как изменились винчестеры за 60 лет существования? / Western Digital corporate blog / Habr

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.

История жесткого диска

Винчестер представляет собой устройство хранения данных с вращающимися внутри дисками. И хотя современная электроника, в частности мобильные устройства, переходят на твердотельную память, винчестер или как его еще называют «жесткий диск» оставил вполне существенный след в истории развития компьютерной техники и его историю нужно обязательно рассказать.

Жесткий диск – удивительное устройство, созданное с использованием множества технологий и благодаря множеству предшествующих его появлению открытий в электронике. Но все открытия и устройства хранения данных, которые были созданы до появления винчестера, мы рассматривать не будем, а затронем лишь те события, которые касаются непосредственно жесткого диска. Тем более, что его история несколько необычна, так как касается истории появления целых компании в области создания компьютерной техники.

Первое запоминающее устройство, которое с уверенностью можно назвать типичным жестким диском увидело свет 4 сентября 1956 года. Именно тогда компьютерный гигант IBM представил миру небольшой шкаф IBM 350 RAMAC, высотой 1,7 м и шириной 1,5 м, в котором на одной оси были установлены 50 дисков из ферромагнитного материала. Диски диаметром 61 см каждый, были покрыты защитной краской. Скорость их вращения на шпинделе достигала 1200 об/мин. Не удивительно, что только электрический привод этой «адской» машины весил 1,5 кг. Емкость первого диска составляла целых … 4,4 Мб, что по тем временам было просто невероятно.

Понятно, что при таких размерах IBM 350 RAMAC не мог стать массово выпускаемым продуктом. Тем не менее, аж до 1979 года компания удерживала первенство в области создания дисковых устройств для хранения данных. Инженеры именно этой компании в 1961 году додумались до идеи, что считывающие головки могут подниматься и парить над поверхностью дисков только лишь за счет потока воздуха.

Лишь в 1979 году у IBM появился конкурент в лице вновь созданной компании Seagate Technology – одного из известнейших производителей жестких дисков в наше время. Да и то, создателем и первым идейным вдохновителем компании стал бывший инженер IBM Алан Шугарт, принимавший непосредственное участие в создании 350 RAMAC. Не смотря на это, именно Seagate в 1980 году удалось создать и выпустить на рынок первый в мире серийный жесткий диск. Первая модель компании называлась ST-506. При объеме в 5 Мб она имела размер в диаметре всего 5,25 дюйма.

В 1981 году, всего через год, Seagate выпускает следующую модель ST-412 объемом 10 Мб. Невероятный по тем временам объем хранимой информации и весьма скромные размеры позволили новому диску оставить достаточно заметный след в истории компьютерной техники. Именно ST-412 использовался в персональных компьютерах, ставших впоследствии легендарными – IBM PC/AT и IBM PC/XT. Видимо давний конкурент компания IBM решила сосредоточиться на создании персональных компьютеров, уступив рынок комплектующих более молодым компаниям.

Примечательно, что и Seagate Technology также не удалось полностью захватить рынок жестких дисков. Она оставалась лидером в этой области лишь последующие 9 лет. В 1990 году другая, известнейшая сейчас компания Western Digital стала вполне успешно конкурировать на этом рынке. Созданная в 1971 году, изначально компания специализировалась на разработке и производстве компьютерных чипов. Кстати чипы именно этой компании в 1981 году стояли на жестких дисках Seagate. Специалисты Western Digital также участвовали в разработке стандартов передач данных SCSI и ATA (IDE).

Вообще, если посмотреть историю жесткого диска, то уже через 4 года после выхода на рынок первого ST-412  начался настоящий бум развития и создания винчестеров. Многие компании, специализирующиеся на производстве электронных компонентов и бытовой электроники переориентировались для создания жестких дисков. Не удивительно, ведь именно в то время стремительно развивались и сами персональные компьютеры. Их постоянно расширяющийся рынок не мог оставить в стороне, компании, которые имели все ресурсы для разработки и создания компьютерных комплектующих.

Современные жесткие диски – это небольшие эргономичные и достаточно надежные устройства. Но даже сейчас не исключены их поломки. Существует много сервисов восстановление данных с жесткого диска (http://www.hardmaster.info/repair/infrecover.html) в Москве и других городах, которые могут восстановить утерянную информацию даже с полностью «убитого» диска.

