КТО, КАК И КОГДА СОЗДАЛ ЖЕСТОКИЙ ДИСК — 4 этапа развития винчестеров

Что, если бы развитие вычислительных машин в самом начале пошло по другому пути? Если бы технологии эволюционировали в другом направлении, и в 21 столетии для работы с ПК использовались перфокарты, как в ранних произведениях Айзека Азимова?

В эпоху флешек размером с фасолину трудно представить, что для компьютера вроде Gaming X39 нужно было бы выделить целую комнату в квартире. Или использовать машину размером с Манхэттен, спрятанную под землей, для исследований в области создания искусственного интеллекта. А обмениваться данными с устройством – исключительно при помощи перфокарт. Инстаграм и Фейсбук в таком будущем вряд ли бы появились.

Вероятно, это стало бы реальностью, если бы жесткий диск не изобрели. Статья подробно рассказывает, как появился первый HDD, как эволюционировал, и кого благодарить человечеству.

Предшественники и разработка жесткого диска

После окончания Второй Мировой войны акценты с военных разработок постепенно сместились в сторону развития технологий с коммерческой целью. Технология использования магнитной ленты стала вытеснять перфокарты. Детище немецких ученых было известно еще в 30-х годах, но вплоть до окончания войны было военной тайной Германии.

После многочисленных экспериментов американцы приспособили ее для записи и хранения электронных данных. Первым совместимым коммерческим устройством для презентации 1951 года стал UNIVAC I. Носитель приобрел такую популярность, что устанавливался на персональные ПК еще 50 лет.

Интересно: Правительственные организации разных стран, включая бывший СССР, предпочитали записывать важную информацию, к которой редко требуется доступ, именно на ленту.

Срок ее «жизни» в среднем не превышает 40 лет. Но чем больше объем данных, тем длиннее пленка. А бобины, соответственно, занимают площадь и требуют правильного хранения.

Конкуренцию ленте в середине 20 веке составлял магнитный барабан. Конструкция представляла собой цилиндр с нанесенным на поверхность слоем ферромагнетика. Во время работы барабан быстро вращался, а считывающие головки записывали или считывали информацию – каждая с отдельной магнитной дорожки. Чаще прибор служил оперативкой, но мог использоваться и как внешнее запоминающее устройство.

Работа с каждым из приспособлений требовала значительных затрат времени и усилий. Поэтому инженеры солидных компаний ломали головы над поиском альтернативы громоздким и неудобным системам. А в это время американский школьный учитель Рейнольд Джонсон соображал, как бы тесты учеников проверялись сами собой.

Судя по результату, мотивация у преподавателя оказалась сильнее, чем у ученых. Для хранения данных он создал технологию mark sense. С ее помощью карты с отметками карандашом трансформировались в перфокарты. Об изобретении прознала IBM и избавила Джонсона от проверки ученических знаний полностью.

Нужен небольшой апгрейд? 10 лучших внутренних жестких дисков на 500 Гб и 5 секретов качественной покупки

Компания не случайно стала одной из крупнейших электронных корпораций в мире. Тогда, в начале 50-х прошлого века, IBM не пожалела денег на талантливого разработчика. И под лабораторию для Рейнольда с командой выделили отдельное здание.

Кстати: Помимо главной задачи ученые вели исследования в других направлениях. Среди значимых наработок числятся попытки сконструировать автоматические часы для регистрации времени прихода и ухода сотрудника на рабочее место.

Что касается работы над созданием накопителя, здесь инженеры сосредоточились на опытах с магнитными технологиями. Чтобы подобрать правильный носитель, экспериментировали предметами разнообразных форм и материалов. В ход шли кольца и барабаны, стержни и проволока. Победа в соревновании досталась диску. Вращаясь вокруг оси, он обеспечивал быстрый доступ к данным, а площадь поверхности была достаточной для значительного объема информации.

Создание IBM 350 Disk Storage Unit

Стимулом ускорить работу для IBM и Джонсона стал заказ от ВВС Соединенных Штатов. Военным понадобился прибор, на котором можно было бы хранить 50 тысяч записей. Главным требованием стал моментальный доступ к каждой позиции картотеки.

Ни материал, ни технологию, которые соответствовали бы запросу, ученые тогда еще не определили. На разработки и тестирование, выявление и исправление ошибок ушло почти два года. В 1955-ом менеджмент концерна официально объявил, что носитель данных на магнитных дисках изобретен и пригоден к работе.

Для дома и работы: ТОП-5 лучших HDD на 2 TB – Рейтинг внутренних жестких дисков на 2000 Гб

Спустя год компания представила публике 350 Disk Storage Unit. Первый HDD больше напоминал шкаф и весил почти тонну. На ось громоздкого цилиндра (1,5 м х 1,7 м х 0,74 м) были нанизаны 50 дисков. Диаметр каждого – более полуметра, а поверхность покрыта ферромагнитным слоем.

