在数据存储世界中，有许多突破，甚至更多的触发器都无济于事。对于每一项成功的数据存储技术，都有数十种令人发指的坏处。
让我们来看看影响现代数据存储的一些技术，以及我们的发展方向。
历史数据存储时间轴
数据存储格式来来去去，但是一个始终如一的因素是摩尔定律，这是在计算的历史上观察到的技术不断缩小和功耗越来越大的现象。大约每两年翻一番。虽然最初的法律仅是要说明将大约两倍的晶体管推入集成电路的能力，但此后该法律已非正式地扩展为适用于整个技术，并且其能力（大约）使计算能力增加了一倍
虽然我们正接近一个接近“峰值摩尔定律"的阶段，因为我们并不一定要像十年或两年前一样快地将计算能力提高一倍。在每两年我们似乎翻阅我们以前认为不可逾越或至少目前不可逾越的隔离墙的情况下，仍然如此。
当您开始排队时，您会看到法律的适用性
打孔卡具有沉重的卡纸存储空间和基本的网格模式。按照这种模式，可以“打孔"出特定的插槽，从而可以轻松地（通过计算机或读卡器）扫描大量数据的项目和任务。
虽然最初认为打孔卡是Jean-Baptise Falcon和Basile Bouchon在1700年代发明了控制纺织机的方法，该方法是在18世纪的法国；现代打孔卡（用于数据存储）由Herman Hollerith策划，是处理即将到来的1890年美国人口普查数据的一种方式。
1881年，Hollerith –发现了1880年人口普查的低效率–开始致力于快速提高处理大量数据的速度的方法。在1880年的人口普查之后，将数据计算为可用数字需要将近8年的时间，而由于上次人口普查之后涌入了移民，因此1890年的人口普查估计需要13年的时间。在记录当前人口普查时没有将以前的人口普查数据制成表格的想法，导致美国政府指派了人口普查局，特别是Hollerith（当时是人口普查局的一名雇员），以寻找一种更有效的方法来
在尝试了两种类似的技术：打孔卡和胶带（类似于打孔卡，但连接起来便于进纸）后，他最终决定在打孔之后探索打孔卡。发现纸带虽然容易通过机器快速送进，但很容易撕裂，导致数据记录不准确。
Hollerith的方法非常成功，在使用了打孔卡方法之后， 1890年的人口普查进行了全面统计，仅用了一年就获得了数据图表。在1890年的人口普查中获得成功后，霍勒里斯成立了一家名为制表机器公司的公司，该公司后来由四家公司合并为一个新公司，称为计算机制表记录公司（CTR）。后来，CTR被重命名，现在被称为国际商业机器公司（International Business Machines Corporation）或 IBM 。
打孔卡的技术进步一直持续到60年代中期。与使用打卡技术相比，现代计算机已变得更便宜，更快，更经济，从而逐步淘汰了这种计算机。尽管上世纪70年代几乎完全淘汰了打孔卡，但打孔卡仍然用于各种任务，包括最近2012年大选时用于投票机的数据记录器。
纸带开始普及表现出一些真正的希望。尽管打孔卡仍是当时的主导技术，但纸胶带却被用于更适合的应用场合，并且经过多年的改进直到最终形成了新技术磁带的基础。
在试管存储方面，只有两个主要参与者：Williams-Kilburn和Selectron。两种机器都被称为随机存取计算机存储器，并使用静电阴极射线显像管来存储数据。
这两种技术略有不同，但是最简单的实现方式是使用所谓的保持束概念。保持束使用三个电子枪（用于写入，读取和保持图案），以创建细微的电压变化，以在其中存储图像（而不是照片）。为了读取数据，操作人员使用了读取枪来扫描存储区域，以查找设置电压的变化。这些电压的变化是如何解密消息的方法。