< Предыдущая		Следующая >

Магнитные хроники. История жестких дисков — Игромания

Трудно в это поверить, но жесткие диски не меняются вот уже более тридцати лет. Однако это не значит, что они всегда выглядели так, как мы привыкли. Когда компьютерная индустрия только начинала свой путь, не было ни вращающихся пластин, ни считывающих головок, ни контроллеров, ни тонких интерфейсов. Мы решили рассказать вам, на чем же в те времена хранили информацию, и забрались в самые дебри истории.

Бумажки и дырочки

Вообще, хронологию накопителей можно разделить на три параллельные ветви — перфокарты, ленты и магнитные барабаны. Первые считаются самым древним носителем информации, так что с них и начнем.

Свой старт в истории перфокарты — бумажки с дырочками — взяли на ткацких станках в 1808 году, в качестве же «электронных носителей» их додумались использовать в 1832-м, причем инициатором был наш соотечественник — Семен Корсаков, разработавший машину для «сравнения идей». Однако настоящий толчок к применению перфокарт в вычислительной технике дало изобретение Германа Холлерита.

• Табулятор Германа Холлерита помог упростить и ускорить статистический анализ. До его появления любые подобные действия превращались в ювелирную ручную работу.

В середине 1880-х выпускник Колумбийского горного университета поступил на госслужбу и принял участие в утомительной переписи населения, проводимой ручным способом. Это кропотливое занятие настолько ему не понравилось (еще бы, восемь лет считали), что он задался целью изобрести машину, которая все выполнит за пару месяцев. Сказано — сделано.

Несколько лет упорного труда, и в 1890-м Холлерит уже демонстрировал правительству США свой табулятор. Основная его идея была вот в чем. На каждого жителя страны создавалась перфокарта, вмещавшая 288 позиций (12 по горизонтали и 24 по вертикали), описывающих «базовые параметры» типа роста, пола, семейного положения.

• IBM-729 — идеальный накопитель конца 1950-х и по совместительству живая киноикона.

Напротив собранных данных в карте проделывались отверстия, после чего ее загружали в машину Холлерита, та считывала дырочки, суммировала ответы и выводила результаты на циферблаты. В конце дня показания с них списывались, а счетчики обнулялись. Госаппарату конструкция пришлась по душе, и с Германом тут же был подписан нужный контракт. Как оказалось, не зря: на следующую перепись населения потратили не 13 лет, как предполагалось изначально, а всего два месяца.

Впрочем, сколько там ушло времени — не так интересно, как то, что изобретение Холлерита спровоцировало создание фирмы Tabulating Machine Company, которую в 1905 году приобрела Computing Tabulating Recording Company, в будущем известная как International Business Machines (IBM).

Лента счастья

Перфокарты продержались сравнительно долго, но их недостатки были слишком очевидны: бумага рвалась, хранить могла всего 70 КБ, да и считывать с нее информацию было, мягко говоря, не очень удобно. Так что, пока бумажки не перевелись, индустрия начала осваивать еще один метод хранения — магнитную пленку, ту самую, из старых видеомагнитофонов, плееров и бобинных проигрывателей.

Началось все, как водится, издалека. Первым кодировать информацию при помощи магнитных полей догадался Оберлин Смит. В 1888 году он выдал следующую идею: если напихать в обычную веревку металлической стружки и задать каждой частице свой вектор намагниченности — получится аудиозапись. К сожалению, монетизировать изобретение Оберлин не сумел, за него это сделал датчанин Вальдемар Поульсен.

• Здесь изображен вовсе не двигатель межпланетного космического корабля. Так выглядел магнитный барабан, сохраняющий несколько килобайт данных. Провода и «отростки» — это считывающие головки.

Он отказался от использования бечевки, взял за основу тонкую проволоку, намотал ее на барабан и придумал, как в автоматическом режиме производить на нее запись. Не знаем, сколько он там получил за разработку, но на «телеграфон» патент ему вручили, а устройства на его базе с успехом использовались в качестве диктофонов примерно до тридцатых годов прошлого столетия. То есть ровно до того момента, как немецкий инженер Фриц Пфлюмер ввел в обиход хорошо известную нам магнитную пленку.

