信息存儲技術(shù)的發(fā)展過程.doc

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. 信息存儲發(fā)展史 遠(yuǎn)古信息存儲 1. 結(jié)繩記事 結(jié)繩記事是文字發(fā)明前，人們所使用的一種記事方法。即在一條繩子上打結(jié)，用以記事。上古時期的中國及秘魯印地安人皆有此習(xí)慣，即到近代，一些沒有文字的民族，仍然采用結(jié)繩記事來傳播信息 　　上古無文字，結(jié)繩以記事?！兑祝缔o下》:"上古結(jié)繩而治，后世圣人易之以書契。"孔穎達(dá)疏:"結(jié)繩者，鄭康成注云，事大大結(jié)其繩，事小小結(jié)其繩，義或然 也。"晉葛洪《抱樸子．鈞世》:"若舟車之代步涉，文墨之改結(jié)繩，諸后作而善于前事。"后以指上古時代。 　　例如：奇普（Quipu或khipu）是古代印加人的一種結(jié)繩記事的方法，用來計數(shù)或者記錄歷史。它是由許多顏色的繩結(jié)編成的。這種結(jié)繩記事方法已經(jīng)失傳，目前還沒有人能夠了解其全部含義。 　　結(jié)繩記事（計數(shù)）：原始社會創(chuàng)始的以繩結(jié)形式反映客觀經(jīng)濟(jì)活動及其數(shù)量關(guān)系的記錄方式。結(jié)繩記事（計數(shù)）是被原始先民廣泛使用的記錄方式之一。文獻(xiàn)記載：“上古結(jié)繩而治，后世圣人易以書契，百官以治，萬民以察”（《易系辭下》）。 　　雖然目前末發(fā)現(xiàn)原始先民遺留下的結(jié)繩實(shí)物，但原始社會繪畫遺存中的網(wǎng)紋圖、陶器上的繩紋和陶制網(wǎng)墜等實(shí)物均提示出先民結(jié)網(wǎng)是當(dāng)時漁獵的主要條件，因此，結(jié)繩記事（計數(shù)）作為當(dāng)時的記錄方式具有客觀基礎(chǔ)的。 　　其結(jié)繩方法，據(jù)古書記載為：“事大，大結(jié)其繩；事小，小結(jié)其繩， 之多少，隨物眾寡”（《易九家言》），即根據(jù)事件的性質(zhì)、規(guī)模或所涉數(shù)量的不同結(jié)系出不同的繩結(jié)。民族學(xué)資料表明，近現(xiàn)代有些少數(shù)民族仍在采用結(jié)繩的方式來記錄客觀活動 2.甲骨文文字紙張 甲骨文是中國已發(fā)現(xiàn)的古代文字中時代最早、體系較為完整的文字。甲骨文主要指殷墟甲骨文，又稱為“殷墟文字”、“殷契”，是殷商時代刻在龜甲獸骨上的文字。19世紀(jì)末年在殷代都城遺址被今河南安陽小屯發(fā)現(xiàn)，繼承了陶文的造字方法，是中國商代后期（前14～前11世紀(jì)）王室用于占卜記事而刻（或?qū)懀┰邶敿缀瞳F骨上的文字。 古人以上等蠶繭抽絲織綢，剩下的惡繭、病繭等則用漂絮法制取絲綿。漂絮完畢，篾席上會遺留一些殘絮。當(dāng)漂絮的次數(shù)多了，篾席上的殘絮便積成一層纖維薄片，經(jīng)晾干之后剝離下來，可用于書寫。這種漂絮的副產(chǎn)物數(shù)量不多，在古書上稱它為赫蹏或方絮。這表明了中國造紙術(shù)的起源同絲絮有著淵源關(guān)系。東漢元興元年（105）蔡倫發(fā)明造紙術(shù)。他用樹皮、麻頭及敝布、魚網(wǎng)等植物原料，經(jīng)過挫、搗、抄、烘等工藝制造的紙，是現(xiàn)代紙的淵源。 公元三到六世紀(jì)的魏晉南北朝時期，我國造紙術(shù)不斷革新。在原料方面，除原有的麻、楮外，又?jǐn)U展到用桑皮、藤皮造紙。 