以每秒 7 個字元的速度儲存在每秒移動 200 公尺的磁帶上。在歷史的這一點上，您可以透過磁帶行進的距離來衡量儲存演算法的速度。
1952
快進一年到 21 年 1952 月 726 日，IBM 宣布發布其第一台磁帶設備 IBM 2。我們的資料位元組現在可以從 UNISERVO 金屬磁帶轉移到 IBM 磁帶。這個新家對於我們非常小的資料位元組來說非常舒適，因為磁帶可以儲存多達 7 萬位數。這張 1,9 軌磁帶以每秒 12 公尺的速度移動，波特率為 500 或 7500 （當時稱為複製組）每秒。供參考：關於 Habré 的平均文章大約有 10 個字元。
IBM 726 磁帶有 400 個磁軌，其中 1,25 個用於儲存訊息，12,5 個用於奇偶校驗控制。一卷可容納長達40公尺、寬度為1,1公分的磁帶，資料傳輸速度理論上可達每秒XNUMX個字元；記錄密度為每公分XNUMX位。該系統使用“真空通道”方法，其中一圈膠帶在兩點之間循環。這使得磁帶可以在不到一秒的時間內啟動和停止。這是透過在磁帶捲軸和讀取/寫入頭之間放置長真空柱來吸收磁帶中突然增加的張力來實現的，否則磁帶通常會斷裂。磁帶盤背面的可拆卸塑膠環提供寫入保護。一卷磁帶可存放約XNUMX .
記住 VHS 磁帶。你必須做什麼才能再次觀看這部電影？倒帶！您用鉛筆將播放器的磁帶旋轉了多少次，以免浪費電池並導致磁帶撕裂或卡住？對於電腦使用的磁帶也是如此。程式不能只是在磁帶上跳躍或隨機存取數據，它們可以嚴格地按順序讀取和寫入數據。
1956
時間快轉到 1956 年，隨著 IBM 完成 RAMAC 305 電腦系統（Zellerbach Paper 向其提供該系統），磁碟儲存時代開始了。 。這台電腦是第一台使用有移動磁頭的硬碟的電腦。 RAMAC磁碟機由60,96個直徑為7公分的磁化金屬盤片組成，能夠儲存大約1200萬個字元的數據，每個字元3,75位，並以每分鐘XNUMX轉的速度旋轉。儲存容量約為XNUMX兆位元組。
與磁帶或穿孔卡不同，RAMAC 允許即時存取大量資料。 IBM 宣稱 RAMAC 能夠儲存相當於 64 個數據 。先前，RAMRAC 引入了在事務發生時連續處理事務的概念，以便在資料仍然新鮮時立即檢索資料。 RAMAC 中的資料現在可以以 100 的速度存取 。以前，在使用磁帶時，我們必須寫入和讀取順序數據，並且不能意外跳到磁帶的不同部分。即時隨機存取資料在當時確實是革命性的。
1963
讓我們快進到 1963 年，當時 DECtape 推出了。名稱源自數位設備公司，簡稱 DEC。 DECtape 價格低廉且可靠，因此用於多代 DEC 計算機中。它是 19 毫米的膠帶，層壓並夾在四英寸（10,16 厘米）捲軸上的兩層聚酯薄膜之間。
與笨重的前輩不同，DECtape 可以用手攜帶。這使其成為個人電腦的絕佳選擇。與 7 軌同類產品不同，DECtape 有 6 個資料軌、2 個提示軌和 2 個時鐘軌。數據以每英吋 350 位元（每公分 138 位元）記錄。我們的資料位元組為 8 位，但可以擴展到 12 位，可以以每秒 8325 個 12 位元字的速度傳輸到 DECtape，磁帶速度為每英吋 93 (±12) 英寸 。這比 8 年的 UNISERVO 金屬磁帶每秒多出 1952% 的數字。
1967
四年後，也就是 1967 年，一個 IBM 小型團隊開始研究 IBM 軟碟機，代號為 。然後，該團隊的任務是開發一種可靠且廉價的方法來將微程式碼載入到 IBM 系統/370。該專案隨後被重新調整用途，將微代碼載入到 IBM 3330 直接存取儲存設施的控制器中，代號為 Merlin。
我們的位元組現在可以儲存在唯讀的 8 吋磁性塗層聚酯薄膜軟碟（今天稱為軟碟）上。發佈時，該產品被稱為 IBM 23FD 磁碟機系統。這些磁碟可容納 80 KB 的資料。與硬碟不同，使用者可以輕鬆地將保護殼中的軟碟從一個驅動器移動到另一個驅動器。後來，1973年，IBM發布了讀/寫軟盤，隨後成為工業產品。 .
