как изменились винчестеры за 60 лет существования? / Хабр

Современные жесткие диски являются сложнейшими высокотехнологичными приборами. Только представьте: размер пишущей части магнитной головки составляет всего 120 нанометров, а считывающей — лишь 70 нанометров. Чтобы вообразить подобный масштаб, достаточно посмотреть на то, как выглядит блок головок под 39-кратным увеличением на фоне монеты достоинством в 10 центов.

Сравнение размеров блока головок и монеты в 10 центов

При этом магнитные головки парят над пластинами на высоте около 12–15 нанометров, что достигается за счет экранного эффекта: под каждой из них, словно под крылом боинга на взлете, образуется воздушная (или гелиевая, если речь идет о решениях на платформе HelioSeal) подушка, обеспечивающая необходимую подъемную силу. С учетом столь мизерного расстояния, поверхность самих блинов должна быть идеально гладкой, ведь малейшая неровность приведет к необратимому повреждению компонентов устройства. Точность изготовления пластин легко оценить на следующем примере.

Если бы мы могли увеличить 2,5-дюймовый накопитель приблизительно в 13 миллионов раз так, чтобы зазор между пластиной и магнитной головкой достиг 1 метра, то последняя преодолевала бы путь, сопоставимый с расстоянием между Нью-Йорком и Сан-Франциско (> 4000 километров), причем перепад высот на всем его протяжении не превышал бы 4 сантиметров.

Точность исполнения современных HDD в масштабах реального мира

Тем удивительнее становится тот простой факт, что базовые принципы конструкции HDD не меняются на протяжении вот уже 60 лет! О том, какой тернистый путь преодолели винчестеры со времен монструозного RAMAC до настоящего времени, мы и расскажем в сегодняшней публикации.

От RAMAC до «винчестера»

Первый в мире жесткий диск появился еще за 15 лет до изобретения дискеты — в 1956 году. Прародителем современных HDD стало детище корпорации IBM — модель 305 RAMAC, название которой представляет собой аббревиатуру от «Random Access Method of Accounting and Control» («Метод случайного доступа к учету и контролю»). Агрегат имел колоссальные размеры, сопоставимые с габаритами промышленного рефрижератора, весил почти тонну (а если быть точным — 970 килограмм) и представлял собой систему из 50 алюминиевых пластин, покрытых ферромагнетиком, диаметр каждой из которых составлял 24 дюйма (61 сантиметр).

Прародитель современных жестких дисков — IBM RAMAC 305

Скорость вращения блинов достигала впечатляющих по тем временам 1200 оборотов в минуту, что обеспечивало время доступа около 600 миллисекунд и скорость передачи информации 8,8 байта в секунду. Эти цифры усредненные. Все дело в том, что прибор имел лишь один считыватель, перемещающийся между пластинами с помощью шагового двигателя. Такой подход вызывал неизменные задержки в том случае, если компьютеру было необходимо получить данные, записанные, к примеру, на первом и пятидесятом диске. Другим слабым местом RAMAC 305 оказалась надежность системы: поскольку пишущая головка непосредственно касалась поверхности пластин, это приводило к сильному нагреву и быстрому механическому износу обеих деталей.

Несмотря на перечисленные недостатки и высокую стоимость (цена вопроса — 10 000 долларов США, однако клиенты могли оформить лизинг — «всего» за 3200 долларов в месяц), в IBM смогли реализовать около 1000 изделий, ведь шкаф, способный сохранить 5 мегабайт, успешно заменял собой 64 000 перфокарт и работал куда шустрее накопителей на магнитных лентах, также активно используемых в IT-индустрии для архивации данных начиная с 1951 года. Кстати, после приобретения HGST (бывшее подразделение Hitachi) в распоряжении Western Digital оказался производственный комплекс IBM, расположенный в Лайв Оакс, — именно здесь разрабатывались первые устройства серии RAMAC 305, несколько из которых сохранили работоспособность вплоть до настоящего времени.

В 1961 году RAMAC 305 был снят с производства — на смену ему пришел IBM 1301, воплотивший в себе ряд важных инноваций. Главным новшеством стала реализация технологии Air Bearing — между блинами и пишущей головкой появился зазор 5 микрометров, что позволило повысить надежность и долговечность прибора. Сами пластины отныне были двусторонними, причем каждая из них получила собственное считывающее устройство.

На острие прогресса: накопитель IBM 1301

Благодаря перечисленным особенностям, IBM 1301 получился практически в 3 раза производительнее предшественника, а также более емким: время доступа сократилось до 180 миллисекунд, скорость вращения шпинделя увеличилась до 1800 оборотов в минуту, а объем хранимой информации достиг 28 мегабайт (то есть плотность записи составила 520 бит на квадратный дюйм). Кроме того, IBM несколько скорректировала ценовую политику для новой модели: теперь арендовать оборудование можно было за 2100 долларов, и это при цене в 115,5 тыс. долларов.

Следующий весьма важный шаг был совершен уже в 1962 году. Модификация 1311 принципиально отличалась тем, что получила сменные кассеты. Каждая из них при весе 4,5 кг имела в своем составе 6 «компактных» (всего-то 14 дюймов) магнитных дисков. Для записи было доступно лишь 10 плоскостей (внешние поверхности были лишены ферромагнитного слоя) суммарной емкостью 2,6 мегабайта, что сравнимо с 25 тысячами перфокарт или 1⁄5 стандартной катушки.

Из-за портативности IBM 1311 оказался менее производительным: хотя плотность записи увеличилась в 2 раза (1025 бит на квадратный дюйм), скорость вращения пришлось уменьшить до 1500 оборотов в минуту, в итоге среднее время доступа к сектору, который мог вместить 100 байт, возросло до 250 миллисекунд. Несмотря на это, модель снискала огромную популярность в корпоративной среде, так как заменяемые картриджи позволили значительно снизить стоимость хранения единицы информации.

Вот так выглядела процедура замены кассеты на IBM 1311

Благодаря коммерческому успеху, IBM 1311 выпускался свыше 10 лет — вплоть до 1975 года, и хотя за этот период модельный ряд жестких дисков пополнился усовершенствованными моделями 2302, 2305 и 1311, ни одна из них не получила столь же широкого распространения.

Зато в историю вошел аппарат под индексом 3340, увидевший свет в 1973 году. В первую очередь в нем были доведены до ума уже имеющиеся технологии. Усилиями инженеров корпорации время доступа к сектору сократилось в 10 раз по сравнению с предшественником, составив 25 миллисекунд, скорость же передачи данных достигла 885 килобайт в секунду. Для улучшения аэродинамики, корпуса кассет были сделаны полностью герметичными, что позволило нивелировать влияние факторов окружающей среды на магнитные пластины, повысив их надежность.

