Οποιοσδήποτε πάροχος cloud προσφέρει υπηρεσίες αποθήκευσης δεδομένων. Αυτά μπορεί να είναι κρύες και ζεστές αποθήκες, παγωμένες κ.λπ. Η αποθήκευση πληροφοριών στο cloud είναι αρκετά βολική. Πώς όμως αποθηκεύτηκαν πραγματικά τα δεδομένα πριν από 10, 20, 50 χρόνια; Το Cloud4Y μετέφρασε ένα ενδιαφέρον άρθρο που μιλάει ακριβώς για αυτό.
Ένα byte δεδομένων μπορεί να αποθηκευτεί με διάφορους τρόπους, καθώς εμφανίζονται συνεχώς νέα, πιο προηγμένα και ταχύτερα μέσα αποθήκευσης. Ένα byte είναι μια μονάδα αποθήκευσης και επεξεργασίας ψηφιακών πληροφοριών, η οποία αποτελείται από οκτώ bit. Ένα bit μπορεί να περιέχει είτε 0 είτε 1.
Σε περίπτωση διάτρησης καρτών, το bit αποθηκεύεται ως παρουσία/απουσία μιας τρύπας στην κάρτα σε μια συγκεκριμένη θέση. Αν πάμε λίγο πιο πίσω στο Babbage's Analytical Engine, οι καταχωρητές που αποθήκευαν αριθμούς ήταν γρανάζια. Σε μαγνητικές συσκευές αποθήκευσης όπως ταινίες και δίσκοι, ένα bit αντιπροσωπεύεται από την πολικότητα μιας συγκεκριμένης περιοχής του μαγνητικού φιλμ. Στη σύγχρονη μνήμη δυναμικής τυχαίας πρόσβασης (DRAM), ένα bit συχνά αναπαρίσταται ως ένα ηλεκτρικό φορτίο δύο επιπέδων που αποθηκεύεται σε μια συσκευή που αποθηκεύει ηλεκτρική ενέργεια σε ένα ηλεκτρικό πεδίο. Ένα φορτισμένο ή αποφορτισμένο δοχείο αποθηκεύει ένα κομμάτι δεδομένων.
Τον Ιούνιο του 1956 επινόησε τη λέξη για να δηλώσει μια ομάδα bit που χρησιμοποιούνται για την κωδικοποίηση ενός μεμονωμένου χαρακτήρα . Ας μιλήσουμε λίγο για την κωδικοποίηση χαρακτήρων. Ας ξεκινήσουμε με τον αμερικανικό τυπικό κώδικα για την ανταλλαγή πληροφοριών ή ASCII. Το ASCII βασίστηκε στο αγγλικό αλφάβητο, επομένως κάθε γράμμα, αριθμός και σύμβολο (az, AZ, 0-9, +, - , /, ",!, κ.λπ. ) αντιπροσωπεύτηκαν ως ακέραιος αριθμός 7-bit από το 32 έως το 127. Αυτό δεν ήταν ακριβώς "φιλικό" σε άλλες γλώσσες. Για να υποστηρίξει άλλες γλώσσες, το Unicode επέκτεινε το ASCII. Στο Unicode κάθε χαρακτήρας αντιπροσωπεύεται ως σημείο κώδικα ή σύμβολο, για παράδειγμα , τα πεζά j είναι U+006A, όπου το U σημαίνει Unicode και μετά δεκαεξαδικός αριθμός.
Το UTF-8 είναι ένα πρότυπο για την αναπαράσταση χαρακτήρων ως οκτώ bit, επιτρέποντας σε κάθε σημείο κώδικα στην περιοχή 0-127 να αποθηκεύεται σε ένα μόνο byte. Αν θυμόμαστε το ASCII, αυτό είναι αρκετά φυσιολογικό για αγγλικούς χαρακτήρες, αλλά οι χαρακτήρες άλλων γλωσσών συχνά εκφράζονται σε δύο ή περισσότερα byte. Το UTF-16 είναι ένα πρότυπο για την αναπαράσταση χαρακτήρων ως 16 bit και το UTF-32 είναι ένα πρότυπο για την αναπαράσταση χαρακτήρων ως 32 bit. Στο ASCII, κάθε χαρακτήρας είναι ένα byte, αλλά στο Unicode, που συχνά δεν είναι απολύτως αληθές, ένας χαρακτήρας μπορεί να καταλάβει 1, 2, 3 ή περισσότερα byte. Το άρθρο θα χρησιμοποιεί διαφορετικές ομαδοποιήσεις μεγέθους bit. Ο αριθμός των bit σε ένα byte ποικίλλει ανάλογα με τη σχεδίαση του μέσου.
Σε αυτό το άρθρο, θα ταξιδέψουμε πίσω στο χρόνο μέσα από διάφορα μέσα αποθήκευσης για να εμβαθύνουμε στην ιστορία της αποθήκευσης δεδομένων. Σε καμία περίπτωση δεν θα αρχίσουμε να μελετάμε σε βάθος κάθε μέσο αποθήκευσης που έχει ποτέ εφευρεθεί. Αυτό είναι ένα διασκεδαστικό ενημερωτικό άρθρο που σε καμία περίπτωση δεν ισχυρίζεται ότι έχει εγκυκλοπαιδική σημασία.
Ας αρχίσουμε. Ας υποθέσουμε ότι έχουμε ένα byte δεδομένων για αποθήκευση: το γράμμα j, είτε ως κωδικοποιημένο byte 6a, είτε ως δυαδικό 01001010. Καθώς ταξιδεύουμε στο χρόνο, το byte δεδομένων θα χρησιμοποιηθεί σε διάφορες τεχνολογίες αποθήκευσης που θα περιγραφούν.
1951
Η ιστορία μας ξεκινά το 1951 με τη μονάδα ταινίας UNIVAC UNISERVO για τον υπολογιστή UNIVAC 1. Ήταν η πρώτη μονάδα ταινίας που δημιουργήθηκε για έναν εμπορικό υπολογιστή. Το συγκρότημα κατασκευάστηκε από μια λεπτή λωρίδα επινικελωμένου μπρούτζου, πλάτους 12,65 mm (που ονομάζεται Vicalloy) και μήκους σχεδόν 366 μέτρων. Τα byte δεδομένων μας μπορούσαν να αποθηκευτούν με 7 χαρακτήρες ανά δευτερόλεπτο σε μια ταινία που κινείται με ταχύτητα 200 μέτρα ανά δευτερόλεπτο. Σε αυτό το σημείο της ιστορίας, θα μπορούσατε να μετρήσετε την ταχύτητα ενός αλγορίθμου αποθήκευσης με την απόσταση που διένυσε η ταινία.
1952
Γρήγορα μπροστά ένα χρόνο στις 21 Μαΐου 1952, όταν η IBM ανακοίνωσε την κυκλοφορία της πρώτης μονάδας μαγνητικής ταινίας της, της IBM 726. Το byte δεδομένων μας μπορούσε τώρα να μετακινηθεί από την μεταλλική ταινία UNISERVO στη μαγνητική ταινία της IBM. Αυτό το νέο σπίτι αποδείχθηκε πολύ άνετο για τα πολύ μικρά byte δεδομένων μας, καθώς η ταινία μπορεί να αποθηκεύσει έως και 2 εκατομμύρια ψηφία. Αυτή η μαγνητική ταινία 7 τροχιών κινούνταν με 1,9 μέτρα ανά δευτερόλεπτο με ρυθμό baud 12 ή 7500 (εκείνη την εποχή ονομάζονταν ομάδες αντιγραφής) ανά δευτερόλεπτο. Για αναφορά: το μέσο άρθρο στο Habré έχει περίπου 10 χαρακτήρες.
