Любы хмарны правайдэр прапануе паслугу захоўвання дадзеных. Гэта могуць быць халодныя і гарачыя сховішчы, Ice-cold, і т.д. У воблаку захоўваць інфармацыю даволі зручна. Але як увогуле захоўвалі дадзеныя 10, 20, 50 гадоў таму? Cloud4Y пераклаў цікавы артыкул, які распавядае якраз пра гэта.
Байт дадзеных можа захоўвацца самымі рознымі спосабамі, бо ўвесь час з'яўляюцца новыя, больш дасканалыя і хуткія носьбіты інфармацыі. Байт - гэта адзінка захоўвання і апрацоўкі лічбавай інфармацыі, якая складаецца з васьмі біт. У адным біце можа быць запісаны альбо 0 альбо 1.
У выпадку перфакарт біт захоўваецца як наяўнасць/адсутнасць адтуліны ў карце ў вызначаным месцы. Калі вярнуцца крыху далей у мінулае да «Аналітычнай машыны Бэбіджа», то рэгістры, якія захоўваюць лікі, уяўлялі сабой зубчастыя колы. У магнітных прылад захоўвання, такіх як стужкі і кружэлкі, біт прадстаўлены палярнасцю вызначанай вобласці магнітнай плёнкі. У сучаснай дынамічнай памяці з адвольным доступам (DRAM) біт часта прадстаўлены ў выглядзе двухузроўневага электрычнага зарада, які захоўваецца ў прыладзе, якое назапашвае электрычную энергію ў электрычным полі. Зараджаная ці разраджаная ёмістасць захоўвае біт дадзеных.
У чэрвені 1956 года прыдумаў слова для абазначэння групы бітаў, якія выкарыстоўваюцца для кадавання аднаго сімвала . Давайце крыху пагаворым аб кадаванні знакаў. Пачнем з амерыканскага стандартнага кода для інфармацыйнага абмену, або ASCII (ASCII (англ.: American standard code for information interchange). ASCII быў заснаваны на англійскай алфавіце, таму кожная літара, лічба і сімвал (az, AZ, 0-9, +, - , /, ",! і г.д.) былі прадстаўлены ў выглядзе 7-бітнага цэлага ліку ад 32 да 127. Гэта было не зусім «прыязна» ў адносінах да іншых моў. Для падтрымкі іншых моў, Юнікод пашырыў ASCII. кожны знак прадстаўлены ў выглядзе кодавай кропкі, ці знака, напрыклад, ніжні рэгістр j — U+006A, дзе U пазначае Юнікод, а затым шаснаццатковае лік.
UTF-8 - гэта стандарт для прадстаўлення сімвалаў у выглядзе васьмі біт, дазваляючы захоўваць кожную кодавую кропку ў дыяпазоне 0-127 у адным байце. Калі мы ўспомнім ASCII, тое гэта цалкам звычайна для ангельскіх знакаў, але знакі іншай мовы часта выяўленыя ў двух або больш байтах. UTF-16 з'яўляецца стандартам для прадстаўлення сімвалаў у выглядзе 16 біт, а UTF-32 - стандартам для прадстаўлення сімвалаў у выглядзе 32 біт. У ASCII кожны знак з'яўляецца байтам, а ў Юнікодзе, што часцяком не зусім дакладна, сімвал можа займаць 1, 2, 3 ці больш байтаў. У артыкуле будуць выкарыстоўвацца розныя памерныя групоўкі бітаў. Колькасць бітаў у байце вар'іруецца ў залежнасці ад канструкцыі носьбіта.
У гэтым артыкуле мы здзейснім падарожжа ў часе па розных носьбітах інфармацыі ў мэтах апускання ў гісторыю захоўвання дадзеных. Ні ў якім разе не станем глыбока вывучаць кожны асобны носьбіт інфармацыі, які калі-небудзь быў вынайдзены. Перад вамі пацешны інфармацыйны артыкул, якая ні ў якай меры не прэтэндуе на энцыклапедычную значнасць.
Давайце пачнем. Дапусцім, у нас ёсць байт дадзеных для захоўвання: літара j, або ў выглядзе закадаванага байта 6a, або ў выглядзе двайковага 01001010. Па ходу нашага падарожжа ў часе байт дадзеных будзе выкарыстоўвацца ў некаторых тэхналогіях захоўвання, якія будуць апісвацца.
1951
Наша гісторыя пачынаецца ў 1951 годзе са істужачнага назапашвальніка UNIVAC UNISERVO для кампутара UNIVAC 1. Гэта быў першы істужачны назапашвальнік, створаны для камерцыйнага кампутара. Стужка была выраблена з тонкай палоскі нікеляванай бронзы шырынёй 12,65 мм (званай Vicalloy) і даўжынёй амаль 366 метраў. Нашы байты дадзеных маглі захоўвацца з хуткасцю 7 знакаў у секунду на стужцы, якая рухаецца з хуткасцю 200 метра ў секунду. На гэтым этапе гісторыі вы маглі вымераць хуткасць алгарытму захоўвання па адлегласці, пройдзенай стужкай.
1952
Перанясёмся на год наперад, да 21 траўня 1952 гады, калі IBM абвясціла аб выпуску свайго першага магнітнага істужачнага блока, IBM 726. Цяпер наш байт дадзеных можа быць перамешчаны з металічнай стужкі UNISERVO на магнітную стужку IBM. Гэты новы дом аказаўся вельмі ўтульным для нашага вельмі маленькага байта дадзеных, бо на стужцы можа захоўвацца да 2 мільёнаў лічбаў. Гэтая магнітная 7-дарожкавая стужка рухалася з хуткасцю 1,9 метра ў секунду з хуткасцю перадачы 12 500 або 7500 (у той час званых капіявальнымі групамі) у секунду. Для даведкі: у сярэднім артыкуле на Хабры прыкладна 10 000 сімвалаў.
