Авторизация

Мы предлагаем:

Просмотренные

Последние товары


Статьи

Начало раздела

История битов вовне: Эволюция хранения данных на внешних носителях

С самого начала эволюции человека сразу вместе с проблемой, как посчитать и поделить нажитое непосильным трудом, встала вторая – как записать результаты вычислений. Очевидно, что без сохранения результатов сами по себе вычисления – не более чем логическая забава, пользы от которой весьма немного. По мере эволюции вычислений развивались и способы хранения их результатов.

Первыми такими способами хранения были всевозможные зарубки, узелки и предметы. Затем появилось письмо и всевозможные способы записи информации. Преобладали две системы записи цифр: римская и арабская. На сегодняшний день арабские цифры однозначно вытеснили римские во всех сферах вычислений, оставив последним только эстетическое применение.


Машинная запись

Первым подобием машинных хранилищ информации стало изобретение в конце XVIII века перфокарт. С их помощью управляли ткацкими станками. В то время появлялись механические счетные машины, и ни о какой электронике речи идти не могло. Позднее Герман Холлерит стал применять перфокарты такими, какими мы их привыкли видеть – картонными карточками со срезанным углом. Очень долгое время именно перфокарты являлись главными хранилищами информации.

Требования росли, на подмогу перфокартам приходили перфоленты – бобины с проколотыми дырочками-битами. Но их тоже вскоре стало не хватать. В 1956 году, 13 сентября, произошло знаменательное событие, определяющее и по сей день курс развития систем хранения информации. В этот день был представлен первый накопитель на жестких магнитных дисках. Разработала его компания IBM, всегда стоявшая на гребне волны технологий и задававшая ритм остальным. Представленное устройство было настоящим монстром – весом в тонну, размером с два холодильника и блинами по 24 дюйма. При этом объем был совсем смешным по современным меркам – 5 Мб. Очевидно, что с такими размерами его уделом были только огромные вычислительные центры.

Знаковым событием стал выпуск в 1973 году жесткого диска IBM 3340. Его размеры были меньше, чем у предшественников, а появление аэродинамических (парящих в воздухе) головок стало воистину прорывом, ибо используется и до сих пор. Объем диска формировался несъемной частью в 30 Мб и съемной – также в 30 Мб. Именно такое соотношение объемов дало повод для появления названия накопителя на сленге – известная винтовка 30-30 Winchester имела весьма схожую маркировку. Позднее название стало именем нарицательным для всех накопителей на жестких дисках, но повсеместно распространилось лишь на русском языке (часто в сокращенной форме – «винт»). Англоязычные страны применяют термин hard disk.

И снова лента

Мейнфреймы же стали искать решения менее дорогие для хранения редко используемой информации. Таким выходом стали стримеры – накопители на магнитной ленте. Большим их минусом стал последовательный доступ и, как следствие, низкая скорость получения данных. Но сама технология была уже более простой и заметно более дешевой. Основной плюс – большой объем – сделал стримеры отличным выбором в качестве системы резервного копирования данных. В связи со все еще большой стоимостью для обычных потребителей, но при этом достаточной простотой технологией, стали появляться всевозможные самоделки, как, например, использование аудиокассеты для хранения информации в компьютерах «Spectrum». Автор лично знаком с человеком, который модифицировал процесс считывания данных и в несколько раз повысил скорость загрузки программы с кассеты. Как обычно, наш народ на любую проблему придумает оригинальное решение. Так, инженеры из Зеленограда и вовсе придумали удивительную вещь – «Арвид», стример, который использовал обычные видеокассеты для хранения информации и видеомагнитофон для ее записи. При этом достигались весьма внушительные объемы, что позволяло ему соперничать со специальными устройствами, а уж жесткие диски тогда в несколько раз проигрывали по этому параметру.

Пас на круглого

Чуть позже стримеров появляются и первые накопители на магнитных дисках, проще говоря – дискеты. Первая дискета появилась в 1971 году, и ее диаметр был 8 дюймов (20 см), а объем – 80 Кб. Это была пластиковая пластинка с нанесенным на нее ферромагнитным покрытием. Сама эта пластинка была упакована в пластмассовый корпус, либо гибкий (как на 5.25), либо жесткий (как на 3.5). Сделано это было для защиты информации от пыли, царапин и других физических повреждений.

