自古以來,源源不斷產生的信息,有些轉瞬即逝,有些則通過不同載體留存至今。從上古時期的洞穴壁畫、結繩記事、甲骨,到現代的硬盤、光盤、云端存儲……信息存儲介質與方式隨著科技發展而不斷進步,讓人類文明得以傳承。
存儲介質是指一切文字、圖片、聲音、影像、數據等信息所保存的物質載體。今天,就讓我們一起走進“存儲”的時空之旅,感受信息存儲介質進步的魅力。
古代信息存儲:穿越萬年的記憶
遠古時期,人類通過壁畫、巖畫、結繩記事、龜甲獸骨等方式來記錄事件,文明的火種由此點燃……
01 結繩記事
《周易·系辭》中記載:“上古結繩而治”。結繩記事發生在語言產生后、文字出現前的年代,古人在粗細不同的繩子上面結成不同距離、大小不一的結,結法、結距及繩子粗細代表不同的含義,是回憶記事的線索。
02 竹簡
竹簡是我國歷史上使用時間最長的文字存儲形式之一:人們將竹子削制成狹長的竹片,用墨來書寫,再用熟牛皮繩等材料編聯起來。這種記錄方式對文化傳播起到了至關重要的作用。中國電信博物館展出的居延漢簡《塞上烽火品約》(復制品)就記錄了東漢初年居延都尉治下的甲渠、殄北、三十井三個邊塞的軍事示警聯防條約,對研究我國早期烽燧通信有著重要的歷史價值。
居延漢簡《塞上烽火品約》復制品(來源:中國電信博物館展廳)
03 紙張
西漢初期,中國人就發明了造紙術。公元105年,蔡倫改進了造紙術,紙張開始普及。作為具有一個跨時代意義的發明,紙張一直沿用至今,是目前應用最廣泛的存儲載體之一。
十八世紀人類跨入以機械化為標志的工業時代,一種新型的信息存儲方式——打孔卡誕生了。
1725年,法國人巴斯勒·布喬(Basile Bouchon)發明了打孔卡(穿孔卡),根據卡上的小孔,編織針可以勾起經線(沒有孔,就不勾),從而繪制圖案。這項發明標志著人類開啟了機械化數據存儲形式,為后續更為復雜和先進的存儲介質發展奠定了基礎。
此后,德裔美國人赫爾曼·何樂禮(Herman Hollerith)在打孔卡基礎上發明了打孔卡制表機,在1890年的美國人口普查中,這種機器被用來收集和統計人口普查數據,并在短短六周內就完成了準確數據(62622250人)的統計,這標志著半自動化數據處理時代的開始。1896年,赫爾曼成立了制表機公司,它就是IBM公司的前身。
打孔紙在早期電報傳送中,也占有一席之地。通過三只代表“點、空、劃”的按鍵操作,將紙帶上鑿出相應的孔洞,代表不同的電碼,紙帶打好孔以后,再放置到發報機上讀取并發送電報。打孔卡和紙帶直到20世紀80年代還在使用,持續了兩個多世紀。
按鍵鑿孔機,應用于20世紀40年代(來源:中國電信博物館館藏)
磁性存儲時代 開啟數據存儲新紀元
01 磁帶(Magnetic tape)
1928年,德國人弗里茨·普弗勒默(Fritz Pfleumer)成功發明了“會發聲的紙”——錄音磁帶,磁性存儲時代正式開始。
磁帶的工作原理是將粉碎的磁性顆粒用膠水粘在紙條上,制備成磁帶。磁帶在移動過程中,隨著音頻信號強弱的變化,被磁化程度也會發生變化,從而實現用紙張記錄聲音,斷電后數據仍可以保留。這是一種順序讀取的存儲介質,只能快進或快退,而不能自由跳轉。
當時一盤磁帶可替代一萬張打孔紙卡,1951年,磁帶首次被用于計算機存儲數據——在UNIVAC計算機上作為主要的I/O設備。
1982年開通的福州萬門程控電話交換機機房,最右側工作人員正在操作的就是用于存儲數據的磁帶機柜(拍攝于中國電信博物館展廳)
雖然磁帶如今已淡出了人們的工作生活,但因其壽命長、容量大、成本較低,在現代計算機系統中仍然被廣泛應用于數據備份、歸檔和長期存儲等。
