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   來源： 中國科技網(wǎng)

  世界上第一臺5.25英寸硬盤

   當(dāng)今世界，幾乎所有的信息都在轉(zhuǎn)換成“0”和“1”這兩種數(shù)字信號后被傳送、顯示并記錄下來。數(shù)碼化信息量正以爆炸式的速度增加。自2007年起，可存儲數(shù)據(jù)量就已遠(yuǎn)遠(yuǎn)趕不上生成的數(shù)據(jù)量。

  機械硬盤是目前最流行的存儲媒介，關(guān)于它何時消亡的爭論一直在持續(xù)。其背后是固態(tài)硬盤等其他新式存儲介質(zhì)的興起，以及垂直磁記錄（PWR）技術(shù)將很快達(dá)到每平方英寸1Tb的物理密度極限。

  日前，有消息說科學(xué)家們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一種降低硬盤盤片上磁點間隙、同時又不讓磁點相互影響的新方法。這種“直接自我排列”新技術(shù)可以讓硬盤存儲密度再提升五倍，意味著讓現(xiàn)在的硬盤增加了4到5年的“壽命”。
 
  有趣的是，對于我們這些日常使用者來說，你還沒來得及了解它，就快要跟它說再見了。所以，讓我們看看硬盤有多神奇吧？

   漂亮的“一桿進(jìn)洞”

   概括地說，硬盤的工作原理是利用特定的磁粒子的極性來記錄數(shù)據(jù)。磁頭在讀取數(shù)據(jù)時，將磁粒子的不同極性轉(zhuǎn)換成不同的電脈沖信號，再利用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器將這些原始信號變成電腦可以使用的數(shù)據(jù)，寫的操作正好與此相反。另外，硬盤中還有一個存儲緩沖區(qū)，這是為了協(xié)調(diào)硬盤與主機在數(shù)據(jù)處理速度上的差異而設(shè)的。

   硬盤包括存儲信息的磁盤及向磁盤上寫入和讀取信息的磁頭。磁頭在不工作時靜止在著陸區(qū)，在有動作命令時移動到高速旋轉(zhuǎn)的磁盤上，快速接近所要求的磁道。

  硬盤內(nèi)部除了磁盤和磁頭之外，還有控制信號處理以及磁頭工作的大型集成回路（LSI）。如果將位長20納米的數(shù)據(jù)，以同心圓狀寫入磁道寬150納米、直徑2.5英寸的磁盤上，把磁盤的直徑放大3000倍，即等同于直徑約200米的東京棒球場的大小。因此，這一數(shù)據(jù)記錄過程也就相當(dāng)于用0.5毫米粗的鉛筆在棒球場上畫同心圓。

   在直徑2.5英寸的硬盤里，是在長為52毫米的磁頭臂的前端裝上磁頭，磁頭接近磁道時允許的定位偏差為85納米左右，即相當(dāng)于把六百多米高的電視塔的頂端晃動幅度控制在約1毫米以內(nèi)。同理，磁頭讀取寫在磁道上的伺服信息的準(zhǔn)確度可以比喻成打高爾夫球，類似于一桿將球準(zhǔn)確地打進(jìn)836公里外的洞里。可見，磁頭是在如此高精密技術(shù)下讀取磁盤上的信息的。

   不可思議的“超低空飛行”

   磁頭在距磁盤數(shù)納米高的上方，以日本新干線列車經(jīng)過車站月臺時的相對速度運行。特別是磁頭在讀取和寫入數(shù)據(jù)時，磁頭將讀寫要素的部分突出，最前端與磁盤表面的間隙僅1納米寬。

   磁頭的滑行長度為0.85毫米，將此長度比喻成70米長的大型客機，相當(dāng)于飛機在距離機場地面僅0.1毫米以下的高度超低空飛行。

   若磁盤上出現(xiàn)1納米高以上的突起，磁頭就會碰撞并脫落。如將磁盤的大小比喻成美國的陸地面積，那么可以允許的突起度應(yīng)該低于一個乒乓球的高度。為了提高書寫性能，磁盤雖然要在玻璃或鋁底板上覆蓋數(shù)層磁性及非磁性薄膜，其表面卻是極為平滑的鏡面。

  將磁頭的超低懸浮運行與各種細(xì)微物質(zhì)的大小進(jìn)行比較可知，磁頭的懸浮高度實際比病菌還小。

   因此，硬盤必須在極為潔凈的環(huán)境中組裝，并且需要保證超高抗沖擊性，即使受到?jīng)_擊也不會發(fā)生磁頭和磁盤碰撞并導(dǎo)致磁盤損壞的問題。

