在写之前按首先到网上搜索了一下，几乎没有发现这样的文章，因此决定写点这方面的东西。所有的内容都是随想随写，很多方面估计会有错误或者不完整之处，欢迎指正。大部分的内容都是俺用过的或者知道的，俺只是听说过的则尽量少写。：） www.6park.com
纵观计算机的发展，数据存储一直是个很重要的问题。人们总认为存储介质的存储量够大了，可是最后总是不够用。开发更大容量的存储器一直是很重要的科研方向之一。
第一代存储介质可能很出乎这里大部分人的意料，那就是纸。（是不是第一代俺不是十分确定，对于俺来说那已经够早的了，呵呵。） 严格来说应该算是输入输出介质。计算机所运行的程序存储在纸带上，运行程序之前要把纸带的内容输入到计算机。原理比较简单，就是在纸带上打孔，不容位置的孔代表不同的内容。输入是靠一个读带器，利用光电效应来读取纸带上的孔。缺点也十分明显，数据存贮量十分小，输入输出都很麻烦，输出只能一次性使用。不要认为目前纸带存贮已经完全消失，某些数控机床还用纸带或者卡片来输入。俺只是上大学时某个实验用到过纸带输入。网絡上已经比较难找到这种机器的图片了。有个地方大家还可以看到纸带（卡片）存储的内容，虽然不是给计算机做存储介质。荷兰的可肯霍夫公园（莱顿附近）有个自动音乐车，相信很多人都看过。那台车上所有的音乐都是存储在连续的纸卡片上，有兴趣的可以去看看。 www.6park.com
上图为穿孔卡片。 www.6park.com
纸带后面就是磁存贮了。第一个用于磁存贮的介质是磁带。1949 年EDVAC(Electronic Discrete Variable Automatic Computer——电子离散变量自动计算机) 是世界上第一台使用磁带的计算机。这是一个突破，可以多次在磁带上存储程序。可以说这是一次飞跃，有传统的纸介质向磁介质过渡的开始。相比纸带，磁带可以多次读写，存贮密度大为提高。目前来看磁带存储的优点是存储量大，容易保存，缺点是使用起来麻烦，读写都费时。因为它的存储量很大，目前很多需要长期保存的内容还是由磁带来存储。（只是听说，美国CIA和FBI的很多秘密资料都是用磁带保存的，电影上也经常看到那样的镜头--------这一点俺纯碎是瞎猜的啊，有真知道的可不要笑话俺）。
第一个被大规模使用的磁存储介质是软盘。 比较早的软盘是5寸软盘，盘片很大，软盘有个读写的开口，平时都不是密封的，软盘驱动器有个把，把软盘查进去后还要旋转一下那个把，才能开始读写。还有更早的，更大的软盘，俺也没有见过。看下面的图 www.6park.com
不同尺寸的软盘对比 www.6park.com
5寸软驱 www.6park.com
和软盘相对应的是硬盘。为什么中文叫软盘和硬盘？ ：） 很容易啊，是根据盘片的硬度来说的。估计大家都用过3.5寸的软盘，如果你打开一个废弃的软盘，会发现磁存储盘片是很薄的塑料介质，很柔软，容易变形，容易损坏。而硬盘则通常是很厚的（相对于软盘）铝盘片（IBM做过玻璃盘片），盘片不会变形，刚性很好。硬盘的盘片表面还有很硬的一层保护膜，防止记录层被划伤。（俺有硬盘剖面的SEM照片，可是没有在手边，就不能上传了。） 因为这样的区别，硬盘可以以极高的速度旋转，而软盘不行。 www.6park.com
硬盘内部 www.6park.com
下面说说磁存储的原理。我们可以把磁存储介质想像成一个平面上面有很多小磁铁，每个磁铁都有南极北极。磁头负责来改变和读取这些小磁铁的方向，根据不同的方向来确定是1还是0. 磁头是一个磁电阻，读取信息的时候磁头本身的磁场很小（相当于一个小磁体），如果磁带或者磁盘上的磁铁方向和他平行，那么磁头的电阻就小，通过一个恒定电流时电压就低。如果磁带或者磁盘上的小磁铁和他反平行，那么电阻就高，通过恒定电流时电压就高。这样就知道小磁体存存储的是0还是1。写的时候磁头本身要产生不同方向的比较高的磁场，存储介质上的小磁体会被这个磁场磁化，被写入0或者1。 www.6park.com
最初的硬盘存储技术和软盘是一个道理，每个小磁体都是平行于盘面。这样的存储密度比较低。后来发展了垂直存储技术，每个小磁铁都是垂直于盘面。当然在一定面积上，磁体越小，能存储的数据就越多。由于受到物理定律的限制，磁体不能无限小，因为当磁体的体积小到一定的程度，虽然物质的成分没有任何变化，但是它不是铁磁性的了，成为超顺磁磁体。那样就不能记录信息了。硬盘从平行记录到垂直记录才导致了我们目前使用的硬盘容量的大幅度增加。 www.6park.com
平行记录和垂直记录示意图 www.6park.com
平行记录和垂直记录存储密度示意图 www.6park.com
对于各种存贮卡，俺不是很了解里面的物理结构，因此没有权力在这里瞎扯，：） 有些是利用TMR（tunneling magneto resistance，在两层铁磁性材料中间夹一绝缘层，利用隧道电流）来做的，日本的一个小组做的工作很不错。他们用MgO作为绝缘层，研究结果和IBM的工作发表在同一期nature上。已经有公司买下了他们的技术，来做各种存储卡。 www.6park.com
下一代存储技术是什么？ 或许是量子存储？也就是所谓的量子计算机，利用原子不同的量子状态来存储信息？不知道猴年马月能实现。前段时间听IBM公司的Stuard Parkin （做磁记录或者巨磁阻效应研究的人应该知道此人）做的一个报告，他们正在研究的是利用自旋极化后的电流来移动一个很细长的磁体内部的磁畴壁移动来进行记录，这样记录的密度能更大的提高。有兴趣的可以搜索racetrack memory。 www.6park.com