Краткая история хранения данных (первая часть) | ВесьТоп создание и продвижение сайтов

Поддержка сайта

Высокие позиции в поисковой системе, на прямую зависят от развития вашего сайта.

Продвижение сайтов

Эффективность стратегий продвижения подтверждается сотрудничеством с крупными клиентами и отзывами о нашей работе.

Создание сайтов

Мы делаем сайты быстро, недорого и профессионально. От работы с нами, у вас останутся только положительные эмоции.

Краткая история хранения данных (первая часть)

Краткая история хранения данных (первая часть)

Сегодня мы слишком мало задумываемся о том, как устройства хранения данных достигли современных твердотельных накопителей или облачных дисковых структур. Мы легко потребляем сразу десятки гигабайт информации, даже не задумываясь о том, что всего двадцать лет назад это была емкость жестких дисков, и если бы эта информация была записана на дискеты, их не удалось бы собрать даже в рюкзаке или чемодане. . Давайте посмотрим, с чего начинается «компьютерное» хранение информации и как далеко мы продвинулись за тридцать лет активного развития этих технологий.

Перфокарты

Перфокарты были первой попыткой записывать данные на машинном языке. Они использовались для передачи данных еще до того, как были разработаны компьютеры. Перфорированные отверстия изначально представляли собой последовательность основных инструкций для ткацких станков, с помощью которых можно было задавать комбинации линий и рисунков тканей. Первая перфокарта такого типа была создана Базилем Бушоном в 1725 году — более чем за 200 лет до создания первой компьютерной системы.

Краткая история хранения данных (первая часть)

Чуть более 100 лет спустя, в 1837 году, Чарльз Бэббидж предложил свою идею аналитической машины, примитивного калькулятора с движущимися механическими частями, который мог использовать перфокарты для получения инструкций. Но только полвека спустя Герман Холерит усовершенствовал эту идею и представил первую вкладку. Теперь этот табулятор может считывать задачи с перфокарт и отображать результат на бумажной ленте или на специальных бланках. Его машина использовалась для подсчета населения США в 1890 году. А в 1896 году Холерит основал компанию Tabulation Machine.

Краткая история хранения данных (первая часть)

Существует много типов перфокарт, но самым известным из них является «формат IBM», представленный в 1928 году: каждая перфокарта имеет размеры 187×83 мм и толщину 0,178 мм. так как вмещает 12 строк и 80 столбцов. Для записи 1 ГБ информации на таких перфокартах потребуется помещение средних размеров, а их вес составит 22 тонны.

Если кто-то думает, что перфокарты давно устарели, это не так: в 2011 году в США все еще существовала компания Cardamation, которая поставляет перфокарты и настраивает их для работы с ними. Они используются в государственных организациях, где не редкость древние компьютеры и даже табуляторы.

Стримеры

Хотя слова похожи, стримеры не имеют ничего общего с игроками, которые зарабатывают деньги, транслируя свои игры. В данном случае стример — это ленточное устройство для записи и хранения информации.

В 1927 году немецкий инженер Фриц Пфлеймер после серии экспериментов с различными материалами сосредоточился на технологии распыления оксида железа на тонкую бумагу и закрепления ее клеем. В 1928 году он продемонстрировал публике свое устройство магнитной записи, в котором использовалась бумажная лента. Бумажная лента была хорошо намагничена и размагничена, считывание информации с нее было легким, ее можно было разрезать и приклеивать. Однако перфокарты были дешевы, и их небольшая емкость для хранения информации в то время устраивала всех.

Краткая история хранения данных (первая часть)

Принцип работы довольно прост: ферромагнетики (например, железо) намагничиваются под действием магнитного поля и сохраняют это состояние после отключения. Так записывается информация: записывающая головка создает определенное магнитное поле, когда на нее подается ток. Магнитное поле головки, в свою очередь, намагничивает металлические частицы на ленте во время ее движения, что позволяет записать несколько треков. Другая глава используется для чтения данных, в которых возникает определенное напряжение, когда оно проходит по намагниченным областям, и это напряжение можно интерпретировать как поток данных. Очевидный недостаток этой технологии только один — к записываемым кассетам нельзя приближаться магнитом.

