淺談存儲器的“升存”之道

還是小孩子的時候，小編就已經擁有了拆卸東西的“陋習”，雖然當時拆下來的零件總有一些裝不回去，但是啟蒙教育來說可是一筆珍貴的財富。如果你現在手頭有一個DVD或者藍光光驅的話，不妨跟小編一起把它的螺絲一個一個卸下來，平放開來，你會驚訝于這些精密的構造，同時一窺存儲器的未來趨勢。

　　一條波長被固定的激光光束通過鏡面的三次折射，定位到盤面上，再折射到接收器，接收器讀取被盤面改變波長的激光，從而提取出蝕刻在盤面的上GB的數據。

　　GE全球研究實驗室，是一個內部超級復雜的地方，占地550畝，今天，我們會從這里了解到最新的存儲器發展趨勢，以及其他一些好玩的東西。
　　硬盤，DVD光驅，USB存儲器，這些已經與我們的數字化生活共存了很長時間了，但當我們的數據趨于無限的時候，存儲器還受制于容量的限制，那么存儲器的下一步會是什么樣子的？
　　數據存儲是很多人不會去考慮的問題，而且即使我們去想，也只有一個抽象的概念。筆記本電腦有一個固定大小的存儲空間，我們要花費比通常硬盤貴得多的價格買一個筆記本硬盤，但得到的空間卻很小。DVD可以存儲一段固定長度的視頻，或是沒有經過壓縮的高品質音軌，但只能是一次性的。閃存對于要移動的存儲區來說是非常方便，我們都知道它和硬盤有本質上的區別，但也許說不明白。

　　我們所知道的就是我們需要一個存儲數據的東西，而我們的網絡設備還沒有強大到允許廣泛的云計算，或者是快速下載任何你想要看的高清電影，在很長很長一段時間內，存儲器都是我們需要而且會遵循摩爾定律不斷更新的東西。

　　硬盤不會亡，硬盤一定強

　　硬盤是人手必備的東西，無論是臺式機、筆記本或者是MP4，最基本的數據載體和讀寫工具就是硬盤，硬盤的基本原理是在高速旋轉的金屬盤上通過通電磁頭改變盤面磁粒布局以寫入數據，而磁頭讀取盤面的磁化翻轉就是在讀取數據。磁頭就像一個針頭，懸浮在盤面上，讀取近距離微小的磁場變化。
　　而這種讀取方式的發展歷史也悠久的讓人乍舌：第一臺實現這種讀取概念的機器誕生于1956年，那時的容量只有幾百字節，雖然少的可憐，但是這種革新的讀取方式已經開始引起人們注意了。可是由于技術的門檻，直到1980年，第一塊看起來像現在的硬盤，容量只有5MB的硬盤才面世，而生產商就是希捷。

　　從那時起，硬盤開始飛速發展，24年的時間讓硬盤從概念走到了應用，而存儲密度增加、尺寸減小、價格降低這些事情則是幾乎在瞬間就完成了。1980年同年，容量200倍于前者的1GB硬盤面世，價值500英鎊，而30年后的今天，容量有兩千倍于前者的2TB硬盤——并且小到足以塞進夾克兜里——只需要140美元就能得到。
　　不過，硬盤的科技快要走到臨界點了。真的么？雖然不是立刻就會發生的事情，但是存儲器的命運已經被決定了。隨著硬盤存儲密度不斷逼近理論最高點，在2005年硬盤制造商們開始提出了垂直存儲的概念，希望成為讓硬盤重新煥發活力的契機。

　 “垂直存儲技術能夠讓數據位站立在磁盤上，而不是向現有的水平記錄技術那樣，平鋪在磁盤上，它能提供新的硬盤數據密度和容量。新的數據排列方法，通過使磁頭在相同的時間內掃描更多的數據位，從而提高硬盤性能。垂直存儲技術由于能耗小，發熱量也隨之減少，從而改善了數據抵抗熱退減的能力，提高了硬盤的可靠性。”