1969
1969 年，帶有繩索記憶體的阿波羅導引電腦 (AGC) 在阿波羅 11 號太空船上發射，載著美國太空人往返月球。這個繩索記憶體是手工製作的，可以容納 72 KB 的資料。繩索記憶的生產是勞力密集的、緩慢的，並且需要類似於編織的技能；這可能需要 。但在那些需要在嚴格有限的空間中最大限度地發揮作用的時代，它是正確的工具。當金屬絲穿過其中一條圓形繩股時，它代表 1。穿過繩股的金屬絲代表 0。我們的資料位元組需要一個人將繩子編織幾分鐘。
1977
1977 年，第一台（成功的）個人電腦 Commodore PET 發表。 PET 使用 Commodore 1530 Datasette，意思是資料加磁帶。 PET 將資料轉換為類比音訊訊號，然後儲存在 。這使我們能夠創建一個經濟高效且可靠的儲存解決方案，儘管速度非常緩慢。我們的小位元組資料可以以大約每 60-70 位元組的速度傳輸 。盒式磁帶每面 100 分鐘可容納約 30 KB，每盤磁帶有兩面。例如，磁帶的一側可以容納大約兩個 55 KB 的影像。資料集也用於 Commodore VIC-20 和 Commodore 64。
1978
一年後，在 1978 年，MCA 和飛利浦推出了名為「Discovision」的雷射光碟。 《大白鯊》是美國第一部在雷射光碟上販售的電影。它的音訊和視訊品質比競爭對手好得多，但雷射光碟對大多數消費者來說太貴了。與人們錄製電視節目的 VHS 錄影帶不同，雷射光碟無法錄製。雷射光碟適用於類比視訊、類比 FM 立體聲音訊和脈衝程式碼 ，或 PCM，數位音訊。這些圓盤直徑為 12 英吋（30,47 公分），由兩個塗有塑膠的單面鋁圓盤組成。如今，雷射光碟被認為是 CD 和 DVD 的基礎。
1979
一年後，在 1979 年，Alan Shugart 和 Finis Conner 創立了 Seagate Technology，其想法是將硬碟擴展至 5 1980/506 吋軟碟的大小，這在當時是標準的。他們在 5 年推出的第一款產品是希捷 ST625 硬碟，這是第一款用於小型電腦的硬碟。該磁碟可容納 XNUMX 兆位元組的數據，比當時標準軟碟大五倍。創辦人能夠實現將磁碟大小減小到 XNUMX XNUMX/XNUMX 吋軟碟大小的目標。新的資料儲存設備是一塊剛性金屬板，兩面都塗有一層薄薄的磁性資料儲存材料。我們的資料位元組可以以每位元組 XNUMX KB 的速度傳輸到磁碟 。大約是 .