Η ταινία IBM 726 είχε επτά κομμάτια, έξι από τα οποία χρησιμοποιήθηκαν για την αποθήκευση πληροφοριών και ένα για έλεγχο ισοτιμίας. Ένας κύλινδρος μπορούσε να φιλοξενήσει έως και 400 μέτρα ταινίας με πλάτος 1,25 εκ. Η ταχύτητα μεταφοράς δεδομένων έφθασε θεωρητικά τους 12,5 χιλιάδες χαρακτήρες ανά δευτερόλεπτο. Η πυκνότητα εγγραφής είναι 40 bit ανά εκατοστό. Αυτό το σύστημα χρησιμοποίησε μια μέθοδο "κανάλι κενού" στην οποία ένας βρόχος ταινίας κυκλοφορούσε μεταξύ δύο σημείων. Αυτό επέτρεψε στην ταινία να ξεκινήσει και να σταματήσει σε ένα κλάσμα του δευτερολέπτου. Αυτό επιτεύχθηκε τοποθετώντας μακριές στήλες κενού μεταξύ των καρουλιών της ταινίας και των κεφαλών ανάγνωσης/εγγραφής για να απορροφηθεί η ξαφνική αύξηση της τάσης στην ταινία, χωρίς την οποία η ταινία τυπικά θα σπάσει. Ένας αφαιρούμενος πλαστικός δακτύλιος στο πίσω μέρος του καρουλιού της ταινίας παρείχε προστασία εγγραφής. Ένας κύλινδρος ταινίας μπορεί να αποθηκεύσει περίπου 1,1 .
Θυμηθείτε τις κασέτες VHS. Τι έπρεπε να κάνετε για να δείτε ξανά την ταινία; Τυλίξτε την κασέτα πίσω! Πόσες φορές έχετε στρίψει μια κασέτα για τη συσκευή σας σε ένα μολύβι, για να μην σπαταλήσετε μπαταρίες και σας σκιστεί ή μπλοκάρει ταινία; Το ίδιο μπορεί να ειπωθεί για τις κασέτες που χρησιμοποιούνται για υπολογιστές. Τα προγράμματα δεν μπορούσαν απλώς να μεταπηδούν γύρω από την ταινία ή να έχουν τυχαία πρόσβαση σε δεδομένα, αλλά μπορούσαν να διαβάζουν και να γράφουν δεδομένα αυστηρά διαδοχικά.
1956
Γρήγορα προς τα εμπρός λίγα χρόνια μέχρι το 1956, και η εποχή της αποθήκευσης μαγνητικών δίσκων ξεκίνησε με την ολοκλήρωση από την IBM του συστήματος υπολογιστών RAMAC 305, το οποίο η Zellerbach Paper παρείχε στο . Αυτός ο υπολογιστής ήταν ο πρώτος που χρησιμοποίησε σκληρό δίσκο με κινούμενη κεφαλή. Η μονάδα δίσκου RAMAC αποτελούνταν από πενήντα μαγνητισμένες μεταλλικές πλάκες με διάμετρο 60,96 cm, ικανές να αποθηκεύουν περίπου πέντε εκατομμύρια χαρακτήρες δεδομένων, 7 bit ανά χαρακτήρα και να περιστρέφονται με 1200 στροφές ανά λεπτό. Η χωρητικότητα αποθήκευσης ήταν περίπου 3,75 megabyte.
Το RAMAC επέτρεψε την πρόσβαση σε πραγματικό χρόνο σε μεγάλες ποσότητες δεδομένων, σε αντίθεση με τη μαγνητική ταινία ή τις διάτρητες κάρτες. Η IBM διαφήμισε το RAMAC ως ικανό να αποθηκεύσει το ισοδύναμο 64 . Προηγουμένως, η RAMRAC εισήγαγε την έννοια της συνεχούς επεξεργασίας των συναλλαγών όπως αυτές πραγματοποιούνται, έτσι ώστε τα δεδομένα να μπορούν να ανακτηθούν αμέσως όσο ήταν ακόμη φρέσκα. Τα δεδομένα μας στο RAMAC ήταν πλέον προσβάσιμα με ταχύτητες 100 . Παλαιότερα, όταν χρησιμοποιούσαμε κασέτες, έπρεπε να γράφουμε και να διαβάζουμε διαδοχικά δεδομένα και δεν μπορούσαμε να μεταβούμε κατά λάθος σε διαφορετικά μέρη της ταινίας. Η τυχαία πρόσβαση σε δεδομένα σε πραγματικό χρόνο ήταν πραγματικά επαναστατική εκείνη την εποχή.
1963
Ας πάμε γρήγορα στο 1963 όταν παρουσιάστηκε το DECtape. Το όνομα προέρχεται από την Digital Equipment Corporation, γνωστή ως DEC. Το DECtape ήταν φθηνό και αξιόπιστο, επομένως χρησιμοποιήθηκε σε πολλές γενιές υπολογιστών DEC. Ήταν ταινία 19 χιλιοστών, πλαστικοποιημένη και τοποθετημένη ανάμεσα σε δύο στρώσεις Mylar σε ένα καρούλι τεσσάρων ιντσών (10,16 cm).
Σε αντίθεση με τους βαρείς, ογκώδεις προκατόχους του, το DECtape μπορούσε να μεταφερθεί με το χέρι. Αυτό το έκανε εξαιρετική επιλογή για προσωπικούς υπολογιστές. Σε αντίθεση με τα αντίστοιχα 7 κομματιών, το DECtape είχε 6 κομμάτια δεδομένων, 2 κομμάτια υπόδειξης και 2 για ρολόι. Τα δεδομένα καταγράφηκαν στα 350 bit ανά ίντσα (138 bits ανά cm). Το byte δεδομένων μας, το οποίο είναι 8 bit αλλά μπορεί να επεκταθεί σε 12, θα μπορούσε να μεταφερθεί σε DECtape με 8325 λέξεις 12 bit ανά δευτερόλεπτο με ταχύτητα ταινίας 93 (±12) ίντσες ανά . Αυτό είναι 8% περισσότερα ψηφία ανά δευτερόλεπτο από τη μεταλλική ταινία UNISERVO το 1952.
1967
Τέσσερα χρόνια αργότερα, το 1967, μια μικρή ομάδα της IBM άρχισε να εργάζεται στη μονάδα δισκέτας της IBM, με την κωδική ονομασία . Στη συνέχεια, η ομάδα επιφορτίστηκε με την ανάπτυξη ενός αξιόπιστου και φθηνού τρόπου φόρτωσης μικροκωδικών IBM System/370. Στη συνέχεια, το έργο επαναπροσδιορίστηκε και επαναχρησιμοποιήθηκε για τη φόρτωση μικροκώδικα σε έναν ελεγκτή για το IBM 3330 Direct Access Storage Facility, με την κωδική ονομασία Merlin.
Το byte μας θα μπορούσε πλέον να αποθηκευτεί σε δισκέτες Mylar με μαγνητική επίστρωση μόνο για ανάγνωση 8 ιντσών, γνωστές σήμερα ως δισκέτες. Κατά τη στιγμή της κυκλοφορίας, το προϊόν ονομαζόταν Σύστημα μονάδας δισκέτας IBM 23FD. Οι δίσκοι μπορούσαν να χωρέσουν 80 kilobyte δεδομένων. Σε αντίθεση με τους σκληρούς δίσκους, ένας χρήστης θα μπορούσε εύκολα να μετακινήσει μια δισκέτα σε ένα προστατευτικό κέλυφος από τη μια μονάδα στην άλλη. Αργότερα, το 1973, η IBM κυκλοφόρησε τη δισκέτα ανάγνωσης/εγγραφής, η οποία στη συνέχεια έγινε βιομηχανική .