希捷首先看到了縱向存儲的瓶頸限制了硬盤發展，其無法超越每平方英寸12.5千兆字節的物理限制，為了突破這堵無形的墻，他們開始嘗試垂直存儲。

使用垂直存儲后，研究人員認為其存儲密度的極限已經提升到了每平方英寸128千兆字節左右，而目前的硬盤存儲密度只有大約每平方英寸50千兆字節，也就意味著，近幾年，硬盤還會繼續的擴容，加速和降價，直到垂直存儲走到極限。

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而硬盤的理論研究也并未就此停止：輔助磁記錄用于局部加熱盤片實現超高密度的數據錄入；模式媒體可以減少對硬盤表面的磁粒需求，通過對盤片基板進行分子模式編碼可將需求由50減至1；

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希捷預測硬盤的下一個極限存儲密度將是每平方英寸50兆兆位以上，也就是6.25TB。因此，可以說硬盤的潛力依然是無窮的——至少在近幾年，仍將作為存儲器的主導。

SSD之崛起

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SSD，即固態硬盤，被認為是存儲界的平地驚雷，而且非常有希望取代普通硬盤。但實際上這不太正確，固態硬盤沒有運動的機械部件，存儲數據使用電荷而非磁粒，可以說和普通硬盤根本是不同的東西。

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“固態硬盤內部是成片的閃存芯片和一塊控制器，因為沒有運動的機械部件所以不需要啟動過程，也不需要在旋轉的盤片上捕獲零散數據，更不用聽到機械硬盤的噪音。而固態硬盤和機械硬盤比起來快的讓人難以置信，所以裝有固態硬盤的電腦的啟動速度快的出奇，應用程序的啟動、隨機寫入和其他方面的表現也十分優秀，但是在寫入大型文件方面除外。”

　　是的，SSD就是這么快，不會產生災難性的錯誤，簡直是筆記本電腦的完美搭配。

　　但是未來SSD的發展道路可以說是相當狹窄的，至少現在來說是如此。可能的消費范圍包括筆記本、臺式機到NAS存儲器，都存在一個客戶解決方案的問題。當我們為了使用SSD而不得不等待幾年使SSD成熟發展到一個合理的價格和良好的兼容性時，各類企業存儲的數據則在飛速增長，存儲規模的增幅大于SSD容量的增幅，以至于SSD處于一個尷尬的吊車尾的位置。

而SSD發展最快的地方莫過于便攜存儲，比如在智能電話和平板電腦中的那些，這種存儲設備處于一個獨特的環境中：對于移動設備來說存儲速度不是至關重要的，甚至可以說算不上一個可以值得炫耀的能力。但人們青睞于在iPad中使用SSD的原因是由于他們要運行大量的應用程序、看電影和保存雜志。所以隨著便攜設備日益智能化，SSD的發展總有一天也會變得光明。

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同時Google也繼續購買成千上萬的大容量硬盤滿足客戶需求，剩下的客戶則緊盯價格，時刻準備買下一塊裝在筆記本上。SSD的潛在客戶如此之多，變化之快甚至可以被眼睛捕捉到。

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那么SSD的未來是什么樣子?目前的研究主要是消除SSD的一些弱點，讓SSD變得更加有購買力（目前的SSD的廉價芯片只能支持約1萬次寫入）。SanDisk公司的SSD團隊成員正在從“更詳細的算法、緩存和預測方法有減少無謂的擦除和寫入”著手研究SSD的改進。現在的公司正變得越來越聰明，通過智能化的數據存取方法延長芯片使用壽命，芯片研發也曾走過一段漫長的撞墻之路：開始時每塊芯片只能容納3字節數據，后來是4字節，每次的進步都伴隨著新的物理障礙的出現，而每次也都會有新的方法來解決這些問題，在可以預見到的未來，這種與自然法則的抗衡還會繼續。