1981
時間快轉到 1981 年，索尼推出了第一款 3,5 吋軟碟。惠普於 1982 年推出 HP-150，成為該技術的第一個採用者。這使得 3,5 吋軟碟聞名並在全世界廣泛使用。 。軟碟為單面，格式化容量為161.2 KB，未格式化容量為218.8 KB。 1982 年，雙面版本發布，由 23 家媒體公司組成的微軟盤行業委員會 (MIC) 聯盟在索尼的原始設計基礎上製定了 3,5 英寸軟碟規格，使該格式成為我們今天所知的歷史。 。現在，我們的資料位元組可以儲存在最常見儲存媒體之一的早期版本：3,5 吋軟碟。後來，一對 3,5 吋軟盤 成為我童年最重要的一部分。
1984
此後不久，即 1984 年，宣布推出光碟只讀記憶體 (CD-ROM)。這些是索尼和飛利浦生產的 550 MB CD-ROM。此格式源自於用於分發音樂的數位音訊 CD（即 CD-DA）。 CD-DA是索尼和飛利浦於1982年開發的，容量為74分鐘。相傳，索尼和飛利浦在談判CD-DA標準時，四人之一堅持可以 整部第九交響曲。第一個以 CD 形式發布的產品是 1985 年出版的格羅利爾電子百科全書。該百科全書包含 12 萬字，僅佔用可用磁碟空間的 553%，即 XNUMX 。我們將有足夠的空間容納一本百科全書和一個位元組的資料。不久之後，在 1985 年，電腦公司共同製定了磁碟機標準，以便任何電腦都可以讀取它們。
1984
同樣在 1984 年，Fujio Masuoka 開發了一種新型浮柵記憶體，稱為快閃記憶體，能夠多次擦除和重寫。
讓我們花點時間看看使用浮柵電晶體的快閃記憶體。電晶體是可以單獨打開和關閉的電門。由於每個電晶體可以處於兩種不同的狀態（開和關），因此它可以儲存兩個不同的數字：0和1。浮動閘極是指添加到中間電晶體的第二個閘極。第二個柵極用薄氧化層絕緣。這些電晶體使用施加到電晶體閘極的小電壓來指示它是導通還是截止，進而轉換為 0 或 1。
對於浮柵，當透過氧化層施加適當的電壓時，電子流過它並黏在閘極上。因此，即使電源關閉，電子仍保留在其上。當浮柵上沒有電子時，它們代表 1，而當電子被粘住時，它們代表 0。反轉此過程並沿相反方向通過氧化層施加合適的電壓會使電子流過浮柵並將晶體管恢復到原來的狀態。因此，這些單元是可編程的並且 。我們的位元組可以被編程到電晶體中，如 01001010，帶有電子，電子卡在浮柵中代表零。
Masuoka 的設計比電可擦除 PROM (EEPROM) 稍微便宜一些，但靈活性較差，因為它需要多組單元，並且必須一起擦除，但這也決定了其速度。
當時，增岡在東芝工作。他最終離開去東北大學工作，因為他對公司沒有獎勵他的工作感到不滿。增岡起訴東芝，要求賠償。 2006年，他的薪水為87萬元人民幣，折合758萬美元。考慮到閃存在產業中的影響力，這似乎仍然微不足道。
當我們談論快閃記憶體時，也值得注意的是 NOR 和 NAND 快閃記憶體之間的差異。正如我們從 Masuoka 那裡了解到的，快閃記憶體將資訊儲存在由浮柵電晶體組成的儲存單元中。這些技術的名稱與儲存單元的組織方式直接相關。
在 NOR 快閃記憶體中，各個儲存單元並聯連接以提供隨機存取。這種架構減少了隨機存取微處理器指令所需的讀取時間。 NOR 快閃記憶體非常適合主要為唯讀的低密度應用。這就是大多數 CPU 通常從 NOR 快閃記憶體載入韌體的原因。 Masuoka 和他的同事於 1984 年發明了 NOR 閃存，並於 XNUMX 年發明了 NAND 快閃記憶體。 .
NAND 快閃記憶體開發人員放棄了隨機存取功能，以實現更小的儲存單元尺寸。這導致更小的晶片尺寸和更低的每位元成本。 NAND快閃記憶體架構由八個串聯的儲存電晶體組成。這實現了高儲存密度、更小的儲存單元尺寸以及更快的資料寫入和擦除，因為它可以同時對資料塊進行程式設計。這是透過要求資料在非順序寫入且資料已存在於中時重寫來實現的。 .