Интересно: диски окрашивали вручную. Для равномерного нанесения использовали стаканчики из бумаги и шелковые чулки.

Объем устройства составил 3,75 Мб, что на тот момент было невероятной цифрой. Диски крутились со скоростью 1200 об/мин. Считывающие головки располагались на специальном приводе. При весе в полтора килограмма конструкция успевала передвинуться от нижнего диска к верхнему менее, чем за секунду.

Преимущества изобретения были очевидны:

• чтобы сохранить такой же объем данных, потребовалось бы более 60 тысяч перфокарт;

• доступ к записям был мгновенным, тогда как на работу с перфолентой тратилось несколько минут.

Сами по себе, отдельно Disk Storage Unit не продавались.Это сейчас каждый может купить WD60PURZ и собрать системник. Тогда же новинками укомплектовывали компьютеры IBM.

Первой машиной с настоящим HDD стал 305 RAMAC. Громоздкий и тяжелый, однако этот прибор отличался комфортным управлением. Конструкция включала также процессор, перфоратор, принтер, блок питания и рабочую панель. Оперировать ЭВМ можно было при помощи клавиатуры, пишущей машинки, системы для перфокарт и кнопок. Присутствовали и световые показчики для отражения этапов работы.

Стоил агрегат недешево – 10 тысяч долларов. Даже при покупке в лизинг владельцам приходилось выплачивать по $3200 ежемесячно. Поэтому позволить себе новинку IBM могли только правительственные организации и крупные корпорации.

Битва за рынок HDD

До конца 1960-х без участия IBM не происходило ни одно событие, касающееся «винчестеров». Большинство разработок в области принадлежит инженерам этой компании.

Любопытно: Термин «винчестер» появился случайно. Кеннет Хотон, руководитель направления, непреднамеренно так назвал устройство во время рабочей дискуссии.

Продукция бренда-пионера, несмотря на изменения в окружающем мире, оставалась привилегией корпоративных гигантов и госорганов. Стоимость и габариты приборов с памятью в 2-2,5 Гб делали их недоступными для рядового покупателя. В то же время число людей, работающих с компьютером или имевших доступ к нему, неуклонно росло.

Но индивидуальным пользователям предлагали лишь модели, рассчитанные на дискеты по 1,2 мегабайта. Лучшие устройства оснащали двумя дисководами, но и этого становилось недостаточно. Розничный рынок ускользал от IBM, а сама компания не стремилась к завоеванию.

Образовавшаяся ниша пустовала недолго. Один из разработчиков первого HDD – Эл Шугарт – прихватил несколько коллег и основал собственную фирму. Оставив позади «насиженное» место, инженеры Seagate Technology занялись разработкой жесткого диска для массового покупателя.

То ли стимулом стала новая цель, то ли желание превзойти уже конкурента-IBM, но работали ребята быстро. Всего спустя год создали и запустили в производство первое устройство для домашних ПК.

В тему: Что лучше, ноутбук или компьютер (ПК): 5 советов, как выбрать технику для своих нужд

Изделие скромно назвали ST-506. Место для данных ограничивалось 5-ю мегабайтами, и тягаться с промышленными вычислительными монстрами HDD не мог. Зато скорость оси в 3600 об/мин обеспечивала приемлемую оперативность отклика. Формат «винта» 5,25″ позволял не мудрить с отсеками и устанавливать его вместо дисковода.

Покупателям чудо техники обходилось в 1700 долларов, поэтому круг клиентов ограничивался их платежеспособностью. Впрочем, и первые цифровые фотоаппараты стоили целое состояние. Аналитики же предсказывали им провал на рынке. Когда же цена упала вдвое-втрое, «цифровики» вытеснили пленочные модели в массовом сегменте.

Вопреки предположениям, айбиэмщики предпочли дружить с Seagate, а не воевать. Результатом дальновидной сделки стал IBM 5160. В ПК ставили доработанный ST-412, вмещавший до 10 мегабайт информации. С момента выхода в 1983 году и по 1988-ой производитель реализовал более 25 млн устройств.

С Seagate сотрудничала и Western Digital, которая появилась на рынке в 1970-ом.

Среди прочей электроники фирма выпускала контроллеры. Именно их компания поставляла для устройств ST-412 и ST-506, рассчитанных на широкую аудиторию. Позже пути партнеров разошлись – WD сосредоточилась на деталях для альтернативных типов дисков, а с наступлением 90-х запустила собственное производство винчестеров. В 21 веке компании продолжают конкурировать.

Участников сражения на рынке HDD со временем становилось все больше. Разработчики уловили тенденцию и стремились превзойти друг друга в уменьшении размера устройств. Диск в привычном для современных пользователе формате 3,5″ – заслуга шотландцев из Rodime. Аппарат RO351 на 20 Мб состоял из двух элементов одинаковой емкости.

