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1.4 电子硬盘,超越摩尔定律发展

硬盘容量越来越大,大小依然不变;650MB、4.5GB、25GB,光盘容量也在不断发展。不过电子技术的发展却让我们看到一种更加精巧的存储方式,正在逐步占领100GB以下的存储市场。

1.4.1 硬磁盘当道,大肚能容天下

十多年前开始接触计算机的电脑爱好者,一般有一件事情印象都会特别深,那就是软盘:5寸盘、3寸盘。当时3寸软盘开始流行时,笔者购买了一张3寸盘,花了10元人民币,当时很珍惜,所有编写的代码都存储在上面。

笔者当时是这样想的,编写的所有源代码,也不会超过一张软盘的数据量。要知道,一张软盘有1.44MB的内存,一个汉字2字节,也就是说,一张软盘可以存储一本70万字的小说。这样计算,一般一本书才30万字,一张盘就可以存储2本书,太方便了。

后来的故事相信读者已经知道了,我们对数据的要求越来越大,1.44MB的软驱很快就不够用了。而软驱也逐渐被淘汰,当年购买的软盘只能静静地躺在书柜里面:“白头宫女在,闲坐说玄宗”,讲述过去的辉煌……

而在今天,250GB的硬盘,只需要250元。也就是说,今天用10元人民币,可以购买到10GB的存储空间,这是1.44MB的多少倍,大家自己去计算吧!这个计算里面还没有考虑到这十多年来人民币的通货膨胀。

有时候观察硬盘这个东西,对它每年存储量提高一倍、价格下降一半颇为意外,不由得联想起农业社会,一个地主的财富是和他拥有的土地成正比的。而硬盘却很奇怪,还是这么大的硬盘,但是存储容量却在不断提高。这好像一个地主的土地上,每年的粮食产量都在成倍增长,这也许说明了信息社会财富的不同,土地不再重要。而硬盘并没有停下脚步的意思。可以看到,在未来的十多年中,硬盘还会继续按照它的规律添加容量,我们很快会购买得起1TB(1000GB)的硬盘。只不过,另外一种存储方式却在悄悄逼近硬盘。

1.4.2 电子存储颠覆未来

还是从软盘说起吧,当我们感觉到1.44MB的存储空间不够之后,100MB级别的ZIP等软驱替代技术开始出现。不过它们并没有普及,而另外一种叫做U盘的存储技术代替了软盘,成为了标准的移动存储设备。

在电子存储技术里面,我们习惯了ROM和RAM的区别,断电后一个数据仍然存在,一个数据则丢失。我们还习惯了寄存器、缓存、RAM这样的三级存储体系,从没有想过会出现电子硬盘。

记得1998年编辑一篇文章提到SSD硬盘的时候,还说这是用在特殊领域的特殊技术。然后闪存的出现,改变了我们的习惯。当把小小的64MB的U盘拿在手里,虽然没有拥有3英寸软盘的惊喜,但是知道一场存储的变革开始了。

现在笔者的数码相机里面,有一块2GB的高速SD卡,购买时候的价格不过是150元。而iPod由微硬盘更换为闪存之后,这是电子存储消灭软驱,向硬盘发起的又一个攻击。今天可以购买到2GB闪存,明天是4GB,后天就是8GB。可以设想,当数码相机里面放置的是16GB的SD卡的时候,用数码相机当DV拍的需求就出来了。而这个时候,需求会刺激SD卡向32GB、64GB挺进。

而笔者估计,100GB级别的电子存储设备价格下降到100美元以下之后,笔记本电脑慢慢地就开始成为电子硬盘的世界了。当然因为需求很大,估计电子硬盘会先打败微硬盘,然后冲击1.8英寸硬盘,成为DV、UMPC、微型笔记本的标准配置之后,会和2.5英寸的笔记本硬盘共处很长时间。逐步地,传统硬盘退守服务器、工作站等对容量需求很大的领域。

而电子硬盘为什么这样来势汹汹?两个技术特点决定了:一是硬盘毕竟是磁设备,读/写速度比不过电子设备;二是硬盘毕竟是机电设备,功耗超过电子硬盘。

过去我们不敢想电子硬盘,但是现在不一样了,一个是摩尔定律,让电子硬盘可以容纳的数据越来越多;另外一个是聪明的工程师为我们开发出了新的技术,原来一个存储单元只能存储1位数据,现在的资料显示,已经可以存储4位了。

也就是说,按照摩尔定律,18个月后,本来应该获得2倍于今天的电子硬盘,但因为单个存储单元的技术提升,可以获得8倍于今天的电子硬盘,而价格还要下降一半。也就是说,单位存储的价格下降1/16。所以笔者非常乐观地等待电子硬盘逐步地淘汰微硬盘。而DV、平板电脑、MP4、手机、笔记本,我们需要电子硬盘的地方也太多了,静静地等待新技术带给我们的好处吧!

【硬盘容量定律】

1998年,希捷公司建立高级研究中心时,DSSC(数据存储系统中心,美国)制定了一个超前的目标:到21世纪初,实现在平方英寸空间上存储100GB数据。仅仅过了7年,也就是2005年,希捷已经开始出品110GB的硬盘,在短短15年内,硬盘容量增长了1000倍。

但是当前硬盘技术遇到了新的障碍。硬盘存储信息的原理是:通过微型磁头扫过碟片表面的磁化空间中代表0和1的离散区域,0或1由它们是面向顺时针或逆时针来决定。由于这些磁化区域越来越小,因此很难保持它们的稳定。

Kryder(希捷首席技术官)及其研究小组采用一种叫做垂直记录的方法来解决该问题,通过从北向南颠倒电荷,允许在存储更小比特位的介质中采用更强的磁场。希捷公司的匹兹堡实验室已经模型化这种方法,在两年内至少可以实现每英寸200GB的容量。Kryder认为,垂直记录硬盘驱动器将在4年内实现每平方英寸存储400GB或500GB的数据。由于在硬盘世界这只不过是昙花一现,因此Kryder已经制定了下一个目标:每平方英寸存储1TB(1024GB)。

另有一种称做热辅助磁记录(HAMR)的新方法,它利用热脉冲让硬盘驱动器磁头能够更容易磁化更小的表面。当硬盘冷却时,磁场达到稳定。

令人惊讶的是,他的小组并不打算研究全息存储,很多人士认为这才是最终的存储技术。全息技术利用全部三维空间来存储数据,其目标是在一颗方糖大小的空间存储1TB的数据。但Kryder推测,再过大约6年,硬盘容量也将达到TB的标准,那时它比全息系统更小并更便宜。

——摘自“Scientific American Oct 2005”,有删减