В 1927 году ученый покрыл бумагу оксидом железа, накрутил ее на катушку и доказал — таким образом хранить аудио гораздо удобнее, чем на проволоке, а уж редактировать и подавно. Любой кусок можно вырезать и вклеить новый. В итоге — мировая популярность и востребованность по сей день.

• Пятьдесят магнитных дисков и механизмы считывающих головок IBM Model 350 точно бы не поместились в корпус микрокомпьютера. Впрочем, ему это было и незачем — персоналок еще не существовало.

А вот до компьютеров новинка добиралась долго. Применить ее для цифровых данных догадались Джей Преспер Экерт и Джон Мокли, создатели нашумевшей машины UNIVAC, представленной 31 марта 1951 года. Для нее соорудили огромный шкаф UNISERVO с двумя «вертушками», перегоняющими тяжелую металлическую пленку через считывающую головку. Программы и результаты работы записывались на носитель длиной 365 метров и шириной 12,65 мм. Плотность хранения составляла 128 бит на дюйм (для сравнения, современный 3 ТБ жесткий диск на том же пространстве умещает по 620 ГБ).

Казалось бы, мало, но для индустрии тех лет хватало с избытком, и уже в 1952-м IBM придумала стандарт 7 Track, который вместо бумаги предлагал использовать более надежную пластиковую подложку, а саму запись вести сразу на семи параллельных дорожках. Этот принцип и лег в основу хорошо известных накопителей IBM 729, представлявших собой ящик с двумя крутящимися бобинами и намотанной на них лентой длиной 731 метр (их-то и демонстрируют нам в фильмах, когда надо показать компьютер тех времен).

• В рекламе вычислительной техники того времени часто появлялись симпатичные девушки. Все потому, что именно они зачастую исполняли роль операторов машин.

К сожалению, несмотря на то, что пленка в силу своей дешевизны до сих пор используется в некоторых дата-центрах, примерно к восьмидесятым от нее начали отказываться. Главной причиной для этого стало отсутствие произвольного доступа к данным: для того чтобы считать, к примеру, четвертый мегабайт, приходилось пролистать первые три, что очень плохо сказывалось на общем быстродействии. Решение проблемы, как это часто бывает, оказалось под самым носом.

Крутите барабан

Проблему с произвольным доступом решили еще в 1932 году, когда австрийский ученый Густав Таущек придумал хранить данные на специальном запоминающем барабане. Он представлял собой цилиндр, покрытый ферромагнетиком — материалом, умеющим сохранять заданный вектор намагниченности без воздействия внешнего поля.

Помещался этот барабан в емкость со встроенными считывающими головками и скоростным мотором. То есть конструкция была близка к современным HDD, но с одним концептуальным отличием: «иглы» ничего не искали, а ждали, пока нужный бит прокрутится мимо них. Цилиндр вращался на скоростях порядка 12 500 оборотов в минуту, что позволяло быстро получать доступ к информации. Проблема у него была только одна — удерживать он мог жалкие 8,5 КБ и поэтому в основном использовался в качестве оперативки. Впрочем, это не помешало IBM купить все основные патенты на эту разработку и к 1956 году представить первый жесткий диск.

Сделан из стали

В IBM Model 350 использовалось пятьдесят 610-миллиметровых блинов и две огромные считывающие «лапы» — они перемещались вверх/вниз независимо друг от друга. Блоки Model 350 занимали 1,5 квадратных метра, весили около тонны и хранили колоссальные по тем временам 3,75-5 МБ данных. Говорят, IBM могла нарастить емкость и продавать более мощные модели, но маркетологи не знали, кому понадобится столько памяти (по другой версии, не хотели уничтожать перфокарты).

• Блоки магнитных дисков в первых накопителях были съемными. Заполнили одну емкость, достали, установили новый блок и продолжаете работать. Удобно.

