你用过U盘,却不知道从纸带到U盘的设计发展历史

2017-10-18

        在 IBM 等多家公司因利益驱使开始快速的向全世界销售多款完全同样的电脑的时候,于是这些电脑的用户需要用一种更有效地给电脑编程的方法,以便程序从一台电脑移植到另一台电脑,并且以后轻松重新装入程序。

 

 

        因此也将电脑移动存储介质的历史拉开了帷幕,从许多方面来看,这部历史的主题围绕软件分发:移动存储介质的第一项任务是,在不需要从头开始重新编程的情况下分享软件。下面我们和怡美工业设计一起重温在过去的 60 年间工程师们如何想方设法来解决这个问题。

 

 

【穿孔纸带】

        早期电脑大多数使用一卷卷纸带,纸带通过上面的孔来存储信息。Colossus Mark (1944 年)等一些早期电脑完全靠纸带实时提供的数据来运行。Manchester Mark (1944 年)等后期电脑从纸带上读入程序,并将程序存储在一种原始的电子存储器中,以便之后执行。

        

 

        后来 30 年间的各种电脑继续使用纸带用于输入和输出,这种介质在 70 年代中期一度卷土重来,当时个人电脑黑客被穿孔纸带的低成本所吸引。

 

 

穿孔卡片

        穿孔卡片的起源可以追溯至 19 世纪初的织布机:织布机靠穿孔卡片来传达定义及控制机器编织动作的指令。1890 年,美籍德裔统计学家 Herman Hollerich 将穿孔卡片的想法运用于美国人口普查的数据制表,他创办了一家公司(后来渐渐成为IBM),将穿孔卡片用于制表机。

 

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        IBM在 50 年代开始生产通用电脑时,将穿孔卡片用于存储及输入数据,很快其他许多电脑厂商也开始采用各种类型的穿孔卡片。许多厂商使用 80 列卡片,每列存储一个字符。一直到 2002 年,IBM仍在研究穿孔卡片技术:一种系统能够在一张邮票大小的表面上存储 2500 万页的数据。

 

 

【数据磁带】

        UNIVAC-1 1951 年在数据存储领域开创了一股新风:使用磁带。IBM很快开始将一盘盘磁性磁带(类似当时的录音磁带)用于存储电脑数据,业界的其余厂商亦步亦趋。通常开盘式贮存的电脑磁带一般由薄薄的塑料条组成,塑料条上面涂有磁敏感材料,那样通过嵌在特殊磁带驱动器里面的电子磁头,电脑可进行读写操作。

 

 

        当时生产的众多电脑机型(尤其是大型机和小型机)使用开盘式磁带作为海量存储介质,这种状况一直持续到七八十年代,后来越来越多的设计人员改用盒式磁带。

 

 

移动磁盘

        IBM在1963 年推出了第一部带移动磁盘的硬驱:IBM 1311 。它使用可更换的磁盘组,每个磁盘组里面有六只直径为 14 英寸的磁盘。每个磁盘组可存储大约 2 MB的数据。70 年代的许多硬驱都装有磁盘组,比如DEC RK05 ,小型电脑公司经常使用磁盘组来分发软件。

 

 

盒式磁带

        60 年代,电脑厂商开始将一卷卷微型磁性磁带放到硬质塑料盒中。与更大的开盘式磁性磁带相比,这些盒式磁带更坚固耐用,更便于携带,用起来更方便;到了七八十年代,作为容量越来越大的磁盘的备份介质,盒式磁带越来越受欢迎。与早期的开盘式系统一样,盒式磁带系统也具有容量灵活的优点。需要增加存储容量时,磁带厂商只要生产可容纳更多磁带的盒子。更多的磁带意味着更大的空间。

 

 

        如今,像 800 GB LTO Ultrium 这样的盒式磁带仍用于大规模的服务器备份,不过由于硬盘到硬盘传输日渐受宠,盒式磁带在过去十年的人气有所减弱。

 

 