Полезно знать: ТОП-10 жестких дисков: как выбрать лучший?

Предка компактных накопителей для лэптопов и подобной техники разработали инженеры PrairieTek. Варианты на 5 и 10 мегабайт производили в форм-факторе 2,5 дюйма с 1988-го специально для комплектации ноутбуков.

Toshiba, кстати, вложила немалые деньги в рекламу, чтобы присвоить лавры создателя минивинчестера. Только ее Tamba-1 на впечатляющие 63 Мб появился на три года позже.

До 2005 года длилась борьба между брендами за лидерство на рынке пользовательских HDD. Победителями вышли WD и Seagate – остальные либо стали частью одного из концернов, либо закрылись.

Современные тенденции рынка винчестеров

В 21 веке удивить избалованных ассортиментом и доступностью компьютерной техники пользователей стало сложнее. Массовый покупатель выдвигает к жестким дискам такие требования:

1. Большой объем. Главное преимущество HDD перед другими накопителями – огромная емкость за демократичную стоимость. Конкурировать по вместимости с винчестерами твердотельные аппараты пока не могут. Да и цена на них значительно выше. А вот магнитные устройства предлагают и 12 Тб пространства, например, WD121KRYZ.

2. Возможность выбирать форм-фактор и без долгих поисков купить диск, соответствующий технике того или иного типа или бренда. На начало 2019 года используются два размера внутренних и внешних HDD: 2,5 и 3,5 дюйма. Основные виды устройств – для ПК, для лэптопа, серверные. Особняком держатся предложения для техники Apple.

Современные лидеры: ТОП-5 лучших производителей внутренних жестких дисков (HDD)

3. Привлекательный внешний вид. Это касается, в первую очередь, накопителей для внешнего подключения. В отличие от внутренних «собратьев», наружные модели всегда на виду. Поэтому юзеры считают их частью личного имиджа, аксессуаром, который помогает выделиться на фоне других. Производители учитывают этот момент, и стараются сделать дизайн устройств приятным для разных сегментов аудитории. Быстро находят поклонников элегантные модели вроде StoreJet 25 A3, яркие, как My Passport или защищенные типа HD710 Pro.

Последние 2-3 года жесткие диски восстановили позиции на рынке. После 2016-го, когда спрос на устройство рекордно упал, продажи HDD стали медленно, но неуклонно расти. Главной причиной эксперты считают дороговизну твердотельных накопителей 2017-го. Крупные производители вроде WD воспользовались шансом и нашли способы порадовать покупателей. Пока другие инновационные технологии доводятся до ума, ставку сделали на максимально возможное увеличение емкости винчестеров. Объем и устойчивость к многоразовой перезаписи остаются их ключевыми преимуществами в условиях экспансии SSD.

Лучшие модели:

Как показывает история, к винчестерам с момента появления предъявляют с каждым годом больше претензий. Активные пользователи и коммерческие структуры хотят получить бесконечный объем и скорость работы, а размеры жестких дисков уменьшить до флешки. При этом желательно, чтобы устройства продавали за копейки. Инженеры 60 с лишним лет неустанно трудятся над достижением этих целей. И, возможно, в ближайшее десятилетие изобретут технологию, с которой HDD сделают еще одну революцию в сегменте носителей данных.

Эволюция носителей: от перфокарт до SSD

17.02.2023

Автор: Дмитрий Мухарев

1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд

Эволюция носителей: от перфокарт до SSD

2

5

1

13

4

Носители информации прошли большой путь до появления современных жестких дисков и твердотельных накопителей. Рассказываем, с чего все начиналось.

Мы уже давно привыкли измерять информацию в терабайтах данных, и даже в простеньком домашнем компьютере можно найти емкий жесткий диск, а зачастую и быстрый твердотельный накопитель. Неудивительно, что в наше время мало кто задумывается о том, какой огромный путь прошли носители информации. С чего все начиналось, и как мы дошли до такой жизни, рассказываем в нашей статье.

Содержание

• Перфокарты
• Магнитные ленты
• Дискеты
• Оптические накопители
• Жесткие диски
• HD DVD и Blu-ray
• Твердотельные накопители и флешки

Перфокарты стали одной из первых попыток хранения информации в нативном для компьютеров машинном коде. Впервые они появились на свет еще в 14 веке и использовались в механических звонницах. Затем перфокарты нашли применение в ткацком станке Базиля Бушона, а технологию последнего усовершенствовал Жозеф Мари Жакар, и именно Жаккардовы устройства ткацких станков стали особенно популярны в Европе.

В 1837 году Чарльз Бэббидж разработал первую модель вычислительной машины на основе перфокарт. Им стал простейший калькулятор. Впоследствии эту идею доработал Герман Холлерит, создавший табулятор — первое устройство, способное считать информацию с перфокарты и вывести ее на бумажные носители. Именно его машина использовалась в переписи населения США, а в 1897 году и в переписи населения Российской Империи.