Первый в мире «винчестер» — накопитель IBM 3340 30-30

Сам прибор обзавелся микрочипом, который более точно просчитывал траекторию движения магнитных головок и корректировал скорость вращения шпинделя, что позволило повысить точность позиционирования, сократить расстояние между треками и, как следствие, повысить емкость каждого картриджа до 30 МБ. Кроме того, устройство научилось обслуживать два дисковых модуля — стационарный и съемный, на что указывал суффикс «30-30». Именно благодаря этой маркировке с легкой руки Кеннета Э. Хотона, руководителя проекта, к аппарату прицепилось жаргонное название «винчестер» — в честь всемирно известной винтовки Winchester, использующей патроны 30-30. В оригинале данные цифры означали калибр пули (0,3 дюйма) и вес порохового заряда (30 гран).

Сегодня же винчестер стал обиходным названием жестких дисков любых моделей.

Внедрение технологии тонкопленочного покрытия

Важной вехой в эволюции жестких дисков является создание тонкопленочного магнитного покрытия. Хотя изыскания в данной области начались еще в конце 1960-х годов на базе исследовательского центра в Йорктаун-Хайтс (Нью-Йорк), вплоть до конца 80-х в ходе производства блинов использовался оксид железа. Покрытие получали следующим образом: быстро вращающаяся алюминиевая заготовка заливалась суспензией, представляющей собой порошок Fe2O3 в полимерном растворе. Под действием центробежных сил состав равномерно распределялся по поверхности. Затем следовал этап шлифовки и нанесения внешнего, защитного слоя, характеризующегося низким коэффициентом трения, который также полировался.

Главный недостаток подобного покрытия — механическая хрупкость: в случае столкновения с головкой оно с легкостью крошилось, а сам диск приходил в негодность. Тем не менее, благодаря простоте технологии и ее дешевизне, оксидное покрытие благополучно применялось в носителях информации практически четверть века.

Последствия «залипания» пишущей головки: диск получил необратимые повреждения

Переход же на тонкопленочный рабочий слой сделал возможным появление инновационной модели накопителей IBM 3370, представленной на рынке в 1979 году. Система, состоящая из 7 дисков диаметром 14 дюймов, могла похвастаться плотностью записи до 7,53 мегабита на квадратный дюйм и имела объем уже 571,3 мегабайта. Скорость передачи информации при этом возросла до 1,86 мегабайта в секунду, а среднее время доступа сократилось до рекордных 20 миллисекунд. Цена аппарата также оказалась весьма демократичной — приобрести устройство можно было всего за 35 100 долларов, а ставка аренды снизилась до 900 долларов в месяц. Данное решение было разработано специально для серверной платформы IBM System/38 — к каждой машине можно было подключить максимум четыре жестких диска, что обеспечивало суммарную емкость хранилища 2,28 гигабайта, о чем на тот момент можно было только мечтать.

Серверная платформа IBM System/38

Все перечисленное стало возможным именно благодаря применению тонкопленочного покрытия. Изначально для его создания использовалась гальванизация, на смену которой пришел более совершенный метод вакуумного напыления. Сам технологический процесс выглядит следующим образом: используемые вещества и сплавы переводятся в газообразное состояние в вакуумных камерах, затем производится их осаждение на подложку, в роли которой выступает алюминиевый диск.

Независимо от способа, на первом этапе на металлическую поверхность наносился фосфорит никеля, вслед за ним — сплав кобальта, обладающий магнитными свойствами, последним же шел защитный углеродный слой, по прочности сопоставимый с алмазом. Благодаря его наличию удалось практически полностью исключить вероятность повреждения рабочей поверхности в случае ее контакта с пишущей головкой (например, вследствие резкого сотрясения). Но главное — использование тонкопленочного покрытия позволило значительно уменьшить расстояние между магнитной головкой и блином, что помогло повысить плотность записи в десятки раз.

Именно благодаря технологии тонкопленочного покрытия уже в 1980 году IBM представила первый жесткий диск, преодолевший гигабайтный рубеж. Модель 3380 имела емкость 2,52 гигабайта, при этом скорость передачи данных достигла вполне приемлемых 3 мегабайт в секунду.

Начало эры винчестеров для персональных компьютеров

Все перечисленные выше HDD были ориентированы сугубо на корпоративный сектор. И даже если закрыть глаза на цену, вряд ли хоть кто-нибудь, кроме совсем уж идейных энтузиастов, согласился бы поставить в собственном доме внушительных размеров шкаф, пускай и вмещающий огромное количество информации. Вплоть до конца 70-х жесткие диски оставались прерогативой крупных коммерческих и государственных предприятий. На тот момент ПК комплектовались одним или двумя дисководами под 5,25-дюймовые дискеты, каждая из которых была способна сохранять до 1200 килобайт данных, чего рядовому пользователю вполне хватало.

Но компьютерная революция была неумолима — все больше покупателей приобщалось к информационным технологиям, а значит, появлялось и все большее число придирчивых клиентов, которых уже не удовлетворяли рамки в 1,2 мегабайта. Спрос рождает предложение, однако на этот раз IBM осталась не у дел: сосредоточившись на бизнес-сегменте, компания упустила розничный рынок, и пустовавшую нишу заняла небольшая фирма Seagate, основанная Элом Шугартом и несколькими другими сотрудниками, ранее покинувшими уютные офисы всемирно известной корпорации. Именно они создали в 1980 году первый в мире HDD потребительского класса, получивший неброское название ST-506.

Seagate ST-506 — первый в мире HDD для персональных компьютеров

Устройство предназначалось для установки в стандартный 5,25-дюймовый отсек (монтировалось на место флоппи-дисковода) и имело объем всего 5 мегабайт, что не идет ни в какое сравнение с промышленными моделями. Зато винчестер мог похвастаться неплохим быстродействием, а все благодаря внушительной скорости шпинделя, достигшей 3600 оборотов в минуту. Цена накопителя составила 1700 долларов — таким образом, каждый мегабайт информации обходился владельцу новинки в 340 долларов США.

Что же касается IBM, то корпорация решила не ввязываться в борьбу за массового пользователя, напротив — заключила стратегическое соглашение с новоявленным конкурентом. В результате 8 марта 1983 года на рынке появилась модификация легендарного IBM PC — IBM 5160 или IBM PC/XT (постфикс XT являлся сокращением от eXtended Technology), которые оснащались усовершенствованной модификацией жесткого диска ST-412, вмещавшей уже 10 мегабайт данных. Насколько удачным оказалось такое решение, легко понять из цифр: к 1988 году было реализовано свыше 25 миллионов персональных компьютеров данной серии.

