存储历史（从古老的绳子记忆到如今）
今天，无处不在的科技，都离不开网络、计算和存储。其中信息存储的发展历史最悠久，堪称万年进化史。从文明诞生
今天，无处不在的科技，都离不开网络、计算和存储。其中信息存储的发展历史最悠久，堪称万年进化史。从文明诞生以来，人类就一直在寻求能够更有效存储信息的方式， 从4万年前的洞穴壁画、6000年前泥板上的楔形文字，到今天普及的SSD/闪存，再到对量子存储、DNA存储技术的探索，脚步从未停止。
最早的信息存储介质：绳子
在还没有文字出现的时候，结绳是人类所知的最早的计数工具（除手指之外），它出现早于任何的文字，因此对于它被发明的时间和地点都找不到记载。。结绳就是指以绳子上打结的数量来表示事物的多少，同时结的大小和形状都可以用来表达不同的含义，“结绳记事”主要记录部落发生的大事、天灾人祸以及历法之类的事情。我们有理由相信，结绳记事完全胜任了那个年代社会所赋予给它的角色。它促进了人们之间的沟通，促进了生产力和生产关系的变革。
汉朝郑玄在其《周易注》中记载：“古者无文字，结绳为约，事大，大结其绳，事小，小结其绳。”
只是“结绳记事”距我们太过遥远，我们很难准确翻译古人绳结的含义。
在这种意义上来说，结绳记事作为信息存储的介质，并不能算是成功——信息被存储了，但是无法被今人所读取。
更进一步的信息存储介质：甲骨、石碑、纸张
随着文明不断的进步，人类中诞生了图画文字。图画文字是在文字画基础发展出来的，图画文字与有声语言有直接联系，它记录了语言中词的声音和意义，因此说是文字的雏形（或者称作原始文字）。
这是一次人类文明史上的质的飞跃，更是信息存储史的质的飞跃。也真是因为图画文字的发展，最终人类社会诞生了我们熟知的象形文字。埃及的象形文字、苏美尔文、古印度文以及中国的甲骨文， 都是独立地从原始社会最简单的图画和花纹产生出来的。约5000年前，古埃及人发明了象形文字，这种字写起来既慢又很难看懂。中国的象形文字是华夏民族智慧的结晶，是老祖宗们从原始的描摹事物的记录方式的一种传承，也是最形象，演变至今保存最完好的一种文字。而作为文字的载体，从兽骨、龟甲到纸张。纸张也是陪伴人类一直到现代。
自从文字和相关存储方式的出现，人类的文明得到了飞速的发展，大量的智慧结晶劳动成果得以保留，而到了现代之后，存储在甲骨或者石碑上面的象形文字也逐渐被专家解析，从而能够还原数千年前古人存储的大量信息。
更进一步的，如何把大量的信息进行更大规模和高效的存储，成为了专业人士面前的难题，而随着存储介质的逐渐解决，人类也逐渐地进入了信息时代。
纸（PAPER），信息记录的革命性进步
西汉（公元前202年—8年）初期，中国人发明了造纸术（在此之前靠龟甲、兽骨、金石、竹简、木牍、缣帛等记录文字）。纸的出现使得信息的记录、传播和继承,有了革命性的进步，促进了人类文化的传播。纸也为后来打孔卡的出现奠定了基础。
▲西汉时期我国造纸术工艺图
第一种现代信息存储介质：穿孔卡片
最早的外置存储器可以追溯到19世纪末，是一种穿孔卡片。
打孔卡（PUNCHED CARD）和打孔纸带（PUNCHED TAPE），最早的机械化信息存储形式
1725年法国人Basile Bouchon发明了打孔卡（穿孔卡），他用在纸上打孔的形式来存储图案，用于控制纺织机进行图案织造。
1801年Joseph Marie Jacquard将打孔卡顺序捆绑在一起应用于提花织机，这是打孔纸带（Punched Tape）的雏形。
1846年Alexander Bain使用打孔纸带发送电报。
1890年，Herman Hollerith发明了打孔卡制表机，用于收集并统计人口普查数据，标志着半自动化数据处理系统时代的开始。这种机器不仅统计速度更快，而且能够以新的方式理解信息，很快便应用到了各个行业。
1896年，Herman Hollerith成立了制表机公司，这家公司就是后来大名鼎鼎的IBM的前身。打孔卡和纸带直到80年代还在使用，持续了两个多世纪。
▲打孔卡
▲IBM 80列打孔卡
▲使用打孔卡的提花织机
▲打卡纸带
▲ 打孔卡制表机
磁带（MAGNETIC TAPE），磁性存储时代的开始
1928年Fritz Pfleumer发明了录音磁带，可以存储模拟信号。该专利基于1888年Oberlin Smith的磁记录声音设想和Valdemar Poulsen在1898年发明的磁线技术。原理就是：磁力线是随音频电流的变化而变化的，所以每段磁带在移动过程中被磁化的程度也随音频信号电流的强弱而变化，这样就能把声音记录的磁带上。磁带用于计算机中则是从1951年开始。