1969
Το 1969, ο υπολογιστής καθοδήγησης Apollo (AGC) με μνήμη σχοινιού εκτοξεύτηκε στο διαστημόπλοιο Apollo 11, το οποίο μετέφερε Αμερικανούς αστροναύτες στη Σελήνη και πίσω. Αυτή η μνήμη σχοινιού κατασκευάστηκε στο χέρι και μπορούσε να χωρέσει 72 kilobyte δεδομένων. Η παραγωγή της μνήμης του σχοινιού ήταν εντατική, αργή και απαιτούσε δεξιότητες παρόμοιες με την ύφανση. θα μπορούσε να πάρει . Αλλά ήταν το κατάλληλο εργαλείο για εκείνες τις στιγμές που ήταν σημαντικό να χωρέσει το μέγιστο σε έναν αυστηρά περιορισμένο χώρο. Όταν το σύρμα περνούσε μέσα από έναν από τους κυκλικούς κλώνους, αντιπροσώπευε το 1. Το σύρμα που περνούσε γύρω από το σκέλος αντιπροσώπευε ένα 0. Το byte δεδομένων μας απαιτούσε από ένα άτομο να πλέξει αρκετά λεπτά στο σχοινί.
1977
Το 1977 κυκλοφόρησε το Commodore PET, ο πρώτος (επιτυχημένος) προσωπικός υπολογιστής. Το PET χρησιμοποίησε μια Commodore 1530 Datasette, που σημαίνει δεδομένα συν κασέτα. Το PET μετέτρεψε τα δεδομένα σε αναλογικά σήματα ήχου, τα οποία στη συνέχεια αποθηκεύτηκαν . Αυτό μας επέτρεψε να δημιουργήσουμε μια οικονομικά αποδοτική και αξιόπιστη λύση αποθήκευσης, αν και πολύ αργή. Τα μικρά byte δεδομένων μας θα μπορούσαν να μεταφερθούν με ταχύτητα περίπου 60-70 byte ανά . Οι κασέτες μπορούσαν να χωρέσουν περίπου 100 kilobyte ανά πλευρά 30 λεπτών, με δύο πλευρές ανά κασέτα. Για παράδειγμα, η μία πλευρά μιας κασέτας μπορεί να χωρέσει περίπου δύο εικόνες 55 KB. Οι σύνολα δεδομένων χρησιμοποιήθηκαν επίσης στο Commodore VIC-20 και στο Commodore 64.
1978
Ένα χρόνο αργότερα, το 1978, η MCA και η Philips παρουσίασαν το LaserDisc με το όνομα «Discovision». Το Jaws ήταν η πρώτη ταινία που πωλήθηκε στο LaserDisc στις Ηνωμένες Πολιτείες. Η ποιότητα ήχου και εικόνας του ήταν πολύ καλύτερη από τους ανταγωνιστές του, αλλά ο δίσκος λέιζερ ήταν πολύ ακριβός για τους περισσότερους καταναλωτές. Το LaserDisc δεν μπορούσε να εγγραφεί, σε αντίθεση με τις κασέτες VHS στις οποίες οι άνθρωποι κατέγραφαν τηλεοπτικά προγράμματα. Οι δίσκοι λέιζερ δούλευαν με αναλογικό βίντεο, αναλογικό στερεοφωνικό ήχο FM και παλμικό κώδικα , ή PCM, ψηφιακός ήχος. Οι δίσκοι είχαν διάμετρο 12 ιντσών (30,47 cm) και αποτελούνταν από δύο μονόπλευρους δίσκους αλουμινίου επικαλυμμένους με πλαστικό. Σήμερα το LaserDisc μνημονεύεται ως η βάση των CD και DVD.
1979
Ένα χρόνο αργότερα, το 1979, ο Alan Shugart και ο Finis Conner ίδρυσαν την Seagate Technology με την ιδέα της κλιμάκωσης του σκληρού δίσκου στο μέγεθος μιας δισκέτας 5 ¼ ιντσών, που ήταν στάνταρ εκείνη την εποχή. Το πρώτο τους προϊόν το 1980 ήταν ο σκληρός δίσκος Seagate ST506, ο πρώτος σκληρός δίσκος για συμπαγείς υπολογιστές. Ο δίσκος είχε πέντε megabyte δεδομένων, τα οποία εκείνη την εποχή ήταν πέντε φορές μεγαλύτερα από μια τυπική δισκέτα. Οι ιδρυτές κατάφεραν να πετύχουν τον στόχο τους να μειώσουν το μέγεθος του δίσκου στο μέγεθος μιας δισκέτας 5¼ ιντσών. Η νέα συσκευή αποθήκευσης δεδομένων ήταν μια άκαμπτη μεταλλική πλάκα επικαλυμμένη και στις δύο πλευρές με ένα λεπτό στρώμα μαγνητικού υλικού αποθήκευσης δεδομένων. Τα byte δεδομένων μας θα μπορούσαν να μεταφερθούν στο δίσκο με ταχύτητα 625 kilobyte ανά . Είναι περίπου .
1981
Fast forward μερικά χρόνια μέχρι το 1981, όταν η Sony παρουσίασε τις πρώτες δισκέτες 3,5 ιντσών. Η Hewlett-Packard έγινε ο πρώτος υιοθέτης αυτής της τεχνολογίας το 1982 με το HP-150. Αυτό έκανε τις δισκέτες 3,5 ιντσών διάσημες και τους έδωσε ευρεία χρήση σε όλο τον κόσμο. . Οι δισκέτες ήταν μονής όψης με διαμορφωμένη χωρητικότητα 161.2 kilobyte και χωρητικότητα χωρίς μορφοποίηση 218.8 kilobyte. Το 1982, κυκλοφόρησε μια έκδοση διπλής όψης και η κοινοπραξία Microfloppy Industry Committee (MIC) από 23 εταιρείες πολυμέσων βασίστηκε στις προδιαγραφές της δισκέτας 3,5 ιντσών στον αρχικό σχεδιασμό της Sony, εδραιώνοντας τη μορφή στην ιστορία όπως τη γνωρίζουμε σήμερα. . Τώρα τα byte δεδομένων μας μπορούν να αποθηκευτούν σε μια πρώιμη έκδοση ενός από τα πιο κοινά μέσα αποθήκευσης: τη δισκέτα 3,5 ιντσών. Αργότερα, ένα ζευγάρι δισκέτες 3,5 ιντσών με έγινε το πιο σημαντικό κομμάτι της παιδικής μου ηλικίας.
1984
Λίγο αργότερα, το 1984, ανακοινώθηκε η κυκλοφορία του Compact Disc-Read-Only Memory (CD-ROM). Αυτά ήταν CD-ROM 550 megabyte από τη Sony και τη Philips. Η μορφή αναπτύχθηκε από CD με ψηφιακό ήχο ή CD-DA, τα οποία χρησιμοποιούνταν για τη διανομή μουσικής. Το CD-DA αναπτύχθηκε από τη Sony και τη Philips το 1982 και είχε χωρητικότητα 74 λεπτών. Σύμφωνα με το μύθο, όταν η Sony και η Philips διαπραγματεύονταν το πρότυπο CD-DA, ένα από τα τέσσερα άτομα επέμεινε ότι μπορούσε ολόκληρη την Ένατη Συμφωνία. Το πρώτο προϊόν που κυκλοφόρησε σε CD ήταν η Ηλεκτρονική Εγκυκλοπαίδεια του Grolier, που εκδόθηκε το 1985. Η εγκυκλοπαίδεια περιείχε εννέα εκατομμύρια λέξεις, οι οποίες καταλάμβαναν μόνο το 12% του διαθέσιμου χώρου στο δίσκο, που είναι 553 . Θα είχαμε περισσότερο από αρκετό χώρο για μια εγκυκλοπαίδεια και ένα byte δεδομένων. Αμέσως μετά, το 1985, εταιρείες υπολογιστών συνεργάστηκαν για να δημιουργήσουν ένα πρότυπο για μονάδες δίσκου, έτσι ώστε οποιοσδήποτε υπολογιστής να μπορεί να τις διαβάζει.