IBM 5160, оснащенный жестким диском Seagate ST-412

Тренд на миниатюризацию подхватили и другие предприятия. Так, уже в 1983 году шотландская фирма Rodime представила устройство под названием RO351. Мало того, что этот накопитель получил две пластины по 10 мегабайт каждая, он к тому же оказался куда миниатюрнее конкурентов: HDD был выполнен в привычном нам с вами форм-факторе 3,5”. А прародитель современных решений, используемых в составе ноутбуков и портативных носителей информации, появился уже в 1988 году — именно тогда компания PrairieTek начала массовое производство 2,5-дюймовых дисков на 5 и 10 мегабайт, рассчитанных на эксплуатацию в составе лэптопов. Забавно, что о предприятии из Лонгмонта (штат Колорадо) уже мало кто помнит, считая первым миниатюрным винчестером модель Tamba-1, выпущенную Toshiba лишь три года спустя. Возможно, причина кроется в продуманном маркетинге — компактный накопитель, способный похвастаться емкостью 63 мегабайта и весивший всего 200 грамм, подавался не иначе как главный козырь обладателя, что крайне удачно обыграли на рекламных плакатах.

Toshiba Tamba-1 — ваш главный козырь!

Ключевые вехи, определившие вектор развития жестких дисков

По большому счету, дальнейшая эволюция жестких дисков сводится к трем простым словам — быстрее, вместительнее, надежнее. На этом пути случалось всякое: нередко стремление создать как можно более производительные устройства заводило в тупик как небольшие компании, так и крупные корпорации. Ярким примером бесперспективного направления развития можно назвать повышение скорости вращения шпинделя. Если в конце 80-х таковая достигла рубежа в 3600 оборотов в минуту, то уже в 1992 году на рынке появился Seagate Barracuda 2LP — первый винчестер, способный похвастаться показателем 7200 оборотов в минуту.

Первый диск со скоростью вращения шпинделя 7200 оборотов в минуту — Seagate Barracuda 2LP

На этом следовало бы остановиться, но «гонка вооружений» диктовала собственные правила. Вслед за «Барракудой» последовал «Гепард», разгонявшийся уже до 10 000 оборотов. Компания Western Digital также не отставала, вскоре представив миру десятитысячник под кодовым названием Raptor. И хотя вышеуказанные накопители обладали куда более внушительной производительностью, столь высокие скорости значительно увеличивали конечную стоимость изделий из-за необходимости в более дорогих подшипниках, а также способствовали заметному сокращению времени наработки на отказ, что для серверных решений (а именно так позиционировались перечисленные модели) являлось неприемлемым. С наступлением эры SSD потребность в «оборотистых» HDD практически полностью отпала, и в настоящее время верхней планкой по-прежнему остается скорость 7200 оборотов в минуту, а «гоночные» винчестеры оказались более не нужны ни представителям IT-индустрии, ни энтузиастам.

Впрочем, случаи, подобные описанному выше, единичны — чаще всего стремление усовершенствовать жесткие диски приводило к удивительным научным открытиям либо появлению новых стандартов. Рассмотрим наиболее значимые события в хронологическом порядке.

Разработка интерфейса IDE

Изначально для подключения жестких дисков к персональным компьютерам использовались платы расширения с интерфейсом ST-506 или более совершенным ST-412, получившим поддержку функции буферизованного поиска (это помогло сократить время доступа до 15–30 миллисекунд), а также методом записи RLL (запись с групповым кодированием), которая и позволила увеличить емкость одноименных винчестеров, выпускаемых Seagate, вдвое.

В 1986 году Western Digital совместно с компанией Compaq завершили разработку принципиально нового стандарта, названного IDE (Integrated Drive Electronics — «встроенные электронные компоненты»). С этого момента AT-совместимый контроллер, использующий 16-разрядную шину ISA, стал неотъемлемой частью накопителя, что благоприятно отразилось на стоимости дисковой подсистемы в целом: хотя цена устройства несколько возрастала, пользователь более не нуждался в приобретении дополнительных модулей. В свою очередь, контроллер канала становился универсальным, а контроллер привода уже был рассчитан на конкретную модель HDD, что упрощало производственный процесс, также открывая перед вендорами практически неограниченные возможности для экспериментов с прошивкой.

Создание GMR-головок

Гигантский магниторезистивный эффект (Giant magnetoresistance, или GMR) был открыт в 1988 году французским физиком Альбертом Фертом и немецким ученым Петером Грюнбергом. Они обнаружили, что при помещении образцов хрома и железа, имеющих четкую кристаллическую структуру, в сильное электромагнитное поле фиксируется резкое возрастание электрического сопротивления материала, что объясняется несовпадением вектора магнитного поля и спина электронов вещества. Напротив, если направление вращения электронов соответствует ориентации магнитного поля, сопротивление оказывается значительно меньше.

Изменение электрического сопротивления под действием магнитного поля

Инженеры компании IBM быстро поняли, что этот феномен можно использовать на практике. Результатом их работы стало появление в 1994 году сенсорного элемента (кстати, при его создании использовалось описанное выше тонкопленочное напыление), в основе которого лежал GMR-эффект, а первыми коммерческими винчестерами, в которых применялась данная технология, стали IBM Deskstar 16GP объемом 16 гигабайт.

Новое поколение магнитных головок было способно улавливать значительно более слабые сигналы, создаваемые поверхностью магнитной пластины, что позволило увеличить плотность записи в несколько раз за счет уменьшения площади сенсора и, как следствие, более компактного расположения треков. Уже в 1998 году IBM объявила о преодолении рубежа в 11,6 гигабита на квадратный дюйм, тогда как верхним порогом для классической MR-записи оказалось лишь значение 3,09 гигабита на квадратный дюйм (такой плотностью записи мог похвастаться 2,5-дюймовый накопитель для ноутбуков IBM Travelstar 8GS объемом 8,1 гигабайта). Именно благодаря этому открытию в последующие четыре года емкость жестких дисков увеличилась практически на 5000%, преодолев психологический барьер в 100 гигабайт.

Переход на метод перпендикулярной записи

Поставки первых накопителей, использующих PMR (Perpendicular Magnetic Recording), начались лишь в 2006 году. Вплоть до 2005 года биты информации сохранялись в магнитных доменах, вектор которых лежал параллельно плоскости диска. При всей простоте, такой подход обладал существенным недостатком: для того чтобы побороть коэрцитивность (переход магнитных частиц в однодоменное состояние), между треками приходилось оставлять внушительную буферную зону, и в какой-то момент дальнейшее повышение плотности записи стало невозможным физически.

