什么是存储设备以及它们如何工作

已发表: 2022-02-25

从简单的启动到浏览互联网，由于硬盘驱动器或 SSD 等存储设备的存在，一切皆有可能。

每个存储设备都有自己的优点和缺点。 本博客讨论什么是存储设备、几十年来存储设备的类型及其工作原理，以便您更好地了解市场上可用的存储解决方案选项。

什么是存储设备

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什么是计算机中的存储设备？

存储设备是可以在内部或外部连接到任何计算设备或服务器以存储信息和指令的硬件组件。 这些指令可以临时或永久地处理。

外部或内部存储设备有时也可以称为存储介质。 该介质可以用于根据指令计算结果，也可以简单地用于传输或提取信息。

最初，存储设备基于磁带和穿孔卡。 后来，它们被软盘和光盘所取代，以数字格式存储二进制信息。 现在，HDD 和 SSD 是流行的选择。

存储设备的用途是什么？

存储设备使用户能够在计算设备上安全地存储数据和应用程序。 它还可用于移植信息并将其从一台设备传输到另一台设备。

您可以随时访问（写入/读取）数据，并根据您的需要将其保留为短期或长期。 在小型设备中存储大量信息的能力使共享过程变得容易。

存储设备如何工作？

有几种类型的存储设备，每种都通过单独的方法工作。 下面讨论辅助存储设备可以存储信息的方式。

  • 磁存储设备

    这些设备使用称为连接到计算设备的驱动器的机械设备。 涂有氧化铁的磁盘（盒式磁带或介质）存储信息并插入驱动器。 驱动器通过电机使磁盘高速旋转。

    由于氧化铁本质上是铁磁性的，因此在暴露于磁场时会被永久磁化。 驱动器使用称为读/写头的微型设备访问存储的信息，该设备包含电磁铁。 由电磁铁芯中变化的磁场在线圈中产生的信号以二进制数据的形式发送到计算机。 这被传输并转换为机器代码。

  • 闪存设备

    闪存设备包含闪存单元阵列。 行和列的网格有两个晶体管，在每个交叉点被薄氧化层隔开。 一个晶体管称为浮栅，而另一个晶体管称为控制栅。

    当浮动栅极通过控制栅极连接到行时，单元的值为 1。当向浮动栅极施加电压电荷时，在控制栅极和浮动栅极之间产生势垒。 如果通过栅极的电荷流降至 50% 阈值以下，则该值变为 0。使用这种技术，您可以一次写入和重写完整的块或芯片区域。

  • 光存储设备

    低功率激光束将激光或光盘上的数字数据编码为其表面螺旋轨道中的微小凹坑。 通过精确聚焦磁束，您可以将大量数据集中在塑料光盘上的微小空间中。 激光扫描仪读取这些凹坑，因为从凹坑反射的不同强度的光将它们转换为电信号。

  • 在线存储

    在云存储中，您从物理硬件中抽象出存储资源。 例如，虚拟化使存储能够集中在一个数据湖中，用户可以将其作为虚拟空间中的一个存储库进行访问。

  • 纸张存储

    在纸质存储的情况下，程序员会手动编写程序并使用打孔卡机创建一叠打孔卡。 这些卡片被送入连接到计算机的读卡器中以输入程序。 孔的序列被转换为数字数据。

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Wat是存储设备的类型？

存储设备的类型
  • 临时存储： RAM、ROM、高速缓存
  • 永久存储：磁性、光学、闪存和在线存储

计算机存储设备可以是临时的或永久的。 这里讨论了几种类型的存储设备。

  • 临时存储

临时存储包括随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）和高速缓冲存储器。 这些是计算机中的主要存储选项，可随时快速访问正在使用的数据。

RAM存储易失性数据，充当 CPU 的工作存储器。 断电后数据消失。 它提高了性能并确保更快的应用程序加载速度。 常见的存储设备类型包括SRAM（静态）、DRAM（动态）、SDRAM（同步动态）。 8 GB RAM 被认为足以满足简单的功能。