1991
讓我們回顧 1991 年，當時 SanDisk 創造了固態硬碟 (SSD) 原型，當時稱為 。該設計結合了快閃記憶體陣列、非揮發性記憶體晶片和智慧控制器來自動偵測和修正有缺陷的單元。該磁碟容量為 20 MB，外形尺寸為 2,5 英寸，其成本估計約為 1000 美元。該磁碟被 IBM 用於電腦中 .
1994
我個人從小到大最喜歡的儲存媒體之一是 Zip Disks。 1994 年，Iomega 發布了 Zip Disk，這是一款 100 英寸外形的 3,5 MB 盒式磁帶，大約比標準 3,5 英寸驅動器稍厚。更高版本的磁碟機最多可儲存 2 GB 的資料。這些磁碟的便利之處在於它們的大小與軟碟相同，但能夠儲存大量資料。我們的資料位元組可以每秒 1,4 兆位元組的速度寫入 Zip 磁碟。相較之下，當時1,44吋軟碟寫入3,5MB的速度約為每秒16KB。在Zip碟上，磁頭以非接觸方式讀寫數據，就像在表面上飛翔一樣，類似於硬碟的操作，但與其他軟碟的操作原理不同。由於可靠性和可用性問題，Zip 磁碟很快就過時了。
1994
同年，SanDisk 推出了 CompactFlash，廣泛應用於數位攝影機。與 CD 一樣，CompactFlash 速度是基於「x」等級，例如 8x、20x、133x 等。最大資料傳輸速率是根據原始音訊 CD 的位元率計算的，即每秒 150 KB。傳輸速率類似於 R = Kx150 kB/s，其中 R 是傳輸速率，K 是標稱速度。因此，對於 133x CompactFlash，我們的資料位元組將以 133x150 kB/s 或約 19 kB/s 或 950 MB/s 寫入。 CompactFlash 協會成立於 19,95 年，旨在製定快閃卡產業標準。
1997
幾年後，在 1997 年，可擦寫光碟 (CD-RW) 發布。該光碟用於儲存資料以及將檔案複製和傳輸到各種設備。 CD 可以重寫大約 1000 次，這在當時並不是一個限制因素，因為使用者很少重寫資料。
CD-RW 是基於改變表面反射率的技術。對於 CD-RW，由銀、碲和銦組成的特殊塗層中的相移會導致反射或不反射讀取光束的能力，這意味著 0 或 1。當化合物處於結晶狀態時，它是半透明，這意味著1. 當化合物熔化成無定形狀態時，它變得不透明且不反光，這 0。所以我們可以將資料位元組寫成01001010。
DVD 最終從 CD-RW 手中奪走了大部分市場份額。
1999
讓我們把時間轉到 1999 年，當時 IBM 推出了當時世界上最小的硬碟：IBM 170MB 和 340MB 微型驅動器。這些是小型 2,54 公分硬碟驅動器，設計用於安裝 CompactFlash II 型插槽。計劃創建一種類似於 CompactFlash 的設備，但具有更大的記憶體容量。然而，它們很快就被 USB 隨身碟所取代，隨後又被更大的 CompactFlash 卡所取代。與其他硬碟一樣，微型驅動器是機械驅動器，包含小型旋轉磁碟。
2000
一年後，在 2000 年，USB 隨身碟問世。這些驅動器由快閃記憶體組成，封裝在一個小外形尺寸中，並帶有 USB 連接埠。根據所使用的 USB 連接埠的版本，速度可能會有所不同。 USB 1.1 限制為每秒 1,5 兆位，而 USB 2.0 可以處理每秒 35 兆位 ，USB 3.0 為每秒 625 兆位元。首款 USB 3.1 Type C 驅動器於 2015 年 530 月發布，讀取/寫入速度為每秒 XNUMX 兆位元。與軟碟和光碟機不同，USB 設備更難刮擦，但仍具有相同的儲存資料以及傳輸和備份檔案的功能。軟碟和 CD 驅動器很快就被 USB 連接埠取代。