Стужка IBM 726 налічвала сем дарожак, шэсць з якіх служылі для захоўвання інфармацыі, а адна – для кантролю цотнасці. На адной бабіне змяшчалася да 400 метраў стужкі шырынёй 1,25 см. Хуткасць перадачы даных тэарэтычна дасягала 12,5 тыс. сімвалаў у секунду; шчыльнасць запісу - 40 біт на сантыметр. У гэтай сістэме выкарыстоўваўся метад "вакуумнага канала", пры якім пятля стужкі цыркулявала паміж двума кропкамі. Гэта дазваляла стужцы запускацца і спыняцца за долі секунды. Гэтага атрымалася дамагчыся за рахунак размяшчэння доўгіх вакуумных калонак паміж шпулькамі стужкі і галоўкамі для чытання/запісы для таго, каб паглынаць раптоўнае павелічэнне нацяжэння ў стужцы, без якога стужка, як правіла, разарвалася б. Здымнае пластыкавае кольца ў задняй частцы шпулькі стужкі забяспечыла абарону ад запісу. На адной шпульцы стужкі можна захоўваць каля 1,1 .
Успомніце VHS касеты. Што трэба было зрабіць для таго, каб паглядзець фільм нанава? Пераматаць стужку! А колькі разоў вы круцілі на алоўку касету для плэера, каб не марнаваць лішні раз батарэйкі і не атрымаць падраную ці зажаваную стужку? Тое ж самае можна сказаць і пра стужкі, якія выкарыстоўваюцца для кампутараў. Праграмы не маглі проста пераскочыць праз нейкі ўчастак стужкі вакол стужкі ці выпадкова атрымліваць доступ да дадзеных, яны маглі чытаць і запісваць даныя строга паслядоўна.
1956
Калі перанесціся на некалькі гадоў наперад, у 1956 год, то эра захоўвання магнітных дыскаў пачалася з завяршэння кампаніяй IBM распрацоўкі кампутарнай сістэмы RAMAC 305, якую кампанія Zellerbach Paper паставіць у . У гэтым кампутары ўпершыню была выкарыстаная цвёрдая кружэлка з рухомай галоўкай. Дыскавы назапашвальнік RAMAC складаўся з пяцідзесяці намагнічаных металічных пласцін дыяметрам 60,96 гл, здольных захоўваць каля пяці мільёнаў знакаў дадзеных, 7 біт на знак, і круціцца са хуткасцю 1200 абарачэнняў у хвіліну. Ёмістасць сховішчы складала каля 3,75 мегабайт.
RAMAC дазваляў у рэжыме рэальнага часу атрымаць доступ да вялікіх аб'ёмаў дадзеных, у адрозненне ад магнітнай стужкі ці перфакарт. Кампанія IBM рэкламавала RAMAC як прылада, здольнае захоўваць эквівалент 64 . Раней у RAMRAC была ўведзена канцэпцыя бесперапыннай апрацоўкі транзакцый па меры іх ажыццяўлення, каб дадзеныя можна было здабываць адразу ж, пакуль яны яшчэ свежыя. Цяпер доступ да нашых дадзеных у RAMAC мог ажыццяўляцца з хуткасцю 100 000 . Раней пры выкарыстанні стужак нам даводзілася запісваць і счытваць паслядоўныя дадзеныя, і мы не маглі выпадкова пераскокваць на розныя ўчасткі стужкі. Адвольны доступ да дадзеных у рэжыме рэальнага часу быў сапраўды рэвалюцыйным у той час.
1963
Давайце перанясёмся ў 1963 год, калі была прадстаўлена DECtape. Назва паходзіць ад карпарацыі Digital Equipment Corporation, вядомай як DEC. DECtape была недарагі і надзейнай, таму яна выкарыстоўвалася ў шматлікіх пакаленнях кампутараў DEC. Гэта была 19-мм стужка, заламінаваная і заціснутая паміж двума пластамі майлара на чатырохцалевай (10,16 гл) шпульцы.
У адрозненне ад яе цяжкіх, буйных папярэднікаў, стужку DECtape можна было пераносіць уручную. Гэта рабіла яе выдатным варыянтам для персанальных кампутараў. У адрозненне ад 7-дарожкавых аналагаў, у DECtape было 6 дарожак дадзеных, 2 дарожкі пазнак і 2 для тактавых імпульсаў. Дадзеныя запісваліся з хуткасцю 350 біт на цалю (138 біт на гл). Наш байт дадзеных, які складае 8 біт, але можа быць пашыраны да 12, мог перадавацца на DECtape з хуткасцю 8325 12-бітных слоў у секунду пры хуткасці стужкі 93 (±12) цаляў у . Гэта на 8% больш лічбаў за секунду, чым на металічнай стужцы UNISERVO у 1952 годзе.
1967
Чатыры гады праз, у 1967 году, невялікая каманда IBM пачала працаваць над дыскаводам IBM пад кодавай назвай . Тады перад камандай была пастаўлена задача распрацаваць надзейны і недарагі спосаб загрузкі мікракодаў у IBM System/370. Пасля праект быў пераназначаны і перапрафіляваны для загрузкі мікракода ў кантролер для IBM 3330 Direct Access Storage Facility пад кодавай назвай Merlin.
Цяпер наш байт можа захоўвацца на даступных толькі для чытання 8-цалевых гнуткіх дысках Mylar з магнітным пакрыццём, вядомых сёння як дыскеты. На момант выпуску прадукт атрымаў назву IBM 23FD Floppy Disk Drive System. Дыскі маглі змяшчаць 80 кілабайт дадзеных. У адрозненне ад цвёрдых дыскаў, карыстач мог лёгка пераносіць дыскету ў ахоўнай абалонцы з аднаго дыска на іншы. Пазней, у 1973 году, IBM выпусціла дыскету для чытання/запісы, якая затым стала прамысловым .