蔡倫首先使用樹皮造紙，樹皮是比麻類豐富得多的原料，這可以使紙的產(chǎn)量大幅度的提高。樹皮中所含的木素、果膠、蛋白質(zhì)遠(yuǎn)比麻類高，因此樹皮的脫膠、制漿要比麻類難度大。這就促使蔡倫改進(jìn)造紙的技術(shù)。西漢時利用石灰水制漿，東漢時改用草木灰水制漿，草木灰水有較大的堿性，有利于提高紙漿的質(zhì)量。 現(xiàn)代信息存儲技術(shù) 1.磁介質(zhì)存儲技術(shù) 1. 磁帶 UNIVAC-I第一次采用磁帶機(jī)作外存儲器，首先用奇偶校驗(yàn)方法和雙重運(yùn)算線路來提高系統(tǒng)的可靠性，并最先進(jìn)行了自動編程的試驗(yàn)。 磁帶是所有存儲器設(shè)備發(fā)展中單位存儲信息成本最低、容量最大、標(biāo)準(zhǔn)化程度最高的常用存儲介質(zhì)之一。它互換性好、易于保存，近年來，由于采用了具有高糾錯能力的編碼技術(shù)和即寫即讀的通道技術(shù)，大大提高了磁帶存儲的可靠性和讀寫速度。根據(jù)讀寫磁帶的工作原理可分為螺旋掃描技術(shù)、線性記錄（數(shù)據(jù)流）技術(shù)、DLT技術(shù)以及比較先進(jìn)的LTO技術(shù)。 根據(jù)讀寫磁帶的工作原理，磁帶機(jī)可以分為六種規(guī)格。其中兩種采用螺旋掃描讀寫方式的是面向工作組級的DAT（4mm）磁帶機(jī)和面向部門級的8mm磁帶機(jī)，另外四種則是選用數(shù)據(jù)流存儲技術(shù)設(shè)計的設(shè)備，它們分別是采用單磁頭讀寫方式、磁帶寬度為1/4英寸、面向低端應(yīng)用的Travan和DC系列，以及采用多磁頭讀寫方式、磁帶寬度均為1/2英寸、面向高端應(yīng)用的DLT和IBM的3480/3490/3590系列等。 磁帶庫是基于磁帶的備份系統(tǒng)，它能夠提供同樣的基本自動備份和數(shù)據(jù)恢復(fù)功能，但同時具有更先進(jìn)的技術(shù)特點(diǎn)。它的存儲容量可達(dá)到數(shù)百PB，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)備份、自動搜索磁帶，也可以在驅(qū)動管理軟件控制下實(shí)現(xiàn)智能恢復(fù)、實(shí)時監(jiān)控和統(tǒng)計，整個數(shù)據(jù)存儲備份過程完全擺脫了人工干涉。 磁帶庫不僅數(shù)據(jù)存儲量大得多，而且在備份效率和人工占用方面擁有無可比擬的優(yōu)勢。在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，磁帶庫通過SAN（Storage Area Network，存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)）系統(tǒng)可形成網(wǎng)絡(luò)存儲系統(tǒng)，為企業(yè)存儲提供有力保障，很容易完成遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)訪問、數(shù)據(jù)存儲備份或通過磁帶鏡像技術(shù)實(shí)現(xiàn)多磁帶庫備份，無疑是數(shù)據(jù)倉庫、ERP等大型網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的良好存儲設(shè)備。 磁帶 2.磁鼓 1953年，第一臺磁鼓應(yīng)用于IBM701，它是作為內(nèi)存儲器使用的。