1984
Επίσης, το 1984, ο Fujio Masuoka ανέπτυξε έναν νέο τύπο μνήμης floating-gate που ονομάζεται μνήμη flash, η οποία μπορούσε να διαγραφεί και να ξαναγραφτεί πολλές φορές.
Ας αφιερώσουμε λίγο χρόνο για να δούμε τη μνήμη flash χρησιμοποιώντας ένα τρανζίστορ αιωρούμενης πύλης. Τα τρανζίστορ είναι ηλεκτρικές πύλες που μπορούν να ενεργοποιηθούν και να απενεργοποιηθούν μεμονωμένα. Δεδομένου ότι κάθε τρανζίστορ μπορεί να βρίσκεται σε δύο διαφορετικές καταστάσεις (ενεργό και απενεργοποιημένο), μπορεί να αποθηκεύσει δύο διαφορετικούς αριθμούς: 0 και 1. Μια αιωρούμενη πύλη αναφέρεται σε μια δεύτερη πύλη που προστίθεται στο μεσαίο τρανζίστορ. Αυτή η δεύτερη πύλη είναι μονωμένη με ένα λεπτό στρώμα οξειδίου. Αυτά τα τρανζίστορ χρησιμοποιούν μια μικρή τάση που εφαρμόζεται στην πύλη του τρανζίστορ για να δείξει εάν είναι ενεργοποιημένο ή απενεργοποιημένο, το οποίο με τη σειρά του μεταφράζεται σε 0 ή 1.
Στις πλωτές πύλες, όταν εφαρμόζεται η κατάλληλη τάση μέσω του στρώματος οξειδίου, τα ηλεκτρόνια ρέουν μέσα από αυτό και κολλάνε στις πύλες. Επομένως, ακόμη και όταν η τροφοδοσία είναι απενεργοποιημένη, τα ηλεκτρόνια παραμένουν σε αυτά. Όταν δεν υπάρχουν ηλεκτρόνια στις αιωρούμενες πύλες, αντιπροσωπεύουν το 1 και όταν τα ηλεκτρόνια είναι κολλημένα, αντιπροσωπεύουν το 0. Η αντιστροφή αυτής της διαδικασίας και η εφαρμογή κατάλληλης τάσης μέσω της στιβάδας του οξειδίου προς την αντίθετη κατεύθυνση αναγκάζει τα ηλεκτρόνια να ρέουν μέσα από τις πλωτές πύλες και επαναφέρετε το τρανζίστορ στην αρχική του κατάσταση. Επομένως τα κελιά γίνονται προγραμματιζόμενα και . Το byte μας μπορεί να προγραμματιστεί στο τρανζίστορ ως 01001010, με ηλεκτρόνια, με ηλεκτρόνια κολλημένα σε αιωρούμενες πύλες για να αντιπροσωπεύουν μηδενικά.
Το σχέδιο του Masuoka ήταν ελαφρώς πιο προσιτό αλλά λιγότερο ευέλικτο από το ηλεκτρικά διαγραφόμενο PROM (EEPROM), καθώς απαιτούσε πολλές ομάδες κυψελών που έπρεπε να διαγραφούν μαζί, αλλά αυτό εξηγούσε και την ταχύτητά του.
Εκείνη την εποχή, ο Masuoka εργαζόταν για την Toshiba. Τελικά έφυγε για να εργαστεί στο Πανεπιστήμιο του Τοχόκου επειδή ήταν δυσαρεστημένος που η εταιρεία δεν τον αντάμειψε για τη δουλειά του. Ο Masuoka μήνυσε την Toshiba, ζητώντας αποζημίωση. Το 2006 πληρώθηκε 87 εκατομμύρια γιουάν, που ισοδυναμούν με 758 χιλιάδες δολάρια ΗΠΑ. Αυτό εξακολουθεί να φαίνεται ασήμαντο δεδομένου της επιρροής της μνήμης flash στον κλάδο.
Ενώ μιλάμε για μνήμη flash, αξίζει επίσης να σημειωθεί ποια είναι η διαφορά μεταξύ της μνήμης flash NOR και NAND. Όπως γνωρίζουμε ήδη από τη Masuoka, το flash αποθηκεύει πληροφορίες σε κελιά μνήμης που αποτελούνται από τρανζίστορ αιωρούμενης πύλης. Τα ονόματα των τεχνολογιών σχετίζονται άμεσα με τον τρόπο οργάνωσης των κυψελών μνήμης.
Στο NOR flash, μεμονωμένα κελιά μνήμης συνδέονται παράλληλα για να παρέχουν τυχαία πρόσβαση. Αυτή η αρχιτεκτονική μειώνει τον χρόνο ανάγνωσης που απαιτείται για την τυχαία πρόσβαση σε οδηγίες μικροεπεξεργαστή. Η μνήμη flash NOR είναι ιδανική για εφαρμογές χαμηλότερης πυκνότητας που είναι κυρίως μόνο για ανάγνωση. Αυτός είναι ο λόγος που οι περισσότερες CPU φορτώνουν το υλικολογισμικό τους, συνήθως από τη μνήμη flash NOR. Ο Masuoka και οι συνεργάτες του εισήγαγαν την εφεύρεση του NOR flash το 1984 και του NAND flash in .
Οι προγραμματιστές του NAND Flash εγκατέλειψαν τη δυνατότητα τυχαίας πρόσβασης για να επιτύχουν μικρότερο μέγεθος κελιών μνήμης. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα μικρότερο μέγεθος chip και χαμηλότερο κόστος ανά bit. Η αρχιτεκτονική μνήμης flash NAND αποτελείται από τρανζίστορ μνήμης οκτώ τεμαχίων συνδεδεμένα σε σειρά. Αυτό επιτυγχάνει υψηλή πυκνότητα αποθήκευσης, μικρότερο μέγεθος κελιών μνήμης και ταχύτερη εγγραφή και διαγραφή δεδομένων, επειδή μπορεί να προγραμματίσει μπλοκ δεδομένων ταυτόχρονα. Αυτό επιτυγχάνεται με την απαίτηση να ξαναγραφούν τα δεδομένα όταν δεν γράφονται διαδοχικά και τα δεδομένα υπάρχουν ήδη σε .
1991
Ας περάσουμε στο 1991, όταν μια πρωτότυπη μονάδα στερεάς κατάστασης (SSD) δημιουργήθηκε από τη SanDisk, τότε γνωστή ως . Ο σχεδιασμός συνδύαζε μια συστοιχία μνήμης flash, μη πτητικά τσιπ μνήμης και έναν έξυπνο ελεγκτή για αυτόματη ανίχνευση και διόρθωση ελαττωματικών κυψελών. Η χωρητικότητα του δίσκου ήταν 20 megabyte με συντελεστή μορφής 2,5 ιντσών και το κόστος του υπολογίστηκε περίπου στα 1000 $. Αυτός ο δίσκος χρησιμοποιήθηκε από την IBM σε έναν υπολογιστή .
1994
Ένα από τα προσωπικά αγαπημένα μου μέσα αποθήκευσης από την παιδική μου ηλικία ήταν τα Zip Disks. Το 1994, η Iomega κυκλοφόρησε το Zip Disk, μια κασέτα 100 megabyte σε μορφή 3,5 ιντσών, περίπου ελαφρώς παχύτερη από μια τυπική μονάδα δίσκου 3,5 ιντσών. Οι νεότερες εκδόσεις των μονάδων δίσκου μπορούσαν να αποθηκεύσουν έως και 2 gigabyte. Η ευκολία αυτών των δίσκων είναι ότι είχαν το μέγεθος μιας δισκέτας, αλλά είχαν τη δυνατότητα αποθήκευσης μεγαλύτερου όγκου δεδομένων. Τα byte δεδομένων μας θα μπορούσαν να εγγραφούν σε έναν δίσκο Zip με ταχύτητα 1,4 megabyte ανά δευτερόλεπτο. Για σύγκριση, εκείνη την εποχή γράφονταν 1,44 megabyte μιας δισκέτας 3,5 ιντσών με ταχύτητα περίπου 16 kilobyte ανά δευτερόλεπτο. Σε έναν δίσκο Zip, οι κεφαλές διαβάζουν/εγγράφουν δεδομένα χωρίς επαφή, σαν να πετούν πάνω από την επιφάνεια, κάτι που μοιάζει με τη λειτουργία ενός σκληρού δίσκου, αλλά διαφέρει από την αρχή λειτουργίας άλλων δισκέτας. Οι δίσκοι zip σύντομα έγιναν απαρχαιωμένοι λόγω ζητημάτων αξιοπιστίας και διαθεσιμότητας.
