什么是外部存储设备？

引言

目前，“外部存储”一词主要指任何不安装在个人电脑内部的外部硬盘驱动器形式。

自从计算的开端以来，存储就一直与内存区分开，并且是独立于内存的。例如，穿孔卡片设备和介质。目前，对于计算机系统而言，存储设备可以是内部的也可以是外部的。

20世纪50年代磁带和硬盘驱动器的出现使得大规模外部存储成为可能，为计算机革命做出了重大贡献。首先，所有外部存储，包括磁带和硬盘驱动器，现在都可以作为内部和外部解决方案提供。

1964年，IBM-2310磁盘驱动器引入了可移动磁盘介质，并配有型号为2315的盒式磁带，该盒式磁带之前曾用于IBM和计算机。磁性磁盘介质不再可移动，但磁性磁盘设备和中央设备都可作为内部存储选项提供。

由于电子计算机发展迅速，能够结合现有的输入、输出和存储设备对于电子计算机的广泛使用非常重要。IBM 650是第一台大型电子计算机，它结合了各种现有的输入-输出和内存技术。有趣的是，它还配备了磁带到卡片和卡片到磁带的转换单元。

IBM 2315磁盘盒代表了早期可携带个人存储的尝试，曾用于IBM-BY和IBM:LX计算机。在20世纪60年代初，操作系统开始集成通用的文件系统用于外部存储，提供了分层目录、符号链接和访问控制机制，这些机制在分时大型机中很常见。这一时期的著名系统包括UNIVAC、MULTICS和UNIX。

外部存储设备简史

外部存储是最有效的方法之一，可以通过简单地连接额外的介质驱动器而不必打开计算机系统机箱来增加可用数据量。这已被证明是一种非常简单的方法，用户可以更有效地对他们的数据进行分类和控制。

外部存储的不确定历史可以追溯到1953年，当时IBM认识到对“随机访问文件”的需求，寻求以低廉的成本实现快速的随机访问。为此，IBM工程师在加利福尼亚州圣何塞开发并研究了许多技术，如线阵、杆阵、鼓等。这归因于每种技术都有其特定的优点和缺点。

当个人电脑在19世纪末开始进入人们的生活时，之前不那么流行的外部存储的需求比以往任何时候都增加了数倍。IBM、DEC和惠普等其他制造商也继续生产外部硬盘驱动器以响应这一需求。

多年来，外部存储设备演变成了多种类型的可移动驱动器，例如软盘系统和USB闪存盘。清楚了解这些差异将有助于用户选择合适的外部存储以满足其需求。

在现代计算中，外部存储设备扮演着一个重要的组成部分，作为计算机主内存或初级存储的第二道防线。这些设备性质可能不同，可以是临时的或永久的，可插拔的或不可移除的；它们可以插入网络（有线）或通过空中（无线）连接。事实上，外部存储可以扩展计算机的内存，而无需干扰任何系统进程，因为用户可以在使用初级存储之外存储他们的数据，而且成本相对较低。

什么被认为是外部存储设备？

外部存储设备是指存储在计算机初级存储或主内存之外的所有可寻址数据记录。它们也可以是移动的或静态的，临时的或永久的，并通过有线或无线网络连接。事实上，外部存储可以在不干扰任何系统进程的情况下扩展计算机的内存，因为用户可以在使用初级存储之外存储他们的数据，而且成本相对较低。

存储在外部存储中的数据通常是程序运行在不同系统（如台式机、笔记本服务器和移动设备，如Android或iOS智能手机和平板电脑）上很少访问的信息。

对于笔记本电脑而言，外部存储通常指固定或便携式硬盘驱动器（HDD）和固态驱动器（SSD），通常通过USB端口或无线连接。

在企业中，外部存储可以作为连接到服务器（通过以太网或光纤通道交换机）的初级存储，也可以作为用于备份目的的次级存储。所有这些设备都提供支持块级架构、文件系统或对象存储（或称为统一存储的组合）的HDD、全闪存和混合存储阵列。外部存储解决方案可能包括用于块级存储的SAN和用于提供文件访问的NAS设备。