第一个电子管是Selectron电子管，它是1946年由美国无线电公司（RCA）首次开发的，并有初步计划生产运行200件。第一个系列的问题导致延迟，直到1948年，RCA仍然没有可行的产品出售给主要客户John von Neumann。冯·诺依曼（Von Neumann）打算将Selectron管用于他的IAS机器，这是新泽西州普林斯顿高级研究所建造的第一台全电子计算机。选择RCA管而不是Williams-Kilburn模型时，冯·诺伊曼的主要吸引力在于，最初的Selectron拥有4096位的夸大内存存储能力，而Williams-Kilburn却拥有1024位的存储容量。
最终，约翰·冯·诺依曼（John von Neumann）改用他的IAS机器使用Williams-Kilburn模型，原因是大量生产问题导致RCA放弃了4096位的概念，转而使用了令人失望的256位版本。尽管仍在许多与IAS相关的机器中使用，但随着磁芯内存的普及和生产成本的降低，该技术最终在50年代被放弃。
通常称为“核心"内存，磁芯技术成为存储技术的金标准，并且在那个时代（作为最显着的IBM时代）成为计算技术的主导技术，经历了大约20年的令人印象深刻的发展。
核心内存按顺序使用磁体创建一个网格，其中X轴和Y轴的每个交点都是一个负责存储信息的独立位置。连接到电流后，这些网格部分将顺时针或逆时针旋转以存储0或1。要读取数据，该过程将反向进行，如果网格位置不受影响，则该位将读为0。如果网格转换为相反极性，则将其读为1。
Core是使用随机访问技术（现在称为RAM）的消费类设备中第一种流行的内存类型。当时，随机存取存储器是真正的游戏规则改变者，因为该技术允许用户在相同的时间内访问任何存储器位置。后来，由于引入了半导体存储器，这项技术得到了发展，从而导致了我们今天在设备中使用的RAM芯片。
磁芯存储器在1947年由业余发明家Frederick Viehe首次申请了专利。哈佛物理学家An Wang（1949），RCA的Jan Rajchman（1950）和MIT的Jay Forrester（1951）申请了类似技术的其他专利，在试图确定谁是真正的发明家时，情况有些混乱。所有专利都略有不同，但是每一个专利都在短短几年内就提交了。 1964年，经过多年的法律斗争，IBM向MIT支付了1300万美元，以使用Forrester的1951年专利权。当时，这是迄今为止最大的与专利相关的和解。在一系列诉讼之后，他们之前还为使用王的专利支付了50万美元，这是因为该专利直到申请后的5年才被授予，在这段时间里，王认为这使他的知识产权暴露于竞争对手。 p>
磁芯内存通过代表每个磁芯上的一位信息来工作。然后将磁芯顺时针或逆时针方向磁化，这样就可以通过将导线绕板排列来独立存储和取回每个位，并根据磁极性将磁芯设置为1或0。当为电路板供电的电流发生变化时，就有可能改变1和0的存储和检索方式。
该技术大多在70年代就灭亡了，但它却为现代计算和随机存取存储解决方案，特别是内部存储解决方案。
紧凑型盒式磁带使用缠绕在两个线轴上的磁带将其缠绕在硬塑料容器内部。当这些线轴旋转时，专门的记录器通过将磁编码操纵为磁带表面上的三角形或圆形图案来写入数据。通过磁带播放器播放时，两个磁头以标准速度（每秒1.875英寸）推进磁带，并且电磁体读取磁带数据中的变化以产生声音。
与磁核心存储，紧凑型磁带盒也是一种磁化存储解决方案。但是，除了两者都是磁性的以外，它们几乎在其他所有可能的方式上都不同。首先，紧凑型录像带没有利用随机存取存储技术。取而代之的是，紧凑的盒式磁带（或只是盒式磁带，众所周知）使用顺序存储器。这意味着信息是按顺序存储的，根据各个片段在磁带上的位置，访问它们所花费的时间会更长。