1994
Την ίδια χρονιά, η SanDisk παρουσίασε το CompactFlash, το οποίο χρησιμοποιήθηκε ευρέως σε ψηφιακές βιντεοκάμερες. Όπως και με τα CD, οι ταχύτητες CompactFlash βασίζονται σε αξιολογήσεις "x", όπως 8x, 20x, 133x, κ.λπ. Ο μέγιστος ρυθμός μεταφοράς δεδομένων υπολογίζεται με βάση τον ρυθμό bit του αρχικού CD ήχου, 150 kilobyte ανά δευτερόλεπτο. Ο ρυθμός μεταφοράς μοιάζει με R = Kx150 kB/s, όπου R είναι ο ρυθμός μεταφοράς και K είναι η ονομαστική ταχύτητα. Έτσι, για ένα CompactFlash 133x, το byte δεδομένων μας θα γραφτεί στα 133x150 kB/s ή περίπου 19 kB/s ή 950 MB/s. Η CompactFlash Association ιδρύθηκε το 19,95 με στόχο τη δημιουργία ενός βιομηχανικού προτύπου για κάρτες μνήμης flash.
1997
Λίγα χρόνια αργότερα, το 1997, κυκλοφόρησε το Compact Disc Rewritable (CD-RW). Αυτός ο οπτικός δίσκος χρησιμοποιήθηκε για την αποθήκευση δεδομένων και για την αντιγραφή και μεταφορά αρχείων σε διάφορες συσκευές. Τα CD μπορούν να ξαναγραφτούν περίπου 1000 φορές, κάτι που δεν ήταν περιοριστικός παράγοντας εκείνη την εποχή, καθώς οι χρήστες σπάνια αντικαθιστούσαν δεδομένα.
Τα CD-RW βασίζονται σε τεχνολογία που αλλάζει την ανακλαστικότητα μιας επιφάνειας. Στην περίπτωση του CD-RW, οι μετατοπίσεις φάσης σε μια ειδική επίστρωση που αποτελείται από άργυρο, τελλούριο και ίνδιο προκαλούν την ικανότητα ανάκλασης ή μη ανάκλασης της δέσμης ανάγνωσης, που σημαίνει 0 ή 1. Όταν η ένωση βρίσκεται σε κρυσταλλική κατάσταση, είναι ημιδιαφανές, που σημαίνει 1. Όταν η ένωση λιώσει σε άμορφη κατάσταση, γίνεται αδιαφανής και μη ανακλαστική, η οποία 0. Έτσι θα μπορούσαμε να γράψουμε το byte δεδομένων μας ως 01001010.
Τα DVD κατέλαβαν τελικά το μεγαλύτερο μέρος του μεριδίου αγοράς από τα CD-RW.
1999
Ας περάσουμε στο 1999, όταν η IBM παρουσίασε τους μικρότερους σκληρούς δίσκους στον κόσμο εκείνη την εποχή: τους microdrives IBM 170MB και 340MB. Αυτοί ήταν μικροί σκληροί δίσκοι 2,54 cm σχεδιασμένοι να χωρούν σε υποδοχές CompactFlash Type II. Σχεδιάστηκε να δημιουργηθεί μια συσκευή που θα χρησιμοποιείται όπως το CompactFlash, αλλά με μεγαλύτερη χωρητικότητα μνήμης. Ωστόσο, σύντομα αντικαταστάθηκαν από μονάδες flash USB και στη συνέχεια από μεγαλύτερες κάρτες CompactFlash καθώς έγιναν διαθέσιμες. Όπως και άλλοι σκληροί δίσκοι, οι μικροδίσκοι ήταν μηχανικοί και περιείχαν μικρούς περιστρεφόμενους δίσκους.
2000
Ένα χρόνο αργότερα, το 2000, παρουσιάστηκαν μονάδες flash USB. Οι μονάδες αποτελούνταν από μνήμη flash που περικλείεται σε μια μικρή μορφή με διασύνδεση USB. Ανάλογα με την έκδοση της διασύνδεσης USB που χρησιμοποιείται, η ταχύτητα μπορεί να διαφέρει. Το USB 1.1 περιορίζεται στα 1,5 megabit ανά δευτερόλεπτο, ενώ το USB 2.0 μπορεί να χειριστεί 35 megabits ανά δευτερόλεπτο και το USB 3.0 είναι 625 megabits ανά δευτερόλεπτο. Οι πρώτες μονάδες USB 3.1 Type C ανακοινώθηκαν τον Μάρτιο του 2015 και είχαν ταχύτητες ανάγνωσης/εγγραφής 530 megabit ανά δευτερόλεπτο. Σε αντίθεση με τις δισκέτες και τις μονάδες οπτικού δίσκου, οι συσκευές USB είναι πιο δύσκολο να γρατσουνιστούν, αλλά εξακολουθούν να έχουν τις ίδιες δυνατότητες αποθήκευσης δεδομένων, καθώς και μεταφοράς και δημιουργίας αντιγράφων ασφαλείας αρχείων. Οι δισκέτες και οι μονάδες CD αντικαταστάθηκαν γρήγορα από θύρες USB.
2005
Το 2005, οι κατασκευαστές μονάδων σκληρού δίσκου (HDD) άρχισαν να αποστέλλουν προϊόντα χρησιμοποιώντας κάθετη μαγνητική εγγραφή ή PMR. Είναι αρκετά ενδιαφέρον ότι αυτό συνέβη την ίδια στιγμή που το iPod Nano ανακοίνωσε τη χρήση μνήμης flash αντί για σκληρούς δίσκους 1 ιντσών στο iPod Mini.
Ένας τυπικός σκληρός δίσκος περιέχει έναν ή περισσότερους σκληρούς δίσκους επικαλυμμένους με ένα μαγνητικά ευαίσθητο φιλμ που αποτελείται από μικροσκοπικούς μαγνητικούς κόκκους. Τα δεδομένα καταγράφονται όταν η μαγνητική κεφαλή εγγραφής πετάει ακριβώς πάνω από τον περιστρεφόμενο δίσκο. Αυτό μοιάζει πολύ με ένα παραδοσιακό πικάπ γραμμοφώνου, με τη μόνη διαφορά ότι σε ένα γραμμόφωνο η γραφίδα βρίσκεται σε φυσική επαφή με τον δίσκο. Καθώς οι δίσκοι περιστρέφονται, ο αέρας που έρχεται σε επαφή μαζί τους δημιουργεί ένα απαλό αεράκι. Ακριβώς όπως ο αέρας σε ένα φτερό αεροπλάνου δημιουργεί ανύψωση, ο αέρας δημιουργεί ανύψωση στην κεφαλή της αεροτομής . Η κεφαλή αλλάζει γρήγορα τη μαγνήτιση μιας μαγνητικής περιοχής των κόκκων έτσι ώστε ο μαγνητικός πόλος της να δείχνει προς τα πάνω ή προς τα κάτω, υποδεικνύοντας 1 ή 0.