Метод параллельной магнитной записи

Метод же перпендикулярной записи, известный еще с 70-х годов XX века, но не применявшийся в коммерческих продуктах из-за более сложной реализации, решил эту проблему за счет того, что вектор магнитной направленности стал располагаться под углом 90° относительно поверхности блина. Это позволило сократить промежуток между отдельными дорожками и при этом дополнительно повысить стабильность магнитных доменов. Переход на PMR обеспечил значительный прирост плотности записи: уже в первых образцах таковая возросла более чем на 30% — до 400 гигабит на квадратный дюйм, а современные модели достигли планки 1 терабит на квадратный дюйм.

Метод перпендикулярной магнитной записи

Внешние накопители сегодня: облик имеет значение

Эволюция жестких дисков продолжается: новые технологии магнитной записи вскоре позволят вывести на рынок устройства объемом в десятки терабайт, о чем несколько лет назад нельзя было даже мечтать. Но если потребности корпоративных клиентов не меняются со времен RAMAC 305, то интересы рядового потребителя более не ограничиваются сухими цифрами технических характеристик. В современных реалиях практически каждый девайс, независимо от истинного назначения, становится неотъемлемой частью персонального имиджа. Невзрачные, угловатые коробочки более неинтересны людям — покупатель желает получить в свое распоряжение не просто удобный и функциональный инструмент, а стильный аксессуар, который органично впишется в общую концепцию созданного образа.

Предвидя такое развитие событий, Western Digital обновила линейку переносных накопителей My Passport, наглядно доказав: даже такой сугубо утилитарный предмет, как внешний HDD, способен стать средством самовыражения.

Обновленная линейка накопителей WD My Passport

Визуальная концепция создавалась в тесном сотрудничестве с компанией Fuseproject — мировым лидером в сфере разработки промышленного дизайна, в числе клиентов которой были такие известные бренды, как Microsoft, Disney, BMW, Johnson & Johnson и многие другие. Размышляя над образом My Passport, мы стремились сделать все возможное, чтобы для конечного пользователя обладание данным девайсом переросло в уникальный, личный опыт восприятия.

Мы храним на внешних дисках фото и видеозаписи важнейших событий жизни, любимую музыку, книги и фильмы — все то, что нам дорого по тем или иным причинам. И если для компьютера фотография является лишь набором нулей и единиц, то для человека она — воплощение эмоций, неотъемлемая составляющая его прошлого, навсегда запечатленная в статическом изображении. Именно эту мысль как нельзя более точно передает облик My Passport. Корпус каждого HDD разделен на две равные половины прямой линией, символизирующей границу соприкосновения двух реальностей — физической (рельефная поверхность с отчетливой текстурой) и цифровой (ее символизирует лаконичная глянцевая часть устройства). На пересечении столь разных и непохожих миров как раз и находится портативный накопитель, способный помочь своему обладателю сохранить воспоминания и впечатления в виде последовательности битов.

Изысканный, лаконичный дизайн корпуса

Разрабатывая WD My Passport, мы не забыли и о потребительских свойствах — компактные и стильные накопители способны удовлетворить насущные потребности самого привередливого покупателя. Модельный ряд представлен устройствами емкостью от 1 до 4 терабайт. Подключение к персональному компьютеру осуществляется посредством интерфейса USB 3.0 (кабель под цвет корпуса поставляется в комплекте), при этом скорость передачи данных достигает 110 мегабайт в секунду, что является одним из самых высоких показателей среди внешних HDD. Чтобы использовать жесткий диск, можно задействовать штатные средства операционной системы (поддерживаются актуальные версии Microsoft Windows 7, 8 и 10) либо воспользоваться фирменной утилитой WD Backup. С ее помощью можно настроить резервное копирование по расписанию, выбрать папки, которые необходимо сохранять, включить автоматическую синхронизацию файлов в случае их редактирования. Также предусмотрена возможность подключения облачного сервиса Dropbox.

Настройка резервного копирования через утилиту WD Backup

Для защиты конфиденциальных данных владелец WD My Passport может воспользоваться приложением WD Security — вся информация будет зашифрована, а доступ к диску станет возможен только при наличии пароля. Чтобы не вводить кодовую фразу каждый раз, можно присвоить компьютеру статус доверенного устройства — в этом случае разблокировка будет осуществляться автоматически при подключении.

Защита WD My Passport паролем

Помимо этого, мы добавили еще одну весьма интересную и полезную функцию Return-if-Found («Верните, если нашли»). За говорящим названием скрывается виртуальная визитка, которая будет высвечиваться на экране компьютера при каждом подключении. Здесь пользователь может указать свой телефон или электронную почту, благодаря чему в случае утери винчестера отыскавший его человек сможет связаться с хозяином, используя предоставленные контактные данные. И разумеется, все накопители серии поддерживают приложение WD Drive Utilities, с помощью которого можно узнать показатели S.M.A.R.T., оценив оставшийся рабочий ресурс устройства.

Обновленная линейка портативных жестких дисков My Passport понравится не только тем, кто ставит во главу угла удобство и функциональность, но и ценителям элегантных форм и оригинальных дизайнерских решений. Сочетая практичность и стильный облик, сбалансированные, всецело отвечающие современным реалиям девайсы придутся по вкусу самой взыскательной аудитории и способны стать отличным подарком на Новый год или Рождество.

Автор: Наталья Хлудова

как работает и производительность жестких HDD дисков, преимущества и недостатки

Изобретение первых компьютеров привело к возникновению необходимости хранения цифровых данных, что стало началом истории винчестера на магнитной ленте.

Первые жесткие диски

Дебютный жесткий диск HDD RAMAC 305 был выпущен корпорацией IBM в 1956 году. Он представлял собой устройство из 50 металлических пластин, сопоставимое по габаритам с производственным рефрижератором весом в тонну. Накопитель обеспечивал доступ к данным за 600 миллисекунд, скорость информационного обеспечения составляла 8,8 байтов в секунду. Система была ненадежной, так как элементы быстро нагревались и изнашивались, и в 1961 году выпуск модели RAMAC 305 был остановлен.

Последователем данного винчестера стал IBM 1301, выпущенный в этом же году по технологии Air Bearing, которая позволила увеличить срок службы прибора за счет воздушного слоя между головкой и поверхностью накопителя. В 1962 году появилась модифицированная модель 1311 со сменными кассетами. 

В 1973 году в историю вошла модель HDD диска IBM 3340. Устройство обеспечивало получение доступа к информации за 25 миллисекунд и высокую скорость передачи данных – 885 килобайт в секунду.

Существенное влияние на эволюцию винчестеров оказало изобретение тонкопленочного магнитного покрытия. Благодаря этой разработке в 1979 году появился накопитель IBM 3370, у которого плотность записи была увеличена в десятки раз.

В 1980 году появилась модель 3380 с емкостью 2,52 гигабайта и скоростью информационного обеспечения 3 мегабайта в секунду.