袖珍盒式磁带在另一种技术–磁带–上得到了改进。 1950年代用于音频和电影录制（基于纸带技术），并且今天仍在某些音乐或电影录制中使用。磁带的重大改进使尺寸大大减小，使其更易于运输，并且在消费类设备中更可行。
虽然第一只紧凑型录音带由Phillips于1963年推出，但它接管了格式收集任何真实动力的十年。 1979年，随着Sony推出Walkman，该格式开始大行其道，并且在CD上呆了十年之久，直到CD在90年代初至中期开始问世。
这很重要请注意，磁带背后的技术（尤其是磁带）还负责在此时间范围内开始获得消费者广泛认可的另一种存储介质-VHS磁带。尽管磁带（或盒式磁带）仅用于特殊且非常特殊的应用，但它们确实为更便携式，更快和更高质量的数据存储介质铺平了道路。
与盒式磁带非常相似，软盘使用内部磁盘的表面处理功能来记录数据。放入磁盘驱动器后，电磁体会在磁盘表面上寻找变化，以恢复其中包含的信息。
第一张软盘正如其名称所暗示的那样，是软盘。磁盘本身是一块薄而柔软的塑料，旨在将磁性材料固定在里面。最初，这些磁盘是8英寸，在5 1/4英寸版本发布之前，然后都让给了体积更小（但不是软盘）的硬塑料3 1/2英寸软盘（也称为软盘）。 ）。
该技术的最早版本在1960年代后期开始浮出水面，然后在70年代初成为计算的主流。软盘依靠FDD（软盘驱动器）来读取存储在磁盘磁性内部的数据。在过去的二十多年中，软盘一直被用作个人计算机的主要可读写存储设备。
尽管该技术的局限性在90年代初就变得越来越明显，但磁盘仍被广泛使用–与光盘驱动器结合–在需要备份或数据存储的情况下提供额外的支持层。尽管CD技术正在进入市场，并且诸如ZIP驱动器之类的桥接技术相对普遍，但对于消费者而言，写入CD的技术仍需花费数年的时间（而且相当昂贵）。这导致个人计算机在使用寿命超过了很久之后就开始制造并附带软盘驱动器。
1998年，苹果推出了iMac，这是个人计算机市场上第一个在商业上没有取得成功的产品。包括软盘驱动器。尽管iMac取得了成功，但软盘驱动器直到2002年才从消费级个人计算机中完全消失。
尽管它看上去与DVD或CD类似（尽管更大），但是LaserDisc（ LD）实际上是完全不同的。 LD通过称为脉冲宽度修改的过程将音频和视频存储在光盘表面的凹坑和凸台（凹槽）中。回放是通过使用氦氖激光管的LD播放器完成的，该激光管可以检索和解码所存储的信息。
LaserDisc是一种短命的格式，除大多数铁杆发烧友。但是，由于它为更流行的CD，DVD和后来的Blu-ray光盘格式奠定了基础，因此它是重要的内容。重要的是要注意，尽管LaserDisc与上述技术类似，但不是数字技术。就是说，它无疑提供了迄今为止最好的模拟图像和声音。
该格式本身仅用于存储音频和视频，尽管它确实具有一些实际应用，如果可以使用的话，可以进行扩展。计算和其他数据存储介质。尽管VHS和Betamax盒式录像带在80年代争相抢占市场份额，但LaserDisc在1978年悄然兴起，没有大张旗鼓。
虽然体积相当笨重，但LD提供的音频和视频质量在市场上是无与伦比的。时间。这是该类型的第一种格式，它允许用户暂停图像或使用慢动作功能而不会明显降低视频质量。但是，Laserdisc并非没有缺点。一个主要缺点是必须每30或60分钟翻转一次大容量光盘（取决于光盘的类型），然后价格更高的播放器才会将光学拾音器旋转到光盘的另一侧。
如果不是因为笨重而昂贵的播放器以及光盘本身的价格，LD可能是一种非常流行的音频和视频存储格式。
该格式确实获得了一些认可在日本，大约有10％的日本家庭拥有Laserdisc播放器（而在美国则为2％），但是到了2000年代初，这种格式已基本消失，因为更小，更便宜的DVD开始流行。