Следующим шагом для IBM стал накопитель «1301», анонсированный в паре с корпоративными машинами 7000-й серии в 1961 году. Новинки задействовали 20 двухсторонних пластин с 250 дорожками. Шпиндель с дисками делал 1800 оборотов в минуту, а пропускная способность аппарата достигала 90 000 символов в секунду. Главным отличием IBM 1301 от предшественников считается использование отдельных головок для каждой стороны магнитного блина: «иглы» плавали очень близко к поверхности и удерживались набегающим потоком воздуха, что давало преимущество в скорости и плотности записи по сравнению с предыдущими моделями.

К слову, позволить себе такую систему хранения могла далеко не каждая компания. Стоимость оборудования равнялась $155 000, что на сегодняшние деньги составляет примерно $1 210 000. Впрочем, варианты были: за $2100 (на данный момент — это около $16 500) можно было арендовать HDD на один месяц.

Не менее важной стала и разработка 1963 года: создавая «компактные» (размером с тумбу) IBM 2311 Direct Access Storage Facility, инженеры впервые ввели такое понятие, как унифицированный разъем. То есть жесткие диски начали продаваться не только в составе вычислительного комплекса, но и как дискретные устройства, что дало нехилый толчок к развитию сторонних компаний.

• Seagate ST-506 — первый по-настоящему компактный жесткий диск.

Еще один подарок индустрия HDD получила в 1973 году — диск IBM «3340». В истории он запомнился не столько своими характеристиками, сколько внутренним названием — «винчестер». Так его окрестили сами создатели, проведя аналогию между двумя 30 МБ пластинами и известной винтовкой Winchester 30-30. Уж не знаем почему, но имя прижилось и активно использовалось примерно до 1990-х годов.

 А вот то, что «3340» был первым HDD с возможностью парковать считывающие головки прямо на пластинах, быстро позабыли. А ведь до него на время простоя «лапки» выводились за пределы блока хранения, и это не только сильно усложняло конструкцию, но и снижало ее эффективность.

 Компактный мир

Конец 1970-х запомнился появлением первых домашних компьютеров. К сожалению, HDD для них в те времена были непозволительной роскошью и в подавляющем большинстве случаев в качестве постоянных накопителей использовались пленочные кассеты.

Изменилось все в 1980 году, когда компания Shugart Technology, позже переименованная в Seagate, представила 5,25-дюймовый жесткий диск ST-506 емкостью 5 МБ. Размером он был с пару дисководов и к ПК подключался через сторонний контроллер при помощи трех толстенных проводов.

Как ни странно, но в этот раз индустрия не стала тянуть кота за хвост и тут же ухватилась за новую идею. Даже IBM, и та в одной из своих первых по-настоящему популярных домашних систем — PC/XT — использовала модель ST-506.

Ну а спустя всего три года фирма Rodime сумела упаковать 10 МБ пластину и «иглу» в современный 3,5-дюймовый корпус и задать стандарт на следующие тридцать лет, в течении которых производители лишь наращивали плотности записи, скорости чтения/записи и пропускную способность интерфейсов.

как, когда и кто изобрел

Как и многие истории появления великих изобретений и технологий, которые благодаря нестандартному мышлению, желанию и настойчивости их изобретателей превратились из идеи в прорывной продукт, история жестких дисков так же не осталась в стороне.

Самый первый жесткий диск появился благодаря обычному школьному учителю Рею Джонсону. В 30-х годах прошлого века он изобрел и сконструировал специальную машину, которая позволяла намного быстрее считывать заполненные учениками тесты. Эту разработку заметила и приобрела компания IBM. Самого талантливого изобретателя компания пригласила на штатную должность инженера.

В январе 1952 года Рею Джонсону предложили открыть небольшую исследовательскую лабораторию, которая занималась бы развитием новых технологий записи, хранения и передачи данных.

Начало создания жесткого диска

Где-то через месяц инженер арендовал на пятилетний срок целое здание в Сан-Хосе. Он уже прекрасно знал, чем будет заниматься и что для этого ему понадобиться. Рей постепенно начал оборудовать лабораторию и искать сотрудников.

Через три месяца под его началом уже трудилось более 30 сотрудников. Они занимались исследованиями и решением различных задач, среди них были такие прорывные проекты для того времени, как попытка создать матричный принтер и специальные часы, которые в автоматическом режиме могли бы фиксировать время прибытия человека на работу и его уход.

