第397章 超大容量和速度
對(duì)于程序員來(lái)說(shuō),文件系統(tǒng)就是軟件問(wèn)題,一個(gè)好的文件統(tǒng),da的文件系統(tǒng)最初是fat系列,例如fat16,fat32,后來(lái)又有一種升級(jí)型ntfs,而linux的文件系統(tǒng)是ext格式,它們的系統(tǒng)各有利弊,不過(guò)基本的原理相差不大。
文件系統(tǒng)中的數(shù)據(jù),是保存在硬盤(pán)上的。
要想設(shè)計(jì)文件系統(tǒng),必然和其存儲(chǔ)設(shè)備的物理硬件結(jié)構(gòu)——硬盤(pán)密不可分。
在計(jì)算機(jī)的早期,是沒(méi)有硬盤(pán)這一結(jié)構(gòu)的,對(duì)計(jì)算機(jī)編程,用的是打孔紙,將程序編制在打孔紙上,然后插入讀取設(shè)備,從其中過(guò)一遍,計(jì)算機(jī)第397章超大容量和速度就將程序給讀到了內(nèi)存當(dāng)中,然后再交給cpu去執(zhí)行。
后來(lái),盤(pán)式磁帶出現(xiàn),對(duì)于計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)設(shè)備來(lái)說(shuō),這是一個(gè)巨大的飛躍。一盤(pán)磁帶所能存儲(chǔ)的數(shù)據(jù),甚至以gb為單位,并且數(shù)據(jù)極為可靠,至少可以保存二十年以上,立刻成為unix系列主機(jī)數(shù)據(jù)備份的主要存儲(chǔ)設(shè)備。
磁帶作為存儲(chǔ)設(shè)備存活了一段很長(zhǎng)的時(shí)間,并且出現(xiàn)了多種不同的格式,例如qic、01tsr等。
1953年的時(shí)候,ibm701計(jì)算機(jī)用了一種新的存儲(chǔ)器——磁鼓,利用鋁鼓筒表面涂覆的磁性材料來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。由于鼓筒旋轉(zhuǎn)速度很高,因此存取速度快,它是作為內(nèi)存儲(chǔ)器使用的磁鼓的出現(xiàn),給磁盤(pán)打下了重要的技術(shù)基礎(chǔ)。
在磁盤(pán)出現(xiàn)以前,還有一種過(guò)渡的存儲(chǔ)設(shè)備,那便是磁芯。這是由美國(guó)物理學(xué)家王安1950年提出的利用磁性材料制造存儲(chǔ)器的思想,然后福雷斯特則將這一思想變成了現(xiàn)實(shí)。磁芯存儲(chǔ)從20世紀(jì)50年代、60年代,直至70年代初,一直是計(jì)算機(jī)主第397章超大容量和速度存的標(biāo)準(zhǔn)方式。
七十年代初期·軟盤(pán)作為便捷的存儲(chǔ)設(shè)備也出現(xiàn)在大家的眼中,這其實(shí)是ibm存儲(chǔ)設(shè)備部門(mén)研發(fā)新的磁帶設(shè)備無(wú)果之后的產(chǎn)物,由于其便捷性,后來(lái)軟盤(pán)和軟驅(qū)·成為了微型電腦的標(biāo)準(zhǔn)配置,直到現(xiàn)在,軟盤(pán)也還在廣泛使用。
實(shí)際上,早在195,世界第一臺(tái)機(jī)械硬盤(pán)存儲(chǔ)器就已經(jīng)由ibm公司發(fā)明,其型號(hào)為ibmraurac。這套系統(tǒng)的總?cè)萘恐挥衎,共使用了50個(gè)直徑為24英寸的磁盤(pán)·其體積有兩個(gè)冰箱的大小,真是一個(gè)龐然大物。
沒(méi)錯(cuò),又是ibm,這個(gè)公司的確是一個(gè)非常偉大的公司,給計(jì)算機(jī)的發(fā)展帶來(lái)極為深遠(yuǎn)的影響,可以說(shuō),如果沒(méi)有ibm,計(jì)算機(jī)要想達(dá)到今天這個(gè)水平·可能還要一段很長(zhǎng)的時(shí)間。
相對(duì)于當(dāng)時(shí)已經(jīng)比較流行的磁帶、磁鼓和磁芯技術(shù),這個(gè)龐大的硬盤(pán)簡(jiǎn)直就像是一個(gè)玩具,一個(gè)笨重的原始恐龍·但是其所使用的技術(shù),卻又是一個(gè)飛躍。
在計(jì)算機(jī)的歷史上,所有設(shè)備都基本遵循一個(gè)由大到小的原則,首先是科學(xué)家們將設(shè)備的原型給做出來(lái),證明其可行性,然后再針對(duì)這個(gè)原型不斷地進(jìn)行優(yōu)化,微型化,最終進(jìn)入實(shí)用階段。