Комьюнити теперь в Телеграм

Подпишитесь и будьте в курсе последних IT-новостей

Подписаться

Революция в индустрии HDD

Упомянутые выше винчестеры были направлены на использование в корпоративном сегменте. Ввиду компьютерной революции пользователи ПК стали более придирчивыми – возможности хранить 1,2 мегабайта данных на дискете диаметром 5,25 дюймов людям было уже недостаточно.

С учетом требований пользователей в 1980 году компания Seagate разработала премьерный жесткий диск HDD для широкого потребления, который назывался ST-506.

В 1983 году IBM выпустила видоизмененный стандарт накопителя IBM PC – IBM 5160, который вмещал 10 мегабайт информации.

Значительным прорывом в эволюции стал выпущенный в 1988 году HDD в формате 2,5 дюйма и емкостью 20 мегабайт – PrairieTek 220. Десять лет спустя данный формат начали использовать в разработке ноутбуков. В 1992 году на рынок вышел Seagate Barracuda 2LP – новый HDD диск, шпиндель которого вращался со скоростью 7200 оборотов в минуту.

Конец 20 века был ознаменован временем скоростных пластин и появлением современных стандартов. 

Как работает HDD

Винчестер изготавливают из специализированного пластика и стекла. Запись информации производится на магнитные диски – алюминиевые или стеклянные пластины с покрытием из ферромагнитного материала.

На оси жесткого диска HDD размещается одна или несколько пластин, число которых влияет на его производительность. Устройство делает 5000 оборотов в минуту, поэтому чем больше пластин, тем больший объем данных можно записать.

Площадь HDD состоит из окружностей с отрезками, которые называются дорожками. Диск получается разделен на несколько секторов. Если соединить между собой дорожки всех пластин с одинаковым радиусом, то они образуют цилиндр.

Для получения доступа к определенной ячейке памяти необходимы следующие данные:

• номер цилиндра;
• номер головки чтения;
• номер сектора.

Главным недостатком HDD дисков является большое количество подвижных элементов, что приводит к износу устройства. Кроме того, следует отметить следующие физические ограничения эффективности работы HDD:

• недостаточная скорость вращения диска;
• низкая скорость движения считывающей головки;
• инертность головки чтения/записи;
• высокая концентрация данных на единице площади пластины.

Выпуск интерфейсов IDE и SATA

Для подключения первых винчестеров к ПК использовали платы расширения с интерфейсами ST-506 и ST-412. В 1986 был представлен новый стандарт IDE (АТА), в котором контроллер привода размещался внутри устройства, а не в виде отдельной платы расширения, как в предыдущих интерфейсах.

HDD с параллельным интерфейсом подключения к компьютеру имели следующие преимущества:

• улучшение функциональности винчестера за счет меньшего расстояния до контроллера;
• упрощение управления накопителем, так как контроллер канала IDE находится отдельно от элементов привода;
• снижение стоимости дисковой подсистемы за счет отсутствия необходимости покупки дополнительных модулей;
• облегчение производственного процесса благодаря тому, что контроллер привода предусмотрен для конкретного стандарта HDD.

Интерфейс IDE (ATA) ежегодно совершенствовался, и в январе 2003 года была представлена новая спецификация SATA Revision 1.0. Ключевой ценностью HDD с интерфейсом SATA стало применение последовательной шины, а не параллельной. Это позволило работать на более высоких частотах за счет отсутствия потребности синхронизации каналов и большей устойчивости кабеля к помехам. Интерфейс SATA быстро развивался: в 2004 году было выпущено второе поколение, а в 2008 году третье. 

Перспективы эволюции HDD

Спрос на хранение больших объемов информации растет, поэтому можно с уверенностью сказать, что потребность в жестких дисках сохранится на ближайшие пару десятилетий.

Кроме того, в наши дни существуют методы, которые могут сгладить недостатки HDD. Например, был создан избыточный массив RAID, благодаря которому HDD работает быстрее и надежнее. 

Жесткие диски используют в персональных компьютерах и в центрах обработки данных. Виртуальные выделенные серверы и хостинги также размещают на HDD дисках (хотя все чаще на SSD и NVMe).

Более подробно об аренде выделенного сервера можно прочитать в этой статье.

Прекращение эксплуатации жестких дисков возможно в случае совпадения двух факторов:

• Стоимость гигабайта SSD будет равна или меньше цены гигабайта HDD.
• Пользователи станут использовать только облачное хранение для всего развлекательного контента (книги, фильмы, игры, приложения, сериалы). В таком случае отпадет необходимость в локальном хранении больших объемов информации, но возникнет потребность масштабного размещения облачных массивов. Теоретически можно представить исчезновение жестких дисков с потребительского рынка, но их роль в центрах обработки данных пока незаменима.

Несмотря на рост популярности твердотельных накопителей и систем облачного хранения данных, развитие жестких дисков HDD тоже не стоит на месте. Еще долгое время винчестеры будут занимать свою нишу на рынке и иметь постоянный спрос.

история создания и перспективы развития

В этом материале вы узнаете краткую историю жёстких дисков, их устройство, преимущества и недостатки, а также ближайшие перспективы развития подобных устройств. Материал подготовлен совместно со специалистом отдела корпоративных продуктов REG.RU Павлом Кишеней.

С чего всё начиналось

Необходимость хранить цифровые данные появилась сразу с изобретением первых компьютеров. Изначально объёмы информации были невелики и всё помещалось на бумажном носителе. Тексты программ операторы вводили в первые компьютеры в ручном режиме. 

Следующим этапом в развитии носителей стала перфокарта — небольшой лист картона с отверстиями. При этом отсутствие отверстия обозначало цифру «1», а его присутствие — «0». Только двоичный код, только хардкор!

Источник: Computerhope.com

Дальнейшим развитием технологий стали накопители на магнитной ленте. От них, в отличие от перфокарт, не отказались даже и сегодня: в некоторых финансовых организациях их используют до сих пор. Во многом это связано с высокой стоимостью и сложностью их замены на другие типы накопителей. 

Первый жёсткий диск появился в 1956 году. Он был величиной с крупный шкаф и весил почти тонну. 

Источник: Thenextweb.com

Технологии постоянно совершенствовались, и уже в 1983 году появился всем привычный формат 3,5-дюймовых жёстких дисков, который широко распространён сегодня. При этом конструкция HDD также принципиально не менялась с того времени. Выросла только плотность упаковки информации.

Как работает HDD 

Все накопители можно условно разделить на жёсткие диски (HDD) и твердотельные диски (SSD). 

По строению HDD очень похожи на проигрыватели виниловых пластинок, в которых «пластинка» делает от 5 000 оборотов в минуту. 