磁鼓是利用鋁鼓筒表面涂覆的磁性材料來存儲數(shù)據(jù)的。鼓筒旋轉(zhuǎn)速度很高，因此存取速度快。它采用飽和磁記錄，從固定式磁頭發(fā)展到浮動式磁頭，從采用磁膠發(fā)展到采用電鍍的連續(xù)磁介質(zhì)。這些都為后來的磁盤存儲器打下了基礎(chǔ)。 磁鼓最大的缺點(diǎn)是利用率不高，一個大圓柱體只有表面一層用于存儲，而磁盤的兩面都利用來存儲，顯然利用率要高得多。因此，當(dāng)磁盤出現(xiàn)后，磁鼓就被淘汰了。 　　磁鼓是攝像機(jī)的關(guān)鍵部件，其性能的好壞直接影響到記錄后的質(zhì)量，因此在使用中應(yīng)倍加呵護(hù)，以延長其使用壽命。 一種磁鼓，包含有：固定磁鼓，固定地安裝在卡座上；旋轉(zhuǎn)磁鼓，可旋轉(zhuǎn)地與固定磁鼓同軸安裝，且具有若干個磁頭；第一變換器，安裝在旋轉(zhuǎn)磁鼓上并與磁頭電連接，用于向／從磁頭發(fā)送和接收電信號；第二變換器，與第一變換器對置安裝在固定磁鼓上，用于發(fā)送并接收電信號而不與第一變換器接觸；若干信道，獨(dú)立繞制在第二變換器上并構(gòu) 磁鼓 成信號傳輸路徑；短路環(huán)，繞制在第二變換器的信道之間，用于防止其間的信號交叉；以及電線，與若干信道電連接，且具有一條與短路環(huán)相連的地線用于接地。 激光打印機(jī)硒鼓按組合方式的不同可以分為三類:即一體化硒、二體化硒鼓和三體化硒鼓。一體化硒鼓是光導(dǎo)鼓(感光鼓)、磁鼓(顯影輥)以及墨粉盒合為一體的硒鼓，這種硒鼓在設(shè)計結(jié)構(gòu)上原則上不允許用戶填加墨粉。二體化硒鼓是指硒鼓分為兩個部分，一部分為光導(dǎo)鼓，另一部分為磁鼓與墨粉盒，用戶用完墨粉后，只要更換磁鼓與墨粉盒部件，而不用更換光導(dǎo)鼓。三體化硒鼓是指硒鼓分為三個獨(dú)立的部分:即光導(dǎo)鼓、磁鼓、墨粉盒。用戶用完墨粉后只要更換墨粉盒，就是大家通常所說的鼓粉分離技術(shù)。對于二體和三體硒鼓，其光導(dǎo)鼓也是有一定的使用壽命。 3.磁芯 磁芯：磁芯是指由各種氧化鐵混合物組成的一種燒結(jié)磁性金屬氧化物。例如，錳-鋅鐵氧體和鎳-鋅鐵氧體是典型的磁芯體材料。錳-鋅鐵氧體具有高磁導(dǎo)率和高磁通密度的特點(diǎn)，且在低于1MHz 的頻率時，具有較低損耗的特性。鎳-鋅鐵氧體具有極高的阻抗率、不到幾百的低磁導(dǎo)率等特性，及在高于1MHz的頻率亦產(chǎn)生較低損耗等。鐵氧體磁芯用于各種電子設(shè)備的線圈和變壓器中。 美國物理學(xué)家王安1950年提出了利用磁性材料制造存儲器的思想。福雷斯特則將這一思想變成了現(xiàn)實(shí)。 為了實(shí)現(xiàn)磁芯存儲，福雷斯特需要一種物質(zhì)，這種物質(zhì)應(yīng)該有一個非常明確的磁化閾值。他找到在新澤西生產(chǎn)電視機(jī)用鐵氧體變換器的一家公司的德國老陶瓷專家，利用熔化鐵礦和氧化物獲取了特定的磁性質(zhì)。 　　對磁化有明確閾值是設(shè)計的關(guān)鍵。這種電線的網(wǎng)格和芯子織在電線網(wǎng)上，被人稱為芯子存儲，它的有關(guān)專利對發(fā)展計算機(jī)非常關(guān)鍵。這個方案可靠并且穩(wěn)定。磁化相對來說是永久的，所以在系統(tǒng)的電源關(guān)閉后，存儲的數(shù)據(jù)仍然保留著。既然磁場能以電子的速度來閱讀，這使交互式計算有了可能。