Но дальнейшее продолжение история жесткого диска получила благодаря практике использования магнитных систем для хранения информации. Она появилась во время работы с усовершенствованием доступа к информации, записанной на перфокарте.

Изобретатели начали проводить эксперименты с возможными носителями. Это были различной формы и сделанные из различных материалов кольца, стержни, диски, барабаны, провода и многое другое. После проведения множества экспериментов и кучи ошибок лучшим вариантам оказался дисковый магнитный носитель. Он позволял вместить больше данных, а доступ к необходимой информации был простым, благодаря его вращению.

В 1953 году научно-исследовательская лаборатория пополнилась шестью профессиональными инженерами. Они пришли из компании «Макдоннел Дуглас» где создавали систему для автоматической обработки данных.

В этом же году ВВС США сделало заказ на устройство, которое должно было обеспечить хранение картотеки, состоящей из 50 тысяч записей. Самое главное условие, которое выдвинули военные, это мгновенный доступ к любой из записей. В то время инженеры еще не определились с материалами и технологиями, с помощью которых был создан первый винчестер — IBM 350.

Сохранилось упоминание о первой попытке записи и чтения информации с диска. 10 февраля 1954 года к диску подключили перфоратор и записали фразу «This has been a day of solid achievement» («Это был день серьезного успеха»), которую затем считали.

На устранение проблем и решение технических вопросов ушло чуть менее двух лет и 6 мая 1955 года руководство компании IBM сообщило, что в Сан-Хосе в небольшой научно-исследовательской лаборатории была разработана технология хранения данных на магнитных дисках и создан первый рабочий образец (10 января 1955 года).

Представлен IBM 350 Disk Storage Unit

Первый жесткий диск IBM 350 Disk Storage Unit был показан миру 4 сентября 1956 года. Он выглядел, как большой шкаф или холодильник шириной 1,5 м, высотой 1,7 м и толщиной 0,74 м. Его вес составлял 971кг, а стоимость как несколько хороших домов. На его шпинделе размещалось 50 дисков размером 24 дюйма (61 см). Они были покрыты специальной краской, содержащей ферромагнитный материал.

Интересный факт: диски IBM 350 покрывали той же краской, что и мост Золотые ворота в Сан-Франциско. Для равномерного нанесения слоя краски для всех дисков был разработан не обычный метод. В бумажные стаканчики наливали одинаковое количество краски, далее на них надевали шелковые чулки и этим нехитрым, но эффективным способом наносили магнитное покрытие. Данный метод нанесения магнитного слоя просуществовал много лет, пока не был автоматизирован.

5 февраля 1956 года поступил в продажу 1 в мире жесткий диск — IBM 350 Disk Storage Unit.

Диски имели скорость вращения 1200 оборотов в минуту, а общий объем хранимой на них информации был равен 3,5 Мб, просто огромной цифре по тем временам. Привод, на котором крепились считывающие головки, весил почти 1,5 кг, но ему требовалось меньше секунды на то, чтобы переместится от внутренней дорожки верхнего диска до внутренней дорожки нижнего. Представьте себе, насколько быстро должен был двигаться этот совсем не легкий механизм.

Не смотря на все эти кажущиеся для нас недостатки, в то время инженеры IBM 350 считали настоящим техническим прорывом. Один такой диск мог запросто заменить 62,5 тысячи перфокарт. Кроме того, жесткий диск (в последствии названный «винчестером») сильно выигрывал в скорости работы с информацией, ведь чтобы получить доступ к нужным данным пользователям были необходимы доли секунды, в то время как при использовании магнитных перфорированных лент нужно было ждать по несколько минут.

Изобретенный инженерами IBM 350 Disk Storage Unit стал частью ламповой вычислительной системы IBM 305 RAMAC (Random Access Memory Accounting).

Диск IBM 350 в составе компьютера IBM 305 RAMAC

На фотографии изображен первый серийный компьютер IBM 305 RAMAC в составе которого трудился первый жесткий диск IBM 350.

Такие системы, которые уже можно было назвать полноценным компьютером, в 50-х и 60-х годах из-за их ограниченного выпуска и высокой цены работали только в больших корпорациях и правительственных организациях.