ROM存储即使在断电后仍保留的非易失性数据。 您只能从中读取，并且通常用于启动系统。 两种主要类型的 ROM 是 PROM 和 EPROM。

高速缓存是嵌入在 CPU 处理芯片中的小型存储。 这有助于更快地处理指令。

  • 永久存储

计算机的常见永久存储设备类型包括磁存储、光存储、闪存。 这些被认为是计算机的辅助存储设备。

什么是二级存储

磁存储是一种非易失性存储器，可以存储大量视频、音频和其他数据。 它提供快速检索，但会随着时间的推移而减慢。 此外，它容易受到磁场的影响，如果处理不当可能会损坏。

硬盘是该类别中流行的存储设备。 磁存储的其他示例是软盘、盒式磁带、磁卡和超级磁盘。

光存储设备具有高数据稳定性和海量存储容量。 这些辅助存储设备提供较低的每比特存储成本，但总体成本高于其他选项。 它们不像易失性存储器那样容易受到数据丢失的影响，也不容易损坏。

闪存设备没有移动部件，需要更少的电力并且是便携的。 它们具有很高的传输速度并且不易出现划痕。 内容可以在基于闪存技术的二级存储设备（如 SSD、笔式驱动器、SD 卡、多媒体卡和存储卡）中覆盖。

在线存储使用户能够通过存储在远程数据中心的互联网渠道上传数​​据。 从一台计算机移动到另一台计算机很容易。 但是，网络安全是一个问题，需要采取有效措施加以解决。

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云和虚拟存储之间的区别

由于二级内存不易扩展，用户已转向云和虚拟存储选项。

云储存

亚马逊、谷歌和微软等云服务提供商 (CSP) 使用户能够将他们的数据存储在位于这些提供商拥有的数据中心的物理设备中。 互联网被用作抽象、共享和汇集存储资源的一种方式。

CSP 维护存储资源，并为用户提供他们需要的任何空间（如果他们付费的话）。 云的选择可以是公共的、私有的或混合的。 可以通过 LAN、WAN、API、VPN 和容器网络进行数据迁移。

您可以使用三种不同的方式来格式化存储，即块、对象和文​​件，通常将它们组合在一个统一的解决方案中。 格式是根据需要选择的，并且对于各种类型的数据存储是不同的。

对于需要快速和低延迟存储的高性能工作负载，块存储是首选。 对象存储用于在云原生应用程序中快速访问，因为对象是未压缩和未加密的。

文件存储在 NAS（网络附加存储）系统中很常见，用于以易于理解的方式组织和表示数据。

虚拟存储

一些企业选择虚拟存储，其中存储从不同的网络设备汇集到存在于虚拟环境中的单个设备中。 通过为每个用户提供所有存储容量，个人不限于在单台计算机上进行存储。

这些存储产品由 NetApp、IBM 和 Hitachi 等公司提供，为归档、备份和恢复提供高存储容量和可扩展性。

对于使用大型应用程序的用户，您无需通过便携式存储介质增加存储空间。 他们可以访问那些不需要高存储容量来完成任务的用户的多余存储空间。

计算机存储设备示例

计算机的存储设备可以在很小的物理空间中存储大量的数字数据，使备份和共享变得简单。

计算机存储设备示例

  • 磁性存储设备示例

硬盘驱动器磁盘

硬盘驱动器或硬盘驱动器（HDD 或 HD）是计算机中用于备份和存档的常见存储设备。 它是一种磁存储设备，能够存储操作系统 (OS) 文件、软件应用程序和其他带有文本、视频、音频和图像的文档。 典型的存储容量从 500GB 到 4TB 以上不等。

磁带

磁带因其价格低廉、存储容量大而在上个世纪开始使用。 数据可以沿长度和宽度写入。 但是，与其他现代存储解决方案相比，它们速度较慢。

软盘

在硬盘之前，软盘 (FD) 是可以存储数据的流行磁存储设备。 这些磁盘也称为软盘，多年来提供 8 英寸（203 毫米）、5.25 英寸（133 毫米）和 3.5 英寸（90 毫米）版本。 它们通常提供高达 240MB 的空间。