Источник: Ixbt.com

Чем больше дисков, тем больший объём информации можно записать на устройство. HDD производят из композитных материалов, особого пластика и стекла. Сами магнитные диски покрываются специальным ферромагнитным материалом. Именно этот тонкий слой и будет хранить информацию. 

Вся площадь делится на окружности — дорожки.

Они, в свою очередь, делятся на отрезки, тем самым разделяя площадь всего диска на сектора. Если выделить все дорожки одного радиуса на всех пластинах, то получится цилиндр.

Так, чтобы получить доступ к отдельной ячейке памяти, нужно знать: 

1. Номер цилиндра.

2. Номер головки чтения.

3. Номер сектора.

Основной недостаток жёстких дисков — большое количество движущихся частей. Со временем это приводит к отказу устройства, поэтому даже у самого надёжного HDD есть свой ограниченный ресурс. К физическим ограничениям производительности жёстких дисков относятся: 

— ограничение скорости вращения самого диска; 

— ограничение скорости перемещения считывающей головки; 

— физическая инертность головки чтения-записи; 

— плотность записи информации на единице площади пластины.

С твердотельными накопителями, которые появились значительно позже HDD (во второй половине 90-х), всё гораздо проще. Отсутствует понятие пластин, вместо них используются банки данных: на монтажной плате размещается некоторое количество MLC/SLC чипов, каждый из которых представляет собой условный банк данных. Данные на чипе хранятся постранично, что несколько напоминает структуру оперативной памяти. 

Источник: Go-radio.ru

Чтобы получить доступ к единичному объёму данных, нам потребуется:

1. Номер банка памяти.

2. Номер страницы памяти.

3. Адрес строки.

К физическим ограничениям твердотельных накопителей можно отнести скорость передачи информации внутри платы, а также скорость работы флеш-накопителей.

SSD в целом значительно быстрее HDD, но цена 1 гигабайта в них выше.  

Как измеряется производительность жёстких дисков

Для оценки скорости жёстких дисков используются три метрики: 

1. Скорость последовательной записи или чтения. При таких бенчмарках информация записывается или считывается в ячейки памяти, идущие по порядку. Средний показатель для большинства HDD — 200–300 Мбит/с . 

2. Скорость случайной записи или чтения. В подобных тестах данные записываются или считываются в ячейках памяти из разных областей, не следующих по порядку. Средний показатель для большинства HDD — 50–100 Мбит/с.

3. Количество операций ввода/вывода в секунду (IOPS). Здесь оценивается количество блоков, которое успевает считаться или записаться на носитель за секунду. В среднем HDD показывают от 130 до 230 IOPS. В то же время SSD могут демонстрировать результаты в десятки тысяч IOPS. 

Также дополнительно существует параметр времени доступа. Он показывает время задержки от момента получения запроса доступа к данным до момента начала передачи информации.

Перспективы развития HDD

Спрос на хранение больших массивов данных постоянно увеличивается, и потребность в HDD в ближайшие 10–15 лет будет сохраняться на достаточно высоком уровне. 

Кроме того, есть методы, которые отчасти нивелируют некоторые недостатки HDD. Например, RAID-массивы для ускорения работы и повышения надёжности. Также существует специальное ПО, позволяющее сочетать накопители разных типов, в том числе HDD и SSD.  

Технология HDD применяется как в обычных домашних компьютерах, так и в дата-центрах. Например, в серверном оборудовании REG.RU мы используем только производительные HDD и SSD. Кроме того, мы постоянно обновляем парк наших устройств (сейчас в нём более 7 500 жёстких дисков и 4 500 твердотельных накопителей), чтобы у пользователей всегда было самое свежее железо. Также мы: 

— Используем подходящий тип дисков для каждой задачи. Для хранения — HDD, для файлов, к которым нужно обращаться часто, — SSD. 

— Применяем технологии дисковых массивов для увеличения производительности, надежности и объёма. Например, RAID 1 для повышения надёжности накопителей или RAID 0 для увеличения скорости. 

— Мониторим состояние накопителей на серверах REG.RU. Наш основной инструмент — встроенная утилита самодиагностики дисков S.M.A.R.T. Именно по её показаниям можно спрогнозировать оставшийся ресурс накопителя. Отслеживаемые параметры для жёстких дисков и твердотельных накопителей несколько отличаются. Общими показателями для них являются температура (Airflow_Temperature_Cel) и количество ошибок чтения (Raw Read Error Rate). 

— Следим за новинками индустрии и предлагаем самые современные решения.

 Закат эпохи HDD возможен, если совпадут два ключевых фактора: 

1. Цена гигабайта SSD сравняется или станет ниже цены гигабайта HDD. 

2. Весь развлекательный контент (фильмы, сериалы, игры и другое) окончательно переедет в облака, и пользователям не понадобится хранить локально большие массивы данных. Однако все эти облачные массивы всё ещё будет необходимо где-то хранить глобально. Поэтому при таком сценарии возможно исчезновение жёстких дисков с рынка потребительской электроники, но сохранение сильных позиций в дата-центрах. 

Так что,  несмотря на то, что SSD за последние 10 лет существенно сбросили в цене, а облачные сервисы привлекают своей простотой и удобством всё больше пользователей, как технология жёсткие диски будут актуальны ещё долгое время!

⌘⌘⌘

Поделитесь в комментариях, какой накопитель используется в вашем компьютере или ноутбуке. А если у вас есть какой-нибудь раритет вроде 5,25-дюймовой дискеты, перфокарты или старого IDE-HDD, также обязательно напишите в комментариях и приложите фотографию! Иначе мы не поверим!

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 «метод произвольного доступа для учета и контроля». 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 хранилища. Маркетологи IBM не хотели, чтобы RAMAC хранил больше данных. У них была нет идея, как убедить клиентов, что им нужно больше места для хранения.

Клиенты IBM пожертвовали более 3200 долларов за привилегию доступа к этой информации и ее хранения. МЕСЯЦ . (IBM сдала 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. По расценкам IBM на хранение в 1956 году 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 мейнфреймов 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, занимающее 4U места в стойке 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 изменили 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 с жестких дисков на твердотельные накопители, 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. Жесткие диски емкостью 10 ТБ уже поставляются, а 3,5-дюймовые диски еще большей емкости не за горами.

Производители жестких дисков постоянно улучшают плотность записи — количество информации, которое вы можете физически втиснуть на диск. Они также нашли способы вместить больше пластин в один приводной механизм, а затем наполнить его гелием. К сожалению, это не заставляет диск плавать, разбивая мои фантазии о создании дирижабля Backblaze для центра обработки данных.