2005
2005 年，硬碟 (HDD) 製造商開始推出使用垂直磁性記錄 (PMR) 的產品。有趣的是，這發生在 iPod Nano 宣佈在 iPod Mini 中使用快閃記憶體而不是 1 吋硬碟的同時。
典型的硬碟包含一個或多個塗有由微小磁粒組成的磁敏薄膜的硬碟。當磁記錄頭正好飛行在旋轉磁碟上方時，資料會被記錄下來。這與傳統的留聲機電唱機非常相似，唯一的區別是留聲機中的觸筆與唱片物理接觸。當圓盤旋轉時，與其接觸的空氣會產生微風。正如飛機機翼上的空氣產生升力一樣，空氣在機翼頭部產生升力 。磁頭快速改變顆粒某一磁區的磁化強度，使其磁極向上或向下，指示1或0。
PMR 的前身是縱向磁記錄（LMR）。 PMR的記錄密度可以是LMR的三倍以上。 PMR 和 LMR 之間的主要區別在於 PMR 介質儲存資料的晶粒結構和磁方向是柱狀的而不是縱向的。由於更好的顆粒分離和均勻性，PMR 具有更好的熱穩定性和更高的信噪比 (SNR)。由於更強的磁頭磁場和更好的磁介質對準，它還具有改進的可記錄性。與 LMR 一樣，PMR 的基本限制是基於磁鐵寫入的資料位的熱穩定性以及需要具有足夠的 SNR 來讀取寫入的資訊。
2007
2007 年，Hitachi Global Storage Technologies 發表了首款 1 TB 硬碟。 Hitachi Deskstar 7K1000 使用五個 3,5 吋 200GB 碟片，轉速為 轉速這是對世界上第一塊硬碟 IBM RAMAC 350 的重大改進，後者的容量約為 3,75 MB。噢，51年來我們已經走了多遠！但是等等，還有更多的事情。
2009
2009 年，技術工作開始致力於創建非揮發性快速記憶體，或者 。非揮發性記憶體 (NVM) 是一種可以永久儲存資料的記憶體，與揮發性記憶體相反，易失性記憶體需要恆定的電源供應器來保留資料。 NVMe 滿足了支援 PCIe 的基於半導體的外圍元件對可擴展主機控制器介面的需求，因此得名為 NVMe。超過 90 家公司加入了開發此專案的工作小組。這一切都基於定義非揮發性記憶體主機控制器介面規範 (NVMHCIS) 的工作。當今最好的 NVMe 驅動器每秒可處理約 3500 兆位元組的讀取速度和每秒 3300 兆位元組的寫入速度。與阿波羅導引電腦的幾分鐘手工編織繩索記憶體相比，我們開始寫入 j 資料位元組的速度非常快。
現在和未來
存儲類內存
現在我們已經回到了過去（哈！），讓我們來看看儲存類別記憶體的當前狀態。 SCM 與 NVM 一樣，功能強大，但 SCM 也提供優於或與主記憶體相當的效能，且 。 SCM 的目標是解決當今的一些快取問題，例如低靜態隨機存取記憶體 (SRAM) 密度。使用動態隨機存取記憶體 (DRAM)，我們可以實現更高的密度，但這是以存取速度變慢為代價的。 DRAM 還需要持續供電來刷新記憶體。讓我們稍微了解一下這一點。之所以需要電源，是因為電容器上的電荷會一點一點地洩漏，這意味著如果不進行幹預，晶片上的資料很快就會遺失。為了防止這種洩漏，DRAM 需要一個外部記憶體刷新電路，定期重寫電容器中的數據，將其恢復到原始電荷。
相變記憶體（PCM）
之前，我們研究了 CD-RW 的相位如何變化。 PCM 類似。相變材料通常是Ge-Sb-Te，也稱為GST，它可以以兩種不同的狀態存在：非晶態和晶態。非晶態的電阻（表示為 0）比晶態（表示為 1）更高。透過將資料值分配給中間電阻，PCM 可用於儲存多個狀態： .
