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超脑黑客 第二卷 黑客圣地 第397章 超大容量和速度

超脑黑客 疯狂小强 4951 2022-12-25 23:27

  

  

  

  对于程序员来说,文件系统就是软件问题,一个好的文件系统,可以给整个系统带来非常大的性能优化。windows的文件系统最初是fat系列,例如fat16,fat32,后来又有一种升级型ntfs,而linux的文件系统是ext格式,它们的系统各有利弊,不过基本的原理相差不大。

  文件系统中的数据,是保存在硬盘上的。

  要想设计文件系统,必然和其存储设备的物理硬件结构——硬盘密不可分。

  在计算机的早期,是没有硬盘这一结构的,对计算机编程,用的是打孔纸,将程序编制在打孔纸上,然后插入读取设备,从其中过一遍,计算机就将程序给读到了内存当中,然后再交给cpu去执行。

  后来,盘式磁带出现,对于计算机存储设备来说,这是一个巨大的飞跃。一盘磁带所能存储的数据,甚至以gb为单位,并且数据极为可靠,至少可以保存二十年以上,立刻成为unix系列主机数据备份的主要存储设备。

  磁带作为存储设备存活了一段很长的时间,并且出现了多种不同的格式,例如qic、dlt、slr等。

  1953年的时候,ibm 701计算机用了一种新的存储器——磁鼓,利用铝鼓筒表面涂覆的磁性材料来存储数据。由于鼓筒旋转速度很高,因此存取速度快,它是作为内存储器使用的

  磁鼓的出现,给磁盘打下了重要的技术基础。

  在磁盘出现以前,还有一种过渡的存储设备,那便是磁芯。这是由美国物理学家王安1950年提出的利用磁性材料制造存储器的思想。然后福雷斯特则将这一思想变成了现实。磁芯存储从20世纪50年代、60年代,直至70年代初。一直是计算机主存的标准方式。

  七十年代初期。软盘作为便捷的存储设备也出现在大家的眼中,这其实是ibm存储设备部门研发新的磁带设备无果之后的产物,由于其便捷性,后来软盘和软驱。成为了微型电脑的标准配置,直到现在。软盘也还在广泛使用。

  实际上,早在1956年,世界第一台机械硬盘存储器就已经由ibm公司发明。其型号为ibm 350 ramac。这套系统的总容量只有5mb。共使用了50个直径为24英寸的磁盘,其体积有两个冰箱的大小,真是一个庞然大物。

  没错,又是ibm,这个公司的确是一个非常伟大的公司,给计算机的发展带来极为深远的影响。可以说,如果没有ibm。计算机要想达到今天这个水平,可能还要一段很长的时间。

  相对于当时已经比较流行的磁带、磁鼓和磁芯技术,这个庞大的硬盘简直就像是一个玩具,一个笨重的原始恐龙,但是其所使用的技术,却又是一个飞跃。

  在计算机的历史上,所有设备都基本遵循一个由大到小的原则,首先是科学家们将设备的原型给做出来,证明其可行性,然后再针对这个原型不断地进行优化,微型化,最终进入实用阶段。

  机械硬盘的结构大致是由磁盘和磁头组成的,磁盘不断地旋转,磁头不动的话,就能够在盘面上画出一个肉眼看不见的磁道,磁盘上的信息便是沿着这样的轨道存放的,而磁头读取上面的技术,便是磁阻和巨磁阻技术,其灵敏度的提升,直接引起了机械硬盘存储容量的提升。

  林鸿要想实现存储设备,自然是无法在大脑里面制造出一个告诉旋转的磁盘结构的,也无法制造出超级灵敏可以随时进行寻址的磁头。

  不过,这也没关系,除了机械硬盘,还有一种硬盘,即固态硬盘。这是一种由控制单元和存储单元组成的硬盘,简单的说就是用固态电子存储芯片阵列而制成的硬盘。这种硬盘,实际上在八十年代末就已经出现,不过由于各种原因,至今还停留在实验室中,并没有得到普及和商业化。

  固态硬盘又分为两种,一种是采用flash芯片作为存储介质,不需要电源也能保存数据。另外一种,则是基于dram,必须专用的电源保护数据安全。这两种技术,说白了,就是之前的rom存储技术和内存技术的进一步升级,将其容量扩大而已。