Магнитная лента была впервые использована для записи компьютерных данных в 1951 году компанией Eckert-Mauchly Computer Corporation в компьютере UNIVAC I. Тонкая металлическая лента шириной 12,65 мм, изготовленная из никелированной бронзы, называемая Vicalloy . Плотность записи 198 мкм на восьми дорожках для одного символа. Благодаря удобству и большой емкости магнитные ленты используются вплоть до массового распространения жестких дисков, полностью вытесняя перфокарты.

Краткая история хранения данных (первая часть)

Что касается персональных компьютеров, то в 1970-х и 1980-х годах основными носителями информации были обычные и доступные аудиокассеты. Не очень удобно, но тогда все решала цена. Кассетные плееры в то время уже не редкость, на одну аудиокассету можно записать 60-69 МБ данных, что для своего времени много. Но в 1990-х годах на потребительских компьютерах стали устанавливать жесткие диски, и использование аудиокассет для записи информации было прекращено.

Краткая история хранения данных (первая часть)

Но они не забыты. IBM, например, продолжает разрабатывать стандарт 3592, в котором стримерные картриджи содержат 4 ТБ, а иногда и больше. Конечно, на обычных серверах вы их не увидите — скорость у них слишком низкая и не превышает 140 МБ / с. Но стримеры идеальны для длительного хранения, и пока нет ничего лучше. Например, библиотека роботов-стримеров, используемая нашими крупными банками, представляет собой автоматизированное хранилище данных с тысячами картриджей-стримеров. Использование таких систем очень выгодно. Например, репозиторий емкостью 6,6 петабайт требует менее 700 000 долларов для поддержания своей работы в течение как минимум 5 лет. Если одно и то же хранилище состоит из жестких дисков, цена вырастет до 14 миллионов долларов.

Вакуумные трубки

В середине 20 века стало ясно, что компьютерам нужна быстрая память для хранения, например, промежуточных вычислений и инструкций. Так родилась идея первой оперативной памяти (RAM).

Краткая история хранения данных (первая часть)

В 1948 году профессор Фредерик Уильямс и его коллеги разработали электронно-лучевую трубку с памятью. Принцип его работы совершенно не сложен и основан на том, что люминофорный экран (как и экран в старых телевизорах) некоторое время накапливает заряд, образовавшийся от удара попавшего на него электронного луча. На другой стороне экрана находится считыватель, который после прочтения информации «сбрасывает» экран, учитывая, что люминофор хранит данные лишь доли секунды, их приходилось постоянно перезаписывать. Так родился прадед современной памяти DRAM. Информационная емкость первой лучевой трубки, используемой в компьютере Манчестера, составляет 1024 бита или 32 32-битных слова.

Ферритовая память

Вскоре стало ясно, что электронная лампа Уильямса неэффективна и дорога. А чтобы можно было записать хотя бы 10 КБ информации, ее размер должен быть на уровне ЭЛТ в телевизорах 80-х годов. но с технологиями 1940-х годов этого явно было невозможно.

Вот почему, когда Ан Ван и Ву Вейдун, младшие исследователи из Гарвардского университета, в 1949 году изобрели регистр с ферритовым сердечником, он быстро стал использоваться в производстве ферритовой памяти так быстро, что в середине 1950-х гг. когда Ван получил патент на свое изобретение, эта память уже активно использовалась IBM, которая сразу выкупила патент за 500 000 долларов.

Краткая история хранения данных (первая часть)

Принцип работы ферритовой памяти намного проще, чем у электронных ламп. Все основано на том, что ферритовое кольцо можно намагничивать, а направления намагничивания достаточно для хранения одного бита информации. Через каждое из ферритовых колец проходят четыре провода: X и Y — провода возбуждения, запрещающий провод Z под углом 45 ° и провод считывания S (Sense) под углом 90 °. Применяется импульс для считывания одного бита проводов возбуждения, и если ток генерируется на проводе считывания, это означает, что ферритовое кольцо намагничено и у нас есть записанный логический блок. Если на проводе чтения не появляется ток, значит намагниченность не меняется и у нас 0.

Очевидно, тот же импульс тока применяется для записи, но в противоположном направлении, для намагничивания и записи логики 1. И если нужно записать 0, то импульс обратного тока подается на запрещающий провод. В результате сумма токов становится недостаточной, чтобы вызвать намагничивание ферритового кольца.

Краткая история хранения данных (первая часть)

Это кажется сложным, но это не так: стоимость такой памяти намного ниже, чем у электронных ламп, и этот тип памяти использовался до середины 70-х годов.