Итак, SSD — единственное будущее для хранения данных? Ненадолго. Seagate по-прежнему твердо верит в будущее жестких дисков. По оценкам финансового директора, жесткие диски будут существовать еще 15-20 лет. Исследователи предсказывают, что жесткие диски, которые появятся на рынке в течение следующего десятилетия, будут хранить на порядок больше данных, чем сейчас, — 100 ТБ и более.

Думаете, об этом не может быть и речи? Представьте себе, что в 1956 году вы передаете оператору RAMAC жесткий диск емкостью 10 ТБ и говорите ему, что 3,5-дюймовое устройство в их руках содержит в два миллиона раз больше данных, чем тот большой ящик перед ними. Они бы подумали, что ты сошел с ума.

История жесткого диска

372 акции

• Поделиться на Facebook
• Поделиться в Твиттере

В 1953 году инженеры калифорнийской лаборатории IBM изобрели самый первый жесткий диск. С тех пор, как появился первый диск, технологические достижения шли с поразительной скоростью, при этом объем данных увеличивался, а размер и цена уменьшались в геометрической прогрессии из года в год. 60 лет спустя современные жесткие диски не узнать от первых моделей, которые занимали целую комнату. Жесткие диски сегодня измеряются гигабайтами и терабайтами, а не мегабайтами — количество данных, которое было бы почти невообразимо в ранней истории компьютеров. Здесь мы оглядываемся назад на эволюцию жесткого диска, когда он вырос с 5 МБ до 4 ТБ.

Прежде чем мы перейдем к жестким дискам, вы, возможно, захотите проверить динамики Jam Thrill, чтобы найти отличные динамики, которые звучат потрясающе!

1950-е – 1970-е годы
В 1956 году компания IBM изобрела первый жесткий диск для коммерческой продажи. Этот жесткий диск, поставляемый с системой RAMAC 305, был размером с два холодильника и весил около тонны. Он содержал 5 МБ данных по цене 10 000 долларов за мегабайт.

В 1961 году был выпущен IBM 1301 Disk Storage Unit, в котором использовались головки, плавающие в тонком слое воздуха. Это продвижение означало, что головки можно было держать ближе к пластинам, увеличивая плотность хранения.

Первый съемный жесткий диск был создан в 1963 году. IBM 1311 содержал 6 дисков и мог хранить 2,6 МБ данных.

В 1964 году IBM 2311 был первым стандартизированным дисководом, который можно было использовать в нескольких версиях компьютера System/360.

Memorex была первой компанией, отдельной от IBM, которая произвела IBM-совместимый дисковод в 1968 году.

Компания Western Digital (первое название General Digital Corporation) была основана в Калифорнии в 1970 году. 1970 год был также первым годом, когда была создана система исправления ошибок. в жесткие диски.

В 1973 году был представлен IBM Winchester Drive с тремя съемными запечатанными модулями данных.

Компания Seagate была основана в 1979 году, и IBM представила свой накопитель Piccolo, способный хранить 64 МБ на восьми дисках. Также в этом году IBM выпустила модель 3370, в которой впервые использовались тонкопленочные головки.

1980-е – эра домашних компьютеров
В 1980 году IBM выпустила первый жесткий диск емкостью 3380 гигабайт. Этот жесткий диск весил более 500 фунтов и имел емкость 2,5 ГБ. Это стоило 40 000 долларов. Seagate также выпустила первый 5,25-дюймовый жесткий диск в 1919 г.80. Он имел емкость 5 МБ и стоил 1500 долларов.

В 1983 году шотландская компания Rodime выпустила первый 3,5-дюймовый жесткий диск. Диск имел две пластины и мог хранить 10 МБ данных.

В 1986 году был введен стандарт интерфейса SCSI, который использовался компьютером Apple Mac Plus.

PrairieTek выпустила первый 2,5-дюймовый жесткий диск в 1988 году, предназначенный для использования в ноутбуках. Он имел емкость 20 МБ на двух дисковых пластинах.

1990-е – компьютеры становятся портативными
В 1991 году IBM выпустила диск 0663 Corsair, первый жесткий диск с магниторезистивными головками. Он хранил 1 ГБ данных на восьми дисках.

Жесткие диски продолжали становиться меньше с выпуском 1,8-дюймового диска Integra Peripherals в 1991 году и 1,3-дюймового жесткого диска HP Kittyhawk в 1992 году. GMR) головы, «Титан». 3,5-дюймовый дисковод имел емкость 16,8 ГБ.

IBM выпустила Microdrive в 1998, который хранил 340 МБ данных на одной 1-дюймовой дисковой пластине.

Начало тысячелетия
В 2003 году компания Seagate выпустила первый накопитель с последовательным интерфейсом ATA. В том же году IBM продала Hitachi свое подразделение по хранению данных.

Компания Hitachi разработала и поставила первый накопитель емкостью 500 ГБ в 2005 г., а в 2007 г. — первый накопитель емкостью терабайт. Seagate и Western Digital в 2010 г.

Нынешние жесткие диски
К 2012 году почти все жесткие диски в мире производились только тремя производителями — Seagate, Western Digital (которая приобрела Hitachi) и Toshiba, которая в 2009 году приобрела подразделение жестких дисков Fujitsu. Диски емкостью 4 ТБ в период с 2011 по 2012 год.

В 2013 году планируется начать продажу дисков, заполненных гелием вместо воздуха, что позволит увеличить емкость дисковых пластин в заданном пространстве.

В некоторых ноутбуках жесткие диски начинают заменяться твердотельными дисками из-за их более высокой скорости и долговечности. Однако ограничения по цене и емкости означают, что они по-прежнему менее популярны, в основном используются в нетбуках и ультрапортативных компьютерных системах.

Автор этой статьи Найджел Харли — эксперт по восстановлению данных с жестких дисков, имеющий инженерное образование. Другие интересы Найджела включают катание на горных велосипедах и фотографию.

Жесткий диск: все, что вам нужно знать

5 фактов о жестком диске 

• Жесткий диск содержит множество веществ.
• Жесткий диск обычно имеет ограниченное пространство.
• Самый маленький в мире жесткий диск был изобретен в 2016 году голландскими учеными.
• Жесткие диски негерметичны.
• Жесткие диски можно легко защитить паролем.

История жесткого диска

Жесткие диски, иначе называемые жесткими дисками или дисководами, представляют собой магнитные диски, используемые для хранения и извлечения компьютерных данных.

Жесткий диск был впервые произведен IBM в 1956 году и поставлен в качестве компонента системы учета оперативной памяти IBM 305 (RAMAC) в 1957 году. блок с механизмом доступа, электронное и пневматическое управление механизмом доступа и небольшой воздушный компрессор. Собранный с крышками, он имел длину 150 см, высоту 170 см и глубину 72 см. Он был сконфигурирован с 50 24-дюймовыми магнитными дисками, содержащими 50 000 секторов, каждый из которых содержал 100 буквенно-цифровых символов, общей емкостью 5 миллионов символов.