现代数据存储
HDD将数据记录在旋转盘片表面的薄铁磁材料上。通过快速改变顺序二进制位将数据写入磁盘的表面。然后通过检测表面磁化强度以1s和0s的形式从磁盘读取数据。
IBM于1956年引入HDD，其最初的设备大小相当于洗衣机的大小。 ，其存储量少于三个3.5英寸软盘（总存储量为3.75兆字节，而三个软盘上为4.32兆字节）。不用说，对于大多数实际用途而言，这并不是一个切实可行的选择，就现代计算而言，直到1980年代后期，我们才开始在消费级计算机中看到HDD。尽管该技术足够小，可以在80年代初安装在现代计算机中，但对于大多数消费者而言，其价格仍然过高。
驱动器本身是通过使用看起来很像CD的扁平圆柱设备来工作的。该设备称为“磁盘"，通过使用磁化方向的顺序变化将数据写入磁盘来保存记录的数据，以便将数据作为二进制位存储在覆盖磁盘外部的铁磁材料薄层中。
通过旋转磁盘并读取磁化强度的跃迁来读取这些位，以便以二进制形式清晰地显示驱动器上存储的内容。 HDD是随机存取存储器的另一个示例，因为HDD能够在大约相同的时间内调用写在铁磁材料条（位于磁盘顶部）上任何位置的数据，而无论它们位于何处。
这些年来，技术得到了改进，使盘片旋转得更快，从而更快地读取和写入信息。最初的消费者HDD提供的速度为1,200 RPM，而现代HDD的标准速度通常为5,400或7,200 RPM。硬盘驱动器在最高性能的服务器上可以高达15,000 RPM的转速旋转，尽管这种情况仍然很少见。
现代驱动器正在从基于磁盘的技术转移到闪存。闪存–或SSD（固态驱动器），功耗更低。也就是说，由于价格较低，HDD仍然占据着市场主导地位。
CD仅使用数字格式，使用与LaserDisc类似的技术。与LD非常相似，信息存储在光盘的凹坑和凸台内。代替模拟数据，该数据以一系列的1和0写入。为了读取光盘凹坑和凸脊内的数据，激光通过测量位之间的大小和距离来读取编码信息。
术语“压缩光盘"（或CD）是菲利普斯（Phillips）创造的。并与Sony合作提供了一种格式，该格式最终将在1979年取代盒式磁带，成为下一代音频存储和播放技术。该格式在1987年成为国际标准，尽管直到那时CD消费者才开始使用它。 1990年代初期。 CD很快就越过了纯音频存储，后来又适应了通过多种光盘类型存储数据（CD-ROM）以及视频，图像甚至整个计算机或控制台游戏的情况。
到90年代中期，CD成为世界上最流行的数据存储方式，到2000年，它已超过盒式磁带成为存储音频文件的最流行方法。随着消费者采用该技术，该格式迅速超越了纯音频存储，后来被改用于存储数据（CD-ROM）以及视频，图像甚至整个计算机或控制台游戏。
还要注意的是，这是自盒式录音带以来的第一批现代技术，它不仅允许用户读取访问权限，而且使用户能够使用相对便宜且面向消费者的可写驱动器写入光盘。
由于闪存，硬盘驱动器以及DVD和Blu-ray等更好的光学格式的进步，该技术尚未广泛用于数据存储，游戏或视频；它作为音乐的存储解决方案仍然非常流行，并且在此方面的总使用量方面是MP3的第二名。
DVD和Blu-ray使用与CD相同的技术，明显的区别在于光盘包含的存储量。此外，恢复方法略有不同，因为两种技术中的每一种都使用不同的激光来读取光盘上包含的信息。
DVD –或数字通用光盘–是另一种光学技术，与LaserDisc非常相似或CD。 CD和DVD的外观虽然相似，但它们所包含的存储空间却有所不同。 CD只能容纳700 MB的数据，而DVD则可以在标准光盘上容纳多达4.7 GB的数据，而在双层双面光盘上可以容纳17.08 GB的数据。