🔹  Яндекс.Дзен🔹  Вконтакте🔹 Телеграм🔹  Пульс Mail.ru

Что до непосредственно компьютерных технологий, то здесь перфокарты получили широкое распространение благодаря компании IBM, разработавшей для них специальный стандарт IBM-80. В привычном многим виде перфокарты представляют собой картонку с дырками, наличие или отсутствие которых в определенных местах перфокарты позволяло закодировать на них определенную информацию.

• Технологии

  Технологии минувшей эпохи: как работали пейджеры, дисководы и dial-up-модемы

На перфокарту вмещалось 80 байт данных. Вес перфокарт с 1 Гбайт данных превышал 20 тонн, а их площадь — 860 гектаров. Поэтому неудивительно, что впоследствии от массового использования перфокарт отказались, а им на смену пришла магнитная лента.

Первую магнитную ленту в 1927 году создал немецкий инженер Фриц Пфлеймер. В ней использовалась тонкая бумага с напылением из оксида железа. А год спустя он показал публике и первый прибор для магнитной записи. Но в те времена объема памяти перфокарт было еще достаточно, а их цена была заметно ниже магнитных лент. Поэтому широкое распространение они получили только в 1951 году и уже в другом виде.

Именно тогда компания Eckert-Mauchly Computer Corporation впервые использовала ее для записи компьютерных данных. Ну а в роли ленты выступила тонкая полоска металла из никелированной бронзы. Жителям же России наверняка запомнились обычные аудиокассеты с записанными на них компьютерными программами и играми, а звук считывания информации с таких носителей наверняка прочно врезался в память людей, заставших ZX Spectrum, Дельта и другие подобные компьютеры.

К слову, ленточные накопители никуда не исчезли, и до сих пор активно используются для долговременного хранения информации. А в 2020 году Fujifilm и IBM смогли увеличить плотность их записи до 317 Гбит на квадратный дюйм. Емкость ленточного накопителя выросла до 580 Тбайт.

• Советы

  Пять пережитков прошлого, которые есть в современных гаджетах

В 1971 году на свет появились первые дискеты. Их разработала компания IBM, планировавшая использовать такие устройства для рассылки своим клиентам обновления ПО. Первые дискеты представляли собой полимерный диск с магнитным покрытием, заключенный в пластиковый кожух для защиты. Ну а вместе с дискетами в компьютерах начали появляться и устройства для работы с ними — дисководы.

Первые 8-дюймовые дискеты могли хранить только 80 Кбайт данных. В 1973 году их емкость увеличилась до 256 Кбайт, а в 1975 — до 1 Кбайт. В дальнейшем дискеты становились все компактнее. На место 8-дюймовых моделей пришли 5,25-дюймовые, а в 1981 году появился привычный массовому потребителю формат 3,5 дюйма. Изначально 3,5-дюймовая дискета вмещала 720 Кбайт данных, но со временем ее емкость росла и достигла 2,88 Мбайт.

Как это ни странно, но оптические накопители появились на свет даже чуть раньше дискет. Это произошло в 1969 году с легкой руки компании Philips. Диски Laserdisc использовались для записи и просмотра фильмов, но хотя они и во многом превосходили кассеты VHS, так и не смогли вытеснить их с рынка. А в 1982 году на место Laserdisc пришел куда более успешный стандарт Compact Disc (CD) совместной разработки Sony и Philips.

Технически такие диски представляли собой поликарбонатную основу с покрытием из металла и лака. Запись на них производилась выдавливанием небольших углублений по спирали. При этом первые CD-диски не имели возможности перезаписи. Затем на рынке появились диски CD-R с дополнительным слоем между поликарбонатом и отражателем, поддерживающим однократную запись на носитель. Вершиной же эволюции CD-дисков стал стандарт CD-RW с возможностью многократной записи информации. Емкость таких носителей начиналась от 650 Мбайт и в определенное время достигла 800 Мбайт.

Ну а в 1996 году свет увидел формат DVD (Digital Versatile Disc). Конструктивно такие диски мало чем отличаются от CD, но имеют в 6,5 раза большую плотность записи за счет использования красного лазера с длиной волны 650 нм, позволившего заметно уменьшить размер одной ячейки памяти. Ну а в итоге, на такой носитель можно было записать 4,7 Гбайт данных, а при использовании двухсторонних DVD и все 17 Гбайт.

Жесткие диски знакомы, пожалуй, всем современным пользователям компьютеров. Они устанавливаются в большинство систем и до сих пор активно используются пользователями для недорогого хранения больших объемов информации. Но мало кто знает, что первый в истории жесткий диск был показан еще в 1956 году компанией IBM. Он насчитывал 50 алюминиевых пластин диаметром 61 см, весил почти тонну и вмещал 5 Мбайт данных — на то время это была фантастическая цифра.