Для пущей сохранности от пыли эти дискеты зачастую хранили в бумажных конвертах. В русском языке дискеты получили название гибких магнитных дисков (ГМД), для различия с жестким диском, именуемым жестким магнитным диском (ЖМД). В старой литературе такие названия можно встретить довольно часто, но в силу очень высокой скорости заимствования иностранных терминов при отсутствии или плохом качестве своих ныне они не применяются. Впрочем, сами дискеты практически тоже.

Изобретателем дискеты считается работавший в то время в IBM Алан Шугарт. Позднее он основывает собственную компанию «Shugart Associates» и продолжает разработки, выпустив дискеты объемом 256 Кб, 800 Кб и, наконец, дискету двойной плотности в 1000 Кб. В 1976 году он выпускает дискету диаметром 5.25 дюйма, чей объем составляет 110 Кб. Появляется дискета двойной (360 Кб) и четырехкратной емкости (720 Кб). Однако большинство из них не были сформатированы, а потому фактический объем зависел от способа форматирования, и чаще всего эти способы были несовместимы друг с другом. Проблемы была решена с выходом дискет IBM format – форматированных под IBM PC. Однако Apple продолжала выпускать дисководы со своим форматом, пока не выпустила поддерживающий оба, положив конец несовместимости своих решений в области гибких дисков. Тем временем, с выходом дискет с высокой плотности (High Density) 5.25-носители достигли предела своей емкости.

В 1984 году была выпущена дискета двойной плотности формата 3.5 дюйма и объемом в 720 Кб. Через пару лет была выпущена последняя массовая версия дискет – 3.5 дюйма, высокой плотности, 1.44 Мб. Появившаяся впоследствии ED (расширенной плотности) версия на 2.88 Мб не получила широкого распространения. Дискеты позволили очень сильно повысить связанность машин – в эпоху применения сетей только в очень небольшом числе заведений возможность переносить рабочие документы с одной машины на другую при помощи небольших квадратных кусочков пластика была очень полезной и привлекательной. Даже появился термин «флоппинет» – абстрактная сеть, в которой машины связывались посредством дискет, на которых переносились данные между ними. Так, десяток дискет мог заметно освободить место на компьютере и позволить установить немаленькую игру.

Основным недостатком дискет была их недолговечность: среднее время жизни составляло около полугода при средней интенсивности использования и порядка квартала – при высокой частоте циклов перезаписи. Бывали и исключения, но из личного опыта скажу, что они чаще относились к старым дискетам. Еще одной напастью являлись электромагнитные поля. Длительное воздействие поля приводило к утрате или повреждению данных. С течением времени объем также перестал быть достаточным, и в массовом сегменте начали появляться альтернативы.

Потолстевшие гибкие

Самой простой альтернативой была дальнейшая эволюция дискет. Главных конкурентов было двое. Одним из решений стал дисковод LS-120. Он был представлен группой 3M, позднее известной как компания Imation, в 1997 году и, как видно из названия, имел объем в 120 Мб. Главным достоинством в борьбе за место под солнцем была совместимость устройства с обычными дискетами 1.44 Мб. Стоит, однако, заметить, что с нестандартно форматированными дискетами (на большее число дорожек и объем) привод мог не работать. В разработке и лицензировании дизайна и стандарта принимали участие Matsushita (выпускающая продукцию под торговой маркой Panasonic и собирающаяся сейчас сменить название на этот популярный бренд, ставший, фактически, лицом компании), Mitsubishi, OR Technology и Compaq. Первоначально эта технология носила название SuperDisk, являясь продолжением раннего проекта Iomega начала 90-х.

Приводы Matsushita под торговой маркой SuperDisk продавала преимущественно Imation, остальные же бренды предпочитали использовать название LS-120. Но все же большой популярности данной технологии завоевать не удалось. Помимо Compaq лишь немногие OEM-производители использовали в своих компьютерах эти устройства. Низкая скорость записи сводила на нет преимущество в виде поддержки стандартных дискет. Появившаяся же на три года раньше технология от Iomega уже обрела большую популярность, а потому и переходить на другую все не торопились.