  • 光存储设备示例

压缩碟片

光盘 (CD) 是一种基于光学技术的音乐和少量计算机数据的存储介质。 存储容量通常在 700MB 左右。

它分为三种类型，即CD-ROM（只读）、CD-R（可写）和CD-RW（可重写）。 当 CD 以恒定速度旋转时，通过激光读取和写入信息。

DVD 和蓝光光盘

数字多功能光盘 (DVD) 和蓝光光盘 (BD) 的存储容量高于相同物理尺寸的 CD。 可以轻松存储大量数据，包括高清视频。

由于密度更高，它们使用更精细的激光，通常存储容量为 4.7GB（DVD）或 25GB 到 128GB（蓝光光盘）。

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  • 闪存设备示例

USB闪存盘

USB 闪存盘是一种集成了 USB 接口的小型便携式设备。 您可以将其插入计算机的 USB 端口，轻松将文件从一台设备移动到另一台设备。

它具有比光存储设备更高的存储容量，通常在 8GB 到 256GB 之间。 它也更快，更可靠。 它的其他名称包括笔式驱动器、跳转驱动器、记忆棒、拇指驱动器和 U 盘。

安全数字卡

安全数字卡（SD 卡）是一种矩形设备，可用于不同设备（包括手机和相机）的各种尺寸和容量。 常见选项包括全尺寸 SD、迷你 SD 和微型 SD 卡。 存储容量通常在 2GB 到 32GB 之间变化。

固态硬盘

如今，固态驱动器 (SSD) 正在组合使用，并用于完全替代笔记本电脑、PC 等中的 HDD。它具有外部和内部配置。

由于与价格相似的 HDD 相比，它提供的容量较低，因此在昂贵的设备中更为常见。 它使用NAND闪存，其优点包括低功耗、小尺寸、高读写速度、高可靠性和降噪。 存储从 120GB 到超过 1TB 不等。

  • 在线/云存储示例

AWS S3 存储

随着云计算的普及，针对不同类型数据存储的云存储服务的采用也在增加。 云存储是一种可扩展的解决方案，用于存储大量数据并随着需求的增长向供应商请求资源。

云供应商拥有一组远程服务器，用于托管和管理设备可以通过网络访问的服务。 云存储的一个流行示例是 Amazon Web Services (AWS) S3 存储，用户可以在其中虚拟存储数据，而不是其他可用的计算机辅助存储设备。

  • 纸张存储示例

打卡

它是一种纸卡，带有手工或机器制造、打孔或穿孔的孔。 将穿孔卡输入计算机以存储和访问数据。

结论

数据丢失的原因有多种，例如电源故障、网络攻击、意外删除、物理损坏，甚至是自然灾害。 因此，您必须在辅助存储设备中保留备份。

既然您知道什么是存储设备，您就可以做出更好的决定。 企业正在转向云存储，因为它可靠、提供可扩展性和更好的性能。

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常见问题

  1. 为什么需要存储？

    需要存储设备来存储和访问计算设备上的信息。 最基本的功能需要内部计算机存储设备，包括启动计算机和使用操作系统访问 I/O 设备。 在操作系统上运行应用程序也是必要的。

  2. 为什么会有这么多不同的存储设备？

    根据设备大小和应用，不同的计算机存储设备具有访问速度更快、便携性、抗损坏性更小、容量更大等优点。存储设备也随着技术的进步而发展。

  3. 计算机中的存储位置是什么？

    主存储是计算机的核心存储，位于主板上。 辅助存储设备可能是也可能不是可移动的，并且存在于计算机机箱内。

  4. 哪种存储设备最好？

    计算机存储设备的选择取决于您的预算和需求。 当今市场上最好的存储设备包括 SSD、HDD、USB 驱动器等。

  5. 哪种存储设备的容量最大？

    硬盘是一种存储容量大的存储设备。 使用云存储，可以根据需要扩展容量。

  6. 什么是 4 种类型的存储设备？

    四种存储设备分别是磁存储设备、光存储设备、闪存存储设备和在线存储设备。

  7. 存储设备有哪些？

    存储设备是可以存储数据并使用户可以通过计算设备访问数据的硬件组件。

  8. 现在最流行的二级存储设备是什么？

    如今，最流行的辅助存储设备包括用于计算机的硬盘驱动器和 SSD。

  9. 如何查看所有存储设备？

    要查看所有连接的存储设备，请转到设置> 存储。 在更多存储设置部分中，单击查看其他设备上的存储使用情况。

  10. 存储设备是输入输出设备吗？

    不，存储设备不会直接从用户那里获得输入，也不会向用户显示输出。 它们与 CPU 通信。

  11. 有哪些最新可用的存储设备？

    最新的存储设备包括 SSD 和云/虚拟存储。

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