В 1953 году Массачусетский университет разработал первый компьютер Whirlwind, использующий эту технологию. В его памяти могло храниться 2048 16-битных слов, то есть целых 4 КБ. Это в 40 раз больше, чем у первой вакуумной лампы Williams, появившейся всего пять лет назад.

Жесткие диски

Первый жесткий диск появился за 15 лет до изобретения гибких дисков, в 1956 году. Дедушкой современных жестких дисков является IBM 305 RAMAC — метод произвольного доступа к учету и контролю или метод произвольного доступа к данным и управлению. Он размером с два шкафа, весит 970 кг и имеет 50 алюминиевых пластин, покрытых ферромагнитным материалом. Каждая пластина имеет диаметр 61 см и может записывать до 150 КБ информации, то есть общая емкость этого устройства составляет 5 МБ.

Скорость вращения дисков была гигантской для своего времени — 1200 об / мин. Это означает, что необходимую информацию на одной пластине можно найти за 600 миллисекунд, а средняя скорость обмена информацией составляет 9 бит в секунду. У этого первого жесткого диска есть две серьезные проблемы. Во-первых, планшетов по 50, а считывающая головка только одна, и если нужно перейти с первой пластины на 20-ю, это займет секунды. Вторая проблема в том, что головка касается пластин, и они быстро изнашиваются.

Однако эти устройства покупаются как теплый хлеб. Несмотря на то, что IBM стоила 10 000 долларов за штуку, ей удалось продать 1000 копий. И это в 50-е годы! Причина понятна — один из этих жестких дисков заменяет 64000 перфокарт и работает быстрее, чем устройства хранения на магнитной ленте того времени.

Конечно, за 60 лет многое изменилось: жесткие диски стали намного меньше, головки не касаются пластин, а плавают над ними. Корпуса стали герметичными, а некоторые модели для ускорения работы залиты гелием. Информационная емкость планшетов увеличилась в миллионы раз и теперь достигает терабайт, и, конечно же, сегодня никто не использует только одну головку. Только скорость вращения сильно не увеличилась — всего в несколько раз.

Пузырьковая память

Также известна как память с цилиндрическими магнитными доменами, имеющая короткую, но яркую историю. Он был изобретен в 1967 году инженером Bell Labs Эндрю Бобеком и полностью заменил флэш-память в середине 1990-х годов. Преимуществом пузырьковой памяти по сравнению с магнитными лентами является компактный размер, позволяющий использовать ее в небольших портативных устройствах, а также высокая плотность записи информации. Например, блок размером два квадратных сантиметра, представленный Texas Instruments в 1977 году, имеет емкость 92 304 бита, или чуть более 11 КБ.

Краткая история хранения данных (первая часть)

Но принцип его действия сложен. Идея состоит в том, что некоторые вещества могут быть намагничены только в одном направлении, и если рядом с ним появится магнитное поле, намагниченные области будут собираться в виде пузырьков, отсюда и название этой памяти.

Как это можно использовать? Обычно используется непроводящая стеклянная подложка, а слои порошка T или V наносятся в виде порошка, покрытого сверху этим веществом — обычно используется соединение гадолиния и галлия. Когда к этой микросхеме прикладывают магнитное поле в двух перпендикулярных направлениях, пузырьки могут двигаться вдоль рассматриваемых «букв», образуя таким образом хранилище информации.

Краткая история хранения данных (первая часть)

Преимущество этой памяти в том, что она не зависит от энергии, то есть конфигурация пузырьков вне магнитного поля не меняется. Огромный недостаток заключается в том, что для доступа к информации определенной «буквы» — одного бита, вы должны передать все пузырьки в закрашенный кружок, чтобы узнать, какое положение пузыря было в соответствующей «букве». И этот процесс довольно долгий. Чуть позже этот тип памяти был усовершенствован и изобретена многодорожечная память. Но появление флэш-памяти в считанные годы похоронило эту интересную с физической точки зрения идею.

В следующий раз мы сосредоточимся на более современных устройствах для записи и хранения информации, таких как гибкие диски, память DRAM и оптические диски. Наконец, мы уделим внимание облачным хранилищам и различным типам флеш-накопителей и других устройств хранения, использующих новые технологии.

Читайте так же:
Not found

Нам доверяют

Интернет магазин