(完整版)现代计算机存储介质材料及发展

现代计算机存储介质材料的相关介绍以及发展

摘要：

主要介绍了存储介质的发展过程，以及目前存储介质的分类，最后简述了根据各种存储介质的特性而衍生出的新的存储介质材料，并从其性价比进行了分析。

关键字：

存储介质，闪存，混合硬盘，磁光盘存储介质，强电介质存储，双向一致存储器，光学体全息存储

引言：

存储介质的评测和分析对构建文件系统过程如何选取存储设备具有重要的指导作用，对文件系统的研究也有参考价值，所以分析存储介质材料，对从价格、容量、读写速度方面选择存储设备以及存储体系结构的发展起着十分重要的作用。例如软盘、光盘、DVD、硬盘、闪存、U盘、CF卡、SD卡、MMC卡、SM卡、记忆棒（Memory Stick）、xD卡等都属于存储介质。而目前最流行的存储介质是基于闪存的，比如U盘、CF卡、SD卡、SDHC卡、MMC 卡、SM卡、记忆棒、xD卡等。

正文：

计算机存储介质是计算机存储器中用于存储某种不连续物理量的媒体，是存储数据的载体。

1、存储介质的发展史：

不可否认软盘在很长的一段时间内成为了无可替代的移动存储介质，但进入20世纪90年代，软盘相对较小的容量已经无法满足日益庞大的数据存储需求，人们开始寻找一种可以取代软盘的移动存储方案。

1994年，美国Iomega公司开始推出一种名为“ZIP”的驱动器，就容量而言，ZIP 盘片100MB的容量已经足以满足当时的移动存储需求，极有可能取代3.5英寸软盘长达十数年的统治地位，成为主流的移动存储介质。然而，Iomega并没有成功地抓住这一次机会。

直到1996年，M-Systems、Trek、朗科等公司抓住了USB（通用串行总线）标准发展的契机，推出了一个由USB接口和闪存（Flash Memory）组成的移动存储装置，也就是如今广泛流行的闪存盘。这种无论是体积还是容量都比软盘好许多的新产品很快取代了3.5英寸软盘的地位。

在闪存盘迅速占领市场的同时，许多的公司开始为争夺闪存盘的发明权争论和打官司。他们无不声称是自己第一个设想、设计或者生产出了类似闪存盘的产品，而且，他们当中的某些公司分别在不同的国家申请了相关的专利，相关的争论一直没有结束，或许，未来也不会得出任何结果。

移动存储介质的研究仍然在继续着。1998年，两个德国科学家发现数据还可以被存储在胶带之中，相关的技术目前主要用于全息影像图鉴定领域。而1999年发布的SD存储卡则彻底地颠覆了消费类电子产品世界。Iomega也在2003年再次推出了新的移动存储装置REV移动硬盘，但这一次仍旧是未能获得成功。

总的来说，当前使用最为广泛的移动存储介质仍旧是CD-R、DVD-R(±)以及闪存盘2、存储介质的分类:

1）半导体存储器

利用双稳态触发器存储信息（动态存储器除外）速度快，信息易丢失（只读存储器除外）。常用作主存、高速缓存器。

2)磁芯存储器

利用磁芯的磁极方向来存储数据。特点是体积大，可靠性高，体积大，速度慢。

3)磁鼓存储器

利用高速旋转的圆柱体磁性表面作记录媒体。特点是信息存取速度快，工作稳定可靠，虽然其容量较小，正逐渐被磁盘存储器所取代，但仍被用作实时过程控制计算机和中、大型计算机的外存储器。为了适应小型和微型计算机的需要，出现了超小型磁鼓，其体积小、重量轻、可靠性高、使用方便。

4)磁盘存储器

利用磁记录技术来存储数据。它兼有磁鼓和磁带存储器的优点，即其存储容量较磁鼓容量大，而存取速度则较磁带存储器快，又可脱机贮存，因此在各种计算机系统中磁盘被广泛用作大容量的外存储器。磁盘一般分为硬磁盘和软磁盘存储器两大类。

硬磁盘存储器的品种很多。从结构上，分可换式和固定式两种。可换式磁盘盘片可调换，固定式磁盘盘片是固定的。可换式和固定式磁盘都有多片组合和单片结构两种，又都可分为固定磁头型和活动磁头型。固定磁头型磁盘的容量较小，记录密度低存取速度高，但造价高。活动磁头型磁盘记录密度高(可达1000～6250位/英寸)，因而容量大,但存取速度相对固定磁头磁盘低。

活动头固定式磁盘近几年来在技术上有了很大改进，成为一种密封组合式固定盘磁盘存储器，称为温彻斯特盘。这种盘体积小,可靠性高，容量大，记录密度高,代表当前磁盘存储器的发展方向。

软盘存储器是近年发展起来的一种新型磁盘，容量在1－3MB左右。其特点是价格便宜,用途广泛,使用和携带都很方便，适应微型计算机系统对辅助存储器小型、可靠及价格低廉的要求。软磁盘盘片外径有8英寸、5英寸、3.5 英寸等数种。软磁盘存储器除了适宜作微型计算机外存储器外，还可以与输入键盘组成从键到软磁盘的输入装置代替传统使用的穿孔纸带和穿孔卡片。情报资料可以脱机存放在软盘片上，使用时装入软磁盘存储器输入计算机。软磁盘存储器的存储媒体是软磁盘片。

5）光盘存储器

利用光斑的有无表示信息。利用激光读出和写入信息。特点是容量很大，非破坏性读出，长期保存信息，速度慢。常用作外存。

6）其它存储器

由于技术不断的进步，其它存贮体在计算机中主、辅助广泛应用，如： FLASH、优盘、ccD以及移动硬盘等。

3、存储介质材料未来的发展：

1)闪存(数据存储材料)

闪存作为半导体存储器的一种在最近几年里发展十分迅猛，其优点几乎是全方位的：体积小、读写速度快、数据安全性好、省电等。虽然闪存技术已经取得了长足的进步，但要实现替代硬盘的目标还有很长的路要走。从目前闪存技术的发展来看，提升容量和降低成本依然是闪存需要解决的问题。

理论上看，闪存技术可以从一切半导体技术的进步中收益，事实也是如此。目前芯片制造领域中已经实用化或接近实用化的技术，如三维晶体管技术、高K材料和金属栅技术和先进的光刻技术、新存储材料技术等。借助这些技术，闪存容量仍然有极大的提升潜力。就新存储材料技术来谈：

数据存储材料，即是栅极之下的那层薄膜。闪存容量和读写速度将取决于这层仅有纳米级别厚度的薄膜。传统的晶体管在进化到90纳米以下之后，就会产生较大的漏电。因此，个大厂商开始研究新的薄膜材料,例如：硅氮化物氧化物薄膜，金属氮化物氧化物薄膜，这种结构简称为ONO膜结构。