• Компьютеры

  Топ-6 лучших жестких дисков для создания архивов

По принципу работу такой диск мало отличался от обычной магнитной ленты и такие использовал магнетизм. Чем он отличался, так это высокой скоростью работы за счет свободного перемещения считывающей головки по диску. Прародителем же современных HDD можно назвать появившийся в 1973 году IBM 3340 с двумя пластинами. Каждая из них имела емкость 30 Мбайт, а одна из пластин была съемной. Собственно, именно поэтому за ним закрепилось прозвище «30-30». А сами жесткие диски впоследствии стали называть винчестерами из-за сходства «30-30» с названием винтовки Winchester 30/30.

В 1983 году на рынке появились первые 3,5-дюймовые модели жестких дисков, а 5 лет спустя мир увидел и первые 2,5-дюймовые накопители. Оба форм-фактора HDD оказались настолько удачными, что они используются до сих пор. Впрочем, на этом развитие винчестеров не остановилось. Со временем они становились все быстрее, увеличивалась плотность их записи, менялись интерфейсы. Главной же вехой в их развитии стал 2005 год, когда производители внедрили в накопители метод перпендикулярной записи, позволивший кардинально увеличить их плотность.

CD- и DVD-диски наглядно показали производителям большой спрос на такой тип носителей. Но со временем емкость даже двухсторонних DVD оказалась недостаточной. Так на свет появились два конкурирующих формата HD DVD и Blu-ray. Разработкой первого из них занимались японские компании NEC, Toshiba и Sanyo, а за последний отвечал консорциум Blu-ray Disc Association, включающий в себя Sony, Panasonic, LG, Hitachi, Samsung и другие компании.

Победителем из этого противостояния вышел формат Blu-ray, и в 2008 году Toshiba объявила о прекращении разработки HD DVD. Мир отдал предпочтение Blu-ray. И не в последнюю очередь благодаря заметно большей емкости таких дисков, на которые можно было записать до 50 Гбайт информации. Blu-ray продолжили развиваться, объем памяти дисков увеличился до 100 Гбайт, у них появилась поддержка 4К-видео на 60 к/с и 10-глубиной цвета.

Современный компьютер сложно представить без быстрого SSD хотя бы в роли системного накопителя. Но сама флеш-память появилась еще в далеком 1984 году. Тогда же она получила и свое название «flash». Это слово символизирует процесс стирания данных из ячеек памяти.

• Компьютеры

  Какой M.2 SSD объемом 1 Тбайт выбрать в 2022 году: топ-10 лучших

Современный стандарт трехмерной флеш-памяти — NAND — был представлен в 1989 году. Сначала ячейки памяти могли хранить только один бит информации (SLC), потом появились ячейки с двумя (MLC), тремя (TLC) и четырьмя (QLC) битами. Технологии V-NAND и 3D NAND  позволили размещать ячейки памяти в несколько слоев, и в наше время уже никого не удивить, например, 196-слойной памятью. Менялись интерфейсы и скорость работы SSD, и сейчас на рынке отлично уживаются и простенькие твердотельные накопители с интерфейсом SATA, и быстрые M.2 SSD PCIe 4.0.

Впрочем, говорить о том, что твердотельные накопители обязательно используют флеш-память в корне неверно. Точнее в наше время это кажется очевидным, но на самом деле SSD получили свое название благодаря полному отсутствию подвижных элементов. Первый же такой накопитель появился за восемь лет до выхода первой флеш-памяти и использовал RAM-память общим объемом 2 Мбайт.

Читайте также

• Как выбрать внешний накопитель: практические советы и рекомендации
• Почему реальный объем накопителя всегда меньше заявленного?

Автор

Дмитрий Мухарев

Редактор направлений «Компьютерное железо» и «Технологии»

Была ли статья интересна?

Поделиться ссылкой

Нажимая на кнопку «Подписаться»,
Вы даете согласие на обработку персональных данных

Рекомендуем

Обзор смартфона realme C55: стильный, тонкий и недорогой

Обзор беспроводной колонки HONOR CHOICE Portable Bluetooth Speaker

7 предметов, которые лучше не ставить на холодильник

Цифровые визитки: что это такое и как они работают

Влюбиться в нейросеть: 5 историй, в которые трудно поверить

Система ABS в автомобиле: сокращает ли она тормозной путь?

Нейросети, доступные каждому: большой актуальный каталог

Что умеет GPT-4 и как пользоваться новым ChatGPT

Делаем аватарки с помощью нейросети: какой сервис лучше

Реклама на CHIP Контакты

Tech Time Warp of the Week: The World’s First Hard Drive, 1956

IBM выпустила первый в мире компьютерный жесткий диск в 1956 году. Он был больше холодильника. Он весил больше тонны. И это было похоже на один из тех массивных цилиндрических блоков кондиционирования воздуха, которые раньше стояли возле вашей школьной столовой.