自旋轉移矩隨機存取記憶體（STT-RAM）
STT-RAM 由兩個由電介質隔開的鐵磁永磁層組成，電介質是一種可以在不導電的情況下傳輸電力的絕緣體。它根據磁方向的差異儲存資料位元。一個磁性層（稱為參考層）具有固定的磁性方向，而另一個磁性層（稱為自由層）具有由通過的電流控制的磁性方向。對於 1，兩層的磁化方向是對齊的。對於 0，兩層具有相反的磁方向。
電阻式隨機存取記憶體 (ReRAM)
ReRAM 單元由兩個由金屬氧化物層隔開的金屬電極組成。有點像 Masuoka 的快閃記憶體設計，電子穿透氧化層並卡在浮柵中，反之亦然。然而，對於 ReRAM，單元狀態是根據金屬氧化物層中游離氧的濃度來確定的。
儘管這些技術很有前景，但它們仍然有缺陷。 PCM 和 STT-RAM 的寫入延遲較高。 PCM 延遲比 DRAM 高十倍，而 STT-RAM 延遲比 SRAM 高出十倍。 PCM 和 ReRAM 對發生嚴重錯誤之前寫入可以發生的時間有限制，這表示儲存元件會卡在 .
2015 年 3 月，英特爾宣布發布基於 1000DXPoint 的產品 Optane。 Optane 聲稱性能是 NAND SSD 的 XNUMX 倍，而價格卻是快閃記憶體的四到五倍。 Optane 證明了 SCM 不僅僅是一項實驗技術。觀察這些技術的發展將會很有趣。
硬碟 (HDD)
氦硬碟 (HHDD)
氦磁碟是一種高容量硬碟 (HDD)，在製造過程中充滿氦氣並進行密封。與其他硬碟一樣，正如我們之前所說，它類似於帶有磁性塗層旋轉盤的轉盤。典型的硬碟的空腔內只有空氣，但是當盤片旋轉時，這些空氣會產生一些阻力。
氦氣球之所以會漂浮，是因為氦氣比空氣輕。事實上，氦氣的密度是空氣的 1/7，這會降低盤旋轉時的煞車力，從而減少旋轉盤所需的能量。然而，這個功能是次要的，氦氣的主要區別特徵是它允許您以相同的外形尺寸封裝7 個晶圓，而通常只能容納5 個晶圓。如果我們還記得飛機機翼的類比，那麼這是一個完美的類比。由於氦氣可以減少阻力，因此可以消除湍流。
我們也知道，幾天後氦氣球就會開始下沉，因為氦氣會從氣球中逸出。儲存設備也是如此。製造商花了數年時間才能夠製造出一種容器，以防止氦氣在驅動器的整個使用壽命期間從外形尺寸中逸出。 Backblaze 進行了實驗，發現氦氣硬碟的年錯誤率為 1,03%，而標準硬碟的年錯誤率為 1,06%。當然，這種差異是如此之小，以至於人們可以從中得出嚴肅的結論 .