1969
У 1969 годзе на борце касмічнага карабля "Апалон-11", які дастаўляў амерыканскіх астранаўтаў на Месяц і назад, быў запушчаны бартавы кампутар AGC (Apollo Guidance Computer) з "вяровачнай памяццю" (rope memory). Гэтая вяровачная памяць была зроблена ўручную і магла змяшчаць 72 кілабайты даных. Вытворчасць вераўчанай памяці было працаёмкім, павольным і патрабавала навыкаў, аналагічных ткацкай працы; на ўпляценне праграмы ў вяровачную памяць, маглі сысці . Але гэта была правільная прылада для тых часоў, калі важна было змясціць максімум у цвёрда абмежаваную прастору. Калі дрот праходзіў праз адну з кругавых жыл, яна ўяўляла сабой 1. Дрот, якая праходзіць вакол жылы, уяўляла сабой 0. Наш байт дадзеных патрабаваў ад чалавека некалькіх хвілін уплеценняў у вяроўку.
1977
У 1977 годзе быў выпушчаны Commodore PET – першы (паспяховы) персанальны кампутар. У PET быў скарыстаны Commodore 1530 Datasette, што азначае дадзеныя плюс касета. PET пераўтвараў дадзеныя ў аналагавыя гукавыя сігналы, якія затым захоўваліся на . Гэта дазволіла стварыць эканамічнае і надзейнае рашэнне для захоўвання дадзеных, хаця і вельмі павольнае. Наш маленькі байт дадзеных мог перадавацца з хуткасцю каля 60-70 байт у . Касеты маглі змяшчаць каля 100 кілабайт на 30-хвілінны бок, з двума бакамі на стужку. Напрыклад, на адным баку касеты можна было б размясціць каля двух 55 КБ выяваў. Datasette таксама выкарыстоўваліся ў Commodore VIC-20 і Commodore 64.
1978
Праз год, у 1978, MCA і Philips прадставілі LaserDisc пад назовам Discovision . Фільм "сківіцы" стаў першым фільмам, прададзеным на LaserDisc у ЗША. Якасць гуку і відэа на ім было нашмат лепш, чым у канкурэнтаў, але лазерны дыск аказаўся занадта дарагім для большасці спажыўцоў. На LaserDisc нельга было запісваць, у адрозненне ад VHS касет, на якія людзі запісвалі тэлевізійныя праграмы. Лазерныя дыскі працавалі з аналагавым відэа, аналагавым FM стэрэагукам і імпульсна-кодавай. , або PCM, лічбавым аўдыё. Дыскі мелі дыяметр 12 цаляў (30,47 гл) і складаліся з двух аднабаковых алюмініевых дыскаў, пакрытых пластмасай. Сёння LaserDisc памятаюць як аснову CD і DVD.
1979
Годам пазней, у 1979, Алан Шугарт і Фініс Коннер заснавалі кампанію Seagate Technology з ідэяй маштабавання жорсткага дыска да памеру, роўнага 5 ¼-цалевай дыскеты, якая ў той час была стандартнай. Іх першым прадуктам у 1980 г. стала цвёрдая кружэлка Seagate ST506 — першая цвёрдая кружэлка для кампактных кампутараў. Дыск мясціў пяць мегабайт дадзеных, што ў той час было ў пяць разоў больш, чым стандартная дыскета. Заснавальнікі здолелі дасягнуць сваёй мэты - паменшыць памер дыска да памеру 5?-цалевай дыскеты. Новая прылада захоўвання дадзеных уяўляла сабой цвёрдую металічную пласціну, пакрытую абапал тонкім пластом магнітнага матэрыялу для захоўвання дадзеных. Нашы байты дадзеных маглі перадавацца на дыск з хуткасцю 625 кілабайт у . Гэта прыкладна .
1981
Перанясёмся на пару гадоў наперад, да 1981 году, калі Sony прадставіла першыя 3,5-цалевыя дыскеты. Кампанія Hewlett-Packard стала першым паслядоўнікам гэтай тэхналогіі ў 1982 годзе са сваім HP-150. Гэта праславіла 3,5-цалевыя дыскеты і дало ім шырокае распаўсюджванне ў . Дыскеты былі аднабаковымі з фарматаванай ёмістасцю 161.2 кілабайт і нефарматаванай ёмістасцю 218.8 кілабайт. У 1982 годзе была выпушчана двухбаковая версія, і кансорцыум Microfloppy Industry Committee (MIC) які складаецца з 23 медыя-кампаній, заснаваў спецыфікацыю 3,5-цалевай дыскеты на арыгінальным дызайне Sony, замацаваўшы фармат у гісторыі ў тым выглядзе, у якім мы яго . Цяпер нашы байты дадзеных могуць захоўвацца на ранняй версіі аднаго з самых распаўсюджаных носьбітаў: 3,5-цалевай дыскеце. Пазней пара 3,5-цалевых дыскет з сталі самай важнай часткай майго дзяцінства.
1984
Неўзабаве пасля гэтага, у 1984 году, было абвешчана аб выпуску кампакт-дыска з дадзенымі, даступнымі толькі для чытання (ангел. Compact Disc Read-Only Memory, CD-ROM). Гэта былі CD-ROM аб'ёмам 550 мегабайт ад кампаній Sony і Philips. Фармат вырас з кампакт-дыскаў з лічбавым аўдыё, ці CD-DA, якія выкарыстоўваліся для распаўсюджвання музыкі. CD-DA быў распрацаваны Sony і Philips у 1982 годзе, яго ёмістасць складала 74 хвіліны. Паводле легенды, калі Sony і Philips загадай перамовы аб стандарце CD-DA, адзін з чатырох чалавек настойваў на тым, каб ён мог. усю "Дзявятую сімфонію". Першым прадуктам, выпушчаным на кампакт-дыску, стала "Электронная энцыклапедыя Гролье", якая выйшла ў 1985 годзе. Энцыклапедыя ўтрымоўвала дзевяць мільёнаў слоў, што заняло ўсяго 12% ад наяўнай дыскавай прасторы, а гэта 553. . У нас было б больш чым дастаткова месца для энцыклапедыі і байта даных. Неўзабаве пасля гэтага, у 1985 году, кампутарныя кампаніі працавалі разам над стварэннем стандарту для кружэлак, каб любы кампутар мог счытваць з іх інфармацыю.