在现场和异地计算机系统之间传输数据是外部存储设备的另一个广泛用途。

云播种是通过外部存储设备进行云数据传输。此过程绕过了网络上的长距离传输，客户只需将数据存储在外部设备上并发送给他们喜欢的提供商，然后由提供商在本地复制。之后，只有更改过的数据通过网络传输，以访问备份或将其存储在云中进行备份、存储和灾难恢复（DR）。

外部存储设备的优点和缺点

• 这些外部存储设备有多种格式——它们是可移动的还是固定的。主要特点之一是它们是非易失性的，将信息存储在计算机外部或多个系统（服务器、台式机或移动设备）之外，并且可以读取出来。
• 标准的便携式和固定式外部存储单元包括HDD，基于磁驱动器，容量范围从GB到10TB以上。
• 随着闪存价格的下降，HDD的购买成本仍然显著更低。
• 闪存SSD没有移动部件，因此比传统的HDD驱动器提供更高的速度和可靠性。
• 数据保护、备份、灾难恢复和长期保留通常使用外部硬盘驱动器或闪存驱动器进行压缩。
• 磁带也是一种可移动磁存储类别，其中LTO目前在市场上占主导地位。LTO的演进，由惠普（现为HPE）、IBM。
• 尽管HDD的价格大幅下降且容量呈指数级增长，但硬盘驱动器已取代磁带成为备份目的最常见的存储介质。然而，由于其便携性以及每盒磁带的高数据容量，磁带在归档和灾难恢复中仍在继续使用。
• 组织主要将初级信息复制到HDD作为次级存储级别，然后将数据移至用于长期归档和灾难恢复的磁带库，通常使用带自动盒式磁带操作的磁带库。
• 光盘存储依靠激光来写入和读取数字内容，并使用可移动介质，例如光盘（CD），包括CD ROM、CD-R和CDRW，但这些是过时的计算机存储格式。DVD和蓝光光盘也属于此类。尽管比磁带更耐用，但在速度方面，光盘存储的效率不如硬盘驱动器。光盘库（称为“ukebox”）增强了光盘存储在长期保存和灾难恢复方面的功能。
• 紧凑型便携式和可移动外部存储设备包括小巧、易于拆卸的USB闪存驱动器和用于智能手机、平板电脑、数码相机等的存储卡。
• 云不是硬件设备，但它是一种额外的外部存储形式，企业（用于备份和灾难恢复基础架构和服务存储目的）和个人都在使用。最流行的外部云存储形式是文件共享服务，如Box和Dropbox。

外部存储与内部存储的区别

• 非易失性外部存储经济实惠，性能较低，而易失性内部存储（也称为初级或主存储器）则性能较高。
• 处理器和计算机应用程序经常使用的数据存储在内部存储中。相反，外部存储设备通常比内部内存更容易实现和管理，因为用户不需要打开计算机就可以增加容量或更换驱动器。
• 应该指出的是，非内部活动或初级存储也不仅限于计算机，还包括云、在线存储等。例如，在分层存储环境中，初级存储可以捕获事务性或关键任务应用程序数据，这些数据存储在位于集中式NAS或SAN基础架构中的HDD和SSD上，从而提供高性能。

安全与数据保护

由于安全性和数据完整性的重要性，企业很少使用消费级便携式外部存储设备。相反，它们通过在企业级外部存储配置中实施数据加密和身份验证来遵循最佳安全实践。

身份验证通过仅允许授权用户和受信任的网络访问外部存储资源来保护数据。在外部存储设备上静止时以及在这些设备与访问信息的计算机系统/移动设备之间传输时，加密都起着至关重要的作用。

数据备份和数据归档是保护外部存储设施中信息的重要工具。存储在外部存储设备中的数据需要免受软件故障、机械故障或病毒攻击的侵害，在这种情况下，易于访问的备份是必不可少的。

通过快照和RAID将数据镜像到另一个存储设备，可以确保在发生灾难时从外部源进行数据备份，以防整个设置丢失。

外部存储类型

1. 纸质数据存储
2. 穿孔纸带
3. 穿孔卡片
4. 磁存储
5. 磁带
6. 软盘
7. 外部硬盘驱动器
8. 光盘存储
9. 光盘（CD）
10. CD-ROM（光盘只读内存）
11. CD-R（可刻录光盘）
12. CD-RW（可重写光盘）
13. DVD（数字多功能光盘）
14. 蓝光光盘（BD）
15. M-DISC
16. 闪存
17. 存储卡
18. CompactFlash
19. PCMCIA
20. 安全数字（SD）卡
21. 多媒体卡（MMC）
22. 记忆棒
23. USB驱动器（USB闪存驱动器）
24. 固态硬盘 (SSD)
25. 便携式SSD

