带有活动部件的内存：“驱动器”

最早的涉及移动部件的数字数据存储形式是穿孔纸卡。

Joseph Marie Jacquard 于 1780 年发明了一种织布机，该织布机通过在纸卡上小心地放置孔来自动遵循编织指令。

同样的技术在 1950 年代被应用于电子计算机，卡片被机械读取（金属与金属通过孔接触），气动（通过孔吹空气，空气喷嘴背压感测孔的存在），或光学（光线穿过孔洞）。

纸卡的改进是纸带，仍然用于某些工业环境（特别是数控机床行业），在这些环境中数据存储和速度要求较低，并且高度重视耐用性。

通常使用聚酯薄膜材料代替木纤维纸，其中最流行的方法是对胶带进行光学读取。

磁带（非常类似于录音带或录像带）是存储介质的下一个合乎逻辑的改进。

它今天仍然被广泛使用，作为一种存储“备份”数据的手段，用于存档和紧急恢复，用于其他更快的数据存储方法。

与纸带一样，磁带是顺序访问，而不是随机访问。在早期的家用计算机系统中，使用普通的录音带以调制形式存储数据，二进制的1和0用不同的频率表示（类似于FSK数据通信）。

访问速度非常慢（如果你从磁带中读取 ASCII 文本，你几乎可以跟上计算机屏幕上出现的字母的速度！），但它便宜且相当可靠。

磁带遭受顺序访问的缺点。为了解决这个弱点，人们构建了具有磁盘或鼓形介质的磁存储“驱动器”。

电动机提供恒速运动。提供了一个可移动的读/写线圈（也称为“磁头”），它可以通过伺服电机定位到鼓高度或磁盘半径的不同位置，提供几乎随机的访问（您可能一旦读/写线圈到达正确的位置，仍然需要等待磁鼓或磁盘旋转到正确的位置）。

磁盘形状最适合便携式媒体，因此软盘 诞生了。

软盘（之所以这么叫是因为磁介质薄而柔韧）最初是由直径为 8 英寸的格式制成的。

后来，引入了 5-1/4 英寸品种，随着介质颗粒密度的提高，它变得实用。在所有条件相同的情况下，更大的磁盘有更多的空间可以写入数据。

但是，可以通过减小磁盘基板上的氧化铁材料的小颗粒来提高存储密度。

今天，3-1/2 英寸软盘是最出色的格式，容量为 1.44 MB（SCSI 驱动器为 2.88 MB）。

其他便携式驱动器格式正变得越来越流行，IoMega 的 100 MB“ZIP”和 1 GB“JAZ”磁盘在某些个人计算机上作为原始设备出现。

尽管如此，软盘驱动器的缺点是暴露在恶劣的环境中，不断从读取、写入和旋转介质的驱动器机制中移除。

第一个磁盘是封闭的单元，密封所有灰尘和其他颗粒物，绝对不是 便携。

将介质保持在封闭的环境中，工程师可以完全避免灰尘和杂散磁场。

反过来，这允许磁头和磁性材料之间的间距更近，从而产生更紧密聚焦的磁场，以将数据写入磁性材料。

下图显示了大约 30 MB 存储容量的硬盘驱动器“盘片”。盘子底部附近设置了一支圆珠笔，供尺寸参考：

现代磁盘驱动器使用由硬质材料制成的多个盘片（因此得名“硬盘驱动器”），每个盘片都有多个读/写磁头。

头部与盘片之间的间隙远小于人类头发的直径。如果硬盘驱动器内部的密封环境被外部空气污染，则硬盘驱动器将无法使用。灰尘会滞留在磁头和盘片之间，从而损坏介质表面。

这是一个有四个盘片的硬盘，虽然拍摄的角度只能看到顶盘。

该装置配有驱动电机、读/写头和相关电子设备。它的存储容量为 340 MB，与上图所示的圆珠笔长度大致相同：

虽然非移动部件技术在未来取代机械驱动器是不可避免的，但当前最先进的机电驱动器继续在存储密度和更低的成本上与“固态”非易失性存储设备相媲美。 1998 年，发布了 250 MB 的硬盘，大约有四分之一的大小（比上一张硬盘照片中心的金属盘毂还小）！无论如何，存储密度和可靠性无疑会不断提高。

数字编码音乐的出现是推动数字数据存储技术进步的动力。

索尼和菲利普斯的合资企业在 1980 年代后期向公众发行了“压缩音频光盘”（CD）。

该技术为只读类型，介质为由铝薄膜支撑的透明塑料盘。

二进制位被编码为塑料中的凹坑，可改变低功率激光束的路径长度。数据由低功率激光（其光束可以比普通光更精确地聚焦）从铝反射到光电池接收器读取。

CD 相对于磁带的优势是多方面的。信息是数字化的，具有很强的抗腐败性。

非接触式操作，玩乐无磨损。由于具有光学特性，它们不受磁场影响（磁场很容易损坏磁带或磁盘上的数据）。

可以购买包含写入空白光盘所需的高功率激光的 CD“刻录机”驱动器。

紧随音乐行业之后，视频娱乐行业利用光存储技术引入了数字视频光盘 ，或 DVD。

DVD 使用与音乐 CD 相似大小的塑料光盘，使用更紧密的凹坑间距来实现更大的存储密度。

这种增加的密度允许将长篇电影编码到 DVD 媒体上，并附上有关电影的琐事信息、导演笔记等。

许多努力正致力于开发实用的读/写光盘（CD-W）。在使用化学物质方面取得了成功，这些化学物质的颜色可以通过暴露在明亮的激光下而改变，然后通过较低强度的光“读取”。与标准 CD 的银色底面不同，这些光盘的特征颜色表面可以立即识别。

相关工作表：

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