Выгрузка IBM RAMAC 305

Для своего времени это была довольно гибкая и удобная система, которая состояла из процессорного модуля IBM 305, перфоратора IBM 323, принтера IBM 370, консоли IBM 380 (пишущая машинка, механизм ввода перфокарт, клавиатура, световые индикаторы и кнопки управления), блока питания IBM 340 и жесткого диска IBM 350. К концу 1961 года было собрано более тысячи IBM 305 RAMAC, которые стали последними ламповыми системами от IBM.

Все идеи, заложенные в самом первом жестком диске в эпоху ламповых компьютеров, дожили и до сегодняшних дней.

В современных накопителях на магнитных дисках тот же набор из дисков, покрытых ферромагнитным слоем, на которые записываются дорожки с данными.  Блок головок чтения и записи, совмещенный с электромеханическим приводом.

Идею считывающих головок, которые за счет потока воздуха, создаваемого вращением самих дисков, поднимаются над его поверхностью, тоже предложили разработчики IBM, а случилось это еще в далеком 1961 году. Да и практически до начала 70-х годов все, что касалось разработки и инноваций в области жестких дисков, так или иначе исходило от лучших умов IBM.

Начало дисковой гонки

В 1979 году один из инженеров принимавший участие в разработке IBM 350 Disk Storage Unit Алан Шугарт, объявил о создании компании Seagate Technology. Так началась история создания жесткого диска, как массового продукта.

В этом же году Seagate создала первый диск форм-фактора 5,25″ ST-506 объемом 5 Мб, и год спустя запустила его в производство. Чуть менее чем через год была выпущена модель ST-412 объемом 10 Мб. Именно эти модели дисков использовались в популярных персональных компьютерах IBM PC/XT и IBM PC/AT.

Western Digital была основана в 1970 году и на момент основания называлась General Digital Corporation (ее переименовали в 1971 году). WD занималась производством различной электроники и однокристальных контроллеров. Именно Western Digital в 1981 году сделала первый контроллер (WD1010) для массовых жестких дисков Seagate ST-506 и ST-412. Тогда они были партнерами, но на сегодняшний день Western Digital является основным конкурентом Seagate Technology.

Несколько лет WD участвовала в совместной разработке стандарта АТА. Так же занималась разработкой электроники для SCSI- и АТА-дисков. В 1988 году приобрела дисковое подразделение Tandon Corporation и в 1990 году выпустила собственные жесткие диски серии Caviar.

С 1985 по 2005 год произошел настоящий бум дискового производства. В этот период появилось огромное количество компаний, основная часть которых к настоящему времени либо вошла в состав основных гигантов Seagate и Western Digital, либо просто перестала существовать.

Можно вспомнить такие хорошо известные бренды производителей жестких дисков и запчастей к ним – Conner, Fuji, Quantum, Maxtor, Fujitsu.  Все они зарекомендовали себя как производители надежной техники и так или иначе принимали участие в гонке производства дисков, стартовавшей в тот момент, когда винчестер стал неотъемлемой частью ПК.

На сегодняшний день популярность жестких магнитных дисков велика, и их доля в современных системах хранения данных занимает подавляющее большинство. Но в настоящее время мы можем наблюдать, как происходит переход к более современным способам хранения и передачи данных. Все большую популярность набирают SSD диски.  Высокая скорость чтения и записи, низкое энергопотребление (тепловыделение), высокая устойчивость к механическим нагрузкам, небольшой вес и размер – все говорит в пользу того, что жесткие диски, которые мы знаем сейчас, скоро уйдут в прошлое. Возможно останутся только устройства с очень большими объемами, с которыми будет трудно конкурировать различным флешкам и твердотельным накопителям в цене за 1 Гигабайт.

Я думаю, что когда цены за 1 Гигабайт на SSD накопителях будут стоить в два раза и меньше, чем на обычных дисках, то это будет означать смерь винчестеров, по крайней мере для массового рынка. В таких условиях все преимущества твердотельных дисков будут играть решающую роль при выборе устройства хранения информации, несмотря на более высокую цену.