Этот основополагающий жесткий диск был частью более крупной машины, известной как IBM 305 RAMAC, сокращение от «метод произвольного доступа к учету и контролю», и в классическом рекламном видео ниже вы можете увидеть его в действии в дни его славы. . А еще лучше, если вы когда-нибудь окажетесь в Маунтин-Вью, штат Калифорния, вы сможете увидеть одного из них во плоти. В 2002 году два инженера по имени Дэйв Беннет и Джо Фенг помогли восстановить старый RAMAC в Музее компьютерной истории в Маунтин-Вью, где он сейчас выставлен. И да, штука до сих пор работает.

Как нам рассказывается в фильме IBM 1956 года, в котором рассказывается о пяти годах исследований и разработок, завершившихся созданием RAMAC, Big Blue построила систему, «чтобы поддерживать бизнес-счета в актуальном состоянии и делать их доступными, а не ежемесячно или хоть ежедневно, но немедленно». Он должен был спасти компании от настоящей снежной бури бумажных документов, что так восхитительно продемонстрировано в фильме игрушечным пингвином, попавшим в искусственную снежную бурю.

До появления RAMAC, как поясняется в фильме, большинство предприятий отслеживали запасы, платежные ведомости, бюджеты и другую деловую информацию на старой доброй бумаге, распиханной по шкафам с документами. Или, если им повезло, у них был массивный компьютер, который мог хранить данные на катушках магнитной ленты. Но с лентой было не так просто иметь дело. Вы не могли добраться до одной части данных на ленте, не прокручивая все данные, которые были до нее.

Затем RAMAC подарила миру то, что называется хранилищем на магнитных дисках, которое позволяет без промедления извлекать любую часть данных. Жесткий диск системы состоял из 50 вертикально расположенных дисков, покрытых магнитной краской, и когда они вращались со скоростью 1200 об/мин, механическая рука могла сохранять и извлекать данные с дисков. Устройство сохраняло данные, изменяя магнитную ориентацию определенного места на диске, а затем извлекало их в любое время, считывая ориентацию.

«За всем этим стоял гигантский концептуальный скачок, — говорит Даг Спайсер, куратор Музея компьютерной истории.0013 ПРОВОДНОЙ . «[RAMAC] знает, где находится информация, и просто сразу же ее захватывает». Рука могла получать информацию со скоростью 100 000 бит в секунду.

>Люди теперь полностью зависят от такого хранилища, чтобы вести свой бизнес, общаться, поддерживать связь. Я не могу представить себе большего наследия, которое ты мог бы оставить, чем это.

Albert Hoagland

Это та же самая базовая технология, которая теперь манипулирует данными на всем, от вашего ноутбука до подавляющего большинства компьютерных серверов, лежащих в основе огромных веб-сервисов, которыми управляют такие компании, как Google, Amazon и Apple. Технология замедляется, уступая место более быстрым устройствам с «флэш-памятью».

Жесткий диск RAMAC может хранить примерно 5 МБ данных, что эквивалентно музыкальному файлу MP3. Это может показаться ничтожным, но в 50-х годах это было огромно.

RAMAC также был физически большим, занимая целую комнату. Во время рекламного фильма о Big Blue вы хорошо чувствуете его огромные масштабы, поскольку все люди, которые помогали строить это, — бухгалтеры и художники, химики и клерки, инженеры и электрики, стенографистки и продавцы — проходят мимо жесткого диска снаружи. Залитые солнцем помещения IBM в Сан-Хосе, Калифорния, примерно в 50 милях к югу от Сан-Франциско.

История жестких дисков

В 2016 году исполняется 60 лет со дня появления почтенных жестких дисков (HDD). В то время как новые компьютеры все чаще переходят на твердотельные диски (SSD) в качестве основного хранилища, жесткие диски остаются лидерами в области недорогого хранения данных большой емкости. Это важная причина, по которой мы до сих пор используем их в наших Storage Pods. Давайте покрутимся в Wayback Machine и посмотрим на историю жестких дисков. Давайте также подумаем о том, что может быть в будущем.

Все началось с RAMAC

IBM создала первый коммерческий компьютер с жестким диском и назвала его RAMAC — сокращение от Random Access Method of Accounting And Control. Его система хранения называлась IBM 350. RAMAC был большим — для его работы требовалось целое помещение. Одна только система хранения данных на жестких дисках была размером с два холодильника. Внутри было сложено 50 24-дюймовых пластин.

Для этого клиенты RAMAC получили менее 5 МБ — верно, мегабайт памяти. Маркетологи IBM не хотели, чтобы RAMAC хранил больше данных. У них не было никакой идеи, как убедить клиентов, что им нужно больше памяти, чем это.

Клиенты IBM пожертвовали более 3200 долларов за привилегию доступа к этой информации и ее хранения. МЕСЯЦ . (IBM сдавала свои системы в аренду.) В 2016 году это эквивалентно почти 28 000 долларов в месяц.