Quick Facts

Created

1956

Creator

Reynold B. Johnson, IBM

Original Use

Secondary storage device for multipurpose computers

Cost

$10,000

The Disks rotated at 1200 rpm, дорожки (20 на дюйм) записывались со скоростью до 100 бит на дюйм. Выполнение инструкции «поиск» позиционирует головку чтения-записи на дорожку, содержащую нужный сектор, и выбирает сектор для последующей операции чтения или записи. Время поиска в среднем составляло около 600 миллисекунд. Первоначально IBM продавала свои первые произведенные жесткие диски по цене 10 000 долларов за мегабайт.

В течение следующих нескольких лет, по мере развития внешней и внутренней памяти, HDD станут следующим новым, более адаптируемым решением и заменят многие из более ранних революционных технологий хранения.

В течение первых нескольких десятилетий разработки жестких дисков IBM была ведущим новатором: в 1961 году она изобрела головки для дисководов, которые «летают» на воздушной подушке или на «воздушных подшипниках». В 1963 году компания выпустила первый съемный жесткий диск 1311 с шестью 14-дюймовыми пластинами и емкостью 2,6 МБ. В 1966 был представлен первый привод с ферритовой записывающей головкой с намотанной катушкой. В 1973 году IBM представила 3340 или Winchester Direct Access Storage Facility. Меньший и легкий 3340 стал следующим естественным эволюционным шагом в области хранения данных на жестких дисках.

IBM 3340 Winchester Direct Access Storage Facility (© IBM)

IBM также продолжала уменьшать размер дисков и пластин. В 1979 году IBM 3370 использовала семь 14-дюймовых пластин для хранения 571 МБ, это был первый диск с тонкопленочными головками. В том же 1979 был представлен IBM «Piccolo», который использует шесть 8-дюймовых пластин для хранения 64 МБ.

Жесткий диск: принцип работы

Как упоминалось ранее, жесткие диски хранят и извлекают компьютерные данные с помощью магнитных накопителей. В настоящее время почти все компьютеры и серверы содержат один или несколько жестких дисков благодаря способности этих дисков хранить цифровые данные относительно постоянно, что позволяет вашим компьютерам запоминать информацию даже после отключения питания.

Чтобы понять, как работают жесткие диски, давайте внимательно рассмотрим конструкцию типичного жесткого диска ниже:

Типичный жесткий диск

В жестком диске используются круглые плоские диски, называемые пластинами, покрытые магнитным носителем, который хранит информацию в виде магнитных узоров. Пластины укладываются друг на друга и устанавливаются на шпиндель. Приводимые в движение уникальным двигателем, соединенным со шпинделем, пластины вращаются с очень высокой скоростью (до 15000 оборотов в минуту).

Электромагнитные головки чтения/записи используются для записи или чтения информации с дискового диска. Головка чтения/записи установлена ​​на рычаге, положение которого контролируется исполнительным механизмом. Плата логики управляет работой дисков и обменивается данными с подключенной компьютерной системой.

Жесткие диски хранят данные в двоичном коде, используя 0 и 1. Для хранения какой-либо информации диск (диски) распределяют эту информацию по своему магнитному слою и записывают или считывают считывающие головки, плавающие над поверхностью с помощью воздушного слоя, создаваемого сверхбыстрым вращением диска.

Контроллер диска интерпретирует данные для чтения или отправки на жесткий диск, сообщая жесткому диску, что и как делать.

Жесткий диск: историческое значение

Как упоминалось ранее, IBM представила первые коммерческие жесткие диски в 1956, и с момента своего появления он служил основным внешним запоминающим устройством для многоцелевых компьютеров, особенно в начале 60-х.

Первоначальный размер жесткого диска был эквивалентен размеру двух (2) холодильников. Однако, несмотря на свой размер, он мог хранить только 5 МБ данных. Со временем IBM продолжала уменьшать размер дисков и пластин. Например, в 1979 году IBM 3370 использовала семь 14-дюймовых пластин для хранения 571 МБ, это был первый накопитель с тонкопленочными головками. В том же 1979, IBM представила Piccolo, который использует шесть 8-дюймовых пластин для хранения 64 МБ.

В 1980 году новая и неизвестная компания совершила небольшую революцию в производстве жестких дисков. Раньше купить жесткий диск могли позволить себе только крупные и хорошо финансируемые компании, но теперь это стало возможным и для более широкой публики.

Алан Шугарт и Финис Коннер основали Seagate Technology в 1979 году под названием «Shugart Technology». Их первым продуктом, выпущенным в 1980 году, был ST-506. Это был первый жесткий диск, соответствующий 5,25-дюймовому форм-фактору «мини-дисковода» Shugart. ST506 содержал всего 5 МБ данных и стоил 1500 долларов; тем не менее, он стал хитом и позже был выпущен в 10-мегабайтной версии ST-412.

ST-506, первый продукт Seagate Technology

В 1983 году компания Rodime выпустила первый в мире 3,5-дюймовый жесткий диск. Инженеры компании использовали форм-фактор 3,5-дюймовых дисководов для гибких дисков; жесткий диск состоит из двух пластин и хранит 10 МБ.

В 1998 году IBM анонсировала свой Microdrive, самый маленький на сегодняшний день жесткий диск, предназначенный для установки в слот CompactFlash (CF) Type II. Он был запущен в двух модификациях — 170 МБ и 340 МБ.

В 2007 году более 90% всей новой информации, произведенной в мире, хранилось на магнитных носителях, большая часть на жестких дисках. По сравнению с исходной емкостью 5 МБ типичная емкость жесткого диска теперь достигает нескольких терабайт. Кроме того, вместо 24-дюймовых пластин первого жесткого диска теперь можно купить жесткий диск с 0,8-дюймовыми пластинами. Точно так же соотношение цены и качества резко возросло: с 2000 долларов США за мегабайт во время первоначального выпуска до примерно 0,0004 долларов США за мегабайт в 2007 году9.0003

Объяснение жесткого диска — все, что вам нужно знать Часто задаваемые вопросы (часто задаваемые вопросы) 

Что такое жесткий диск?

Жесткие диски представляют собой жесткие магнитные диски, используемые компьютерами для хранения цифровой информации. Жесткие диски — это несъемные энергонезависимые устройства, которые хранят и извлекают данные в цифровых устройствах, таких как настольные компьютеры.

Для чего используются жесткие диски?

Жесткие диски используются для хранения и извлечения данных. Сюда входят видео, фотографии, документы, музыка,

Что хранится на жестком диске?

На жестких дисках можно хранить любой цифровой контент, включая изображения, документы, видео, музыку, приложения, операционные системы и т.