每种类型的外部存储设备都服务于特定目的并提供独特的功能，从传统的磁存储（如软盘）到具有增强耐用性和性能的现代固态驱动器。

外部存储设备示例

1. 外置硬盘
2. 闪存驱动器（USB闪存驱动器）
3. 软盘
4. 光盘（CD）
5. 光盘（CD）有多种类型
   • CD-ROM（光盘只读内存）：这些光盘只能通过驱动器读取，并且是批量冲压制造的。
   • CD-R（可刻录光盘）： CD-R诞生于20世纪90年代，用户可以在光盘上一次性刻录信息，无需冲压机即可在家中进行。这些光盘被称为“一次写入，多次读取”。
   • CD-RW（可重写光盘）： 与CD-R一样，后者可以擦除并重写。但是，CD-RW的写入次数有限，目前仅为100次。CD-RW驱动器能够读取这两种格式的光盘。
6. DVD（数字多功能光盘）： DVD比CD快，但不如硬盘驱动器快。通用DVD-5技术每层存储容量为4.7 GB。DVD可以包含一层或多达四层，存储容量取决于录制格式。
7. 蓝光： 蓝光光盘的容量约为50 GB（甚至高达100 GB）。蓝光光盘（BD）是一种数字光盘格式，由于其更大的存储能力，可以取代DVD。蓝光一词本身源于读取数据的蓝光的颜色，与DVD光盘中使用的红激光形成对比。
8. M-DISC： CM-光盘提供DVD或蓝光格式，目标是保存10个世纪。
9. 闪存卡： 闪存存储设备用于各种电子产品。各种类型包括CompactFlash、PCMCIA卡；安全数字（SD）卡、多媒体卡和记忆棒。
10. 记忆棒： 记忆棒由索尼于1998年推出，作为用于存储和传输数字数据的集成电路。它具有4 GB到64 GB的不同存储容量，长度约为直径。记忆棒的传输速率为160 Mbit/s。
11. USB驱动器（USB闪存驱动器）： USB闪存驱动器通常被称为U盘、便携式驱动器或Jump Drive等，通常内置内存，通过即插即用适配器进行连接。
12. 固态驱动器（SSD）： 用于大规模存储的SSD由集成电路组件上的半导体单元组成，并以便携式形式使用。与硬盘驱动器相比，SSD通常更小、更安静；抗冲击性更强，功耗更低，延迟更低，并且输入/输出速率更高。

使用外部存储设备的优势

以下是利用外部存储设备连接计算机的几个优势：

• 无需打开计算机即可轻松增加存储容量或功能。
• 对于数据备份和传输，外部硬盘驱动器提供大量存储空间。
• 外部光盘驱动器允许没有内部光盘的计算机读取CD、DVD或其他格式的光盘。
• 各种设备（如Drobo）具有其他重要功能，例如RAID（独立磁盘冗余阵列），可以保护数据。
• 通过一种称为“Sneakernet”的程序，可以轻松地在计算机之间传输文件。

几个最重要的外部存储设备

除了计算机的内部内存之外，还有几种数字存储设备用作附加应用程序，以增加容量或方便携带，以及在不同设备之间实现文件传输。

通过利用外部驱动器备份，有兴趣将文件从这些驱动器传输到云存储的用户可以随时随地访问他们的文件。

（一）外部HDD和SSD

外部硬盘驱动器（HDD）：这些驱动器具有巨大的存储容量，并且通常是成本较低的选择。然而，由于移动部件，它们更容易发生机械故障。

固态驱动器（SSD）：由于SSD使用闪存技术，它们不仅比后者更快、更可靠，而且可以存储更多数据。它们适合那些不介意花钱以追求更快数据访问速度的人。

外部存储设备包括HDD和SSD。它们通常提供广泛的存储，外部HDD的容量可高达20 TB，而相对便宜的SSD的容量可高达8 TB。

外部HDD和SSD的工作方式与其内部同类产品相同。外部驱动器不与特定设备绑定，这意味着它们中的大多数都可以连接到任何计算机，并且可能是跨不同设备传输文件的合适选择。