Matsushita продолжила развитие этой разработки и явила на свет LS-240, удвоив объем, помещавшийся на дискету. Ей добавили возможность форматировать обычные дискеты под объем 32 Мб, но для записи даже одного файла было необходимо перезаписывать весь диск. Сама компания Imation выпустила версию привода с аппаратным шифрованием с помощью алгоритма Блоуфиша (Blowfish) с 64-битным ключом.

Более популярным стало решение Iomega Zip. Это была дискета, похожая на обычную 3.5-дюймовую, но отличалась она чуть большей толщиной и еще более скругленными краями. Объем был весьма солидным – 100 Мб, но возможности работы с обычными дискетами этот привод был лишен. В связи с ранним появлением на свет Zip успел обосноваться в этом мире и обрести популярность в целевой аудитории до выхода LS-120. Конкуренция была не очень долгой, и название Iomega было у всех на слуху, в отличие от соперника. Привод обеспечивал большую скорость (1 Мб/с против 500 Кб/c у 1.44 Мб дискет), но для полного вытеснения дискет ему не хватало главного качества – цены. Стоимость Zip была выше, чем у LS-120, и заметно выше, чем у дискет. Конечно, за больший объем приходится платить, но это уменьшило число обладателей устройства почти до целевой аудитории (людей, которым необходимо постоянно работать со средних размеров файлами).

По сути, на этом тему гибких магнитных носителей единогласно признали исчерпанной и переключились на более перспективные направления.

Жесткие сменные

Одним из таких направлений были накопители на сменных жестких дисках. Первой фирмой, выпускавшей такие решения, стала SyQuest Technology, Inc, основанная в 1982 году. Это был 3.9-дюймовый сменный жесткий диск, где пластины (на сленге называемые «блинами» за геометрическое сходство) располагались вместе с читающими головками в герметичном картридже, подобно обычным жестким дискам. Это позволило добиться скоростей и объемов, близких к стационарным жестким дискам, но сделало производство достаточно дорогим.

Долгие годы это был единственный способ для переноса средних объемов информации для таких целей, как издательские документы, управление содержанием интернет-сайтов, мультимедиа, цифровая фотография, быстрое резервное копирование, обмен данными, архивирование, сохранность конфиденциальных файлов. Первый картридж имел объем всего в 5 Мб, затем было достаточно много 5.25-дюймовых решений. И к концу эволюции выпустили 3.5-дюймовое устройство EZ135 объемом в 135 Мб. Именно оно и стало главным конкурентом Zip. Выпуск 230 Мб версии перевел решение в другой сегмент, ибо конкурентов в таком объеме практически не было. К тому же он был совместим со старым EZ135. Далее были выпущены две модели – SyJet/SQ1500 – полуторагигабайтная модель и гигабайтный SparQ, предложивший меньшую цену за мегабайт. К 1995 году на рынок вышла Iomega со своим продуктом Zip, сделавшим перенос данных быстрее и дешевле. Именно из-за популярности последнего и снизившихся продаж сменных дисков компания SyQuest в 1998 была объявлена банкротом. Венец эволюции – 4.7-Гб модель – находилась в продаже в 1998 году очень небольшое время и не обрела популярности.

Также основывалось на сменных жестких дисках и творение Jaz фирмы Iomega. Его отличие состояло в том, что в картридже находились только «блины», читающие же головки и двигатель были расположены в самом накопителе. При помещении диска в накопитель сдвигалась так называемая шторка – пылезащитная оболочка, предохранявшая диски от физических повреждений. Дело в том, что в жестких дисках читающая головка парит над пластинами на очень малой высоте с помощью аэродинамических эффектов. Если на поверхности возникает препятствие, то поток нарушается, и головка может упасть, что приведет к ошибке чтения и, возможно, частичному выходу диска из строя. Упрощение диска привело к его меньшей стоимости в сравнении с конкурентом. Сменные жесткие диски Jaz предоставляли объемы, намного превосходящие по объему Zip – 1 и 2 Гб. Справедливости ради стоит заметить, что сменные носители Jaz большой популярности не обрели, отчасти ввиду резко набирающих популярность оптических дисков, отчасти из-за удешевления обычных жестких дисков.

Подавляющее большинство описанных выше устройств выпускалось под разные интерфейсы – EIDE, SCSI, LPT и USB. LPT и USB имели низкую скорость передачи. Лучше всего работали родные для подсистемы хранения данных интерфейсы – IDE и SCSI.