  誰將影響硬盤存儲？

   新的存儲技術(shù)會不斷崛起，改變數(shù)據(jù)存儲、訪問、使用和刪除的方式。一些新技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到實際中，另外一些將要快速發(fā)展，還有一些仍處于科學(xué)家的實驗室中。這些技術(shù)對傳統(tǒng)的硬盤存儲都將造成影響，或許未來存儲將會徹底放棄硬盤，翻開嶄新的一頁。

   服務(wù)器融入存儲設(shè)備 既然大多數(shù)存儲陣列都建立在工業(yè)級標(biāo)準(zhǔn)的服務(wù)器技術(shù)上，那存儲廠商們會更容易在存儲陣列中運行虛擬的服務(wù)器。

   一些小的備份產(chǎn)品廠商已經(jīng)開始這方面的實踐了，雖然有基礎(chǔ)條件限制，但是它們已經(jīng)可以在虛擬機上復(fù)原崩潰的服務(wù)器，從而作為一種廉價的容災(zāi)方式。

  展望未來，應(yīng)用程序運行在高端陣列的虛擬機中，不但可以進(jìn)行災(zāi)難恢復(fù)還可以使程序運行得更快。以后可以把應(yīng)用程序移動到數(shù)據(jù)中，從而避免把所有數(shù)據(jù)移動到服務(wù)器中處理。

   服務(wù)器融入到云 無論是在服務(wù)器上運行，在存儲陣列中運行，還是在云中運行，虛擬機始終是虛擬機。

  這就形成了一種趨勢，在云中的虛擬機中運行更多的應(yīng)用程序，緊挨著云存儲。這就使人們面對一個關(guān)鍵的問題——在云中寫入讀出大量數(shù)據(jù)時的延遲。通過把應(yīng)用程序和虛擬服務(wù)器移動到云中可以解決數(shù)據(jù)處理的問題。

  但這種方法不適用于所有的應(yīng)用程序，尤其是那些用來進(jìn)行聯(lián)機處理的應(yīng)用和需要快速結(jié)果的應(yīng)用。但是對于大數(shù)據(jù)來說，這個方法再好不過了。

  閃存存儲 未來的閃存存儲重點是“閃存”部分，而不是“存儲”部分。

   雖然一些存儲初創(chuàng)廠商和主要的存儲廠商都在發(fā)展閃存存儲陣列，想把這樣的陣列作為主要的存儲媒介，但這僅僅是例外，不是常態(tài)。全閃存陣列仍然非常昂貴，但是閃存的價格會下降，或許可以作為可選技術(shù)之一。

  在可預(yù)見的未來，閃存存儲會被主要應(yīng)用于兩大領(lǐng)域。第一就是個人計算設(shè)備，包括平板電腦、超極本等。第二個領(lǐng)域就是一些形式的緩存，在主機中，在陣列中，甚至在云中，借助閃存可以存儲訪問最頻繁的數(shù)據(jù)，而那些冷數(shù)據(jù)則被存儲到成本較低的存儲媒介中。

  原子級別存儲 一些技術(shù)正在被測試，看是否能當(dāng)作存儲媒介。雖然目前來看可能像是科幻電影，但是說不定某天就會成為現(xiàn)實。

  舉個例子，IBM的研究員正在研究一項技術(shù)，可以用8個原子存儲1比特的數(shù)據(jù)。這是理論上可以應(yīng)用在這個方面的最少的原子數(shù)量。現(xiàn)在的技術(shù)，需要100萬的原子來存儲1比特的數(shù)據(jù)。

  至于這樣的技術(shù)是否可以應(yīng)用到商業(yè)，IBM沒有透漏任何信息。

  石英玻璃 日立正在研究一項技術(shù)，可以在石英玻璃上存儲數(shù)字信息。公司宣稱石英玻璃可以忍受住極高或極低的溫度以及其它惡劣條件，而不會丟失數(shù)據(jù)。日立公司推出的模型，目前可以在每平方英寸上存儲40MB的數(shù)據(jù)，理論上這些數(shù)據(jù)可以保存幾百萬年。

  與IBM一樣，關(guān)于這項技術(shù)何時能用于商業(yè)，日立沒有透漏任何信息。

  DNA編碼存儲 哈佛大學(xué)和霍普金斯大學(xué)的遺傳學(xué)家們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)如何利用DNA存儲數(shù)據(jù)，需要的密度比目前應(yīng)用于商業(yè)或正在開發(fā)的技術(shù)的密度都要高。

  理論上來說，一克單鏈的標(biāo)準(zhǔn)遺傳編碼可以用來存儲最高達(dá)455EB或接近5億TB的信息。目前這項技術(shù)只能用作讀取目的，不能用來隨機訪問。（記者 滕繼濮 綜合報道）