（二）闪存

半导体技术应用于各种电子存储设备，如USB闪存驱动器、SSD等。它们没有移动部件，与磁存储设备相比，它们更即时、更耐用、更整洁。闪存设备的许多应用包括但不限于其便携性和数据传输用途，因为智能手机和平板电脑等电子设备也将其作为存储组件。

如前所述，与SSD相关的闪存设备由数万亿个互连的闪存单元组成，用于存储数据。在这些单元中，数千万个晶体管用于编码二进制代码中的1和0，以便计算机可以读取和写入信息。

最知名的闪存设备类型之一是USB闪存驱动器，通常称为数据棒或U盘。这些微型便携式存储设备仍然是增加计算机内存的首选。在出现在线文件共享之前，USB闪存驱动器对于设备之间的数据快速传输至关重要。

然而，需要指出的是，USB闪存驱动器只能在具有适当端口的设备上运行。尽管大多数旧计算机都配备了USB端口；较新的计算机可能需要适配器才能兼容。

目前，最大的USB闪存驱动器可以存储2 TB数据。尽管每千兆字节的成本更高，但USB闪存驱动器仍然是存储和传输较小文件的一种便捷的“随身携带”选择。

除了USB驱动器，闪存设备还包括SD卡和存储卡；这两种类型作为数码相机的存储介质更为常用。

（三）光盘存储设备

光盘存储设备使用激光技术在光盘（如CD、DVD和蓝光光盘）上记录和读取数据。这些光盘上的信息使用称为“凹坑”和“陆地”的一系列微小凸起来存储，激光通过检测光线反射的变化来读取写入的二进制代码。CD、DVD和蓝光光盘具有不同的存储容量，可以交替用于娱乐和重要数据的保留。

除了音乐和视频之外，CD、DVD甚至蓝光光盘还充当存储设备，这些设备统称为光盘存储设备或介质——光盘。

这些光盘使用二进制代码，这些代码被记录为沿着从光盘中心到其圆周的螺旋形标记的微小凸起。在操作过程中，光盘以恒定的安培数旋转，而驱动器内的激光扫描凸起。根据凸起扭曲或折射激光的方式，它可以反射或显示二进制0和1。

DVD在尺寸上与CD相似，但DVD具有比流行的多媒体光盘更紧密的螺旋轨道；这增加了其容量，与CD相比。此外，DVD驱动器使用比CD驱动器更精细的红激光。此外，DVD支持双层，这只会使容量更高。随着蓝光的推出，这一趋势得以延续和发展，数据存储在多个层上，由于其尺寸仅为微米，因此需要更精细的蓝色激光进行读取。

只读光盘存储盘称为CD-ROM、DVD-ROM和BD-ROM。保存在这些光盘上的信息是永久性的、不可擦除的，这意味着它们不能被修改或重写；因此，它们的存储对于个人使用来说不方便。总的来说，这类工具用于软件安装程序。

CD-R、DVD-R和BD-R格式的光盘是可重写的，但具有不可擦除介质的特性。写入式光盘上存储的数据将永久保存在该光盘上，直到用户不再向其中写入更多数据为止。

那么，可以存储的数据大小范围从CD的700 MB到DVD-DL的8.5 GB。然而，蓝光光盘的范围要广得多，可以容纳25部到不到10部高清电影以及额外的节目内容。

（四）软盘

就软盘而言，如今它们被认为是过时和陈旧的，尽管它们曾经是重要的便携式、可移动存储设备。软盘是“保存”图标绝大多数软件应用程序的独特象征。在功能层面上，硬盘驱动器与软盘的操作类似，只是它们的应用更大。

在CD-RW和闪存驱动器取代软盘之前，其存储容量从未达到200 MB，与其他类型的设备相比。苹果推出的特殊iMac型号，是第一款移除软盘驱动器的型号，这一举动改变了个人计算机的世界。这一举动加速了软盘的消亡，结束了其作为主要数据存储技术的地位，但在此之前它已经占据该位置超过30年。

（五）磁存储设备

另一方面，磁存储工具使用磁性材料来存储数据。HDD在涂有磁性材料的硬盘盘片上记录数据，而磁带驱动器则在一条长磁带上按顺序保存数据。这些存储设备的成本也相对较低，与替代存储方法相比，因为它们具有非常大的数据保存容量。然而，它们很容易受到物理损坏或磁干扰的影响，导致数据丢失。