Магнитные блестящие

Следующим этапом были магнитооптические диски – комбинация оптических и магнитных эффектов для записи и чтения информации. Оптической составляющей являлся лазерный луч, который падал на поверхность диска. Магнитной же компонентой был магнит с другой стороны диска. Вдвоем они работали при записи информации; для чтения же использовался только лазерный луч. При записи диск нагревался лазером до точки Кюри – температуры, при которой материал теряет свои магнитные свойства, в результате чего записанная информация стирается безвозвратно. Затем магнит и лазер записывали данные, меняя магнитное поле для формирования битов. В процессе чтения лазер, работая на низкой мощности, посылал пучок света на поверхность диска.

Принцип чтения основывается на принципе Керра. Участки, обозначающие «1» отражают поляризованный луч под другим углом, нежели участки, обозначающие «0». Разницу в отраженных углах и регистрирует детектор, делая вывод о том, «1» или же «0» передан лучом.

Магнитооптические диски существовали в двух форматах – 130 мм и 90 мм. В отличие от совсем старых версий, более новые диски имели не отдельный магнит в накопителе, а магнитный слой, играющий роль магнита. Это позволило дальше наращивать объем диска и улучшить позиционирование, а также снизить цену накопителя и очень серьезно повысить скорость записи. Данная технология называлась LIMDOW и позволяла в реальном времени вести запись фильма формата MPEG-2. По умолчанию во время записи накопитель проверял целостность записанных данных, потому скорость записи была весьма низка, но, по сравнению с компакт-дисками, это давало большую надежность хранения информации. 130-мм версии дисков обладали емкостью от 650 Мб до 9.2 Гб и предназначались для корпоративных клиентов и средств архивирования данных. Однако эта цифра получалась с учетом двухсторонней записи диска. Интерфейсом для накопителей такого рода был SCSI. Версия 90 мм имела объем заметно скромнее – от 128 Мб до 2.3 Гб, что по большей части объяснялось наличием у них лишь одной стороны для записи. Среди массового потребителя большого успеха эти накопители не имели. Как и все вышеперечисленные сменные носители, этот пал в схватке со следующим видом хранения данных.

Компакт-диск (Compact Disc, CD) – это оптический диск для размещения цифровых данных, изначально разработанный для хранения цифрового звука. CD, доступные с конца 1982, остаются стандартом де-факто для коммерческой звукозаписи и по сей день. Первым диском, выпущенным в тираж, стал альбом группы ABBA – The Visitors (1981). Разработчиком CD стала компания Philips. Но то были еще не компьютерные диски, а обычные музыкальные. Первый диск CD-ROM (Read only memory, память только для чтения) был представлен в 1985 году, а записываемый CD-R – в 1990 году. Диск представляет собой поликарбонатный пластик толщиной в 1.2 мм и весом примерно 16 грамм.

Лазерный луч имеет длину волны 780 нм, что близко к инфракрасному спектру. Первое время между двумя разработчиками – Philips и Sony – возник спор касательно размеров диска: первая выпускала диски диаметром 115 мм, а вторая – 100. Вице-президент Sony, Норио Охга (Norio Ohga), предложил увеличить объем диска до 74 минут звучания, чтобы уместить девятую симфонию Бетховена. В результате эта инициатива увенчалась успехом, и был принят стандарт в 74 минуты звука или 650 Мб данных. Впоследствии появился новый форм-фактор компакт-диска диаметром в 8 мм и объемом в 230 Мб. Он был полностью совместим с обычными дисками и отличался лишь в размере. Сами 120-мм версии выпускались с разными объемами. Основные – это 650, 700, 800 и 900 Мб. Появление CD-RW, да и обычных CD-R перевернуло весь рынок средств хранения и переноса данных. В частности, Zip-дискеты умерли практически мгновенно, как и LS-120. Запись тогда производилась не более пары десятков минут, а объемы впечатляли. Стримеры утратили актуальность в массовом сегменте, сменные жесткие диски – тоже. Главным плюсом была доступность и массовость CD-приводов и очень низкая цена за мегабайт у CD-R дисков.