DVD并不是取代CD的技术，而是除了作为视频的标准格式之外，还可以容纳更多数据。另一方面，将CD设想为主要是数据或音频存储介质。由于两种类型的光盘都可以处理音频，视频和其他类型的数据存储，因此对话可能会在那里停止，但实际上，由于Phillips，Sony，Toshiba和Panasonic在市场上采用了DVD，因此DVD实际上是更好的视频选择。 1995年，由于其更大的存储容量，可以播放更高质量的音频和视频以播放电影。
DVD仍在使用中，但由于闪存存储（例如高容量），其在数据存储中的实用性被剥夺了。容量为SD卡或闪存驱动器。
尽管仍将蓝光作为当前标准，但电影仍在DVD上制作。）–加上蓝光播放器成本的下降–使人们采用了新的格式。就是说，在2014年，DVD电影的销量仍然超过蓝光电影，因此DVD似乎还没死……。
SSD（固态驱动器）是标准的继承人由于没有以5400或7200 RPM旋转的盘片，因此具有更快的读写时间，更高的可靠性和更高的能源效率，从而实现了HDD。 SSD实际上是一项相当古老的技术，其根源于前面讨论的有关RAM和磁芯内存的部分。最初，SSD是基于RAM的，这意味着它不需要移动部件（例如HDD）即可运行。但是，基于RAM的SSD的一个显着缺点是其易失性，需要恒定的电源以防止数据丢失。
当前的SSD并不依赖于基于RAM的技术；而是使用更现代的闪存。
可移动闪存设备-本质上是SSD的便携式版本-也很受欢迎。这些设备使用闪存技术将数据存储在SD卡或USB驱动器上，这使它们成为迄今为止最小，最快和最便携的存储介质。现代可移动闪存存储设备最多可容纳512 GB，这意味着它们不仅是便携式的，而且是强大的存储设备，正在开始替换某些计算机和设备中的物理硬盘驱动器。
“替换物理设备"存储
随着数据存储技术和全球连接性的不断提高，下一代数据存储很可能将是对我们已经拥有的技术的改进，然后才完全放弃物理存储。各种形式的物理存储消失的可能性微乎其微，但消费类技术的数据存储的未来物理性将大大降低。
蓝光-尽管仍然是电影中同类产品中最好的-这是从物理存储转向这种方式的最好例证，因为已有十年历史的格式尚未与其前身DVD打赢这场战争。许多因素导致DVD在全球范围内的销量仍然超过蓝光，并且经过仔细检查，这些因素告诉了我们有关数据存储的未来的大多数知识。
DVD并不是最大的蓝光产品。射线竞争对手。 DVD仍然比Blu-ray畅销的原因显然与技术无关，Blu-ray光盘或播放器的成本也不高，而且标题不乏。 DVD仍然优于蓝光光盘的真正原因是由于消费者市场的兴趣分散。
在过去的几代人中，例如DVD与VHS，一种技术只是必须做得更好，而并非如此与其他定价相差甚远。另一方面，蓝光不仅必须与DVD竞争，而且还必须与流媒体技术竞争，这并不是一场格式大战，但确实导致了高清视频市场的碎片化。
This alone is why DVD is still the most dominant physical video format. If you figure streaming rentals, sales and Blu-ray purchases, the next-gen technologies outsell DVDs by a wide margin. The problem, it seems, is market fragmentation as Blu-ray competes not just with DVD, but with its (possibly) next-generation competitor, streaming online video.