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SSD還是很年輕，有很長的路要走。在這種科技完全覆蓋消費領域前，我們會不斷發現那些混合產品的存在，比如三星MH80，同時有機械硬盤和SSD兩種存儲方式，可以說是一種進步。

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你的下一臺電腦也許還是用不上SSD，但是沒準下下臺就可以使用到廉價的SSD硬盤了，SSD的成本低廉化是遲早的事情，當64GB的SSD變得司空見慣時，藍光什么的也許就走到盡頭了。

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全息未來

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光學媒介存儲走不了多遠了，也許藍光就是最后一代光存儲介質。未來的光學存儲將借助于全息圖像保存數據。

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全息存儲是受全息照相的啟發而研制的，當你明白全息照相的技術原理，對于全息存儲就可以更好地理解。我們在拍攝全息照片時，對應的拍攝設備并不是普通照相機，而是一臺激光器。該激光器產生的激光束被分光鏡一分為二，其中一束被命名為“物光束”，直接照射到被拍攝的物體，另一束則被稱為“參考光束”，直接照射到感光膠片上。當物光束照射到所攝物體之后，形成的反射光束同樣會照射到膠片上，此時物體的完整信息就能被膠片記錄下來，全息照相的攝制過程就這樣完成了。乍看過去，全息照片上只有一些亂七八糟的條紋，但當我們使用一束激光去照射這張照片時，真實的原始立體圖像就會栩栩如生地展現出來。

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使用全息存儲技術后，一塊方糖大小的立方體就能存儲高達1TB的數據，這么高的容量并不是空穴來風。由于一個晶體有無數個面，我們只要改變激光束的入射角度，就可以在一塊晶體中存儲數量驚人的數據。打個形象的比喻，我們可以把全息存儲器看成像書本一樣，這也是其用小體積實現大容量的原理所在，理論上全息存儲可以輕松突破1TB的存儲密度。在GE實驗室中，目前一個晶體可以存儲75層不同的數據，而研究人員正在不停的刷新這一數字。

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但是GE的研究人員稱，全息存儲技術離實用化大概還有30年的時間。理論的完善、整套設備的小型化、與目前的存儲設備兼容等一系列問題尚未解決。預計未來的全息存儲介質仍舊類似于目前的DVD，而且激光設備也和藍光光驅相似，甚至可能會使用相同的波長。從硬件層面上來說，這只是使用了特定的光學元件，而從軟件層面上來說，等于是未來的全息光驅可以兼容目前的藍光光驅。

明天的明天：誰知道呢？

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當機械硬盤和固態硬盤都入土成為肥料的時候，我們會用什么存儲數據？恐怕只有在科幻里才能找到答案：

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微生物——研究人員已經成功的把附有公式E=mc^2的短語的編碼添加進了枯草芽孢桿菌的DNA中，未來人工編碼的DNA信息可以由細菌生生不息的傳遞下去，當然也許會有一些小小的突變…

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碳球——利用富勒烯，一種嵌入金屬的碳化合物，分子結構是一個籠子，來作為存儲設備。研究人員發現，金屬富勒烯有受探針影響形成不同分子排列結構的能力，通過排列分布有可能實現存儲能力。

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分子存儲——即使是大型的分子，也只有幾納米大小，一個集成電路使用分子制造的話可能會擁有兆級數量的電子設備，存儲能力會是目前的100萬倍，大小則僅僅是指甲那么大。

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量子力學——量子計算機中，每個字節的信息編碼成一個量子系統，即一個電子自旋屬性。在經典計算機里，一個二進制位(bit)只能存儲一個數據，n個二進制位只能存儲n個一位二進制數或者1個n位二進制數，而在量子計算機里，一個量子位可以存儲兩個數據，n個量子位可以同時存儲2ⁿ個數據，從而大大提高了存儲能力。

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看到這里，我想你也一定為未來無限的存儲可能性怦然心動，但是還是請回過神來，繼續用1M的水管和500GB的硬盤拖電影、動漫吧，畢竟這也是值得作為文物保存和紀念的東西。