1984
Таксама ў 1984 годзе Фудзіо Маўсока (Fujio Masuoka) распрацаваў новы тып памяці з плаваючай засаўкай, названы флэш-памяццю, якая была здольная сцірацца і перазапісвацца шматкроць.
Давайце крыху спынімся на флэш-памяці, якая выкарыстоўвае транзістар з плавае засаўкай. Транзістары - гэта электрычныя засаўкі, якія можна ўключаць і выключаць па асобнасці. Бо кожны транзістар можа знаходзіцца ў двух розных станах (уключаным і выключаным), ён можа захоўваць два розных лікі: 0 і 1. Які плавае засаўка ставіцца да другой засаўкі, дададзенаму да сярэдняга транзістара. Гэты другі засаўка ізаляваны тонкім аксідным пластом. Гэтыя транзістары выкарыстоўваюць невялікую напругу, прыкладзенае да засаўкі транзістара, для пазначэння таго, уключаны ён ці выключаны, што, у сваю чаргу, перакладаецца ў 0 ці 1.
З якія плаваюць засаўкамі, калі праз аксідны пласт падаецца якая адпавядае напруга, электроны праходзяць праз яго і затрымаюцца на засаўках. Таму нават пры адключэнні харчавання электроны застаюцца на іх. Калі на плывучых засаўках няма электронаў, яны ўяўляюць сабой 1, а калі электроны затрымаліся - 0. Зваротны ход гэтага працэсу і ўжыванне падыходнай напругі праз аксідны пласт у зваротным кірунку прымушае электроны праходзіць праз плывучыя засаўкі і аднаўляць транзістар зваротна ў яго першапачатковы стан. Таму вочкі зроблены праграмуемымі і . Наш байт можа быць запраграмаваны ў транзістары, як 01001010, з электронамі, з электронамі, якія захраснулі ў плаваюць засаўках, для прадстаўлення нулёў.
Канструкцыя Масуока была крыху больш даступнай, але менш гнуткай, чым электрычна сціраны PROM (EEPROM), так як яна патрабавала некалькіх груп вочак, якія павінны былі быць сцёртыя разам, але гэта таксама тлумачылася яго хуткасцю.
У той час Масуока працаваў на Toshiba. У рэшце рэшт, ён сышоў працаваць ва Універсітэт Тохоку, бо быў незадаволены тым, што кампанія не ўзнагародзіла яго за яго працу. Масуока падаў у суд на Toshiba, патрабуючы кампенсацыі. У 2006 годзе яму выплацілі 87 мільёнаў юаняў, што эквівалентна 758 тысячам долараў ЗША. Гэта да гэтага часу здаецца неістотным, улічваючы тое, наколькі ўплывовай аказалася флэш-памяць у індустрыі.
Раз ужо мы гаворым пра флэш-памяці, варта таксама адзначыць у чым розніца паміж NOR і NAND флэш-памяццю. Як мы ўжо ведаем ад Масуока, флэш захоўвае інфармацыю ў вочках памяці, якія складаюцца з транзістараў з якая плавае засаўкай. Назвы тэхналогій напрамую звязаны з тым, як арганізаваны ячэйкі памяці.
У флэш-памяці NOR асобныя вочкі памяці злучаюцца раўналежна, забяспечваючы адвольны доступ. Такая архітэктура дазваляе скараціць час счытвання, неабходнае для адвольнага доступу да інструкцый мікрапрацэсара. Флэш-памяць NOR ідэальна падыходзіць для прыкладанняў з ніжэйшай шчыльнасцю, якія ў асноўным толькі для счытвання. Менавіта таму большасць CPU загружаюць сваю прашыўку, як правіла, з флэш-памяці NOR. Масуока і яго калегі прадставілі вынаходства NOR flash у 1984 годзе і NAND flash у .
Распрацоўнікі NAND Flash адмовіліся ад магчымасці адвольнага доступу, каб атрымаць меншы памер ячэйкі памяці. Гэта дае меншы памер чыпа і ніжэйшы кошт у разліку на біт. Архітэктура флэш-памяці NAND складаецца з паслядоўна злучаных транзістараў памяці, якія складаюцца з васьмі частак. Дзякуючы гэтаму дасягаецца высокая шчыльнасць захоўвання, малодшы памер вочка памяці, а таксама хутчэйшы запіс і сціранне дадзеных, бо яна можа адначасова праграмаваць блокі дадзеных. Гэта дасягаецца за кошт неабходнасці перазапісу дадзеных, калі яны не запісваюцца паслядоўна і дадзеныя ўжо існуюць у .
1991
Пяройдзем да 1991 году, калі быў створаны прататып цвёрдацельнай кружэлкі (SSD) кампаніяй SanDisk, у то час вядомай пад назовам . Канструкцыя спалучала ў сабе масіў флэш-памяці, энерганезалежныя чыпы памяці і інтэлектуальны кантролер для аўтаматычнага выяўлення і выпраўленні дэфектных вочак. Аб'ём дыска складаў 20 мегабайт пры формаў-фактары 2,5 цалі, а яго кошт ацэньвалася прыкладна ў 1000 долараў ЗША. Гэты дыск быў выкарыстаны кампаніяй IBM у кампутары .
1994
Адным з асабіста мною каханых з дзяцінства носьбітаў інфармацыі быў Zip Disks. У 1994 году кампанія Iomega выпусціла Zip Disk, 100-мегабайтны картрыдж у 3,5-цалевым формаў-фактары, прыкладна трохі тоўшчы стандартнага 3,5-цалевай кружэлкі. Пазнейшыя версіі дыскаў маглі захоўваць да 2 гігабайт. Выгода гэтых дыскаў у тым, што яны былі памерам з дыскету, але мелі магчымасць захоўваць большы аб'ём дадзеных. Нашы байты дадзеных можна было запісваць на Zip-дыск з хуткасцю 1,4 мегабайта за секунду. Для параўнання: у той час 1,44 мегабайта 3,5-цалевай дыскеты запісваліся з хуткасцю каля 16 кілабайт у секунду. На Zip-дыску галоўкі бескантактава счытваюць/запісваюць дадзеныя, як бы лётаючы над паверхняй, што падобна на працу цвёрдай кружэлкі, але адрозніваецца ад прынцыпу працы іншых дыскет. Неўзабаве Zip-дыскі састарэлі з-за праблем з надзейнасцю і даступнасцю.
