Важко в це повірити, але жорсткі диски не змінюються ось уже понад тридцять років. Однак це не означає, що вони завжди виглядали так, як ми звикли. Коли комп'ютерна індустрія тільки починала свій шлях, не було ні обертових пластин, ні зчитують головок, ні контролерів, ні тонких інтерфейсів. Ми вирішили розповісти вам, на чому ж в ті часи зберігали інформацію, і забралися в самі нетрі історії.
Папірці і дірочки
Взагалі, хронологію накопичувачів можна розділити на три паралельні гілки - перфокарти, стрічки та магнітні барабани. Перші вважаються найдавнішим носієм інформації, так що з них і почнемо.
Свій старт в історії перфокарти - папірці з дірочками - взяли на ткацьких верстатах в 1808 році, в якості ж «електронних носіїв» їх додумалися використовувати в 1832-м, причому ініціатором був наш співвітчизник - Семен Корсаков, який розробив машину для «порівняння ідей». Однак справжній поштовх до застосування перфокарт в обчислювальній техніці дало винахід Германа Холлерита.
• Табулятор Германа Холлерита допоміг спростити і прискорити статистичний аналіз. До його появи будь-які подібні дії перетворювалися в ювелірну ручну роботу.
В середині 1880-х випускник Колумбійського гірничого університету надійшов на держслужбу і взяв участь в стомлюючої перепису населення, що проводиться ручним способом. Це копітка заняття настільки йому не сподобалося (ще б, вісім років вважали), що він поставив собі за мету винайти машину, яка все виконає за пару місяців. Сказано зроблено.
Кілька років наполегливої праці, і в 1890-м Холлерит вже демонстрував уряду США свій табулятор. Основна його ідея була ось у чому. На кожного жителя країни створювалася перфокарта, вміщує 288 позицій (12 по горизонталі і 24 по вертикалі), що описують «базові параметри» типу зростання, статі, сімейного стану.
• IBM-729 - ідеальний накопичувач кінця 1950-х і за сумісництвом жива кіноікони.
Навпаки зібраних даних в карті пророблялися отвори, після чого її завантажували в машину Холлерита, та зчитувала дірочки, підсумувала відповіді і виводила результати на циферблати. В кінці дня показання з них списувалися, а лічильники обнулялися. Держапарату конструкція припала до душі, і з Германом тут же був підписаний потрібний контракт. Як виявилося, не дарма: на наступний перепис населення витратили не 13 років, як передбачалося спочатку, а всього два місяці.
Втім, скільки там пішло часу - не так цікаво, як те, що винахід Холлерита спровокувало створення фірми Tabulating Machine Company, яку в 1905 році придбала Computing Tabulating Recording Company, в майбутньому відома як International Business Machines (IBM).
Стрічка щастя
Перфокарти протрималися порівняно довго, але їх недоліки були занадто очевидні: папір рвалася, зберігати могла всього 70 КБ, та й зчитувати з неї інформацію було, м'яко кажучи, не дуже зручно. Так що, поки папірці не перевелися, індустрія почала освоювати ще один метод зберігання - магнітну плівку, ту саму, з старих відеомагнітофонів, плеєрів і бобінних програвачів.
Почалося все, як водиться, здалеку. Першим кодувати інформацію за допомогою магнітних полів здогадався Оберлин Сміт. У 1888 році він видав наступну ідею: якщо напхати в звичайну мотузку металевої стружки і задати кожній частинці свій вектор намагніченості - вийде аудіозапис. На жаль, монетизувати винахід Оберлин не зумів, за нього це зробив датчанин Вальдемар Поульсен.
• Тут зображений зовсім не двигун міжпланетного космічного корабля. Так виглядав магнітний барабан, який зберігає кілька кілобайт даних. Провід й «відростки» - це зчитувальні головки.
Він відмовився від використання мотузки, взяв за основу тонкий дріт, намотав її на барабан і придумав, як в автоматичному режимі виробляти на неї запис. Чи не знаємо, скільки він там отримав за розробку, але на «телеграфон» патент йому вручили, а пристрої на його базі з успіхом використовувалися в якості диктофонів приблизно до тридцятих років минулого століття. Тобто рівно до того моменту, як німецький інженер Фріц Пфлюмер ввів в ужиток добре відому нам магнітну плівку.
У 1927 році вчений покрив папір оксидом заліза, накрутив її на котушку і довів - таким чином зберігати аудіо набагато зручніше, ніж на дроті, а вже редагувати і поготів. Будь-шматок можна вирізати і вклеїти новий. У підсумку - світова популярність і затребуваність донині.
• П'ятдесят магнітних дисків і механізми зчитують головок IBM Model 350 точно б не помістилися в корпус мікрокомп'ютера. Втім, йому це було і нема чого - персоналок ще не існувало.
А ось до комп'ютерів новинка добиралася довго. Застосувати її для цифрових даних здогадалися Джей Преспер Екерт і Джон мокли, творці нашумілої машини UNIVAC, представленої 31 березня 1951 року. Для неї спорудили величезну шафу UNISERVO з двома «вертушками», переганяють важку металеву плівку через прочитує головку. Програми та результати роботи записувалися на носій довжиною 365 метрів і шириною 12,65 мм. Щільність зберігання становила 128 біт на дюйм (для порівняння, сучасний 3 ТБ жорсткий диск на тому ж просторі уміщає по 620 ГБ).
Здавалося б, мало, але для індустрії тих років вистачало з надлишком, і вже в 1952-му IBM придумала стандарт 7 Track, який замість паперу пропонував використовувати більш надійну пластикову підкладку, а сам запис вести відразу на семи паралельних доріжках. Цей принцип і ліг в основу добре відомих накопичувачів IBM 729, що були ящик з двома крутяться бобінами і намотаною на них стрічкою довжиною 731 метр (їх-то і демонструють нам у фільмах, коли треба показати комп'ютер тих часів).
