磁存储技术的绝迹与新型存储技术的突破

2023-10-17 理论教育版权反馈

【摘要】：软盘数据可保存5年至8年，20世纪90年代，软磁盘的使用非常广泛，现随着闪存等存储技术的出现，软磁盘已经绝迹。虽然磁存储设备有可能被新型存储设备取代，但研究之中的新形磁存储技术会改变这种状况，如英国约克大学研究人员正在研究向磁性物质发射含有热量的激光脉冲，使磁性物质吸收热量，颠倒磁极等。

数字化的文化以二进制的形式存储，磁存储技术通过改变磁性物质的状态存储二进制信息，通过交变电流对磁性物质的作用可以记录二进制信息。当给磁性物质通上正电流，磁性物质的磁力线方向指向一个方向，通入负电流的时候，磁性物质的磁力线方向指向相反的方向。磁性物质可以附着在塑料、金属等介质上。

软磁盘是微机中最早使用的可移动存储介质，适用于小文件的移动存储。1972年IBM推出第1张8英寸软磁盘，之后又出现了5.25英寸、3.5英寸规格的软磁盘，容量相对较小，如3.5英寸软盘容量为1.44兆位。软盘数据可保存5年至8年，20世纪90年代，软磁盘的使用非常广泛，现随着闪存等存储技术的出现，软磁盘已经绝迹。

硬磁盘是微机最主要的存储设备，计算机的操作系统和应用程序一般都存储在硬磁盘中，硬磁盘也叫硬盘。硬盘由多个覆盖着铁磁性材料的碟片组成，这些碟片被密封固定在硬盘驱动器中。1956年，IBM推出的RAMAC是现代硬盘的雏形，其存储容量有5MB。1973年采用“温彻斯特”技术的硬盘问世标志着硬盘的基本架构被确立。硬盘主要由盘片、磁头、盘片转轴及控制电机、磁头控制器、数据转换器、接口、缓存等几个部分组成。硬盘中的盘片装在一个可旋转的轴上，每张盘片之间是平行的，在每张盘片的存储面上有一个磁头，磁头由磁头控制器负责控制，可沿盘片的半径方向运动，同时盘片进行高速旋转，磁头就可以定位在盘片的指定位置上进行数据的读写操作。

磁盘读取数据时需要机械运动过程，以LBA编址的磁盘为例，磁盘控制器将磁头步进到相应的柱面，选中相应的磁头，然后读取当前磁头下所有的扇区头标地址，然后把这些头标中的地址信息与期待检出的磁头和柱面号做比较。如果不是要读写的扇区号则读取扇区头标地址进行比较，直到相同以后，控制器确定当前磁头下的扇区就是要读写的扇区，然后让磁头改变相应扇区的介质的磁性，完成读写操作。

硬盘与外部之间的连接即接口，接口随着技术的进步逐步发生着改变，包括ATA（Advanced Technology Attachment）、IDE（Integrated Drive Electronics）、SATA（Serial ATA）、SATAⅡ、SATAⅢ、SCSI（Small Computer System Interface）、光纤通道（Fiber Channel）、SAS接口（Serial Attached SCSI）等，其中后几种使用的是高速磁盘接口技术。(www.chuimin.cn)

硬盘的性能^[1]包括盘片转速、平均访问时间（Average Access Time）、缓存（Cache Memory）、传输速率（Data Transfer Rate）、容量等。转速是硬盘内轴的旋转速度，即盘片在一分钟内的最大转数，单位表示为RPM（Revolutions Per Minute）。普通硬盘的转速一般有5 400rpm、7 200rpm，高速硬盘转速有10 000rpm、15 000rpm等。平均访问时间指磁头从起始位置到达目标磁道位置，并且从目标磁道上找到要读写的数据扇区所需的时间，包括寻道时间和等待时间。缓存是可快速存取的内存，是硬盘内部存储和外界接口之间的缓冲器，大缓存可提高数据的传输速度。传输速率指硬盘读写数据的速度，包括内部数据传输率和外部数据传输率。内部数据传输率指未用硬盘缓冲区时的性能，外部数据传输率指系统总线与硬盘缓冲区之间的数据传输率，外部数据传输率与硬盘接口类型和硬盘缓存的大小有关。硬盘的容量以兆字节（MB/MiB）或千兆字节（GB/GiB）为单位，1GB＝1 024MB而1GiB＝1 024MiB。

由于磁介质会随着使用次数的增加而出现磁粉脱落、划伤等，磁存储设备具有不稳定的特点，同时，磁存储设备怕振动，对外部环境敏感。

虽然磁存储设备有可能被新型存储设备取代，但研究之中的新形磁存储技术会改变这种状况，如英国约克大学研究人员正在研究向磁性物质发射含有热量的激光脉冲，使磁性物质吸收热量，颠倒磁极等。

磁存储技术的绝迹与新型存储技术的突破

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