▲Fritz Pfleumer和他的磁带录音机 (1931)
▲磁带
磁鼓内存（DRUM MEMORY），硬盘驱动器（HDD）的前身
1932年Gustav Tauschek发明了磁鼓存储器，它包含一个大型金属圆柱体，外表面涂有铁磁记录材料。在磁芯存储器出现之前广泛用于计算机内存。同时也用于做二级存储，被认为是硬盘驱动器（HDD）的前身。与硬盘驱动器一样，磁鼓也有磁头，但不是寻找数据，磁鼓上有许多静态磁头，只需等待正确的磁扇旋转就位即可。Tauschek的原始磁鼓存储器的容量约为500,000比特（62.5千字节）。
▲磁鼓内存，硬盘的前身
▲Gustav Tauschek的专利鼓内存示意图
▲Univac计算机上的磁鼓内存
▲IBM650计算机
▲IBM650计算机上的磁鼓内存
ATANASOFF-BERRY COMPUTER（ABC），世界上第一台电子数字计算机诞生
John Vincent Atanasoff教授和他的学生Clifford Berry在1937年设计了ABC，1942年测试成功，这是世界上第一台电子数字计算机（此前的都是机械式计算机）。ABC也是第一个使用二进制数字来表示所有数字和数据；使用电子元件而不是车轮，棘轮或机械开关执行所有计算；组织计算和内存分离的系统，这都是现代计算机的要素。
许多教科书上写的1946年的ENIAC计算机是世界第一，这是错的。ENIAC只能排第11台，ENIAC的设计者盗窃了Atanasoff的设计，1973年美国法院裁定取消了ENIAC的专利。ABC使用IBM 80列穿孔卡做输入和输出，使用真空管处理二进制格式的数据，数据的存储则是使用的再生电容磁鼓存储器（Regenerative Capacitor Memory），它由一对磁鼓组成，每个鼓包含1600个电容器，每秒钟在公共轴上旋转一次。
▲ABC计算机-世界上第一台电子数字计算机
▲ENIAC计算机的后面板细节，真空管
SELECTRON管，第一个随机存取数字存储器
1946年Jan A. Rajchman团队发明的静电记忆管Selectron Tube是最早的随机存取数字存储器（RAM），使用静电荷存储数据在真空管内。它能够短暂存储大约4000字节。
1947年Freddie Williams和Tom Kilburn发明了类似原理的威廉姆斯-基尔伯恩管（Williams–Kilburn tube）并商用。IBM的第一台商用科学计算机701就使用了72个该管做内存。后来磁芯存储器出现取代了这种存储器。
▲Selectron管，静电记忆管
延迟线存储器（DELAY LINE MEMORY），一种顺序存取的内存形式
在二战期间，J. Presper Eckert发明了汞/水银延迟线存储器用于改良雷达声波，1947年申请了专利，后与John Mauchly一起设计了第一台通用电子计算机ENIAC（使用了汞延迟线存储器），他也是第一台商业计算机UNIVAC（1951年）联合设计者。延迟线存储器是一种可以重刷新(refreshable)的存储器，是早期的一种内存形式，但是与现代的随机存取存储器（RAM）不同的是，延迟线存储器的工作方式为顺序存取。
▲UNIVAC计算机上的延迟线存储器
磁芯存储器（MAGNETIC-CORE MEMORY），随机存取存储器（RAM）的早期版本
1947年Frederick Viehe第一个申请了磁芯存储器的专利，1948年，华裔王安发明了“脉冲传输控制装置(Pulse transfer controlling device)”，实现了对磁芯存储器的写后读（Write-after-Read），1949年申请了专利，并以50万美元的价格卖给了IBM，这位传奇人物在1986年的时候个人财富就达到了20亿美元。磁芯存储器原理是磁芯根据磁化时电流的方向可以产生两个相反方向的磁化，这就可以作为0和1的状态来记录数据。Jay Forrester完善了磁芯存储技术，推出第一个可靠的计算机高速随机存取存储器。磁芯存储器在20世纪70年代被广泛用作计算机的主存储器，直到Intel的半导体DRAM内存批量生产。最初的磁芯存储器只有几百个字节的容量。
▲磁芯存储器细节图
