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  世界上第一臺5.25英寸硬盤(pán)

   當今世界，幾乎所有的信息都在轉換成“0”和“1”這兩種數字信號后被傳送、顯示并記錄下來(lái)。數碼化信息量正以爆炸式的速度增加。自2007年起，可存儲數據量就已遠遠趕不上生成的數據量。

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

  日前，有消息說(shuō)科學(xué)家們已經(jīng)發(fā)現了一種降低硬盤(pán)盤(pán)片上磁點(diǎn)間隙、同時(shí)又不讓磁點(diǎn)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(pán)存儲密度再提升五倍，意味著(zhù)讓現在的硬盤(pán)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(lái)說(shuō)，你還沒(méi)來(lái)得及了解它，就快要跟它說(shuō)再見(jiàn)了。所以，讓我們看看硬盤(pán)有多神奇吧？

   漂亮的“一桿進(jìn)洞”

   概括地說(shuō)，硬盤(pán)的工作原理是利用特定的磁粒子的極性來(lái)記錄數據。磁頭在讀取數據時(shí)，將磁粒子的不同極性轉換成不同的電脈沖信號，再利用數據轉換器將這些原始信號變成電腦可以使用的數據，寫(xiě)的操作正好與此相反。另外，硬盤(pán)中還有一個(gè)存儲緩沖區，這是為了協(xié)調硬盤(pán)與主機在數據處理速度上的差異而設的。

   硬盤(pán)包括存儲信息的磁盤(pán)及向磁盤(pán)上寫(xiě)入和讀取信息的磁頭。磁頭在不工作時(shí)靜止在著(zhù)陸區，在有動(dòng)作命令時(shí)移動(dòng)到高速旋轉的磁盤(pán)上，快速接近所要求的磁道。

  硬盤(pán)內部除了磁盤(pán)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(cháng)20納米的數據，以同心圓狀寫(xiě)入磁道寬150納米、直徑2.5英寸的磁盤(pán)上，把磁盤(pán)的直徑放大3000倍，即等同于直徑約200米的東京棒球場(chǎng)的大小。因此，這一數據記錄過(guò)程也就相當于用0.5毫米粗的鉛筆在棒球場(chǎng)上畫(huà)同心圓。

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

   不可思議的“超低空飛行”

   磁頭在距磁盤(pán)數納米高的上方，以日本新干線(xiàn)列車(chē)經(jīng)過(guò)車(chē)站月臺時(shí)的相對速度運行。特別是磁頭在讀取和寫(xiě)入數據時(shí)，磁頭將讀寫(xiě)要素的部分突出，最前端與磁盤(pán)表面的間隙僅1納米寬。

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

   若磁盤(pán)上出現1納米高以上的突起，磁頭就會(huì )碰撞并脫落。如將磁盤(pán)的大小比喻成美國的陸地面積，那么可以允許的突起度應該低于一個(gè)乒乓球的高度。為了提高書(shū)寫(xiě)性能，磁盤(pán)雖然要在玻璃或鋁底板上覆蓋數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微物質(zhì)的大小進(jìn)行比較可知，磁頭的懸浮高度實(shí)際比病菌還小。

   因此，硬盤(pán)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(huì )發(fā)生磁頭和磁盤(pán)碰撞并導致磁盤(pán)損壞的問(wèn)題。

  誰(shuí)將影響硬盤(pán)存儲？

   新的存儲技術(shù)會(huì )不斷崛起，改變數據存儲、訪(fǎng)問(wèn)、使用和刪除的方式。一些新技術(shù)已經(jīng)應用到實(shí)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(shí)驗室中。這些技術(shù)對傳統的硬盤(pán)存儲都將造成影響，或許未來(lái)存儲將會(huì )徹底放棄硬盤(pán)，翻開(kāi)嶄新的一頁(yè)。

   服務(wù)器融入存儲設備 既然大多數存儲陣列都建立在工業(yè)級標準的服務(wù)器技術(shù)上，那存儲廠(chǎng)商們會(huì )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(chǎng)商已經(jīng)開(kāi)始這方面的實(shí)踐了，雖然有基礎條件限制，但是它們已經(jīng)可以在虛擬機上復原崩潰的服務(wù)器，從而作為一種廉價(jià)的容災方式。

  展望未來(lái)，應用程序運行在高端陣列的虛擬機中，不但可以進(jìn)行災難恢復還可以使程序運行得更快。以后可以把應用程序移動(dòng)到數據中，從而避免把所有數據移動(dòng)到服務(wù)器中處理。

   服務(wù)器融入到云 無(wú)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用程序，緊挨著(zhù)云存儲。這就使人們面對一個(gè)關(guān)鍵的問(wèn)題——在云中寫(xiě)入讀出大量數據時(shí)的延遲。通過(guò)把應用程序和虛擬服務(wù)器移動(dòng)到云中可以解決數據處理的問(wèn)題。

  但這種方法不適用于所有的應用程序，尤其是那些用來(lái)進(jìn)行聯(lián)機處理的應用和需要快速結果的應用。但是對于大數據來(lái)說(shuō)，這個(gè)方法再好不過(guò)了。

  閃存存儲 未來(lái)的閃存存儲重點(diǎn)是“閃存”部分，而不是“存儲”部分。

   雖然一些存儲初創(chuàng )廠(chǎng)商和主要的存儲廠(chǎng)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(jià)格會(huì )下降，或許可以作為可選技術(shù)之一。

