我们生活在一个信息爆炸的时代，据 IDC 预测 2020 年全球产生数据量将超过 40ZB，相当于地球上每个人每年将产生 5200GB 的数据。
数据科普：存储单位换算表
1 B(Byte 字节)= 8 bit
1 KB = 1024 B
1 MB = 1024 KB
1 GB = 1024 MB
1 TB = 1024 GB
1 PB = 1024 TB
1 EB = 1024 PB
1 ZB = 1024 EB = 1.0 × 1021 B
如何稳定地存储这大量的数据，已经成为了一个难题。这个难题背后，存储行业一直默默的支撑科技 络的发展，与我们的生活息息相关。
从最早应用于存储纺织行业图案的打孔纸卡，到后来用于调查人口时的信息存储，存储介质在历史的长河中也是不断的更迭演变。
唱片、磁带、碟片的诞生，音乐和影视行业进入了大家的视野，风靡一时；半导体、硬盘、闪存等的出现，推进了信息时代的发展进步。
数据存储默默的支撑着我们人类 会的进步发展，今天，就让我们来了解一下数据存储的发展历史。
第 0 章 什么是存储器
名词解析：打孔纸卡
打孔纸卡又称穿孔卡、霍尔瑞斯式卡或 IBM 卡，是一块纸板，在预先知道的位置利用打洞与不打洞来表示数字消息。早期的数字电脑运用打孔机已输入信息的打孔卡当做计算机程序和数据的主要输入介质。
1801 年，法国人约瑟夫·玛丽·雅卡尔发明了打孔卡，当时用在控制织布机织出的图案。
1880 年代，美国人口调查局职员赫尔曼·何乐礼发明了用于人口普查数据的穿孔卡片及打孔卡片制表机，并于 1888 年申请了第一个专利权。
我们熟悉的答题卡
答题卡是威廉 · 桑德斯（William E. Sanders）发明的，目的是为了增加考试阅卷效率。
和打孔纸卡有些类似，当时的学生需要用打孔器在答题卡上戳洞。阅卷时，每一个答案的选项位置，都会有一个金属棒对应。如果答案是正确的，金属帮就会从答题纸的孔穿下去。如果答案错误，金属棒就穿不下去。最终根据答题纸的称量结果换算出得分。
后来，迈克尔 · 索科尔斯基（Michael Sokolski）利用石墨的不透明性对答题卡进行了革新，也就出现了我们沿用至今的石墨答题卡（又称信息卡）。
在答题卡上，使用石墨填涂对应位置，然后用一束光扫描答题卡，因为石墨的特性是只会吸收和反射光线，而不会让光线透过它，被涂写的部分就会向外反射出光线。在反射出的方向上有捕捉光线的传感器，答卷数据就会被系统获取并计算出得分。
除了作为答题卡很实用，打孔卡纸作为存储介质，因为不用电而且便宜耐用，被持续使用了十多年。但它的缺点也很明显，就是读取慢，并且只能写入一次，打的孔无法轻易补上，对于存临时值，纸卡不好用，所以大家开始寻找更快更大更灵活的存储方式。
第 2 章 存储介质的发展史
20 世纪的科技发展速度真的很快，就在 1944 年，J. Presper Eckert 就发明出了一种优化方案，叫「延迟线存储器」（Delay Line Memory）。
原理如下，拿一个管子装满液体，如水银，管子一端放扬声器，另一端放麦克风，扬声器发出脉冲时会产生压力波，压力波需要时间传播到另一端的麦克风，麦克风将压力波转换回电信 。
给磁芯绕上电线，并施加电流，可以将磁化在一个方向，如果关掉电流，磁芯保持磁化；如果沿相反方向施加电流，磁化的方向（极性）会翻转，这样就可以用来区别存储 1 和 0。
通过把磁芯排列成 格，由电线来负责遴选行和列，也由电线贯穿每个磁芯, 用于读写一位(bit)。
磁带驱动器
还有一个「读头」，可以非破坏性地检测极性。UNIVAC 用了半英寸宽，8条并行的磁带，磁带每英寸可存 128 位数据，每卷有 1200 英尺长，意味着一共可以存 1500 万位左右，接近 2 兆字节。
用于计算机的磁带直到 1980 年代才被广泛应用，由于磁带是循序存取的装置，尤为适合传统的存储和备份以及顺序读写大量资料的使用场景。但因为速度较慢，且体积较大等缺点，现在主要仅用作商业备份等用途。
1950、60年代，有个类似「磁带」的技术是「磁鼓存储器」，有金属圆筒，盖满了磁性材料以记录数据，滚筒会持续旋转，周围有数十个读写头，等滚筒转到正确的位置读写头会读或写 1 位(bit) 数据，为了尽可能缩短延迟, 鼓轮每分钟可以达到上千转。