機(jī)械硬盤(pán)的結(jié)構(gòu)大致是由磁盤(pán)和磁頭組成的,磁盤(pán)不斷地旋轉(zhuǎn),磁頭不動(dòng)的話·就能夠在盤(pán)面上畫(huà)出一個(gè)肉眼看不見(jiàn)的磁道,磁盤(pán)上的信息便是沿著這樣的軌道存放的,而磁頭讀取上面的技術(shù),便是磁阻和巨磁阻技術(shù),其靈敏度的提升,直接引起了機(jī)械硬盤(pán)存儲(chǔ)容量的提升。
林鴻要想實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)設(shè)備·自然是無(wú)法在大腦里面制造出一個(gè)告訴旋轉(zhuǎn)的磁盤(pán)結(jié)構(gòu)的,也無(wú)法制造出超級(jí)靈敏可以隨時(shí)進(jìn)行尋址的磁頭。
不過(guò),這也沒(méi)關(guān)系,除了機(jī)械硬盤(pán),還有一種硬盤(pán),即固態(tài)硬盤(pán)。這是一種由控制單元和存儲(chǔ)單元組成的硬盤(pán),簡(jiǎn)單的說(shuō)就是用固態(tài)電子存儲(chǔ)芯片陣列而制成的硬盤(pán)。這種硬盤(pán),實(shí)際上在八十年代末就已經(jīng)出現(xiàn),不過(guò)由于各種原因,至今還停留在實(shí)驗(yàn)室中,并沒(méi)有得到普及和商業(yè)化。
固態(tài)硬盤(pán)又分為兩種,一種是采用flasu芯片作為存儲(chǔ)介質(zhì),不需要電源也能保存數(shù)據(jù)。另外一種,則是基于dram必須專(zhuān)用的電源保護(hù)數(shù)據(jù)安全。這兩種技術(shù),說(shuō)白了,就是之前的rom存儲(chǔ)技術(shù)和內(nèi)存技術(shù)的進(jìn)一步升級(jí),將其容量擴(kuò)大而已。
固態(tài)硬盤(pán)的特點(diǎn),就是存取速度快,其速度可以和內(nèi)存相媲美,其速度便可想而知。美中不足的是,其制造成本也非常的高,比機(jī)械硬盤(pán)要高多了,其商業(yè)化進(jìn)程非常緩慢。
林鴻對(duì)這些新技術(shù)非常關(guān)注,他的興趣之一,就是了解和研究這些還停留在實(shí)驗(yàn)室當(dāng)中的高端技術(shù)。因?yàn)椋@些技術(shù)代表了未來(lái)的發(fā)展方向照電子行業(yè)的發(fā)展速度,這些東西,在未來(lái)的五至十年之內(nèi),都很有可能會(huì)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。
林鴻在自己的“天眼”里面制造不出機(jī)械硬盤(pán),卻是可以制造出固態(tài)硬盤(pán),其制造過(guò)程,實(shí)際上和制造其他硬件結(jié)構(gòu)相差不大,甚至還要更為簡(jiǎn)單一些,因?yàn)檫@些結(jié)構(gòu),基本都是一樣的,像平原一樣平坦,一望無(wú)垠。
林鴻估算了一下,使用開(kāi)關(guān)蛋白代替flash芯片的話,其硬盤(pán)密度可以超過(guò)11b平方英寸,11b也就是1b,這個(gè)容量,相對(duì)于現(xiàn)在的硬盤(pán)存儲(chǔ)設(shè)備來(lái)說(shuō),是相當(dāng)驚人的,因?yàn)楝F(xiàn)在停留在實(shí)驗(yàn)室階段的硬盤(pán)密度,最大也維持在gb平凡英寸的水平,只相當(dāng)于幾十分之一。
并且,這個(gè)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu),不但可以作為硬盤(pán)使用,也可以作為內(nèi)存使用。
因?yàn)槠鋽?shù)據(jù)讀寫(xiě)速度非常快,機(jī)械硬盤(pán)根本無(wú)法和其相比。因?yàn)楣虘B(tài)硬盤(pán)并沒(méi)有磁頭,并不需要消耗尋址的時(shí)間,直接就是信號(hào)的光速傳遞,現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室的那些內(nèi)存的存取時(shí)間,大概在8納秒左右,而大腦里面的傳輸速度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于這個(gè)速度,據(jù)林鴻的估算,只相當(dāng)于百分之幾。
由于生物結(jié)構(gòu)的特殊性,林鴻在構(gòu)造存儲(chǔ)硬盤(pán)的時(shí)候,并不需要像傳統(tǒng)固態(tài)硬盤(pán)制造那樣,使用扁平的結(jié)構(gòu),而是可以使用立體的方式,將整個(gè)硬盤(pán)給卷曲起來(lái),形成一個(gè)立體的結(jié)構(gòu),這樣一來(lái),其所占體積,就相當(dāng)小,完全可以滿足他的需求。