▲一个存储1024位，32x32大小的磁芯存储器
▲王安，铁氧体磁芯存储器基本概念的开发者，王实验室的创始人，开发了第一台台式电脑
磁带（MAGNETIC TAPE），首次被用于计算机上存储数据
1951年，磁带首次被用于计算机上存储数据，在UNIVAC计算机上作为主要的I/O设备，称为UNIVACO，这就是商用计算机史上的第一台磁带机。磁带早在1928年便已诞生，此前多用于声音记录。盒式磁带现在通常被叫做 Tape Cartridge，磁带存储因为支持离线保存，寿命长，容量大、性价比高，今天仍有很多使用。使用磁带的设备有磁带机（Tape）、磁带库（Tape Library）。
▲7英寸卷盘，1/4英寸宽音频录音磁带
▲1/4英寸盒式磁带是由3M于1972年推出的一种磁带数据存储格式，一直流行至今
▲IBM LTO 3磁带盒，800GB的压缩容量
▲IBM TS1050磁带库，由多个磁带驱动器组成，内置机械手，抓取磁带
硬盘驱动器（HARD DRIVE），磁盘存储时代开始了
1956年，世界上第一个硬盘驱动器IBM 350,出现在了IBM的RAMAC 305计算机（第一台提供随机存取数据的计算机，同时还使用了磁鼓和磁芯存储器）中。该驱动器约有两个冰箱大小，重达一吨，包含50个24英寸盘片，能存储5M的信息，数据传输速度10K/S。
1962年，IBM发布了第一个可移动硬盘驱动器1311，它有六个14英寸的盘片，可存储2.6MB数据。
1973年，IBM发明了Winchester（温氏）硬盘3340，其特点是工作时磁头悬浮在高速转动的盘片上方，而不与盘片直接接触，这便是现代硬盘的原型。
1978年，IBM第一个提出RAID(独立磁盘冗余阵列)并申请技术专利。
▲世界上第一个硬盘驱动器IBM 350
▲IBM 350磁盘驱动器，双臂用于从 350 磁盘存储单元记录或读取数据
▲IBM 1311磁盘系统，世界上第一个移动硬盘系统
▲IBM 3340采用了称为“温彻斯特”的先进磁盘技术。有35MB和70MB两种容量规格
▲IBM工程师Norman Ken Ouchi在1978年提出了RAID概念并申请了专利(Raid 5的雏形)
只读式光盘存储器（CD-ROM）/数字多用途光盘 DVD（FLOPPY DISK）
1965年美国物理学家罗素Russell发明了第一个Compact Disk/CD（数字-光学记录和回放系统），1966年提交了专利申请，这是后来风靡一时的 CD/DVD 的前身。
1982年，索尼和飞利浦公司发布了世界上第一部商用CD音频播放器CDP-101，光盘开始普及。
DVD原是 Digital Video Disc(数字视频光盘)的首字母缩略，1995年IBM牵头将高容量光盘标准统一合并成为DVD，重新定义为Digital Versatile Disc(数字多用途光盘)。
▲光盘的发明者Russel
▲Philip公司发布的第一张CD
▲Philip发明的世界上第一台CD播放器
▲SONY DVD
▲世界上第一个DVD播放器是东芝的Toshiba SD 3000
（动态随机存取存储器）DRAM
1966年IBM Thomas J. Watson 研究中心的Robert H. Dennard发明了（动态随机存取存储器）DRAM，1968年申请了专利。
1969年，Advanced Memory System公司生产了第一款DRAM芯片，容量仅为1KB。
1970年，Intel公司推出Intel 1103，这是第一个商用DRAM芯片，DRAM取代磁芯存储器成为个人电脑的标准存储芯片。
至今，DRAM仍是最常用的随机存取器(RAM)，作为个人电脑和工作站中内存（即主存储器）。DRAM内存能够问世，主要是基于半导体晶体管和集成电路技术的发展。
▲DRAM发明者Robert Dennard ，被授予美国国家技术奖章
▲ntel 1103 DRAM Memory，1K
软盘（FLOPPY DISK）
1971年IBM发布第一张只读的8英寸软盘，容量为（80KB），1972年Alan Shugart帮助Memorex公司推出了第一款可读/写的软盘Memorex 650（175KB）。1976年，5.25英寸软盘问世，1980年，索尼开发了3.5英寸软盘（1.44MB），并成为市场标准。从 1971年直到 20世纪 90年代的近三十年内，软盘一直被用于存储和交换数据，并带动了计算机行业的快速发展。