更進(jìn)一步，因?yàn)槭请娋€網(wǎng)格，存儲陣列的任何部分都能訪問，也就是說，不同的數(shù)據(jù)可以存儲在電線網(wǎng)的不同位置，并且閱讀所在位置的一束比特就能立即存取。這稱為隨機(jī)存取存儲器（RAM），它是交互式計算的革新概念。福雷斯特把這些專利轉(zhuǎn)讓給麻省理工學(xué)院，學(xué)院每年靠這些專利收到1500萬～2000萬美元。 　　最先獲得這些專利許可證的是IBM，IBM最終獲得了在北美防衛(wèi)軍事基地安裝“旋風(fēng)”的商業(yè)合同。更重要的是，自20世紀(jì)50年代以來，所有大型和中型計算機(jī)也采用了這一系統(tǒng)。磁芯存儲從20世紀(jì)50年代、60年代，直至70年代初，一直是計算機(jī)主存的標(biāo)準(zhǔn)方式。 （磁芯） 4.磁盤 磁盤 計算機(jī)的外部存儲器中也采用了類似磁帶的裝置，比較常用的一種叫磁盤，將圓形的磁性盤片裝在一個方的密封盒子里，這樣做的目的是為了防止磁盤表面劃傷，導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失。 硬盤發(fā)展 從第一塊硬盤RAMAC的問世到現(xiàn)在單碟容量高達(dá)250GB多的硬盤，硬盤也經(jīng)歷了幾代的發(fā)展，以下是其發(fā)展歷史。 　　1.1956年9月，IBM的一個工程小組向世界展示了第一臺磁盤存儲系統(tǒng)IBM 350 RAMAC（Random Access Method of Accounting and Control），其磁頭可以直接移動到盤片上的任何一塊存儲區(qū)域，從而成功地實(shí)現(xiàn)了隨機(jī)存儲，這套系統(tǒng)的總?cè)萘恐挥?MB，共使用了50個直徑為24英寸的磁盤，這些盤片表面涂有一層磁性物質(zhì)，它們被疊起來固定在一起，繞著同一個軸旋轉(zhuǎn)。此款RAMAC當(dāng)時主要應(yīng)用于飛機(jī)預(yù)約、自動銀行、醫(yī)學(xué)診斷及太空領(lǐng)域。 　　2.1968年IBM公司首次提出“溫徹斯特/Winchester”技術(shù)，探討對硬盤技術(shù)做重大改造的可能性?！皽貜厮固亍奔夹g(shù)的精隋是：“密封、固定并高速旋轉(zhuǎn)的鍍磁盤片，磁頭沿盤片徑向移動，磁頭懸浮在高速轉(zhuǎn)動的盤片上方，而不與盤片直接接觸”，這也是現(xiàn)代絕大多數(shù)硬盤的原型。 　　3.1973年IBM公司制造出第一臺采用“溫徹期特”技術(shù)的硬盤，從此硬盤技術(shù)的發(fā)展有了正確的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。它的容量為60MB，轉(zhuǎn)速略低于3000RPM，采用4張14英寸盤片，存儲密度為每平方英寸1.7MB。 　　4.1979年，IBM再次發(fā)明了薄膜磁頭，為進(jìn)一步減小硬盤體積、增大容量、提高讀寫速度提供了可能。 　　5.80年代末期IBM發(fā)明的MR（Magneto Resistive)磁阻是對硬盤技術(shù)發(fā)展的又一項(xiàng)重大貢獻(xiàn)，這種磁頭在讀取數(shù)據(jù)時對信號變化相當(dāng)敏感，使得盤片的存儲密度比以往每英寸20MB提高了數(shù)十倍。 　　6.1991年IBM生產(chǎn)的3.5英寸的硬盤使用了MR磁頭，使硬盤的容量首次達(dá)到了1GB，從此硬盤容量開始進(jìn)入了GB數(shù)量級。 　　7.1999年9月7日，Maxtor宣布了首塊單碟容量高達(dá)10.2GB的ATA硬盤，從而把硬盤的容量引入了一個新的里程碑。 　　