  固态硬盘的特点,就是存取速度快,其速度可以和内存相媲美,其速度便可想而知。美中不足的是,其制造成本也非常的高,比机械硬盘要高多了,其商业化进程非常缓慢。

  林鸿对这些新技术非常关注,他的兴趣之一,就是了解和研究这些还停留在实验室当中的高端技术。因为,这些技术代表了未来的发展 方向,按照电子行业的发展速度,这些东西,在未来的五至十年之内,都很有可能会变为现实。

  林鸿在自己的“天眼”里面制造不出机械硬盘,却是可以制造出固态硬盘,其制造过程,实际上和制造其他硬件结构相差不大,甚至还要更为简单一些,因为这些结构,基本都是一样的,像平原一样平坦,一望无垠。

  林鸿估算了一下,使用开关蛋白代替flash芯片的话,其硬盘密度可以超过1tb/平方英寸,1tb也就是1000gb,这个容量,相对于现在的硬盘存储设备来说,是相当惊人的,因为现在停留在实验室阶段的硬盘密度,最大也维持在100gb/平凡英寸的水平,只相当于几十分之一。

  并且,这个存储结构,不但可以作为硬盘使用,也可以作为内存使用。

  因为其数据读写速度非常快,机械硬盘根本无法和其相比。因为固态硬盘并没有磁头,并不需要消耗寻址的时间,直接就是信号的光速传递,现在实验室的那些内存的存取时间,大概在8纳秒左右,而大脑里面的传输速度要远远低于这个速度,据林鸿的估算,只相当于百分之几。

  由于生物结构的特殊性,林鸿在构造存储硬盘的时候,并不需要像传统固态硬盘制造那样,使用扁平的结构,而是可以使用立体的方式,将整个硬盘给卷曲起来,形成一个立体的结构,这样一来,其所占体积,就相当小,完全可以满足他的需求。

  他要想将文件系统构造出来,就必须先将这个硬件结构给制造出来。

  由于有了时序电路的辅助,他现在对开关蛋白的操作比之前的效率要高很多。

  林鸿先是花了几个小时的时间,先制造出了一小块的存储区域,作为内存结构使用,然后开始开始往里面写入最原始的指令代码,其功能非常简单,就是按照顺序不断地生成开关蛋白并且初始化。

  要让林鸿主动去不听地生成重复的存储区域,那工程实在是太大了,这不像做cpu,cpu各部分还基本不同,做的时候还要动点脑子,分成多个部分一个一个完成这样也就不知不觉。而存储结构则完全一致,是一个不断重复的过程,并且数量非常多,如果完全靠“手动”的话,简直要人老命。

  好在到了这个时候,林鸿已经可以对天眼进行简单的编程,这个过程,就好像是最原始的计算机使用打孔纸带编程的阶段类似,虽然里面没有强大的操作系统,但是却可以执行简单的程序。

  林鸿先打了个基础,然后再在这个基础上让其自动执行。就相当于是先造一个简单的工具,再继续造比较精密的车床母床,母床制造出来之后,就可以利用它再制造更为精密的车床。

  林鸿设定好范围和大小之后,就没有再管它,直接让其自动在里面不断重复生成开关蛋白,并且将其初始化为存储结构。

  接下来,他的超脑系统就进入非常关键的一步——安装linx的v0.1版,为了和计算机上的linx以示区别,他将这个系统命名为blinx,b即为大脑的首字母缩写。

  为了和“天眼”的硬件结构相适应,除了内核,外围的很多代码都必须重新改写,驱动也得根据实际情况而写,当然,blinx的性能肯定比linx要高很多,这是由硬件结构直接决定的,完全没有可比性。

  由于现在“天眼”超脑系统里面的开发环境还没有架设起来,林鸿现在只能在他修改的linux平台下进行blinx的开发,然后再使用涡旋技术传输到“天眼”里面。

  过年的时候,中国人最忙的就是走亲戚,不过无论是林昌明还是冯婉,都没有这个头疼问题。林昌明这边的亲戚从来就不见影子,据说还有,不过跑到台w那边去了。而冯婉这边,他们刚刚从北j回来,早就说过不会过去。

  于是只剩下亲朋好友和同事之间的走动,这些基本都和林鸿没有什么关系。故而大年初一到初四这几天时间内,他又称为了超级宅男一枚,除非吃饭,都是在自己的房间里面度过的。

  虽然宅,但是专注,做事情的效率非常高,他的天眼硬盘在今天已经接近尾声,而blinx的改造工作也是如此,正好可以赶在硬盘完成的时候,对超脑系统进行安装。(未完待续)

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