CD，DVD和Blu-ray的竞争对手是流媒体。有了Netflix，Hulu，Amazon Instant Video，iTunes等数十种功能，世界上音乐和高清视频的选择就很多了。
借助流媒体发布的便捷性和相对的成本效益，以及经典和难以找到的电影，音乐等等，娱乐数据存储的未来绝对是虚拟的。
对于任何怀疑流媒体的可行性及其对物理媒体的破坏能力的人格式，就像大型视频连锁店（如Blockbuster）或什至是更新和更具创新性的技术（如租赁亭，甚至是Netflix）一样。 Netflix及其通过邮件服务提供的DVD开启了视频租赁行业颠覆运动的步伐，该行业在过去几十年中一直保持相对不变。现在，尽管它仍在世界某些地区提供，但Netflix逐渐放弃了其DVD邮寄工作，以换取可以从许多流行的消费类设备中流式传输的廉价按需内容。
虽然流媒体将破坏CD，DVD和蓝光光盘等物理数据存储格式，但是基于云的技术旨在为物理HDD，SSD和可移动闪存介质（如SD）提供相同的处理方式
从长远来看，硬盘技术越来越便宜，存储容量也在提高，但笔记本电脑和台式机的存储空间却都在下降。尽管这些都可以轻松升级，但是向更小的内部存储的迁移很大程度上是由于基于云的技术在存储数据，文件，照片，视频等方面的广泛使用。
我们将完全不使用任何种类的内部存储器，这是相当渺茫的-因为我们仍然需要内部存储器来运行操作系统-设备中有限内部存储器的时代已经来临，我们将继续看到这一点随着连接速度越来越快，全球范围内与Web的连接不断增长，这种影响更加复杂。
基于云的技术被广泛采用的最大问题仍然是安全性。尽管并非没有优点，但一再证明，物理存储比云中存储的加密信息更容易发生数据泄露和盗窃。不过，在云与物理存储辩论中，我们还没有达到临界点；但是我怀疑这会早日发生。
对数据存储的外观进行未来的研究
一家名为Backblaze的在线备份公司正在尝试寻找问题的答案一个典型的硬盘可以持续多长时间。在出于测试目的同时运行25,000个硬盘驱动器之后，短短四年后，当前的损耗率约为22％。有些可能会持续数十年，而另一些可能会在第一年内发生故障，但硬道理是，现代驱动器并不能永久使用，而且它们也不会永久使用。
这种故障率导致寻找更可靠的存储方法，这是最令人兴奋的两种方法。
当前的存储技术取决于磁体或光学手段，在这些手段中，一次或一次地在硬盘表面上写入信息。
全息数据存储希望在存储介质的整个记录中实现跨越式记录。该技术能够并行读取和写入数百万个比特，这与逐比特方法相反，与现代存储手段相比，逐比特方法可能导致天文数字地巨大的数据容量。
欧洲生物信息学研究所（EBI）的研究人员发表在《自然》杂志上的科学期刊详细介绍了成功地从一个大约大小的DNA分子中成功检索并复制了500万位包含文本和音频的数据的成功存储方法一团灰尘。检索到的数据包括一个26秒的“我有一个梦想的演说"音频片段，莎士比亚的154首十四行诗，英国EBI总部的照片，詹姆斯·沃森（James Watson）关于DNA结构的著名论文
理论围绕DNA作为数据存储工具的使用已有一段时间了，但主要问题是快速崩溃。如果未将其储存在受控环境中，则组织中的DNA数量会减少。但是，这可能是最近的突破来解决的。
苏黎世联邦理工学院的研究人员在一篇论文中发表了一项详细研究DNA编码数据的长期稳定性的其他发现。在这项研究中，研究人员发现，将DNA封装在玻璃球中可以保护数据，并且在–18摄氏度的温度下可以无误恢复长达一百万年，而在10摄氏度的温度下可以存储2000年。 >
这项技术非常令人兴奋，如果估计正确，那么每立方毫米的DNA可以容纳5.5 Petabits数据，那么就长期数据存储和恢复而言，这可能是真正的突破。目前，该技术的成本高昂，每MB数据编码大约需要12,000美元，而检索数据又需要220美元。
尽管这两种技术都为未来的发展打开了大门，在这一点上，它仍然是非常新的，并且在很大程度上是投机性的。事实是，我们不太确定数据存储的未来会怎样，但这并不会使人们对此感到兴奋。
您有多少种存储设备？用过的？您对哪个（或其他列出的）未来最兴奋？我们很想知道您在以下评论中的想法。
照片来源：Arnold Reinhold的IBM Copy Card，Poil的Paper Tape，David Monniaux的Selectron Tube，Magnetic史蒂夫·尤维森（Steve Jurvetson）提供的双核内存，汉斯·哈斯（Hans Haase）的紧凑盒式磁带，托马斯·鲍尔（Thomas Bohl）的软盘8英寸对3英寸，凯文586的Laserdisc / DVD比较，克鲁兹（Krzut）的HDD 80GB IBM，银匙的CD，两种DVD，存储卡Evan-Amos通过Wikimedia Commons进行的比较，Torkild Retvedt通过Flickr的Server Room，通过Shutterstock的Smart TV，Herman Hollerith的头像，头和肩膀的肖像
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