硬盘的好处是薄，可以叠在一起，提供更多表面积来存数据。硬盘由 IBM 在1956 年开始使用，在 1960 年代初成为通用式电脑中主要的辅助存放设备，随着技术的进步，硬盘也成为服务器及个人电脑的主要组件。
世上第一台磁盘计算机是 IBM 的 RAMAC 305，1956 年诞生，它有 50 张 24 英寸直径的磁盘，总共能存 5 MB 左右，但却相当于两个冰箱的体积。
2010 年，氦气封装技术量产，除了让硬盘的容量变大外，温度和耗电能够再降低，耐用度和稳定性获得了大幅提升，电源关闭及遇到较大震动时磁头会立刻移到安全区，这让防摔能力也有了大幅进步。2011年，希捷宣布与三星强化策略伙伴关系，传统的硬盘也正逐渐地被固态硬盘所取代。
最后就到了我们相对比较熟悉的「软盘」和「光盘」。
软盘除了磁盘是软的，别的和硬盘基本一样。第一个软盘同样是由 IBM 于1971年开发出的，直径 8 寸。随着硬件技术的发展与使用的需要，又派生出 5.25 寸的软盘，并广泛使用在 Apple II、IBM PC 及其他兼容电脑上。
如今，存储技术在朝固态前进，不再使用传统的机械活动部件，比如固态硬盘和 U 盘，里面是集成电路，但由于价格及存储空间与机械硬盘暂时还有不小的差距，固态硬盘暂时恐怕也还无法取代机械式硬盘。
第 3 章 新世代的存储介质
1. 世界最小存储介质
自从硬盘被发明以来，科学家一直努力试图开发新型制造工艺，让磁存储介质尺寸更小，同时排列更密集，从而可以存储更多的信息。
在 IBM 圣何塞研究院工作的一个国际研究团队近日宣布，他们成功地创造了目前世界上尺寸最小的磁体 —— 这个磁体仅由单个原子组成。同时，他们还成功地实现了利用这一微小的磁体来存储一个比特的数据。
这次的突破依靠的是 IBM 长达 35 年的纳米技术研究，包括荣获诺贝尔奖的扫描隧道显微镜。本周早些时候，IBM 宣布它将为商业和科学用途打造全世界首个商用量子计算机。在未来的扫描隧道显微镜研究中，将调查使用单个磁体原子执行量子信息处理的潜力。
2. 用玻璃作为存储介质
早在 2012 年，日立公司就发布了一项新技术用石英玻璃作为存储介质。这项存储技术的存储单元由边长 2 厘米，厚度 2 毫米的正方石英玻璃组成，每平方英寸可存储 40MB 数据，数据是通过石英玻璃上的激光作用点按照四层结构以二进制的格式进行刻录的，可使用普通的光学显微镜读取。
而想要读取这些数据，只需要对电脑进行简单的编程就可以了。所以不管以后的电脑有多先进，这些数据将永远可读。这块石英存储介质原型大小约为2平方厘米，厚度仅为2毫米，由石英玻璃制成，这是一种高稳定性的有弹力的材料，一般用于制作烧杯等实验室器具。
日立称，石英玻璃即使是在 1000 摄氏度的环境下两个小时，上面存储的数据也不会被破坏，此外，石英玻璃存储还可防辐射、防水和防各种化学物。
这种薄片能抵抗很多化学物品侵蚀，不受无线电波干扰，而且可以直接暴露在高温的火焰里。而且它还防水，这意味着它可以安然度过火灾或海啸等自然灾害。也就是说，除非你把它扔进太阳里，或者弄成碎片，否则这些数据基本上是可以永久保存的。
石英玻璃存储介质沉寂一段时间之后，微软公司给我们带来了新消息。11 月 4 日，在微软 Ignite 2019 大会上，首席执行官萨蒂亚德拉展示了该公司 Project silicon 项目长期数据存储解决方案。
Project silicon 项目使用超快激光光学和人工智能将数据存储石英玻璃上。该玻璃存储设别尺寸为 75*75*2（mm），最多可以容纳 75.6GB 的数据。微软官方表示该技术尚处于开发阶段，随着技术的迭代，未来这款玻璃硬盘将会有更大的容量。
在与华纳兄弟娱乐公司的合作下，这个团队将 1978 年的《超人》电影存储在一块玻璃上，大小和一个饮料杯垫差不多。
第 4 章 研究存储介质的意义
对于我们大多数人来说，数据存储变得越来越容易。但是，人类一直在探究着如何稳定、大量地将数据保存起来。
2001 年乔布斯发布 iPod 时，炫耀的说：“1美元硬币大小的硬盘，足足可以存放1000首歌曲！”而现在，一张银行卡大小的原子硬盘却能存放整个 iTunes 音乐库，这已经不仅仅是数量上的变化了。
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