• У рекламі обчислювальної техніки того часу часто з'являлися симпатичні дівчата. Все тому, що саме вони найчастіше виконували роль операторів машин.
На жаль, незважаючи на те, що плівка в силу своєї дешевизни до сих пір використовується в деяких дата-центрах, приблизно до вісімдесятих від неї почали відмовлятися. Головною причиною для цього стала відсутність довільного доступу до даних: для того щоб вважати, наприклад, четвертий мегабайт, доводилося перегорнути перші три, що дуже негативно позначалося на загальному швидкодії. Рішення проблеми, як це часто буває, виявилося під самим носом.
крутите барабан
Проблему з довільним доступом вирішили ще в 1932 році, коли австрійський вчений Густав Таущек придумав зберігати дані на спеціальному запам'ятовуючому барабані. Він представляв собою циліндр, покритий феромагнетиком - матеріалом, який вміє зберігати заданий вектор намагніченості без впливу зовнішнього поля.
Містився цей барабан в ємність з вбудованими прочитуючими головками і швидкісним мотором. Тобто конструкція була близька до сучасних HDD, але з одним концептуальною відмінністю: «голки» нічого не шукали, а чекали, поки потрібний біт прокрутиться повз них. Циліндр обертався на швидкостях близько 12 500 оборотів в хвилину, що дозволяло швидко отримувати доступ до інформації. Проблема у нього була тільки одна - утримувати він міг жалюгідні 8,5 КБ і тому в основному використовувався в якості оперативної пам'яті. Втім, це не завадило IBM купити все основні патенти на цю розробку і до 1956 року представити перший жорсткий диск.
Зроблений зі сталі
У IBM Model 350 використовувалося п'ятдесят 610-міліметрових млинців і дві величезні зчитувальні «лапи» - вони переміщалися вгору / вниз незалежно один від одного. Блоки Model 350 займали 1,5 квадратних метра, важили близько тонни і зберігали колосальні на ті часи 3,75-5 МБ даних. Кажуть, IBM могла наростити ємність і продавати могутніші моделі, але маркетологи не знали, кому знадобиться стільки пам'яті (за іншою версією, не хотіли знищувати перфокарти).
• Блоки магнітних дисків в перших накопичувачах були знімними. Заповнили одну ємність, дістали, встановили новий блок і продовжуєте працювати. Зручно.
Наступним кроком для IBM став накопичувач «1301», анонсований в парі з корпоративними машинами 7000-ї серії в 1961 році. Новинки задіяли 20 двосторонніх пластин з 250 доріжками. Шпиндель з дисками робив 1800 оборотів в хвилину, а пропускна здатність апарату сягала 90 000 символів в секунду. Головною відмінністю IBM 1301 від попередників вважається використання окремих головок для кожної сторони магнітного млинця: «голки» плавали дуже близько до поверхні і утримувалися потоком, що набігає повітря, що давало перевагу в швидкості і щільності запису в порівнянні з попередніми моделями.
До слова, дозволити собі таку систему зберігання могла далеко не кожна компанія. Вартість обладнання дорівнювала $ 155 000, що на сьогоднішні гроші становить приблизно $ 1 210 000. Втім, варіанти були: за $ 2100. (на даний момент - це близько $ 16 500) можна було орендувати HDD на один місяць.
Не менш важливою стала і розробка 1963 року: створюючи «компактні» (розміром з тумбу) IBM 2311 Direct Access Storage Facility, інженери вперше ввели таке поняття, як уніфікований роз'єм. Тобто жорсткі диски почали продаватися не тільки в складі обчислювального комплексу, але і як дискретні пристрої, що дало нехілий поштовх до розвитку сторонніх компаній.
• Seagate ST-506 - перший по-справжньому компактний жорсткий диск.
Ще один подарунок індустрія HDD отримала в 1973 році - диск IBM «3340». В історії він запам'ятався не стільки своїми характеристиками, скільки внутрішнім назвою - «вінчестер». Так його охрестили самі творці, провівши аналогію між двома 30 МБ пластинами і відомої гвинтівкою Winchester 30-30. Вже не знаємо чому, але ім'я прижилося і активно використовувалося приблизно до 1990-х років.
А ось те, що «3340» був першим HDD з можливістю паркувати зчитувальні головки прямо на пластинах, швидко забули. Але ж до нього на час простою «лапки» виводилися за межі блоку зберігання, і це не тільки сильно ускладнювало конструкцію, але і знижувало її ефективність.
компактний світ
Кінець 1970-х запам'ятався появою перших домашніх комп'ютерів. На жаль, HDD для них в ті часи були недозволеною розкішшю і в переважній більшості випадків в якості постійних накопичувачів використовувалися плівкові касети.
Змінилося все в 1980 році, коли компанія Shugart Technology, пізніше перейменована в Seagate, представила 5,25-дюймовий жорсткий диск ST-506 ємністю 5 МБ. Розміром він був з пару дисководів і до ПК підключався через сторонній контролер за допомогою трьох грубезних проводів.
Як не дивно, але в цей раз індустрія не стала тягнути кота за хвіст і тут же вхопилася за нову ідею. Навіть IBM, і та в одній зі своїх перших по-справжньому популярних домашніх систем - PC / XT - використовувала модель ST-506.
Ну а через три роки фірма Rodime зуміла упакувати 10 МБ пластину і «голку» в сучасний 3,5-дюймовий корпус і задати стандарт на наступні тридцять років, протягом яких виробники лише нарощували щільності запису, швидкості читання / запису і пропускну здатність інтерфейсів .