Ο προκάτοχος του PMR ήταν η διαμήκης μαγνητική εγγραφή ή LMR. Η πυκνότητα εγγραφής του PMR μπορεί να είναι μεγαλύτερη από τριπλάσια από αυτή του LMR. Η κύρια διαφορά μεταξύ PMR και LMR είναι ότι η δομή των κόκκων και ο μαγνητικός προσανατολισμός των αποθηκευμένων δεδομένων των μέσων PMR είναι σε στήλη και όχι διαμήκης. Το PMR έχει καλύτερη θερμική σταθερότητα και βελτιωμένο λόγο σήματος προς θόρυβο (SNR) λόγω του καλύτερου διαχωρισμού και της ομοιομορφίας των κόκκων. Διαθέτει επίσης βελτιωμένη δυνατότητα εγγραφής χάρη στα ισχυρότερα πεδία κεφαλής και την καλύτερη ευθυγράμμιση των μαγνητικών μέσων. Όπως το LMR, οι θεμελιώδεις περιορισμοί του PMR βασίζονται στη θερμική σταθερότητα των bits δεδομένων που γράφονται από τον μαγνήτη και στην ανάγκη να υπάρχει επαρκής SNR για την ανάγνωση των γραπτών πληροφοριών.
2007
Το 2007, ανακοινώθηκε ο πρώτος σκληρός δίσκος 1 TB από την Hitachi Global Storage Technologies. Το Hitachi Desktar 7K1000 χρησιμοποίησε πέντε πιατέλες 3,5 ιντσών 200 GB και περιστράφηκε σε σ.α.λ Πρόκειται για μια σημαντική βελτίωση σε σχέση με τον πρώτο σκληρό δίσκο στον κόσμο, τον IBM RAMAC 350, ο οποίος είχε χωρητικότητα περίπου 3,75 megabyte. Ω, πόσο μακριά έχουμε φτάσει σε 51 χρόνια! Αλλά περιμένετε, υπάρχει κάτι ακόμα.
2009
Το 2009, άρχισαν οι τεχνικές εργασίες για τη δημιουργία μη πτητικής μνήμης express, ή . Η μη πτητική μνήμη (NVM) είναι ένας τύπος μνήμης που μπορεί να αποθηκεύσει δεδομένα μόνιμα, σε αντίθεση με την πτητική μνήμη, η οποία απαιτεί σταθερή ισχύ για την αποθήκευση δεδομένων. Το NVMe αντιμετωπίζει την ανάγκη για μια επεκτάσιμη διεπαφή ελεγκτή κεντρικού υπολογιστή για περιφερειακά στοιχεία που βασίζονται σε ημιαγωγούς με δυνατότητα PCIe, εξ ου και το όνομα NVMe. Περισσότερες από 90 εταιρείες συμπεριλήφθηκαν στην ομάδα εργασίας για την ανάπτυξη του έργου. Όλα αυτά βασίστηκαν στην εργασία για τον καθορισμό της προδιαγραφής διεπαφής ελεγκτή κεντρικού υπολογιστή μη πτητικής μνήμης (NVMHCIS). Οι σημερινές καλύτερες μονάδες NVMe μπορούν να χειριστούν περίπου 3500 megabyte ανά δευτερόλεπτο ανάγνωσης και 3300 megabyte ανά δευτερόλεπτο εγγραφής. Η εγγραφή του j data byte με το οποίο ξεκινήσαμε είναι πολύ γρήγορη σε σύγκριση με μερικά λεπτά μνήμης χειροποίητου σχοινιού για τον υπολογιστή καθοδήγησης Apollo.
Παρόν και μέλλον
Μνήμη κλάσης αποθήκευσης
Τώρα που ταξιδέψαμε πίσω στο χρόνο (χα!), ας ρίξουμε μια ματιά στην τρέχουσα κατάσταση της μνήμης κλάσης αποθήκευσης. Το SCM, όπως και το NVM, είναι ισχυρό, αλλά το SCM παρέχει επίσης απόδοση ανώτερη ή συγκρίσιμη με την κύρια μνήμη και . Ο στόχος του SCM είναι να λύσει ορισμένα από τα σημερινά προβλήματα της κρυφής μνήμης, όπως η χαμηλή πυκνότητα στατικής μνήμης τυχαίας πρόσβασης (SRAM). Με τη μνήμη δυναμικής τυχαίας πρόσβασης (DRAM), μπορούμε να επιτύχουμε καλύτερη πυκνότητα, αλλά αυτό έχει το κόστος της πιο αργής πρόσβασης. Η DRAM υποφέρει επίσης από την ανάγκη για συνεχή ισχύ για την ανανέωση της μνήμης. Ας το καταλάβουμε λίγο αυτό. Απαιτείται ρεύμα επειδή το ηλεκτρικό φορτίο στους πυκνωτές διαρρέει σιγά σιγά, πράγμα που σημαίνει ότι χωρίς παρέμβαση, τα δεδομένα στο τσιπ θα χαθούν σύντομα. Για να αποφευχθεί μια τέτοια διαρροή, η DRAM απαιτεί ένα εξωτερικό κύκλωμα ανανέωσης μνήμης που περιοδικά επανεγγράφει τα δεδομένα στους πυκνωτές, επαναφέροντάς τα στην αρχική τους φόρτιση.
Μνήμη αλλαγής φάσης (PCM)
Προηγουμένως, εξετάσαμε πώς αλλάζει η φάση για το CD-RW. Το PCM είναι παρόμοιο. Το υλικό αλλαγής φάσης είναι συνήθως Ge-Sb-Te, γνωστό και ως GST, το οποίο μπορεί να υπάρχει σε δύο διαφορετικές καταστάσεις: άμορφο και κρυσταλλικό. Η άμορφη κατάσταση έχει μεγαλύτερη αντίσταση, που δηλώνει 0, από την κρυσταλλική κατάσταση, που δηλώνει 1. Με την ανάθεση τιμών δεδομένων σε ενδιάμεσες αντιστάσεις, το PCM μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την αποθήκευση πολλαπλών καταστάσεων ως .
Μνήμη τυχαίας πρόσβασης ροπής μεταφοράς περιστροφής (STT-RAM)
Το STT-RAM αποτελείται από δύο σιδηρομαγνητικά, μόνιμα μαγνητικά στρώματα που χωρίζονται από ένα διηλεκτρικό, έναν μονωτή που μπορεί να μεταδώσει ηλεκτρική δύναμη χωρίς αγώγιμα. Αποθηκεύει κομμάτια δεδομένων με βάση τις διαφορές στις μαγνητικές κατευθύνσεις. Το ένα μαγνητικό στρώμα, που ονομάζεται στρώμα αναφοράς, έχει μια σταθερή μαγνητική κατεύθυνση, ενώ το άλλο μαγνητικό στρώμα, που ονομάζεται ελεύθερο στρώμα, έχει μια μαγνητική κατεύθυνση που ελέγχεται από το ρεύμα που διέρχεται. Για το 1, η κατεύθυνση μαγνήτισης των δύο στρωμάτων είναι ευθυγραμμισμένη. Για το 0, και τα δύο στρώματα έχουν αντίθετες μαγνητικές κατευθύνσεις.
Αντιστατική μνήμη τυχαίας πρόσβασης (ReRAM)
Ένα στοιχείο ReRAM αποτελείται από δύο μεταλλικά ηλεκτρόδια που χωρίζονται από ένα στρώμα μεταλλικού οξειδίου. Λίγο σαν το σχέδιο μνήμης flash της Masuoka, όπου τα ηλεκτρόνια διεισδύουν στο στρώμα οξειδίου και κολλάνε στην αιωρούμενη πύλη ή το αντίστροφο. Ωστόσο, με το ReRAM, η κατάσταση του κυττάρου προσδιορίζεται με βάση τη συγκέντρωση ελεύθερου οξυγόνου στο στρώμα μεταλλικού οξειδίου.