Шестьдесят лет назад хранение данных стоило 640 долларов за мегабайт в месяц. В IBM 1956 тарифов на хранилище, новый iPhone 7 будет стоить вам около 20,5 миллионов долларов в месяц. RAMAC тоже было намного сложнее засунуть в карман.

Подключи и работай

В наши дни на SD-карту размером с почтовую марку можно поместить 2 ТБ, но полвека назад все было совсем иначе. IBM продолжала совершенствовать системы хранения данных на жестких дисках, но системы по-прежнему оставались большими и громоздкими.

К началу 1960-х покупатели мэйнфреймов IBM жаждали большей емкости хранения, но у них просто не было места для установки устройств хранения размером с холодильник. Итак, умные ребята из IBM придумали решение: съемное хранилище.

Дисковый накопитель IBM 1311 Disk Storage Drive, представленный в 1962 году, привел к использованию дисковых пакетов IBM 1316, которые позволили клиентам мэйнфреймов IBM увеличивать емкость своих хранилищ настолько, насколько им было необходимо (или они могли себе это позволить). IBM резко уменьшила размер дисков с 24 дюймов в диаметре до 14 дюймов. Пакеты дисков по 9 фунтов помещаются в устройство размером с современную стиральную машину. Каждый пакет может содержать около 2 МБ.

Со своей стороны, я помню, как ребенком в середине 19-го я посетил дата-центр.70-х годов и увидеть вблизи съемные пакеты дисков IBM. Они выглядели примерно того же размера и размеров, что и праздничный торт: большие герметичные пластиковые контейнеры с ручками наверху.

Компьютеры превратились из дорогих диковин в деловом мире во все более важные устройства, необходимые для выполнения работы. IBM System/360 оказался чрезвычайно популярным и влиятельным мейнфреймом. IBM создала разные модели, но нуждалась в гибком хранилище для всей линейки продуктов 360. Поэтому IBM создала стандартное соединение жестких дисков. Другие производители переняли эту технологию, и так родилась кустарная промышленность: сторонние хранилища на жестких дисках.

Революция ПК

Вплоть до 1970-х годов компьютеры были огромными, дорогими, очень специализированными устройствами, которые могли себе позволить только крупнейшие предприятия, университеты и государственные учреждения. Падение цен на электронные компоненты, увеличение плотности микросхем памяти и другие факторы привели к возникновению совершенно новой отрасли: персональных компьютеров.

Изначально персональные компьютеры имели очень ограниченные, практически ничтожные возможности хранения данных. Некоторые использовали перфорированную бумажную ленту для хранения. Другие использовали аудиокассеты. Со временем персональные компьютеры стали записывать данные на гибкие диски. И со временем стоимость жестких дисков упала настолько, что пользователи ПК тоже могли их приобрести.

В 1980 году молодая компания-выскочка Shugart Technology представила жесткий диск емкостью 5 МБ, предназначенный для современных персональных компьютеров. Это были скудные 5,25 дюйма в диаметре. Поездка обошлась в 1500 долларов. Он окажется достаточно популярным, чтобы стать стандартом де-факто для ПК в 1980-х годах. Shugart сменила название на Seagate Technology. Ага. Тот самый Сигейт.

За 25 лет технология жестких дисков сократилась с устройства размером с холодильник до чего-то менее 6 дюймов в диаметре. И это было бы ничто по сравнению с тем, что должно было произойти в следующие 25 лет.

Появление RAID

Важная глава в предыстории Backblaze начинается в конце 1980-х, когда трое компьютерных ученых из Калифорнийского университета. Беркли ввел термин «RAID» в исследовательской работе, представленной на конференции SIGMOD, ежегодном мероприятии, которое проводится до сих пор.

RAID — это аббревиатура, обозначающая избыточный массив недорогих дисков. Идея состоит в том, что вы можете взять несколько отдельных устройств хранения данных — в данном случае жестких дисков — и объединить их в единую логическую единицу. Разделение работы по записи и чтению данных между несколькими устройствами может ускорить передачу данных. Это также может снизить вероятность потери данных.

Исследователи из Беркли не были первыми, кто выдвинул эту идею, которая витала в воздухе с 1970-х годов. Они сделали аббревиатурой, которую мы используем до сих пор.

RAID жизненно важен для Backblaze. RAID — это то, как мы строим наши Storage Pods. Наша последняя разработка Storage Pod включает 60 отдельных жестких дисков, собранных в четыре массива RAID. Затем компания Backblaze развила эту концепцию, внедрив собственный механизм стирающего кодирования Рида-Соломона для работы в наших хранилищах Backblaze.