▲软盘的尺寸从最初的 8英寸缩小到 5-1/4 英寸，最终缩小到 3-1/2 英寸
▲软盘驱动器用于读写软盘数据
▲Memorex 650，8英寸软盘（175KB）
▲索尼Sony 3.5英寸软盘（1.44MB）
闪存（FLASH）
1980年日本人富士雄Fujio Masuoka为东芝工作时发明了NAND Flash闪存技术，英特尔公司于1988年推出第一款商用型NOR Flash芯片,东芝在1989年发布了世界上第一个NAND Flash产品。
▲日本人富士雄Fujio Masuoka在1980年左右为东芝工作时发明了闪存，之所以叫Flash，是因为他的同事认为像是照相机拍照时的闪光。但当时这项技术在东芝内部未受重视，最终闪存技术得到Intel公司重视并发展起来。
▲东芝NAND flash
数字音频磁带 DAT（DIGITAL AUDIO TAPE）
1987年索尼公司推出了第一款DAT磁带。DAT（也称R-DAT）外观上类似于小型盒式磁带，使用3.81 mm / 0.15“（通常称为4 mm）磁性胶带封装在保护壳中，所以也叫也叫4mm磁带机技术。这种技术以螺旋扫描记录（Helical Scan Recording）为基础，将数据转化为数字后再存储下来，早期的DAT技术主要应用于声音的记录，后来随着这种技术的不断完善，又被应用在数据存储领域里。
▲SONY磁带
▲磁带所用的Helical Scan Recording“螺旋扫描磁记录”技术原理图
CF存储卡（COMPACT FLASH）
1994年，闪迪（SanDisk）公司第一个推出CF存储卡（Compact Flash），这种存储卡最初基于Nor Flash闪存技术，广泛用于数码相机等产品。
▲闪迪（SanDisk）早期16MB的CF存储卡
▲闪迪（SanDisk）最新512GB的CF存储卡
闪存驱动器
1995年以色列公司M-Systems（2006年被SanDisk收购）发布了第一个闪存驱动器DiskOnChip。
▲DiskOnChip 系列闪存驱动器
MMC存储卡（MULTI MEDIA MEMORY）
1997 年，西门子和闪迪Sandisk使用东芝的基于 NAND 的闪存开发了Multi Media Memory（MMC 卡）。
▲Cannon的MMC存储卡
SD存储卡（SECURE DIGITAL MEMORY CARD）
1999年8月，因为 MMC 将允许轻松盗版音乐，东芝在现有 MMC 中添加了加密硬件，并将其命名为 （Secured Digital）SD 卡，之后有了MiniSD、MicroSD、MS Micro2 和 Micro SDHC等。
▲Sandisk的SD存储卡
USB闪存驱动器（U盘）
2000年，Trek公司发布了世界上第一个商用USB闪存驱动器（U盘）（U盘专利权较复杂，多家公司声称拥有其专利，中国的朗科在1999年获得了U盘的基础性专利）。
▲Trek ThumbDrive U盘
▲U盘的内部构造图
云存储
2006年Amazon AWS上线，推出EC2和S3云存储服务，至此，存储进入了一个新的时代。之后微软、谷歌、苹果等纷纷推出了自己的云存储产品
▲云存储
DNA存储
20世纪60年代苏联科学家Wiener and Neiman提出了“遗传存储器”（genetic memory）的概念，麻省理工的戴维斯在1986年以生物艺 术 作 品 “Microvenus” 的 形 式 进 行 验 证：他为“女性地球”编码了一个 35 比特的古代日耳曼符文图案。1999年开始DNA存储快速发展。DNA存储密度大，保存数据时间长，重量不到一块方糖的 DNA 可存储世界上所有的电影。一辆两座厢式货车大小的 DNA 可容纳世界上产生的所有数据。
▲Micron对DNA存储的介绍
▲基于 DNA 的数据存储的存储数据大小和逻辑密度的最新进展。
▲与传统的基于硬盘的存储相对应的 DNA 中数字数据存储的主要步骤概述。
▲将数字数据编码为 DNA 序列的策略。a) 使用重叠 DNA 序列进行纠错的编码策略。
Joe Davis 的一个名为“Microvenus”的艺术项目，DNA 作为数据存储介质的首次实际用途之一。
转载自 https://it.sohu.com/a/546724473_121124371， 版权归原作者所有。