1994
У той жа год SanDisk прадставіла CompactFlash, які шырока выкарыстоўваўся ў лічбавых відэакамерах. Як і ў выпадку з кампакт-дыскамі, хуткасць CompactFlash заснавана на "х"-рэйтынгах, такіх як 8x, 20x, 133x і інш. Максімальная хуткасць перадачы дадзеных разлічваецца на аснове хуткасці перадачы арыгінальнага аўдыё CD, 150 кілабайт у секунду. Хуткасць перадачы выглядае як R = Kх150 кБ / с, дзе R - хуткасць перадачы, а K - намінальная хуткасць. Такім чынам, для 133x CompactFlash, наш байт дадзеных будзе запісаны на 133х150 кБ / с або каля 19 кБ / с або 950 Мб / с. Асацыяцыя CompactFlash была заснавана ў 19,95 годзе з мэтай стварэння прамысловага стандарту для карт памяці на аснове флэш-памяці.
1997
Праз некалькі гадоў, у 1997 годзе, быў выпушчаны кампакт-дыск з магчымасцю перазапісу (CD-RW). Гэты аптычны дыск выкарыстоўваўся для захоўвання дадзеных, а таксама для капіявання і перадачы файлаў на розныя прылады. Перазапісваць кампакт-дыскі можна каля 1000 разоў, што ў той час не было абмяжоўвалым фактарам, бо карыстачы рэдка перазапісвалі дадзеныя.
CD-RW заснаваныя на тэхналогіі змены якая адлюстроўвае здольнасці паверхні. У выпадку CD-RW фазавыя зрухі ў адмысловым пакрыцці, які складаецца з срэбра, тэлура і індыя, выклікаюць здольнасць адлюстроўваць ці не адлюстроўваць счытвальны прамень, што азначае 0 ці 1. Калі злучэнне знаходзіцца ў крышталічным стане, яно з'яўляецца напаўпразрыстым, што азначае 1. Калі злучэнне расплаўляецца ў аморфным стане, яно становіцца непразрыстым і неадлюстравальным, што 0. Такім чынам, мы маглі б запісаць наш байт дадзеных як 01001010.
DVD-дыскі ў канчатковым выніку занялі большую частку рынку з CD-RW.
1999
Давайце пяройдзем да 1999 году, калі IBM прадставіла самыя маленькія на той час цвёрдыя кружэлкі ў міры: микродиски IBM ёмістасцю 170 і 340 МБ. Гэта былі невялікія цвёрдыя кружэлкі памерам 2,54 гл, прызначаныя для ўсталёўкі ў слоты CompactFlash Type II. Планавалася стварыць прыладу, якое будзе выкарыстоўвацца як CompactFlash, але з большай ёмістасцю памяці. Тым не менш, неўзабаве яны былі заменены USB-флэш-назапашвальнікамі, а затым і буйнейшымі карткамі CompactFlash, калі яны сталі даступныя. Як і іншыя цвёрдыя кружэлкі, микродиски былі механічнымі і ўтрымоўвалі невялікія круцельныя кружэлкі.
2000
Годам пазней, у 2000 годзе, былі прадстаўлены USB флэш-назапашвальнікі. Назапашвальнікі складаліся з флэш-памяці, заключанай у невялікай формаў-фактар з інтэрфейсам USB. У залежнасці ад версіі выкарыстоўванага інтэрфейсу USB хуткасць магла мяняцца. USB 1.1 абмежаваны 1,5 мегабіт у секунду, у той час як USB 2.0 можа апрацоўваць 35 мегабіт у , а USB 3.0 – 625 мегабіт у секунду. Першыя назапашвальнікі USB 3.1 тыпу C былі анансаваныя ў сакавіку 2015 гады і мелі хуткасць чытання/запісы 530 мегабіт у секунду. У адрозненне ад дыскет і аптычных дыскаў, USB-прылады складаней падрапаць, але пры гэтым яны маюць тыя ж магчымасці па захоўванні дадзеных, а таксама па перадачы і рэзервовым капіяванні файлаў. Дыскаводы для дыскет і кампакт-дыскаў хутка былі выцесненыя USB-партамі.
2005
У 2005 годзе вытворцы жорсткіх дыскаў (HDD) пачалі пастаўляць прадукцыю з выкарыстаннем перпендыкулярнага магнітнага запісу, або PMR. Даволі цікава, што гэта адбылося ў той жа час як IPod Nano абвясціла аб выкарыстанні флэш-памяці замест 1-цалевых цвёрдых дыскаў у iPod Mini.
Тыповая цвёрдая кружэлка ўтрымоўвае адзін або некалькі цвёрдых кружэлак, пакрытых магниточувствительной плёнкай, якая складаецца з малюсенькіх магнітных зерняў. Дадзеныя запісваюцца, калі магнітная якая запісвае галоўка пралятае ледзь вышэй які верціцца дыска. Гэта вельмі падобна на традыцыйны грамафонны прайгравальнік, адрозненне толькі ў тым, што ў грамафоне іголка знаходзіцца ў фізічным кантакце з пласцінкай. Па меры кручэння дыскаў паветра, якое датыкаецца з імі, стварае лёгкі ветрык. Падобна да таго, як паветра на крыле самалёта стварае пад'ёмную сілу, паветра генеруе пад'ёмную сілу на галоўцы аэрадынамічнай паверхні. . Галоўка хутка мяняе намагнічанасць адной магнітнай вобласці зерняў так, што яе магнітны полюс паказвае ўверх ці ўніз, пазначаючы 1 або 0.