История жестких дисков — от первого HDD до SSD: sorokovs — LiveJournal

Вы знали, что первый жесткий диск был медленный, весил тонну и имел 5 МБ? Сегодня в его огромном корпусе, можно было бы уместить тысячи современных накопителей HDD или SSD. В данной статье подведены итоги почти шести десятилетий истории жестких дисков. Так что удобно устраивайтесь в креслах и пересмотрите какая была история развития жесткого диска.

В самом начале стоит упомянуть, что жесткий диск, история создания которого начинается с XIX века, когда были запатентованы первые перфокарты. Однако это решение не было совершенным, и до начала Второй мировой войны было заменено на барабан памяти.

IBM 350 1956

IBM 350 оказался настоящим прорывом в области хранения данных из которого и началась история hdd. Благодаря использованию 50 магнитных пластин диаметром 24 дюйма, вращающихся со скоростью 1200 оборотов в минуту, он практически во всех отношениях шел впереди популярных тогда решений.

В 1956-61 годы компания IBM выпустила более 1000 компьютеров IBM 305 RAMAC, оборудованных дисковыми накопителями. Несмотря на то, что прошло уже 60 лет, современные жесткие диски все еще работают по тому же принципу что и IBM 350.

1965 IBM 2310,

Кто, как и когда создал жесткий 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:

Модель	WD40PURZ	400-AKWS	WD100EFAX	WD2003FZEX
Объем накопителя (Гб)	4000	1000	10 000	2000
Внешняя скорость передачи данных	6 Гб/с	6 Гб/с	6 Гб/с	6 Гб/с
Скорость вращения шпинделя (об/мин)	5400	7200	5400	7200
Объем буфера обмена	64 Мб	64 Мб	256 Мб	64 Мб

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.

Краткая история развития жестких дисков

Жесткий диск – это важнейший элемент любого компьютера, поскольку на нем хранится системная информация, а также личные данные пользователя. Это устройство по размеру сравнимо с книжным томом. Но мало кто знает о том, что первый жесткий диск представлял собой подобие шифоньера.

Краткая история развития жестких дисков

Ширина первого жесткого диска, показанного миру в 1956 году, была 1,5 м, а высота – 1,7 м. Весил первый винчестер около тонны, при этом его стоимость была непомерно высока. Самый интересный и смешной для современного пользователя факт: объем жесткого диска составлял 4,4 Мб, и по тем временам он был просто огромным. Тем не менее создание такого носителя информации в те времена было настоящим прорывом в области технологий.

Первый жесткий дискПервый жесткий диск – погрузка

Более компактный жесткий диск был выпущен в 1979 году небезызвестной сегодня компанией Seagate. Благодаря емким размерам и объему 5 Мб, такой жесткий диск быстро вышел на рынок, а в 1981 году была выпущена его модернизированная версия объемом 10 Мб. С тех пор, до 2005 года, жесткие диски совершенствовались, у Seagate появилось множество конкурентов. Иными словами, жесткий диск для компьютера вышел на рынок и прочно на нем обосновался в качестве массового продукта.

Относительно недавно на рынке появились внешние жесткие диски, большая часть который по сути представляет собой тот же винчестер, только обнесенный ударопрочным корпусом. Новые модели внешних жестких дисков нередко дополняют флеш-памятью, что повышает их быстродействие. Особенностью внешнего жесткого диска, помимо мобильности, является низкое энергопотребление. Это портативное устройство многим заменило ноутбуки – переносить информацию с его помощью можно в кармане верхней одежды или в сумочке.

Внешние жесткие диски

Современные объемы винчестеров почти неограниченны, не зря ввели и такую единицу объема, как терабайт. Необходимость в больших объемах была спровоцирована многими факторами, в числе которых – развивающееся программное обеспечение для компьютеров и растущие медиатеки пользователей. Благодаря развитию жестких дисков, сегодня мы имеем возможность отцифровывать и хранить огромный объем информации в одном компактном устройстве.

Конкурент в виде SSD диска

Но современному пользователю мало и этого. С появлением планшетных компьютеров и смартфонов у HDD появился конкурент в виде SSD, более компактный и не менее вместительный. Однако пока многие предпочитают купить жесткий диск по причине его более длительного срока службы.