8.2000年2月23日，希捷發(fā)布了轉(zhuǎn)速高達(dá)15，000RPM的Cheetah X15系列硬盤，其平均尋道時間僅3.9ms，它也是到目前為止轉(zhuǎn)速最高的硬盤；其性能相當(dāng)于閱讀一整部Shakespeare只花.15秒。此系列產(chǎn)品的內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸率高達(dá)48MB/s，數(shù)據(jù)緩存為4~16MB，支持Ultra160/m SCSI及Fibre Channel(光纖通道) ，這將硬盤外部數(shù)據(jù)傳輸率提高到了160MB~200MB/s?？偟脕碚f，希捷的此款（"捷豹"）Cheetah X15系列將硬盤的性能提升到了一個全新的高度。 　　9.2000年3月16日，硬盤領(lǐng)域又有新突破，第一款“玻璃硬盤”問世，這就是IBM推出的Deskstar 75GXP及Deskstar 40GV，此兩款硬盤均使用玻璃取代傳統(tǒng)的鋁作為盤片材料，這能為硬盤帶來更大的平滑性及更高的堅固性。另外玻璃材料在高轉(zhuǎn)速時具有更高的穩(wěn)定性。此外Deskstar 75GXP系列產(chǎn)品的最高容量達(dá)75GB，而Deskstar 40GV的數(shù)據(jù)存儲密度則高達(dá)14.3 十億數(shù)據(jù)位/每平方英寸，這再次刷新數(shù)據(jù)存儲密度世界記錄 軟盤 軟盤（Floppy Disk）是個人計算機(jī)（PC）中最早使用的可移介質(zhì)。軟盤的讀寫是通過軟盤驅(qū)動器完成的。軟盤驅(qū)動器設(shè)計能接收可移動式軟盤，目前常用的就是容量為1.44MB的3.5英寸軟盤。軟盤存取速度慢，容量也小，但可裝可卸、攜帶方便。作為一種可移貯存方法，它是用于那些需要被物理移動的小文件的理想選擇。 　軟盤驅(qū)動器是電腦一個不可缺少的部件，在必要的時候，它可以為我們 　　 軟盤 啟動計算機(jī)，還能用它來傳遞和備份一些比較小的文件。軟盤都是3.5英寸的，通常簡稱3寸。 3寸軟盤都有一個塑料外殼，比較硬，它的作用是保護(hù)里邊的盤片。盤片上涂有一層磁性材料(如氧化鐵)，它是記錄數(shù)據(jù)的介質(zhì)。在外殼和盤片之間有一層保護(hù)層，防止外殼對盤片的磨損。軟盤插入驅(qū)動器時是有反正的，3寸盤一般不會插錯(放錯了是插不進(jìn)的)。 通常使用的軟盤容量是1.44M。 可移動磁盤 可移動磁盤盤符 許多移動存儲裝置在電腦上都顯示為“可移動磁盤”，其中最主要的是移動硬盤，U盤和MP3等可與計算機(jī)設(shè)備分離并在斷電后仍可存儲數(shù)據(jù)信息的可移動設(shè)備。 可移動磁盤從字面上講就是可以移動的磁盤，而磁盤是一種存儲設(shè)備，故可移動磁盤 可移動磁盤 就是可移動的存儲設(shè)備。目前應(yīng)該分為兩大類：基于芯片存儲的U盤或閃盤，另一類是基于硬盤的移動硬盤。移動硬盤又因硬盤的不同，而分為筆記本移動硬盤和臺式機(jī)移動硬盤。一般可移動硬盤都是通過USB接口與電腦相連。 2.光介質(zhì)存儲技術(shù) 　 光盤以光信息做為存儲物的載體。用來存儲數(shù)據(jù)的一種物品。分不可擦寫光盤，如CD-ROM，DVD-ROM等；和可擦寫光盤，如CD-RW，DVD-RAM等。 定義：高密度光盤(Compact Disc)是近代發(fā)展起來不同于磁性載體的光學(xué)存儲介質(zhì) 光盤 ,用聚焦的氫離子激光束處理記錄介質(zhì)的方法存儲和再生信息,又稱激光光盤. 　　