Папярэднікам PMR была падоўжная магнітная запіс, ці LMR. Шчыльнасць запісу PMR можа перавышаць шчыльнасць запісу LMR больш за ў тры разы. Асноўнае адрозненне PMR ад LMR заключаецца ў тым, што структура збожжа і магнітная арыентацыя захоўваемых дадзеных PMR носьбітаў з'яўляецца столбчатай, а не падоўжнай. PMR мае лепшую тэрмічную стабільнасць і палепшанае суадносіны сігнал-шум (SNR) дзякуючы лепшаму падзелу збожжа і раўнамернасці. Яна таксама адрозніваецца палепшанай запісвальнасцю дзякуючы мацнейшым палям галоўкі і лепшаму магнітнаму выраўноўванню носьбіта. Як і LMR, фундаментальныя абмежаванні PMR заснаваныя на тэрмічнай стабільнасці якія запісваюцца магнітам бітаў дадзеных і неабходнасці мець дастатковую колькасць SNR для счытвання запісанай інфармацыі.
2007
У 2007 было абвешчана аб выпуску першай цвёрдай кружэлкі ёмістасцю 1 ТБ ад Hitachi Global Storage Technologies. Hitachi Deskstar 7K1000 выкарыстаў пяць 3,5-цалевых 200-гігабайтных пласцін і круціўся са хуткасцю аб/мін. Гэта сур'ёзная перавага ў параўнанні з першай у свеце цвёрдай кружэлкай IBM RAMAC 350, ёмістасць якога складала прыкладна 3,75 мегабайта. О, як далёка мы прасунуліся за 51 год! Але пачакайце, ёсць яшчэ сёе-тое.
2009
У 2009 годзе пачаліся тэхнічныя работы па стварэнню энерганезалежнай экспрэс-памяці, або . Энерганезалежная памяць (NVM) - гэта такі тып памяці, які можа захоўваць дадзеныя пастаянна, у адрозненне ад энергазалежнай памяці, якая мае патрэбу ў пастаянным харчаванні для захавання дадзеных. NVMe задавальняе запатрабаванне ў які маштабуецца інтэрфейсе хост-кантролера для перыферыйных кампанентаў на базе паўправадніковых назапашвальнікаў з падтрымкай тэхналогіі PCIe, адгэтуль і назоў NVMe. Больш за 90 кампаній увайшлі ў працоўную групу па распрацоўцы праекта. Усё гэта было заснавана на выніках працы па вызначэнні спецыфікацыі інтэрфейсу энерганезалежнай памяці хост-кантролера (NVMHCIS). Лепшыя на сённяшні дзень дыскі NVMe могуць апрацоўваць каля 3500 мегабайт у секунду пры чытанні і 3300 мегабайт у секунду пры запісе. Запісаць байт дадзеных j, з якога мы пачалі, можна вельмі хутка ў параўнанні з парай хвілін ручнога пляцення вяровачнай памяці для Apollo Guidance Computer.
Сучаснасць і будучыню
Клас памяці
Цяпер, калі мы здзейснілі вандраванне ў часе (ха!), давайце зірнем на сучасны стан памяці Storage Class Memory. SCM, як і NVM, з'яўляецца ўстойлівым, але SCM яшчэ і забяспечвае прадукцыйнасць, праўзыходную або супастаўную з асноўнай памяццю, а таксама . Мэтай SCM з'яўляецца вырашэнне некаторых сённяшніх праблем з кэшам, такіх як нізкая шчыльнасць статычнай памяці выпадковага доступу (SRAM). З дапамогай дынамічнай аператыўнай памяці (DRAM) мы можам атрымаць лепшую шчыльнасць, але гэта дасягаецца за рахунак павальнейшага доступу. DRAM таксама пакутуе ад патрэбнасці ў пастаяннай магутнасці для абнаўлення памяці. Давайце крыху разбяромся з гэтым. Сілкаванне неабходна, бо электрычны зарад на кандэнсатарах памаленьку выцякае, гэта значыць без умяшання дадзеныя на чыпе хутка будуць страчаныя. У мэтах прадухілення такой уцечкі DRAM патрабуе вонкавай схемы абнаўлення памяці, якая перыядычна перазапісвае дадзеныя ў кандэнсатарах, аднаўляючы іх да першапачатковага зарада.
Памяць на аснове фазавага пераходу (Phase-change memory, PCM)
Раней мы разглядалі, як мяняецца фаза для CD-RW. PCM падобны. Матэрыялам для змены фазы звычайна з'яўляецца Ge-Sb-Te, таксама вядомы як GST, які можа існаваць у двух розных станах: аморфным і крышталічным. Аморфны стан мае больш высокі супраціў, якое пазначае 0, чым крышталічны стан, якое пазначае 1. Прысвойваючы значэнні дадзеных прамежкавым супрацівам, PCM можа выкарыстоўвацца для захоўвання множных станаў у выглядзе .
Spin-transfer torque random access memory (STT-RAM)
STT-RAM складаецца з двух ферамагнітных, пастаянных магнітных пластоў, падзеленых дыэлектрыкам, гэта значыць ізалятарам, які можа перадаваць электрычную сілу без правядзення. Яна захоўвае біты дадзеных, заснаваных на розніцы магнітных напрамкаў. Адзін магнітны пласт, званы апорным, мае фіксаваны магнітны кірунак, у той час як іншы магнітны пласт, званы вольным, мае магнітны кірунак, якое кантралюецца прапускаемым токам. Для 1 кірунак намагнічвання двух пластоў выраўноўваецца. Для 0 абодва пласта маюць супрацьлеглыя магнітныя напрамкі.
Рэзістыўная памяць з адвольным доступам (Resistive random access memory, ReRAM)
Ячэйка ReRAM складаецца з двух металічных электродаў, падзеленых аксідным пластом металу. Трохі падобна на дызайн флэш-памяці Masuoka, дзе электроны пранікаюць праз аксідны пласт і захрасаюць у плывучых варотах ці наадварот. Аднак пры выкарыстанні ReRAM стан ячэйкі вызначаецца на аснове канцэнтрацыі вольнага кіслароду ў аксідным пласце металу.