Затем совместными усилиями участников DVD Forum, куда входили Sony, Philips, Toshiba, Matsushita, Mitsubishi, Pioneer и другие, был создан диск объемом 4.7 млрд. байт, что в переводе на привычные единицы измерения составляет 4.38 Гб. Используемый луч имел меньшую длину волны – 650 нм. Расшифровывается само название DVD как Data Versatile Disc – цифровой многоцелевой диск. Стандартом описано множество форматов, но прижилось из них не очень много.

По форм-фактору и объему это DVD-5 – обычный 120-мм односторонний однослойный диск объемом 4.38 Гб; DVD-9 – 120-мм односторонний двухслойный диск объемом 7.95 Гб; DVD-10 – 120-мм двусторонний двухслойный (всего) объемом 8.74 Гб; DVD-1 – 80-мм (по аналогии с mini CD) односторонний однослойный объемом 1.36 Гб. Варианты вроде DVD-4 – 80-мм двустороннего четырехслойного диска объемом 4.95 Гб и DVD-18 – такого же 120-мм, обладающего объемом 15.9 Гб, – мы вживую не увидели, да и, скорее всего, не увидим ввиду дороговизны изготовления. DVD-диски стали эволюционным развитием CD, сохранив концепцию их использования и предложив лишь больший объем и скорость записи. По аналогии существовали DVD-R, DVD-RW, также DVD-RAM (являлся вариацией на тему перезаписываемых дисков).

Поначалу существовали разные форматы, маркировавшиеся «+» и «-», как, например, DVD-R и DVD+R. Только самые первые рекордеры были совместимы только с одним из форматов. По мере «взросления» технологии проигрыватели обрели поддержку разных форматов, и борьба была логически окончена.

Только недавно произошел очередной и, возможно, последний виток борьбы двух форматов ближайшего будущего – HD DVD и Blue-ray. Компания Warner, активно продвигавшая оба формата, в том числе и детище Toshiba – HD DVD, заявила о переходе исключительно на конкурирующий формат – BD (Blue-ray Disc). И потеря такого крупного потребителя не прошла даром – на рынке остался только один.

Blue-ray готов предложить 50 Гб на одном двухслойном диске, что примерно вшестеро больше объема двухслойного DVD-диска. Своим названием он обязан использованию луча с длиной волны в 405 нм, что соответствует голубой части спектра. Именно данное нововведение позволило отодвинуть влияние дифракции и увеличить плотность размещения дорожек. Mini Blue-ray Disc, так же, как и предыдущие, диаметром в 80 мм, способен предоставить объем в 7.5 Гб. Помимо этого введено новшество в виде BD меньшей плотности, это BD9 и BD5, которые являются полным аналогом диска DVD-9 и DVD-5.

Главное отличие – в записи в формате Blue-ray и использовании улучшенных алгоритмов сжатия. Сделано это для заполнения ниши недорогих дисков данного формата и повышения доступности. HD DVD предлагал 30 Гб для двухслойных дисков и 15 Гб для однослойных, что на 40% меньше, чем у Blue-ray. В отличие от Blue-ray-приводов, обладающих проблемами обратной совместимости с CD и DVD, проигрыватели HD DVD таких проблем не имеют и могут легко проигрывать все старые форматы. Но с учетом потери поддержки крупнейшими киностудиями, творению Toshiba остается гарантированным пока только место в приставках Xbox360, которые, в свою очередь, имеют более низкие потребительские качества, нежели Playstation 3 от Sony, оснащенной Blue-ray.

Твердая альтернатива

А что же жесткие диски? С ними все относительно благополучно. Пережив несколько несовместимостей больших дисков со старыми материнскими платами, жесткие диски уверенно наращивали свой объем. Взяв в 2002 году барьер в 137 Гб, для чего опять пришлось преодолеть ограничение адресного пространства, HDD резко прибавляли в «весе».

В следующем, 2003 году появился интерфейс SATA, ознаменовавший переход на быструю последовательную шину. В 2005 году был преодолен рубеж в полтерабайта! Тут производителей ждала новая напасть – магнитные ячейки, обладая формой сигары и будучи положенными на бок, уперлись в потолок по плотности размещения без риска утери данных.