由于軟盤的容量太小，光盤憑借大容量得以廣泛使用。我們聽的CD是一種光盤，看的VCD、DVD也是一種光盤。 光盤（港臺稱之為光碟）的發(fā)展歷程 紙的發(fā)明極大地促進(jìn)了人類文明的進(jìn)步，它記載了人類文明的發(fā)展史，造就了一批新興的工業(yè)。 從信息存儲的角度看，CD-ROM完全可以看成一種新型的紙。一張小小的塑料圓盤，其直徑不過12厘米（5英寸），重量不過20克，而存儲容量卻高達(dá)600多兆字節(jié)。如果單純存放文字，一張CD-ROM相當(dāng)于15萬張16開的紙，足以容納數(shù)百部大部頭的著作。但是，CD-ROM在記錄信息原理上卻與紙大相徑庭，CD-ROM盤上信息的寫入和讀出都是通過激光來實(shí)現(xiàn)的。激光通過聚焦后，可獲得直徑約為1微米（μm）的光束。據(jù)此，荷蘭飛利浦(Philips)公司的研究人員開始使用激光光束來進(jìn)行記錄和重放信息的研究。1972年，他們的研究獲得了成功，1978年投放市場。最初的產(chǎn)品就是大家所熟知的激光視盤（LD,Laser Vision Disc）系統(tǒng)。從LD的誕生至今，光盤有了很大的發(fā)展，它經(jīng)歷了三個階段： 　?、貺D-激光視盤； 　　②CD-DA激光唱盤； 　　③CD-ROM 3.納米存儲技術(shù) 納米是一種長度單位，符號為nm。1納米=1毫微米，約為10個原子的長度。假設(shè)一根頭發(fā)的直徑為0.05毫米，把它徑向平均剖成5萬根，每根的厚度即約為1納米。與納米存儲有關(guān)的主要進(jìn)展有如下內(nèi)容。 1998年，美國明尼蘇達(dá)大學(xué)和普林斯頓大學(xué)制備成功量子磁盤，這種磁盤是由磁性納米棒組成的納米陣列體系。一個量子磁盤相當(dāng)于我們現(xiàn)在的10萬～100萬個磁盤，而能源消耗卻降低了1萬倍。 1988年，法國人首先發(fā)現(xiàn)了巨磁電阻效應(yīng)，到1997年，采用巨磁電阻原理的納米結(jié)構(gòu)器件已在美國問世，它在磁存儲、磁記憶和計算機(jī)讀寫磁頭等方面均有廣闊的應(yīng)用前景。 2002年9月，美國威斯康星州大學(xué)的科研小組宣布，他們在室溫條件下通過操縱單個原子，研制出原子級的硅記憶材料，其存儲信息的密度是目前光盤的100萬倍。這是納米存儲材料技術(shù)研究的一大進(jìn)展。該小組發(fā)表在《納米技術(shù)》雜志上的研究報告稱，新的記憶材料構(gòu)建在硅材料表面上。研究人員首先使金元素在硅材料表面升華，形成精確的原子軌道；然后再使硅元素升華，使其按上述原子軌道進(jìn)行排列；最后，借助于掃瞄隧道顯微鏡的探針，從這些排列整齊的硅原子中間隔抽出硅原子，被抽空的部分代表“0”，余下的硅原子則代表“1”，這就形成了相當(dāng)于計算機(jī)晶體管功能的原子級記憶材料。整個試驗(yàn)研究在室溫條件下進(jìn)行。研究小組負(fù)責(zé)人赫姆薩爾教授說，在室溫條件下，一次操縱一批原子進(jìn)行排列并不容易。更為重要的是，記憶材料中硅原子排列線內(nèi)的間隔是一個原子大小。這保證了記憶材料的原子級水平。赫姆薩爾教授說，新的硅記憶材料與目前硅存儲材料存儲功能相同，而不同之處在于，前者為原子級體積，利用其制造的計算機(jī)存儲材料體積更小、密度更大。這可使未來計算機(jī)微型化，且存儲信息的功能更為強(qiáng)大。 精選word范本！