Файл: Титульник сюда поставлю потом Cодержание.docx

Использовать магнитную ленту как хранилище данных в компьютерах стали в 1951 году — первые ленточные накопители могли хранить не более нескольких килобайт данных.

Ленточные накопители были надёжными, быстрыми, потребляли минимум энергии, но скорость доступа к произвольным участкам была медленной — ленту нужно было отматывать к определённому месту.

В современном мире ленточные накопители никуда не делись. Сейчас существует два популярных формата — LTO и IBM 3592, которые используют в ленточных библиотеках. Такие базы данных дешевле и энергоэффективней дисковых. Библиотеки могут хранить тысячи магнитных лент по несколько гигабайт каждая — по запросу робот быстро находит и производит чтение-запись с ленты.

“К 1970-м появился стандарт 9-дорожной ленты, который мог вместить до 140 мегабайт, а в 1990-х — технология записи DLT с потрясающей ёмкостью в 800 гигабайт. 133 320 копий «Войны и мира» разместить можно, если что. И ещё место останется!”

Гибкий диск

(1960-е — 1990-е)

Гибкий диск (флоппи-диск) — это круглый пластиковый носитель с магнитным покрытием, заключённый в пластиковый контейнер. Для чтения нужен специальный дисковод. Дискеты стали массово использовать в начале 1970-х в компьютерах IBM, но сейчас их считают устаревшими носителями. Но память о них осталась в софтовых иконках сохранения данных: многие из них отрисованы как флоппи-диск.

Технологий записи было несколько. В ранних версиях использовали FM-кодирование — оно записывало два тактных сигнала на один бит данных. Усовершенствованная технология MFM объединила два такта в один сигнал, что увеличило плотность записи в два раза. Затем в конце 1970-х появилась M2FM с дополнительными тактами.

У дискет существовало несколько форм-факторов: 8, 5,25 и 3,5 дюймов в диаметре. Последние назывались микрофлоппи-дисками и были распространены в конце 1980-х и начале 1990-х. Объём был небольшой — от 1,44 до 2,88 мегабайта (то есть чуть меньше половины «Войны и мира»), но этого вполне хватало, чтобы хранить документы, софт, видеоигры и даже операционные системы.

Объёмы файлов росли, а использование десятка флоппи-дисков было неудобным. Последняя попытка улучшить гибкий диск — SuperDisc в конце XX века — не увенчалась успехом: он мог вместить до 140 мегабайт данных, но проиграл «войну форматов» компакт-дискам, DVD и онлайн-дистрибуции.

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.

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.

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.

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.

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.

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.