來源： 中國科技網

  世界上第一臺5.25英寸硬盤

   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。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。

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

  日前，有消息說科學家們已經發現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”新技術可以讓硬盤存儲密度再提升五倍，意味著讓現在的硬盤增加了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據。磁頭在讀取數據時，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，寫的操作正好與此相反。另外，硬盤中還有一個存儲緩沖區，這是為了協調硬盤與主機在數據處理速度上的差異而設的。

   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，在有動作命令時移動到高速旋轉的磁盤上，快速接近所要求的磁道。

  硬盤內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納米的數據，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，這一數據記錄過程也就相當于用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。同理，磁頭讀取寫在磁道上的伺服信息的準確度可以比喻成打高爾夫球，類似于一桿將球準確地打進836公里外的洞里。可見，磁頭是在如此高精密技術下讀取磁盤上的信息的。

   不可思議的“超低空飛行”

   磁頭在距磁盤數納米高的上方，以日本新干線列車經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據時，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的大小進行比較可知，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境中組裝，并且需要保證超高抗沖擊性，即使受到沖擊也不會發生磁頭和磁盤碰撞并導致磁盤損壞的問題。

  誰將影響硬盤存儲？

   新的存儲技術會不斷崛起，改變數據存儲、訪問、使用和刪除的方式。一些新技術已經應用到實際中，另外一些將要快速發展，還有一些仍處于科學家的實驗室中。這些技術對傳統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。

   服務器融入存儲設備 既然大多數存儲陣列都建立在工業級標準的服務器技術上，那存儲廠商們會更容易在存儲陣列中運行虛擬的服務器。

   一些小的備份產品廠商已經開始這方面的實踐了，雖然有基礎條件限制，但是它們已經可以在虛擬機上復原崩潰的服務器，從而作為一種廉價的容災方式。

  展望未來，應用程序運行在高端陣列的虛擬機中，不但可以進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到數據中，從而避免把所有數據移動到服務器中處理。

   服務器融入到云 無論是在服務器上運行，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，緊挨著云存儲。這就使人們面對一個關鍵的問題——在云中寫入讀出大量數據時的延遲。通過把應用程序和虛擬服務器移動到云中可以解決數據處理的問題。

  但這種方法不適用于所有的應用程序，尤其是那些用來進行聯機處理的應用和需要快速結果的應用。但是對于大數據來說，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。

   雖然一些存儲初創廠商和主要的存儲廠商都在發展閃存存儲陣列，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。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之一。

  在可預見的未來，閃存存儲會被主要應用于兩大領域。第一就是個人計算設備，包括平板電腦、超極本等。第二個領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 一些技術正在被測試，看是否能當作存儲媒介。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實。

  舉個例子，IBM的研究員正在研究一項技術，可以用8個原子存儲1比特的數據。這是理論上可以應用在這個方面的最少的原子數量。現在的技術，需要100萬的原子來存儲1比特的數據。

  至于這樣的技術是否可以應用到商業，IBM沒有透漏任何信息。

  石英玻璃 日立正在研究一項技術，可以在石英玻璃上存儲數字信息。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年。

  與IBM一樣，關于這項技術何時能用于商業，日立沒有透漏任何信息。

  DNA編碼存儲 哈佛大學和霍普金斯大學的遺傳學家們已經發現如何利用DNA存儲數據，需要的密度比目前應用于商業或正在開發的技術的密度都要高。

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

    ■ 相關鏈接

   5艾字節：人類所說過的所有的話

   大數據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生的海量數據，并命名與之相關的技術發展與創新。我們將由數碼信息所統治的世界稱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。如將這些硬盤重疊在一起，其厚度相當于從地球到月球的往返距離。

   在這個信息里，你可以不關心硬盤的厚度，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（8-bit）

1字節：一個字符（例如：1，2，a…）

10字節：一個單詞

100字節：一份電報或者一個打孔卡片的信息量

千字節Kilobyte （1000 Bytes）

1千字節：一個很短的故事

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Megabyte （1000000 Bytes）

1兆字節：一本小說或者一張3.5寸軟盤的數據量

2兆字節：一個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秒長度的電視圖像質量的視頻

100兆字節：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：一個CD-ROM

G字節 Gigabyte

（1000000000 Bytes）

1G字節：裝滿紙的卡車

2G字節：20米的書架裝的書或者一疊9磁道的磁帶

100G字節：一地板的學術雜志

200G字節：50個安百特磁帶的數據量

太字節 Terabyte

（1000000000000 Bytes）

1太字節：一個自動磁帶機器人或者一個技術醫院所有的X-射線光片或者地球觀測系統每天產生的數據量

2太字節：一個學術研究的圖書館

10太字節：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 Petabyte

（1000000000000000 Bytes）

1拍字節：地球觀測系統五年的數據量（數據率為46兆比特/秒）

2拍字節：所有的美國學術研究圖書館所記載的信息量

20拍字節：1995年所生產的硬盤的容量

艾字節 Exabyte

（1000000000000000000 Bytes）

  5艾字節：人類所說過的所有的話

   全球所生產的存儲信息的產品的容量從1986年的2.6艾字節（最優壓縮），到1993年的15.8艾，在2000年超過54.5艾，后來到2007年超過295艾。這相當于在1986年每個人一個少于730M字節的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Zettabyte 

（1000000000000000000000 Bytes）

   世界上的技術能力通過單向廣播網絡接收的信息在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人每天接收174份報紙）。

  預計到2016年，互聯網流量將達到1.3澤字節。