初级存储设备（RAM和ROM）

随机存取存储器 (RAM)

RAM，也称为随机存取存储器（虚拟内存容量），就像计算机必须快速访问数据的短期存储一样。当硬盘驱动器上安装的软件启动时，计算机将其传输到RAM进行处理，并打开由个人控制的窗口。但是，当计算机关闭时，RAM中存在的所有内容都会消失。RAM允许计算机同时执行多项任务，包括通过互联网加载程序；电子表格以及编辑电子表格以及其他游戏。它允许在任务之间平稳过渡，保留当前进度并在再次切换时保存，从而为选择的两个部分中的任何一个提供最有效的工作流程。

内存可用性是一个动态术语，因为它因计算机的年龄和规格而异，从1 GB到32 GB，有时甚至更多。

• SRAM（静态随机存取存储器）： SRAM具有即使在通电时也能保持信息的电路。它也可以称为易失性内存，用作缓存内存。SRAM的访问时间更短，运行速度比DRAM快，但通常成本更高。
• DRAM（动态随机存取存储器）： DRAM将二进制位的图像作为电容器上的电荷。尽管DRAM的访问时间比SRAM短，但它的一个优势是，没有其他内存技术像其他内存一样便宜，而且封装密度高。
• SDRAM（同步动态随机存取存储器）： SDRAM是旧DRAM的改进，速度也更快。它被应用于PC和其他平台。SDRAM的推出带来了一系列新版本，如DDR1、DDR2、DDR3和DRR4，这些版本在发布了单一网站访问内存后，在家庭/办公室桌面和笔记本电脑用户中广受欢迎。

只读存储器（ROM）

ROM（只读存储器）中的所有内容一旦写入内存芯片就无法编辑或删除。这一特性也使其成为非易失性存储介质。这种内存是只读类型，数据不能写入，只能从源头读取。ROM包含引导单元所需的指令，即启动计算机的过程。它还用于其他电子设备，如洗衣机和微波炉。CPU内存通常在ROM芯片中存储容量为4至8 MB。

• PROM（可编程只读存储器）： PROM编程器用于编程间接可读的内存。在PROM的工作中，在对其进行编程后，存储在其中的信息发生内在变化是不可能的。PROM是非易失性的；这意味着，当电源关闭时，保存在PROM中的信息仍然可以存储而无需重新读取。
• EPROM（可擦写可编程只读存储器）： 这被归类为EPSOM，意味着可以通过擦除来覆盖永久存储的数据，从而允许将新的数据写入芯片。
• EEPROM（电可擦写可编程只读存储器）： EEPROM允许擦除数据，但不能使用紫外线。相反，数据擦除是通过电场完成的，而这用EPROM几乎无法做到。

结论

纵观计算机时代，随着其日新月异的变化，我们无法充分强调外部存储机制的重要性。从穿孔卡片设备到如今的固态驱动器和云存储解决方案，外部存储一直是扩展数据容量存储功能的重要组成部分，还有助于促进用户之间轻松的数据传输；同时提高了安全性。

多种技术都属于外部存储设备的范畴：磁存储、光盘存储；闪存和固态驱动器都属于这一定义。每种平台都提供独特且专门的功能，在功能和性能特征方面满足不同用户的需求和偏好，这些用户遍布各个行业，并得到了广泛产品应用的支持。

外部存储设备的优点很多。它们提供了一条简单的途径来增加存储容量，而无需更改内部硬件配置。它们有助于将数据从一个设备或平台备份、传输到另一个设备或平台。其次，它们提供了灵活性和移动性，使用户可以随时随地访问他们的数据。

尽管内部存储技术的最新进展使得外部设备的归档功能对许多消费者来说不再必要，但它们对个人用户和组织来说仍然至关重要。它们适合作为初级计算机存储、次级数据备份，并确保在当今技术环境中提供可靠的可伸缩性解决方案。

总之，在当前的数字时代，外部存储设备仍然影响着我们存储、管理和检索数据的方式。也很清楚，技术无疑将继续改变外部存储设备，为当今用户提供他们所需的工具和资源，以满足他们不断增长的数据存储需求。