【软盘】

        IBM在 1971 年推出了第一部商用软驱。与它配套使用的 8 英寸软盘上面涂有磁性材料,永远装在塑料填套里面。用户很快认识到:与成堆的穿孔卡片相比,使用软盘将数据装入电脑来得速度更快、成本更低,还更省空间。1976 年,软盘的联合发明人 Alan Shugart 为个人电脑研制出了新的 5.25 英寸软驱。这种大软盘大小直到 80 年代的后半期都是整个行业的标准,直到后来索尼的3.5英寸软盘格式( 1981 年发明)主导了市场。

 

 

小型带盒

        60 年代,飞利浦公司开发出了小型带盒(塑料外壳里面有两小盘磁带),这是一种音频记录格式。惠普一度将这种格式用在其惠普 9830 ( 1972年 )中,但小型带盒直到几年后才流行起来,广泛用于数字数据存储,当时渴望廉价存储介质的电脑黑客看中了这种格式。这种存储介质在 70 年代末 80 年代初的廉价电脑中依然很盛行,那是由于介质和驱动器都非常便宜(许多电脑可以通过标准的盒式磁带播放机来装入及保存数据)。

 

 

【ROM卡匣】

        ROM卡匣是一块电路板,里面有一块只读存储器( ROM )芯片和一个接口,用坚固外壳封装起来。这种卡匣可用于装载游戏或程序。

 

 

        1976 年,仙童半导体公司发明了可与仙童 Channel F 视频游戏系统结合使用的ROM软件卡匣。不久,Atari 800 ( 1979 年)和 TI-99/4 ( 1979 年)等家用电脑采用 ROM 卡匣,用于简单的软件装载和分发。莲花公司甚至为 IBM PCjr ( 1984 年)开发了基于 ROM 卡匣的 Lotus 1-2-3 版本。ROM卡匣速度快、使用简便,但价格也相对较高——这个缺点决定了它的命运。

 

 

各种新式软盘

        80 年代,许多公司尝试开发非传统的软盘格式。这样一种“软盘”(顶部中间)根本就不是软盘:ZX Microdrive 磁带(有时又叫“带状软盘”)里面有一卷环状磁性磁带,类似 8 音轨磁带。这方面的其他试验产品包括:苹果的 FileWare,安装在第一台苹果 Lisa 电脑上;3英寸微型软盘;以及很少见的2英寸LT-1软盘,它只用于 1989 年发明的 Zenith Minisport 便携式电脑中。其他试验的结果应用于小众产品中,但没一个像 5.25 英寸和 3.5 英寸软盘格式那样主导市场。

 

 

光盘

        光盘起初是一种数字音频存储介质,它是索尼与飞利浦两家公司合作开展项目的产物,1982 年首次面市。这种格式将数字数据以模刻在有反射背衬的塑料磁盘表面上的凹坑这种形式来存储。激光可读取凹坑。由于光盘是数字介质,所以非常适合存储电脑数据。没过多久,索尼/飞利浦改动这种格式,开发出了电脑 CD-ROM,在 1985 年生产出第一部商用 CD-ROM 驱动器。

 

 

        12 厘米格式光盘在过去的 25 年间经历了进一步的发展,结果带来了容量更高的磁盘,比如 DVD、HD-DVD 和蓝光光盘。更重要的是 1988 年推出了可记录光盘 ( CD-R ),这样用户可以把自己的数据写到光盘上。90 年代末,随着光介质越来越便宜,这种存储介质取代了软盘,用于处理大多数的日常数据传输。

 

 

磁光存储介质

        与光盘一样,磁光( MO )磁盘也旨在通过激光来进行光学读取。但与光盘和 CD-R 不一样——前者根本不允许写数据,后者只允许写一次,大多数磁光磁盘允许用户在磁盘上多次写入及擦除数据。这是借助一种特殊磁性工艺来实现的,这种工艺与激光共同完成数据存储;各种磁光驱动器和磁盘现在仍在生产,但由于容量相对较低,成本相对较高,因而成为小众产品。

 

 