Αν και αυτές οι τεχνολογίες είναι πολλά υποσχόμενες, εξακολουθούν να έχουν μειονεκτήματα. Το PCM και το STT-RAM έχουν υψηλή καθυστέρηση εγγραφής. Οι καθυστερήσεις PCM είναι δέκα φορές υψηλότερες από τη DRAM, ενώ οι καθυστερήσεις STT-RAM είναι δέκα φορές υψηλότερες από τη SRAM. Το PCM και το ReRAM έχουν ένα όριο για το χρονικό διάστημα που μπορεί να συμβεί μια εγγραφή πριν συμβεί ένα σοβαρό σφάλμα, που σημαίνει ότι το στοιχείο μνήμης κολλάει .
Τον Αύγουστο του 2015, η Intel ανακοίνωσε την κυκλοφορία του Optane, του προϊόντος της που βασίζεται στο 3DXPoint. Η Optane ισχυρίζεται 1000 φορές την απόδοση των NAND SSD σε τιμή τέσσερις έως πέντε φορές υψηλότερη από τη μνήμη flash. Το Optane είναι η απόδειξη ότι το SCM είναι κάτι περισσότερο από μια απλή πειραματική τεχνολογία. Θα είναι ενδιαφέρον να παρακολουθήσουμε την ανάπτυξη αυτών των τεχνολογιών.
Σκληροί Δίσκοι (HDD)
Σκληρός δίσκος ηλίου (HHDD)
Ένας δίσκος ηλίου είναι μια μονάδα σκληρού δίσκου υψηλής χωρητικότητας (HDD) που είναι γεμάτος με ήλιο και σφραγίζεται ερμητικά κατά τη διάρκεια της διαδικασίας κατασκευής. Όπως και άλλοι σκληροί δίσκοι, όπως είπαμε νωρίτερα, είναι παρόμοιος με ένα πικάπ με μια μαγνητική επικάλυψη περιστρεφόμενης πιατέλας. Οι τυπικοί σκληροί δίσκοι έχουν απλώς αέρα μέσα στην κοιλότητα, αλλά αυτός ο αέρας προκαλεί κάποια αντίσταση καθώς οι πλάκες περιστρέφονται.
Τα μπαλόνια ηλίου επιπλέουν επειδή το ήλιο είναι ελαφρύτερο από τον αέρα. Στην πραγματικότητα, το ήλιο είναι το 1/7 της πυκνότητας του αέρα, γεγονός που μειώνει τη δύναμη πέδησης καθώς περιστρέφονται οι πλάκες, προκαλώντας μείωση της ποσότητας ενέργειας που απαιτείται για την περιστροφή των δίσκων. Ωστόσο, αυτό το χαρακτηριστικό είναι δευτερεύον, το κύριο χαρακτηριστικό γνώρισμα του ηλίου ήταν ότι σας επιτρέπει να συσκευάσετε 7 γκοφρέτες με τον ίδιο παράγοντα μορφής που κανονικά θα χωρούσε μόνο 5. Αν θυμηθούμε την αναλογία του φτερού του αεροπλάνου μας, τότε αυτό είναι ένα τέλειο ανάλογο . Επειδή το ήλιο μειώνει την αντίσταση, οι αναταράξεις εξαλείφονται.
Γνωρίζουμε επίσης ότι τα μπαλόνια ηλίου αρχίζουν να βυθίζονται μετά από λίγες μέρες επειδή το ήλιο βγαίνει από αυτά. Το ίδιο μπορεί να ειπωθεί για τις συσκευές αποθήκευσης. Χρειάστηκαν χρόνια μέχρι οι κατασκευαστές να καταφέρουν να δημιουργήσουν ένα δοχείο που εμπόδιζε το ήλιο να διαφεύγει από τον παράγοντα μορφής καθ 'όλη τη διάρκεια ζωής του δίσκου. Το Backblaze διεξήγαγε πειράματα και διαπίστωσε ότι οι σκληροί δίσκοι ηλίου είχαν ετήσιο ποσοστό σφάλματος 1,03%, σε σύγκριση με 1,06% για τις τυπικές μονάδες δίσκου. Φυσικά αυτή η διαφορά είναι τόσο μικρή που μπορεί κανείς να βγάλει ένα σοβαρό συμπέρασμα από αυτήν .
Ο παράγοντας μορφής γεμάτος με ήλιο μπορεί να περιέχει έναν σκληρό δίσκο που είναι ενθυλακωμένος χρησιμοποιώντας PMR, το οποίο συζητήσαμε παραπάνω, ή μαγνητική εγγραφή μικροκυμάτων (MAMR) ή μαγνητική εγγραφή με θερμότητα (HAMR). Οποιαδήποτε τεχνολογία μαγνητικής αποθήκευσης μπορεί να συνδυαστεί με ήλιο αντί για αέρα. Το 2014, το HGST συνδύασε δύο τεχνολογίες αιχμής στον σκληρό δίσκο ηλίου των 10 TB, ο οποίος χρησιμοποιούσε μαγνητική καταγραφή με βότσαλα ή SMR (Μαγνητική εγγραφή με βότσαλα). Ας μιλήσουμε λίγο για το SMR και μετά ας δούμε το MAMR και το HAMR.
Τεχνολογία μαγνητικής εγγραφής πλακιδίων
Προηγουμένως, εξετάσαμε την κατακόρυφη μαγνητική εγγραφή (PMR), η οποία ήταν ο προκάτοχος του SMR. Σε αντίθεση με το PMR, το SMR καταγράφει νέα κομμάτια που επικαλύπτουν μέρος του προηγουμένως εγγεγραμμένου μαγνητικού ίχνους. Αυτό με τη σειρά του καθιστά το προηγούμενο κομμάτι στενότερο, επιτρέποντας μεγαλύτερη πυκνότητα τροχιάς. Η ονομασία της τεχνολογίας προέρχεται από το γεγονός ότι οι πίστες γύρων μοιάζουν πολύ με τις πίστες από κεραμοσκεπή.
Το SMR έχει ως αποτέλεσμα μια πολύ πιο περίπλοκη διαδικασία γραφής, αφού η εγγραφή σε ένα κομμάτι αντικαθιστά το διπλανό κομμάτι. Αυτό δεν συμβαίνει όταν το υπόστρωμα του δίσκου είναι κενό και τα δεδομένα είναι διαδοχικά. Αλλά μόλις κάνετε εγγραφή σε μια σειρά κομματιών που περιέχουν ήδη δεδομένα, τα υπάρχοντα γειτονικά δεδομένα διαγράφονται. Εάν ένα παρακείμενο κομμάτι περιέχει δεδομένα, πρέπει να ξαναγραφεί. Αυτό είναι αρκετά παρόμοιο με το NAND flash για το οποίο μιλήσαμε νωρίτερα.
Οι συσκευές SMR κρύβουν αυτή την πολυπλοκότητα διαχειριζόμενοι το υλικολογισμικό, με αποτέλεσμα μια διεπαφή παρόμοια με οποιονδήποτε άλλο σκληρό δίσκο. Από την άλλη πλευρά, οι συσκευές SMR που διαχειρίζονται από τον κεντρικό υπολογιστή, χωρίς ειδική προσαρμογή εφαρμογών και λειτουργικών συστημάτων, δεν θα επιτρέπουν τη χρήση αυτών των μονάδων δίσκου. Ο κεντρικός υπολογιστής πρέπει να γράφει σε συσκευές αυστηρά διαδοχικά. Ταυτόχρονα, η απόδοση των συσκευών είναι 100% προβλέψιμη. Η Seagate ξεκίνησε να αποστέλλει μονάδες SMR το 2013, διεκδικώντας 25% μεγαλύτερη πυκνότητα Πυκνότητα PMR.