Нягледзячы на тое, што гэтыя тэхналогіі шматабяцаючыя, у іх усё ж ёсць недахопы. PCM і STT-RAM маюць высокую затрымку пры запісе. Затрымкі PCM у дзесяць разоў вышэй, чым у DRAM, у той час як у STT-RAM яны ў дзесяць разоў вышэй, чым у SRAM. PCM і ReRAM маюць абмежаванне на працягласць запісу да ўзнікнення сур'ёзнай памылкі, што азначае, што элемент памяці захрасае на .
У жніўні 2015 года кампанія Intel абвясціла аб выпуску Optane, свайго прадукта, пабудаванага на базе 3DXPoint. Optane сцвярджае, што прадукцыйнасць у 1000 разоў вышэй, чым у цвёрдацельных назапашвальнікаў NAND, а кошт у чатыры-пяць разоў вышэй флэш-памяці. Optane – доказ таго, што SCM з'яўляецца не проста эксперыментальнай тэхналогіяй. Цікава будзе паназіраць за развіццём гэтых тэхналогій.
Жорсткія дыскі (HDD)
Геліевая цвёрдая кружэлка (HHDD)
Геліевая кружэлка - гэта цвёрдая кружэлка вялікай ёмістасці (HDD), запоўнены геліем і герметычна зачынены падчас вытворчасці. Як і іншыя цвёрдыя кружэлкі, як мы ўжо казалі раней, ён падобны на прайгравальнік з якая верціцца пласцінкай з магнітным пакрыццём. Тыповыя жорсткія дыскі проста маюць паветра ўнутры паражніны, аднак гэтае паветра выклікае некаторы супраціў пры кручэнні талерак.
Геліевыя шарыкі лётаюць, таму што гелій лягчэй паветра. Фактычна гелій складае 1/7 ад шчыльнасці паветра, што дазваляе паменшыць сілу тармажэння пры кручэнні пласцін, выклікаючы памяншэнне колькасці энергіі, неабходнай для кручэння дыскаў. Тым не менш, гэтая асаблівасць другасная, асноўная адметная характарыстыка гелія складалася ў тым, што ён дазваляе пакаваць 7 пласцін у тым жа формаў-фактары, які звычайна мясціў толькі 5. Калі мы ўспомнім аналогію з крылом нашага самалёта, тое гэта ідэальны аналог. Паколькі гелій памяншае супраціў, турбулентнасць выключаецца.
Таксама нам вядома тое, што геліевыя шарыкі праз некалькі дзён пачынаюць апускацца, таму што гелій з іх выходзіць. Тое ж самае можна сказаць і аб назапашвальніках. Мінулі гады, перш чым вытворцы змаглі стварыць кантэйнер, які прадухіляе вынахад гелія з формаў-фактару на працягу ўсяго тэрміна службы прывада. Кампанія Backblaze правяла эксперыменты і выявіла, што ў цвёрдых дыскаў з геліем гадавая хібнасць складала 1,03%, у той час як у стандартных 1,06%. Вядома, гэтая розніца настолькі малая, што зрабіць з яе сур'ёзную выснову. .
Формаў-фактар, запоўнены геліем, можа ўтрымоўваць цвёрдую кружэлку, інкапсуляваную з выкарыстаннем PMR, аб якім мы казалі вышэй, альбо мікрахвалевую магнітную запіс (MAMR) або магнітны запіс з нагрэвам (HAMR). Любую магнітную тэхналогію захоўвання дадзеных можна сумясціць з геліем замест паветра. У 2014 годзе кампанія HGST аб'яднала дзве перадавыя тэхналогіі ў сваёй цвёрдай кружэлцы з геліем ёмістасцю 10 ТБ, у якім выкарыстоўвалася кіраваная хастом чарапічны магнітны запіс, або SMR (Shingled magnetic recording). Трохі спынімся на SMR, а затым разгледзім MAMR і HAMR.
Тэхналогія чарапічнага магнітнага запісу
Раней мы разгледзелі перпендыкулярны магнітны запіс (PMR), які быў папярэдніцай SMR. У адрозненне ад PMR, SMR запісвае новыя дарожкі, якія перакрываюць частку раней запісанай магнітнай дарожкі. Гэта, у сваю чаргу, робіць папярэднюю дарожку вузейшай, забяспечваючы больш высокую шчыльнасць дарожак. Назва тэхналогіі злучана з тым, што дарожкі внахлест вельмі падобныя на чарапічныя дарожкі на даху.
SMR прыводзіць да значна больш складанага працэсу напісання, бо пры запісе на адну дарожку перазапісваецца суседняя дарожка. Гэта не праяўляецца, калі падкладка дыска пустая, а дадзеныя паслядоўныя. Але як толькі вы запісваеце на серыю дарожак, якія ўжо змяшчаюць дадзеныя, існуючыя суседнія дадзеныя сціраюцца. Калі сумежная дарожка змяшчае дадзеныя, то яе неабходна перапісаць. Гэта даволі падобна на NAND флэш, пра якую мы казалі раней.
Прылады SMR дазваляюць схаваць гэтую складанасць за рахунак кіравання ўбудаваным ПА, у выніку чаго атрымліваецца інтэрфейс, падобны любой іншай цвёрдай кружэлцы. З іншага боку, прылады SMR, кіраваныя хастом, без спецыяльнай адаптацыі прыкладанняў і аперацыйных сістэм не дазволяць выкарыстоўваць гэтыя дыскі. Хост павінен выконваць запіс на прылады строга паслядоўна. Пры гэтым прадукцыйнасць прылад на 100% прадказальная. Кампанія Seagate пачала пастаўкі дыскаў SMR у 2013 г., сцвярджаючы, што іх шчыльнасць на 25% шчыльнасць PMR.