艾美加和 Zip 驱动器

        80 年代,艾美加凭借 Bernoulli Box 进入了移动存储行业,该产品在大尺寸的磁盘盒上可存储 10MB 或 20MB 的数据。后来这项技术经改良后推出了 Zip 驱动器( 1994 年),可在廉价的 3.5 英寸磁盘上存储 100MB 的数据。人们之所以喜爱这种格式,是因为它价格便宜,容量又大;Zip 驱动器在整个 90 年代都十分畅销。

 

 

但是好景不长;因为 CD-R 可以存储更多的数据( 650MB );当 CD-R 磁盘的单价跌至几美分后,Zip 驱动器的销量骤减。艾美加先后推出了容量为 250MB 和 750MB 的驱动器,试图与时俱进,但胜负已定:CD-R已经成为赢家。Zip 渐渐湮没在历史长河中。

 

 

光软盘

        Insight Peripherals 公司在 1992 年推出了第一部“光软驱动器”。它可在一张特殊的 3.5 英寸磁性软盘上存储 21MB 的数据。不像一些非传统的存储格式,这种大有希望的存储格式与传统的 3.5 英寸软盘向后兼容。光软盘的容量很大,关键在于“软盘-光盘”混合系统结合了传统的磁性介质和基于激光的磁头跟踪机制(可以更精准地写数据),因而每张盘上有更多的磁轨(结果有更大的存储量);不过到头来,它们都败给了 CD-R。

 

 

NAND 闪存

        东芝在 80 年代初发明了 NAND 闪存,但这项技术直到 90 年代末数码相机和个人数字助理( PDA )掀起热潮才大行其道,价格随之急剧下跌。此后,NAND 闪存出现了众多格式,从大尺寸的专有卡(用于早期的手持电脑)到 PC 卡,到闪存卡、SM 卡、安全数字卡、记忆棒卡和 xD 图像卡,不一而足。

 

 

  闪存介质之所以很流行,是因为它是完全固态的,没有活动部件。闪存卡只需少量的电就能工作,坚固耐用;这些年来,存储空间呈几何级数增长,而介质本身的成本仍然相对较低。第一块闪存卡只能存储 2 MB 的数据;如今,可以存储 128 GB 的数据。

 

 

迷你移动存储盘

        IBM / 东芝发布的这张新闻照片要展现的不是一只水豚大小的仓鼠,而是一块闪存卡大小的微型硬盘,名为 Microdrive 。 2003 年问世的这种微硬盘在微型化方面做到了极致,一度以很低成本提供很高的存储容量和性能,后来容量更大的闪存介质让那些优势黯然失色。

 

 

  苹果 iPod ( 2001 年)及其他媒体播放器使用了类似的旋转磁盘设备,但Microdrive 天生不牢固、耗电量大和存储容量有限,很快让设备厂商颇感沮丧。这种存储格式已经快要淘汰了。

 

 

【U 盘】

        大约自 1998 年以来,电脑用户们就一直生活在 USB 时代。USB 即插即用,操作方便,这给每个电脑用户的生活带来了便利,这个优势还扩展到了移动存储设备。小巧、便携的 USB 硬盘现在很普遍;它们可以存储大量数据,而价格一年比一年便宜。如今更受欢迎的是应用最广泛的移动存储介质:U盘( 2000 年问世)。U盘集闪存介质迅速增强的数据存储能力与小巧方便的尺寸于一体,是无可比拟的存储格式——它也许会是我们将来需要的最后的移动存储介质。

 

 

【局域网和互联网】

        在过去的 15 年间,对于普通的电脑用户来说,局域网和互联网一直在取代移动存储介质。由于如今几乎每一台电脑都连接至全球网络,用户们很少需要将数据拷贝到外部介质上,然后带着外部介质、转移到另一台电脑上。相反,线缆和电子信号组成的网络负责数据传输;快捷的电子邮件可以让文件在全世界范围自由传输。更重要的是,有了蓝牙和Wi-Fi等无线标准,根本不需要任何物理连接。

 

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