氦填充外形可以包含使用我們上面討論的 PMR 封裝的硬碟驅動器，或微波磁記錄 (MAMR) 或熱輔助磁記錄 (HAMR)。任何磁存儲技術都可以與氦氣而不是空氣結合。 2014年，HGST在其10TB氦硬碟中結合了兩種尖端技術，該硬碟採用主機控制的疊瓦磁記錄，即SMR（疊瓦磁記錄）。我們先簡單討論一下SMR，然後再看看MAMR 和HAMR。
平鋪磁記錄技術
之前，我們研究了垂直磁性記錄 (PMR)，它是 SMR 的前身。與 PMR 不同，SMR 記錄的新磁軌與先前記錄的磁軌的一部分重疊。這反過來又使先前的磁軌更窄，從而允許更高的磁軌密度。該技術的名稱來自於這樣一個事實：環形軌道與瓦片屋頂軌道非常相似。
SMR 導致寫入過程更加複雜，因為寫入磁軌會覆蓋相鄰磁軌。當磁碟基板為空且資料是連續的時，不會發生這種情況。但是，一旦您錄製到一系列已包含資料的軌道，現有的相鄰資料就會被刪除。如果相鄰磁軌包含數據，則必須將其重寫。這與我們之前談到的NAND快閃記憶體非常相似。
SMR 裝置透過管理韌體隱藏了這種複雜性，從而形成與任何其他硬碟類似的介面。另一方面，主機管理的SMR設備，如果沒有應用程式和作業系統的特殊適配器，將不允許使用這些驅動器。主機必須嚴格依序寫入設備。同時，設備的性能是100%可預測的。希捷於 2013 年開始銷售 SMR 硬碟，聲稱密度提高了 25% PMR 密度。
微波磁記錄（MAMR）
微波輔助磁性記錄（MAMR）是一種使用類似HAMR（接下來討論）能量的磁性儲存技術，MAMR的一個重要組成部分是自旋轉矩振盪器（STO）。 STO 本身非常靠近記錄頭。當電流施加到 STO 時，由於電子自旋的極化，會產生頻率為 20-40 GHz 的圓形電磁場。
當暴露於這樣的場時，用於 MAMR 的鐵磁體中會發生共振，從而導致該場中磁疇的磁矩進動。本質上，磁矩偏離其軸並改變其方向（翻轉），記錄頭部所需的能量明顯減少。
MAMR技術的使用使得獲得具有更大矯頑力的鐵磁性物質成為可能，這意味著可以減小磁疇的尺寸，而不必擔心引起超順磁性效應。 STO發生器有助於減小記錄頭的尺寸，從而可以在更小的磁域上記錄信息，從而提高記錄密度。
西部數據（Western Digital），也稱為 WD，於 2017 年推出了這項技術。不久之後，在 2018 年，東芝支持了這項技術。當 WD 和東芝正在追求 MAMR 技術時，希捷則押注於 HAMR。
熱磁記錄（HAMR）
熱輔助磁記錄 (HAMR) 是一種節能的磁性資料儲存技術，透過使用雷射提供的熱量來幫助寫入，可顯著增加可儲存在磁性設備（例如硬碟）上的資料量。將資料傳輸至表面硬碟基板。加熱使磁碟基板上的資料位元更加緊密地放置在一起，從而提高資料密度和容量。
這項技術實施相當困難。 200 mW 快速激光 記錄前高達 400°C 的微小區域，不會幹擾或損壞磁碟上的其餘資料。加熱、數據記錄和冷卻過程必須在一納秒內完成。解決這些挑戰需要開發奈米級表面等離子體激元（也稱為表面引導雷射），而不是直接雷射加熱，以及新型玻璃板和熱管理塗層，以承受快速點加熱而不損壞記錄頭或附近的任何部件數據以及需要克服的各種其他技術挑戰。
儘管有許多質疑，希捷還是在 2013 年首次展示了這項技術。第一批光碟於 2018 年開始出貨。
影片結束，回到開頭！
我們從 1951 年開始，並以對儲存技術的未來的展望來結束本文。隨著時間的推移，資料儲存發生了巨大的變化，從紙帶到金屬和磁性、繩索記憶體、旋轉磁碟、光碟、快閃記憶體等。進步帶來了更快、更小、更強大的儲存設備。
如果將 NVMe 與 1951 年的 UNISERVO 金屬磁帶進行比較，NVMe 每秒可以多讀取 486% 的數字。將 NVMe 與我兒時最喜歡的 Zip 硬碟進行比較時，NVMe 每秒可以多讀取 111% 的數字。
唯一保持不變的是 0 和 1 的使用。我們執行此操作的方式差異很大。我希望下次當您為朋友刻錄歌曲 CD-RW 或將家庭視頻保存到光碟檔案庫時，您會考慮一下非反射表面如何轉換為 0，反射表面如何轉換為 1。或者，如果您將混音帶錄製到磁帶上，請記住它與Commodore PET 中使用的資料集非常相關。最後，不要忘記友善並倒帶。
謝謝 и 整篇文章的花絮（我忍不住）！
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來源： www.habr.com