С нашей последней конструкцией Storage Pod мы смогли втиснуть 480 ТБ в одно шасси, которое занимает пространство стойки 4U или около 7 дюймов вертикальной высоты в стойке для оборудования. Это далеко от 5 МБ памяти RAMAC размером с холодильник. Фактически в 96 миллионов раз больше памяти.

Больше, лучше, быстрее, больше

На протяжении 1980-х и 1990-х годов производители жестких дисков и ПК внедряли инновации и безвозвратно меняли рынок. 5,25-дюймовые диски вскоре уступили место 3,5-дюймовым дискам. (В Backblaze мы по-прежнему используем 3,5-дюймовые диски, разработанные для современных настольных компьютеров, в наших Storage Pods.) Когда популярность ноутбуков возросла, размер дисков снова сократился до 2,5 дюймов. Если сегодня вы используете ноутбук с жестким диском, скорее всего, это 2,5-дюймовая модель.

Потребность в более качественных, быстрых, надежных и гибких хранилищах также привела к появлению различных интерфейсов: IDE, SCSI, ATA, SATA, PCIe. Производители накопителей повысили производительность, увеличив скорость вращения шпинделя — скорость двигателя, вращающего жесткий диск. 5400 оборотов в минуту (об/мин) были стандартными, но 7200 давали лучшую производительность. Seagate, Western Digital и другие компании подняли планку, представив диски со скоростью вращения 10 000 об/мин, а затем и 15 000 об/мин.

IBM стала пионером в области коммерческого жесткого диска и за десятилетия вывела на рынок бесчисленное количество инноваций в области жестких дисков. В 2003 году IBM продала свое подразделение систем хранения Hitachi. Многие диски Hitachi, которые мы используем в Backblaze, восходят к IBM.

Твердотельные накопители

Даже когда жесткие диски нашли место в первых компьютерных системах, также создавались системы хранения данных на основе оперативной памяти. Запредельно высокая стоимость компьютерной памяти, ее сложность, размер и потребность в поддержании мощности для работы не позволили хранилищам на основе памяти завоевать какое-либо значимое значение. Хотя очень специализированные, дорогие системы нашли применение на рынках суперкомпьютеров и мэйнфреймов.

В конце концов энергонезависимая оперативная память стала быстрой, надежной и достаточно недорогой, чтобы можно было массово производить твердотельные накопители, но все же постепенно. Они были невероятно дорогими. К началу 19В 90-х вы могли купить 20-мегабайтный SSD для ПК за 1000 долларов, или около 50 долларов за мегабайт. Для сравнения, стоимость вращающегося жесткого диска упала ниже 1 доллара за мегабайт и будет падать еще больше.

Настоящий прорыв произошел с появлением твердотельных накопителей на основе флэш-памяти. К середине 2000-х Samsung, SanDisk и другие компании выпустили на рынок флэш-накопители, которые стали заменой жестких дисков. SSD стали быстрее, меньше и их больше. Теперь ПК, Mac и смартфоны включают флэш-накопители всех форм и размеров, и они будут продолжать двигаться в этом направлении. Твердотельные накопители обеспечивают лучшую производительность, лучшую энергоэффективность и позволяют создавать более тонкие и легкие конструкции компьютеров, так что это неудивительно.

Почтенный вращающийся жесткий диск, которому уже 60 лет, по-прежнему лидирует, когда речь идет о стоимости гигабайта. Производители твердотельных накопителей приближаются к паритету с жесткими дисками, но до достижения этой цели им еще далеко. Старомодный вращающийся жесткий диск по-прежнему дает вам максимальную отдачу от затраченных средств.

Но мы можем мечтать. Летом наш Энди Кляйн задался вопросом, как может выглядеть новый твердотельный накопитель Seagate емкостью 60 ТБ в одном из наших модулей хранения. Ему пришлось угадать цену, но, исходя из текущих рыночных оценок, Storage Pod на 60 дисков на основе SSD обойдется Backblaze примерно в 1,2 миллиона долларов.

Энди не завел друзей в бухгалтерии Backblaze после этой новости, так что, вероятно, в ближайшее время это не произойдет.

Будущее

По мере того, как компьютеры и мобильные устройства переходят от жестких дисков к твердотельным накопителям, легко сбрасывать со счетов жесткие диски как устаревшую технологию, которая скоро уйдет на второй план. Однако я бы призвал к некоторой осмотрительности. Кажется, каждые несколько лет кто-то объявляет жесткий диск мертвым. Тем временем производители жестких дисков продолжают находить способы оставаться актуальными.

Нет никаких сомнений в том, что рынок жестких дисков находится в периоде упадка и перехода. Продажи жестких дисков снижаются из года в год. Потребители переходят на твердотельные накопители или вообще отказываются от компьютеров Mac и ПК и выполняют больше своей работы на мобильных устройствах.

Тем не менее, инновации и разработка жестких дисков продолжаются. Мы заполняем наши собственные Storage Pods жесткими дисками емкостью 8 ТБ.