02 磁盤存儲—機械硬盤(Hard Disk Drive)
人類科技進步的腳步從未停歇。1932年,古斯塔夫·陶謝克(Gustav Tauschek)發明了磁鼓存儲器,隨后被廣泛用于計算機內存,它也被認為是硬盤驅動器(HDD)的前身,原始磁鼓存儲器的容量約為500,000bit(62.5千字節)。
1956年,世界上第一塊硬盤——IBM 350 RAMAC誕生,該驅動器約有兩個冰箱大小,重達一噸,包含50個24英寸盤片,存儲容量僅為5MB(相當于現在一張高清照片的大小),數據傳輸速度為10K/S,人類正式進入了硬盤時代。
1980年,希捷公司(Seagate)推出了第一款為個人電腦設計的硬盤——ST-506,大小為5.25英寸,容量為5MB。它采用雙磁頭來提高定位數據的速度,其接口成為早期PC硬盤的標準接口。
03 可移動數據存儲的元老——軟盤
20世紀60年代,為了解決啟動時將系統軟件快速加載到新機器中的問題,人們開始尋找一種新的可移動存儲介質。1967年,IBM推出了世界上第一張直徑長達32英寸的軟盤。
1972年,“磁盤之父”艾倫·舒加特(Alan Shugart)發明了可讀寫的軟盤,容量增加到256KB。
1979年,索尼公司推出了3.5英寸的雙面軟盤,容量增加到1MB,軟盤尺寸進一步縮小。到80年代,1.44MB容量的3.5英寸軟盤成為市場主流,并在蘋果公司的Mac上使用。
左:裝有3寸盤和5寸盤驅動器的早期臺式電腦;右:上排為3M生產的5.25英寸軟盤,下排為索尼生產的3.5英寸軟盤(拍攝于中國電信博物館展廳)
如今,軟盤成為電信博物館里的展品,電腦里對應軟盤的A盤符和B盤符也已經消失,而我們常用的辦公軟件里,“保存”文件的圖標仍被設計為軟盤的樣子,這算是信息科技史上的一個小小的浪漫情懷吧。
在磁性存儲發展的漫長歲月里,有一束光適時地照射進來,揭開了另一個新興領域——光存儲的序幕,且待下篇為您繼續講述。
小貼士:數據存儲單位知多少
數據存儲單位從小到大的一般排列順序是:bit、B、KB、MB、GB、TB、PB、EB、ZB、YB、BB、NB、DB。
其中:
位(bit):是數據存儲的最小單位,表示一個二進制位,即0或1。它也是計算機內部數據處理的最小單位。
字節(Byte):是數據存儲的基本單位,通常由8個位(bit)組成一個字節。字節是計算機中數據存儲和數據處理的基本單位,用B表示。
此外,還有以下單位:
千字節(KB,KiloByte):1KB=1024B
兆字節(MB,MegaByte):1MB=1024KB
吉字節(GB,GigaByte):1GB=1024MB
太字節(TB,TeraByte):1TB=1024GB
拍字節(PB,PetaByte):1PB=1024TB
艾字節(EB,ExaByte):1EB=1024PB
澤字節(ZB,ZetaByte):1ZB=1024EB
堯字節(YB,YottaByte):1YB=1024ZB
珀字節(BB,Brontobyte):1BB=1024YB
諾字節(NB,NonaByte):1NB=1024BB
刀字節(DB,DoggaByte):1DB=1024NB
參考資料:
1. 《計算機存儲歷史》,來源:中國存儲網;
2. 《存儲技術的前世今生(上篇)》,來源:鮮棗課堂;
3. 《重大突破!可讓信息保存千年萬年》,記者張璽 通訊員趙暉,來源:工人日報;
4. 《從閃存卡到SSD硬盤,存儲芯片是如何發展起來的?》,來源:鮮棗課堂;
5. 百度百科、維基百科相關詞條;
6. 《閃存技術的50多年發展史》,來源:存儲在線。