    ■ 相關(guān)鏈接

   5艾字節(jié)：人類所說過的所有的話

   大數(shù)據(jù)一詞越來越多地被提及，人們用它來描述和定義信息爆炸時代產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)，并命名與之相關(guān)的技術(shù)發(fā)展與創(chuàng)新。我們將由數(shù)碼信息所統(tǒng)治的世界稱為數(shù)碼世界或數(shù)碼宇宙。根據(jù)美國IDC公司2010年的報告，2009年世界上生成并流通（包括被復(fù)制以及再利用）的數(shù)據(jù)量共計0.8澤字節(jié)，此容量相當(dāng)于8億臺1太字節(jié)容量的硬盤。如將這些硬盤重疊在一起，其厚度相當(dāng)于從地球到月球的往返距離。

   在這個信息里，你可以不關(guān)心硬盤的厚度，但是要知道一些單位，比如“澤”和“太”，如同之前了解到的“M”和“G”。

字節(jié)（8-bit）

1字節(jié)：一個字符（例如：1，2，a…）

10字節(jié)：一個單詞

100字節(jié)：一份電報或者一個打孔卡片的信息量

千字節(jié)Kilobyte （1000 Bytes）

1千字節(jié)：一個很短的故事

2千字節(jié)：可以打印一張紙的數(shù)據(jù)量

100千字節(jié)：一個低分辨率的圖片的數(shù)據(jù)量

200千字節(jié)：一盒子打孔卡片的數(shù)據(jù)量

500千字節(jié)：很重一盒子打孔卡片的數(shù)據(jù)量

兆字節(jié)Megabyte （1000000 Bytes）

1兆字節(jié)：一本小說或者一張3.5寸軟盤的數(shù)據(jù)量

2兆字節(jié)：一個高分辨率的圖片的數(shù)據(jù)量

5兆字節(jié)：莎士比亞所有的作品或者30秒長度的電視圖像質(zhì)量的視頻

100兆字節(jié)：一米高的書架放置的書或者兩卷的百科全書的信息量

500兆字節(jié)：一個CD-ROM

G字節(jié) Gigabyte

（1000000000 Bytes）

1G字節(jié)：裝滿紙的卡車

2G字節(jié)：20米的書架裝的書或者一疊9磁道的磁帶

100G字節(jié)：一地板的學(xué)術(shù)雜志

200G字節(jié)：50個安百特磁帶的數(shù)據(jù)量

太字節(jié) Terabyte

（1000000000000 Bytes）

1太字節(jié)：一個自動磁帶機器人或者一個技術(shù)醫(yī)院所有的X-射線光片或者地球觀測系統(tǒng)每天產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量

2太字節(jié)：一個學(xué)術(shù)研究的圖書館

10太字節(jié)：美國國會的圖書館所有收藏的打印版所記載的信息量

拍字節(jié) Petabyte

（1000000000000000 Bytes）

1拍字節(jié)：地球觀測系統(tǒng)五年的數(shù)據(jù)量（數(shù)據(jù)率為46兆比特/秒）

2拍字節(jié)：所有的美國學(xué)術(shù)研究圖書館所記載的信息量

20拍字節(jié)：1995年所生產(chǎn)的硬盤的容量

艾字節(jié) Exabyte

（1000000000000000000 Bytes）

  5艾字節(jié)：人類所說過的所有的話

   全球所生產(chǎn)的存儲信息的產(chǎn)品的容量從1986年的2.6艾字節(jié)（最優(yōu)壓縮），到1993年的15.8艾，在2000年超過54.5艾，后來到2007年超過295艾。這相當(dāng)于在1986年每個人一個少于730M字節(jié)的CD-ROM，在1993年每個人大約4個CD-ROM，在2000年每人12個CD-ROM，在2007年每個人幾乎61個CD-ROM。想象一下，從地面開始，往月球方向堆放光盤，2007年的4040億光盤的高度將會超過地球到月球距離的1/4。

澤字節(jié)Zettabyte 

（1000000000000000000000 Bytes）

   世界上的技術(shù)能力通過單向廣播網(wǎng)絡(luò)接收的信息在1986年是 0.432澤字節(jié)，1993年是0.715澤字節(jié)，在2000年是1.2澤字節(jié)(最佳壓縮），在2007年是1.9澤字節(jié)（這些信息量相當(dāng)于地球上的每個人每天接收174份報紙）。

  預(yù)計到2016年，互聯(lián)網(wǎng)流量將達(dá)到1.3澤字節(jié)。