Μαγνητική εγγραφή μικροκυμάτων (MAMR)
Η μαγνητική εγγραφή με τη βοήθεια μικροκυμάτων (MAMR) είναι μια τεχνολογία μαγνητικής μνήμης που χρησιμοποιεί ενέργεια παρόμοια με το HAMR (αναφέρεται στη συνέχεια). Ένα σημαντικό μέρος του MAMR είναι ο Ταλαντωτής Ροπής Περιστροφής (STO). Το ίδιο το STO βρίσκεται σε κοντινή απόσταση από την κεφαλή εγγραφής. Όταν εφαρμόζεται ρεύμα στο STO, δημιουργείται ένα κυκλικό ηλεκτρομαγνητικό πεδίο με συχνότητα 20-40 GHz λόγω της πόλωσης των σπιν ηλεκτρονίων.
Όταν εκτίθεται σε ένα τέτοιο πεδίο, εμφανίζεται συντονισμός στον σιδηρομαγνήτη που χρησιμοποιείται για το MAMR, ο οποίος οδηγεί σε μετάπτωση των μαγνητικών ροπών των περιοχών σε αυτό το πεδίο. Ουσιαστικά, η μαγνητική ροπή αποκλίνει από τον άξονά της και για να αλλάξει η φορά της (flip), η κεφαλή εγγραφής χρειάζεται σημαντικά λιγότερη ενέργεια.
Η χρήση της τεχνολογίας MAMR καθιστά δυνατή τη λήψη σιδηρομαγνητικών ουσιών με μεγαλύτερη καταναγκαστική δύναμη, πράγμα που σημαίνει ότι το μέγεθος των μαγνητικών περιοχών μπορεί να μειωθεί χωρίς φόβο ότι θα προκληθεί υπερπαραμαγνητική επίδραση. Η γεννήτρια STO βοηθά στη μείωση του μεγέθους της κεφαλής εγγραφής, γεγονός που καθιστά δυνατή την εγγραφή πληροφοριών σε μικρότερους μαγνητικούς τομείς και επομένως αυξάνει την πυκνότητα εγγραφής.
Η Western Digital, γνωστή και ως WD, εισήγαγε αυτήν την τεχνολογία το 2017. Αμέσως μετά, το 2018, η Toshiba υποστήριξε αυτήν την τεχνολογία. Ενώ η WD και η Toshiba επιδιώκουν την τεχνολογία MAMR, η Seagate ποντάρει στο HAMR.
Θερμομαγνητική καταγραφή (HAMR)
Η μαγνητική εγγραφή με θερμότητα (HAMR) είναι μια ενεργειακά αποδοτική τεχνολογία αποθήκευσης μαγνητικών δεδομένων που μπορεί να αυξήσει σημαντικά την ποσότητα των δεδομένων που μπορούν να αποθηκευτούν σε μια μαγνητική συσκευή, όπως ένας σκληρός δίσκος, χρησιμοποιώντας θερμότητα που παρέχεται από λέιζερ για να βοηθήσει στην εγγραφή τα δεδομένα στα επιφανειακά υποστρώματα του σκληρού δίσκου. Η θέρμανση προκαλεί τα bit δεδομένων να τοποθετούνται πολύ πιο κοντά μεταξύ τους στο υπόστρωμα του δίσκου, επιτρέποντας αυξημένη πυκνότητα και χωρητικότητα δεδομένων.
Αυτή η τεχνολογία είναι αρκετά δύσκολο να εφαρμοστεί. Γρήγορο λέιζερ 200 mW μια μικροσκοπική περιοχή έως και 400 °C πριν την εγγραφή, χωρίς να παρεμβαίνει ή να βλάπτει τα υπόλοιπα δεδομένα στο δίσκο. Η διαδικασία θέρμανσης, καταγραφής δεδομένων και ψύξης πρέπει να ολοκληρωθεί σε λιγότερο από ένα νανοδευτερόλεπτο. Η αντιμετώπιση αυτών των προκλήσεων απαιτούσε την ανάπτυξη επιφανειακών πλασμονίων νανοκλίμακας, γνωστά και ως επιφανειακά καθοδηγούμενα λέιζερ, αντί για άμεση θέρμανση με λέιζερ, καθώς και νέους τύπους γυάλινων πλακών και επικαλύψεων θερμικής διαχείρισης για να αντέχουν στην ταχεία θέρμανση σημείου χωρίς να καταστρέφεται η κεφαλή εγγραφής ή οποιοδήποτε κοντινό δεδομένα και διάφορες άλλες τεχνικές προκλήσεις που έπρεπε να ξεπεραστούν.
Παρά τις πολλές σκεπτικιστικές δηλώσεις, η Seagate παρουσίασε για πρώτη φορά αυτή την τεχνολογία το 2013. Οι πρώτοι δίσκοι ξεκίνησαν να αποστέλλονται το 2018.
Τέλος ταινίας, πήγαινε στην αρχή!
Ξεκινήσαμε το 1951 και τελειώσαμε το άρθρο με μια ματιά στο μέλλον της τεχνολογίας αποθήκευσης. Η αποθήκευση δεδομένων έχει αλλάξει πολύ με την πάροδο του χρόνου, από χαρτοταινία σε μεταλλική και μαγνητική, μνήμη σχοινιού, περιστρεφόμενους δίσκους, οπτικούς δίσκους, μνήμη flash και άλλα. Η πρόοδος είχε ως αποτέλεσμα ταχύτερες, μικρότερες και πιο ισχυρές συσκευές αποθήκευσης.
Εάν συγκρίνετε το NVMe με την μεταλλική ταινία UNISERVO από το 1951, το NVMe μπορεί να διαβάσει 486% περισσότερα ψηφία ανά δευτερόλεπτο. Όταν συγκρίνετε το NVMe με το αγαπημένο μου από την παιδική μου ηλικία, τις μονάδες Zip, το NVMe μπορεί να διαβάσει 111% περισσότερα ψηφία ανά δευτερόλεπτο.
Το μόνο πράγμα που παραμένει αληθινό είναι η χρήση των 0 και 1. Οι τρόποι με τους οποίους το κάνουμε αυτό ποικίλλουν πολύ. Ελπίζω ότι την επόμενη φορά που θα εγγράψετε ένα CD-RW τραγουδιών για έναν φίλο ή θα αποθηκεύσετε ένα οικιακό βίντεο στο Αρχείο οπτικού δίσκου, θα σκεφτείτε πώς μια μη ανακλαστική επιφάνεια μεταφράζεται σε 0 και μια ανακλαστική επιφάνεια μεταφράζεται σε 1. Ή εάν εγγράφετε μια μίξη σε κασέτα, να θυμάστε ότι σχετίζεται πολύ στενά με τη συσκευή δεδομένων που χρησιμοποιείται στο Commodore PET. Τέλος, μην ξεχνάτε να είστε ευγενικοί και να κάνετε πίσω.
σας ευχαριστώ и για τα μεζεδάκια (δεν μπορώ να μην το κάνω) σε όλο το άρθρο!
Τι άλλο μπορείτε να διαβάσετε στο blog;
→
→
→
→
→
Εγγραφείτε στο -κανάλι για να μην χάσετε το επόμενο άρθρο! Γράφουμε όχι περισσότερο από δύο φορές την εβδομάδα και μόνο για επαγγελματικούς λόγους. Σας υπενθυμίζουμε επίσης ότι το Cloud4Y μπορεί να παρέχει ασφαλή και αξιόπιστη απομακρυσμένη πρόσβαση σε επιχειρηματικές εφαρμογές και πληροφορίες που είναι απαραίτητες για τη διασφάλιση της επιχειρηματικής συνέχειας. Η εξ αποστάσεως εργασία είναι ένα επιπλέον εμπόδιο στην εξάπλωση του κορωνοϊού. Για λεπτομέρειες, επικοινωνήστε με τους διευθυντές μας στο .
Πηγή: www.habr.com