他要想將文件系統(tǒng)構(gòu)造出來(lái),就必須先將這個(gè)硬件結(jié)構(gòu)給制造出來(lái)。
由于有了時(shí)序電路的輔助,他現(xiàn)在對(duì)開(kāi)關(guān)蛋白的操作比之前的效率要高很多。
林鴻先是花了幾個(gè)小時(shí)的時(shí)間,先制造出了一小塊的存儲(chǔ)區(qū)域,作為內(nèi)存結(jié)構(gòu)使用,然后開(kāi)始開(kāi)始往里面寫(xiě)入最原始的指令代碼,其功能非常簡(jiǎn)單,就是按照順序不斷地生成開(kāi)關(guān)蛋白并且初始化。
要讓林鴻主動(dòng)去不聽(tīng)地生成重復(fù)的存儲(chǔ)區(qū)域,那工程實(shí)在是太大了,這不像做cpu,cpu各部分還基本不同,做的時(shí)候還要?jiǎng)狱c(diǎn)腦子,分成多個(gè)部分一個(gè)一個(gè)完成這樣也就不知不覺(jué)。而存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)則完全一致,是一個(gè)不斷重復(fù)的過(guò)程,并且數(shù)量非常多,如果完全靠“手動(dòng)”的話,簡(jiǎn)直要人老命。
好在到了這個(gè)時(shí)候,林鴻已經(jīng)可以對(duì)天眼進(jìn)行簡(jiǎn)單的編程,這個(gè)過(guò)程,就好像是最原始的計(jì)算機(jī)使用打孔紙帶編程的階段類(lèi)似,雖然里面沒(méi)有強(qiáng)大的操作系統(tǒng),但是卻可以執(zhí)行簡(jiǎn)單的程序。
林鴻先打了個(gè)基礎(chǔ),然后再在這個(gè)基礎(chǔ)上讓其自動(dòng)執(zhí)行。就相當(dāng)于是先造一個(gè)簡(jiǎn)單的工具,再繼續(xù)造比較精密的車(chē)床母床,母床制造出來(lái)之后,就可以利用它再制造更為精密的車(chē)床。
林鴻設(shè)定好范圍和大小之后,就沒(méi)有再管它,直接讓其自動(dòng)在里面不斷重復(fù)生成開(kāi)關(guān)蛋白,并且將其初始化為存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。
接下來(lái),他的超腦系統(tǒng)就進(jìn)入非常關(guān)鍵的一步——安裝linx的vc1版,為了和計(jì)算機(jī)上的linx以示區(qū)別,他將這個(gè)系統(tǒng)命名為81inxb即為大腦的首字母縮寫(xiě)。
為了和“天眼”的硬件結(jié)構(gòu)相適應(yīng),除了內(nèi)核,外圍的很多代碼都必須重新改寫(xiě),驅(qū)動(dòng)也得根據(jù)實(shí)際情況而寫(xiě),當(dāng)然,81inx的性能肯定比inx要高很多,這是由硬件結(jié)構(gòu)直接決定的,完全沒(méi)有可比性。
由于現(xiàn)在“天眼”超腦系統(tǒng)里面的開(kāi)發(fā)環(huán)境還沒(méi)有架設(shè)起來(lái),林鴻現(xiàn)在只能在他修改的linux平臺(tái)下進(jìn)行81inx的開(kāi)發(fā),然后再使用渦旋技術(shù)傳輸?shù)健疤煅邸崩锩妗?br/>
過(guò)年的時(shí)候,中國(guó)人最忙的就是走親戚,不過(guò)無(wú)論是林昌明還是馮婉,都沒(méi)有這個(gè)頭疼問(wèn)題。林昌明這邊的親戚從來(lái)就不見(jiàn)影子,據(jù)說(shuō)還有,不過(guò)跑到臺(tái)那邊去了。而馮婉這邊,他們剛剛從北j回來(lái),早就說(shuō)過(guò)不會(huì)過(guò)去。
于是只剩下親朋好友和同事之間的走動(dòng),這些基本都和林鴻沒(méi)有什么關(guān)系。故而大年初一到初四這幾天時(shí)間內(nèi),他又稱為了超級(jí)宅男一枚,除非吃飯,都是在自己的房間里面度過(guò)的。
雖然宅,但是專(zhuān)注,做事情的效率非常高,他的天眼硬盤(pán)在今天已經(jīng)接近尾聲,而81inx的改造工作也是如此,正好可以趕在硬盤(pán)完成的時(shí)候,對(duì)超腦系統(tǒng)進(jìn)行安裝。!!!
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