Более плотного расположения добиться не удавалось, поскольку тогда ячейки стояли слишком близко для безошибочного чтения. Была разработана концепция перпендикулярной записи, когда эти ячейки ставятся на вершину. Для реализации пришлось переделать читающую головку, но в качестве плюсов были получены большая скорость чтения и возможность дальнейшего увеличения объема. Уже в 2007 году Hitachi представляет терабайтную модель, а в компьютерах пользователей появляются дисковые подсистемы от одного до двух терабайт. Словом, жесткий диск, отпраздновав в 2006 году свой пятидесятилетний юбилей, и сейчас живее всех живых.

Современная вспышка

И последним, но, пожалуй, самым значимым событием за последние годы стали флэш-карты, в простонародье – флэшки. Сначала эта технология прижилась в цифровых фотоаппаратах и подобной аппаратуре, но затем появилась и в USB-исполнении. Начав с объемов в 32 Мб, сейчас они доросли до 32 Гб, вытеснив все другие решения для переноса данных с рынка и заметно снизив роль перезаписываемых дисков. Большое число циклов перезаписи, высокие скорости чтения/записи, малая цена – все это стало залогом просто бешеной популярности флэшек, заставив молодежь даже забыть про то, что существовало еще что-то до них. До компакт-дисков по соотношению цена за мегабайт им еще далеко, потому функции архивирования останутся за привычными решениями. Так становится видно, что два очень удачных решения – CD и флэш – буквально похоронили все многообразие средств переноса и хранения данных середины-конца 90-х годов. К ним стоит добавить развивающуюся технологию eSATA, позволяющую быстро подключать внешний жесткий диск для копирования больших объемов без потери скорости, как если бы это был обычный внутренний диск.

На данный момент аппетиты потребителей в объеме кажутся удовлетворенными – спроса на революционные решения нет, достаточно эволюционных темпов роста. Но что будет через пару лет? Время покажет и впишет их в скрижали эволюции…

P.S.: Только начинающие разбираться в видах накопителей пользователи часто сталкиваются с вопросом: «Как же правильно пишется слово диск – disc или же disk?». Здесь стоит вернуться немного в историю. Если статья читалась внимательно, то ты помнишь, что компакт-диски появились сначала как видеоаудиодиски, а уже потом – с данными. В области звукозаписи диски традиционно пишутся «disc». Но компьютерные диски всех типов пишутся как «disk». То есть floppy disk, hard disk, но compact disc, data versatile disc. Все диски, кроме оптических, пишутся через «k», последние же – через «c». Вот такие причуды эволюции.


http://www.xard.ru/post/14308/default.asp?print=true


Дата: Четверг, 17 Июнь 2010
Прочитана: 2348 раз

Распечатать Распечатать    Переслать Переслать    В избранное В избранное

Другие публикации
  • Виды батареек и аккумуляторов
  • Краткая информация о батарейках, использующихся в слуховых аппаратах.
  • Что нужно знать для того, чтобы ваш радиоприемник или плеер работал, работал и работал???
  • История батарейки
  • Главное - правильно питаться.
  • Особенности литиевых батареек
  • Как собрать батарейку в домашних условиях
  • Батарейки "Энерджайзер"
  • Выбор питания для GPS
  • Виды аккумуляторов - их достоинства и недостатки
    Вернуться назад


    29.11 | 10 событий в мире технологий, которые пропустил Ходорковский
    29.11 | Утилизация батареек в мире
    30.12 | Шесть изобретений, которые навсегда изменили Новый Год
    30.12 | США ЗАПРЕТИЛИ ГЛОНАСС
    12.11 | Новая био-батарея Sony использует в качестве топлива бумагу
    12.06 | Заряжать мобильные телефоны теперь можно с помощью… сапог
    01.01 | Sony прекращает выпуск флоппи-дисков
    20.05 | Видео на дисках: борьба за выживание
    17.05 | "Сони" представила батарейку, работающую на фруктовом соке
    03.03 | Биологическая батарейка Sony удвоенной мощности

  •  

     
     
    ТОО «AP LTD», Республика Казахстан, г. Алматы ул. Торайгырова 19а (бывш. ул. Фрунзе), Жилой комплекс "Толе би Тау", ком. 340 (первый этаж)
    Тел: +7 (727) 224 08 46, 224 09 78, 385 35 49, e-mail: apltd1@mail.ru

    eXTReMe Tracker
    Создано в студии Вектор
    Контакты