  在可預見(jiàn)的未來(lái)，閃存存儲會(huì )被主要應用于兩大領(lǐng)域。第一就是個(gè)人計算設備，包括平板電腦、超極本等。第二個(gè)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(fǎng)問(wèn)最頻繁的數據，而那些冷數據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，看是否能當作存儲媒介。雖然目前來(lái)看可能像是科幻電影，但是說(shuō)不定某天就會(huì )成為現實(shí)。

  舉個(gè)例子，IBM的研究員正在研究一項技術(shù)，可以用8個(gè)原子存儲1比特的數據。這是理論上可以應用在這個(gè)方面的最少的原子數量?，F在的技術(shù)，需要100萬(wàn)的原子來(lái)存儲1比特的數據。

  至于這樣的技術(shù)是否可以應用到商業(yè)，IBM沒(méi)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字信息。公司宣稱(chēng)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(huì )丟失數據。日立公司推出的模型，目前可以在每平方英寸上存儲40MB的數據，理論上這些數據可以保存幾百萬(wàn)年。

  與IBM一樣，關(guān)于這項技術(shù)何時(shí)能用于商業(yè)，日立沒(méi)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)現如何利用DNA存儲數據，需要的密度比目前應用于商業(yè)或正在開(kāi)發(fā)的技術(shù)的密度都要高。

  理論上來(lái)說(shuō)，一克單鏈的標準遺傳編碼可以用來(lái)存儲最高達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(lái)隨機訪(fǎng)問(wèn)。（記者 滕繼濮 綜合報道）

    ■ 相關(guān)鏈接

   5艾字節：人類(lèi)所說(shuō)過(guò)的所有的話(huà)

   大數據一詞越來(lái)越多地被提及，人們用它來(lái)描述和定義信息爆炸時(shí)代產(chǎn)生的海量數據，并命名與之相關(guān)的技術(shù)發(fā)展與創(chuàng )新。我們將由數碼信息所統治的世界稱(chēng)為數碼世界或數碼宇宙。根據美國IDC公司2010年的報告，2009年世界上生成并流通（包括被復制以及再利用）的數據量共計0.8澤字節，此容量相當于8億臺1太字節容量的硬盤(pán)。如將這些硬盤(pán)重疊在一起，其厚度相當于從地球到月球的往返距離。

   在這個(gè)信息里，你可以不關(guān)心硬盤(pán)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（8-bit）

1字節：一個(gè)字符（例如：1，2，a…）

10字節：一個(gè)單詞

100字節：一份電報或者一個(gè)打孔卡片的信息量

千字節Kilobyte （1000 Bytes）

1千字節：一個(gè)很短的故事

2千字節：可以打印一張紙的數據量

100千字節：一個(gè)低分辨率的圖片的數據量

200千字節：一盒子打孔卡片的數據量

500千字節：很重一盒子打孔卡片的數據量

兆字節M(mǎn)egabyte （1000000 Bytes）

1兆字節：一本小說(shuō)或者一張3.5寸軟盤(pán)的數據量

2兆字節：一個(gè)高分辨率的圖片的數據量

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

100兆字節：一米高的書(shū)架放置的書(shū)或者兩卷的百科全書(shū)的信息量

500兆字節：一個(gè)CD-ROM

G字節 Gigabyte

（1000000000 Bytes）

1G字節：裝滿(mǎn)紙的卡車(chē)

2G字節：20米的書(shū)架裝的書(shū)或者一疊9磁道的磁帶

100G字節：一地板的學(xué)術(shù)雜志

200G字節：50個(gè)安百特磁帶的數據量

太字節 Terabyte

（1000000000000 Bytes）

1太字節：一個(gè)自動(dòng)磁帶機器人或者一個(gè)技術(shù)醫院所有的X-射線(xiàn)光片或者地球觀(guān)測系統每天產(chǎn)生的數據量

2太字節：一個(gè)學(xué)術(shù)研究的圖書(shū)館

10太字節：美國國會(huì )的圖書(shū)館所有收藏的打印版所記載的信息量

拍字節 Petabyte

（1000000000000000 Bytes）

1拍字節：地球觀(guān)測系統五年的數據量（數據率為46兆比特/秒）

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

20拍字節：1995年所生產(chǎn)的硬盤(pán)的容量

艾字節 Exabyte

（1000000000000000000 Bytes）

  5艾字節：人類(lèi)所說(shuō)過(guò)的所有的話(huà)

   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（最優(yōu)壓縮），到1993年的15.8艾，在2000年超過(guò)54.5艾，后來(lái)到2007年超過(guò)295艾。這相當于在1986年每個(gè)人一個(gè)少于730M字節的CD-ROM，在1993年每個(gè)人大約4個(gè)CD-ROM，在2000年每人12個(gè)CD-ROM，在2007年每個(gè)人幾乎61個(gè)CD-ROM。想象一下，從地面開(kāi)始，往月球方向堆放光盤(pán)，2007年的4040億光盤(pán)的高度將會(huì )超過(guò)地球到月球距離的1/4。

澤字節Zettabyte 

（1000000000000000000000 Bytes）

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

  預計到2016年，互聯(lián)網(wǎng)流量將達到1.3澤字節。