Мікрахвалевы магнітны запіс (MAMR)
Microwave-assisted magnetic recording (MAMR) - гэта тэхналогія магнітнай памяці, якая выкарыстоўвае энергію, аналагічную HAMR (разгледзім далей) Важнай часткай MAMR з'яўляецца Spin Torque Oscillator (STO) або "генератар на аснове кручэння спіной". Сам STO размяшчаецца ў непасрэднай блізкасці да галоўкі запісы. Пры прыкладанні току ў STO узнікае генерацыя кругавога электрамагнітнага поля з частатой 20-40 Ггц за кошт палярызацыі спіной электронаў.
Пры ўздзеянні такога поля ў ферамагнетыцы, выкарыстоўваным для MAMR, адбываецца рэзананс, што прыводзіць да прэцэсіі магнітных момантаў даменаў у гэтым полі. У сутнасці, магнітны момант адхіляецца ад сваёй восі і для змены яго кірунку (перавароту) галоўцы запісу трэба значна менш энергіі.
Выкарыстанне тэхналогіі MAMR дазваляе ўзяць ферамагнітныя рэчывы з большай каэрцытыўнай сілай, а значыць можна паменшыць памер магнітных даменаў без асцярогі выклікаць суперпарамагнітны эфект. Генератар STO дапамагае паменшыць памеры галоўкі запісы, што дае магчымасць запісваць інфармацыю на магнітныя дамены меншага памеру, а значыць і павялічвае шчыльнасць запісу.
Кампанія Western Digital, таксама вядомая як WD, прадставіла гэтую тэхналогію ў 2017 годзе. Неўзабаве пасля гэтага, у 2018 годзе, кампанія Toshiba падтрымала гэтую тэхналогію. У той час як кампаніі WD і Toshiba занятыя пошукам тэхналогіі MAMR, кампанія Seagate робіць стаўкі на HAMR.
Тэрмамагнітны запіс (HAMR)
Heat-assisted magnetic recording (HAMR) - гэта энергазберагальная магнітная тэхналогія захоўвання дадзеных, якая дазваляе значна павялічыць аб'ём дадзеных, якія могуць быць захаваны на магнітным прыладзе, напрыклад, на цвёрдым дыску, за кошт выкарыстання цяпла, якое падаецца лазерам, каб дапамагчы запісаць дадзеныя на паверхню падкладкі жорсткага дыска. Дзякуючы нагрэву біты дадзеных размяшчаюцца на дыскавай падкладцы значна бліжэй сябар да сябра, што дазваляе павялічыць шчыльнасць і ёмістасць дадзеных.
Гэтую тэхналогію даволі цяжка рэалізаваць. Лазер магутнасцю 200 мВт хутка маленечкую вобласць да 400 ° С перад запісам, пры гэтым не замінаючы і не пашкоджваючы астатнія дадзеныя на дыску. Працэс нагрэву, запісы дадзеных і астуджэнні павінен быць завершаны менш за за нанасекунду. Для рашэння гэтых задач запатрабавалася распрацоўка нанапамерных паверхневых плазмонаў, таксама вядомых як лазер з павярхоўным навядзеннем, замест прамога нагрэву лазерам, а таксама новых тыпаў шкляных пласцін і тэрмарэгулюючых пакрыццяў, якія дазваляюць вытрымліваць хуткі кропкавы нагрэў без пашкоджання якая запісвае галоўкі ці любых найблізкіх дадзеных, і розныя іншыя тэхнічныя праблемы, якія неабходна было пераадолець.
Нягледзячы на шматлікія скептычныя выказванні кампанія Seagate упершыню прадэманстравала гэтую тэхналогію, у 2013 годзе. Першыя дыскі пачалі пастаўляцца ў 2018 годзе.
Канец плёнкі, матай на пачатак!
Мы пачалі з 1951 года і завяршаем артыкул, зазірнуўшы ў будучыню тэхналогіі захоўвання. Сховішчы дадзеных з часам моцна змянілася: ад папяровай стужкі да металічнай і магнітнай, вяровачнай памяці, якія верцяцца дыскаў, аптычных дыскаў, флэш-памяці і іншых. Падчас прагрэсу з'явіліся хутчэйшыя, кампактныя і прадукцыйныя прылады для захоўвання дадзеных.
Калі параўнаць NVMe з металічнай стужкай UNISERVO 1951 гады, то NVMe можа счытваць на 486 111% больш лічбаў у секунду. Калі параўнаць NVMe з маім улюбёнцам дзяцінства, Zip-дыскамі, NVMe можа чытаць на 213,623% больш лічбаў у секунду.
Адзінае, што застаецца дакладным, гэта выкарыстанне 0 і 1. Спосабы, з дапамогай якіх мы гэта які робіцца, моцна вар'іруюцца. Я спадзяюся, што ў наступны раз, калі вы запішыце CD-RW з песнямі для сябра ці захаваеце хатняе відэа ў Optical Disc Archive, вы падумаеце пра тое, як не якая адлюстроўвае паверхню пераводзяць значэнне ў 0, а якое адлюстроўвае — у 1. Ці калі вы пішаце мікстэйп на касету, памятаеце, што гэта вельмі цесна звязана з Datasette, якая выкарыстоўваецца ў Commodore PET. Урэшце, не варта забываць быць добрым і пераматаць.
Дзякуй и за прынадныя кавалачкі (нічога не магу з сабой парабіць) на працягу ўсяго артыкула!
Што яшчэ карыснага можна пачытаць у блогу
→
→
→
→
→
Падпісвайцеся на наш -канал, каб не прапусціць чарговы артыкул! Пішам не часцей за два разы на тыдзень і толькі па справе. А яшчэ нагадваем, што Cloud4Y можа падаць бяспечны і надзейны выдалены доступ да бізнэс-прыкладанняў і інфармацыі, неабходнымі для забеспячэння бесперапыннасці бізнэсу. Выдаленая праца - дадатковы бар'ер на шляху распаўсюджвання каранавіруса. Падрабязнасці - у нашых менеджэраў на .
Крыніца: habr.com