Iga pilveteenuse pakkuja pakub andmesalvestusteenuseid. Need võivad olla külmad ja kuumad panipaigad, jääkülmad jne. Teabe salvestamine pilves on üsna mugav. Aga kuidas andmeid tegelikult salvestati 10, 20, 50 aastat tagasi? Cloud4Y tõlkis huvitava artikli, mis just sellest räägib.
Baiti andmeid saab salvestada mitmel viisil, kuna pidevalt ilmuvad uued, täiustatud ja kiiremad andmekandjad. Bait on digitaalse teabe salvestamise ja töötlemise ühik, mis koosneb kaheksast bitist. Üks bitt võib sisaldada kas 0 või 1.
Perfokaartide puhul salvestatakse bitt kui augu olemasolu/puudumine kaardil kindlas kohas. Kui minna tagasi Babbage'i analüütilise mootori juurde, siis numbrid salvestanud registrid olid hammasrattad. Magnetsalvestusseadmetes, nagu lindid ja kettad, tähistab bitti magnetkile kindla ala polaarsus. Kaasaegses dünaamilises muutmälus (DRAM) kujutatakse bitti sageli kahetasandilise elektrilaenuna, mis on salvestatud seadmesse, mis salvestab elektrienergiat elektriväljas. Laetud või tühjenenud konteiner salvestab natuke andmeid.
Juuni 1956 leiutas sõna ühe märgi kodeerimiseks kasutatava bittide rühma tähistamiseks . Räägime veidi märkide kodeerimisest. Alustame Ameerika standardkoodiga infovahetuseks ehk ASCII. ASCII põhines inglise tähestikul, seega iga täht, number ja sümbol (az, AZ, 0-9, +, - , /, ",! jne. ) esitati 7-bitise täisarvuna vahemikus 32 kuni 127. See ei olnud teiste keelte jaoks just "sõbralik". Teiste keelte toetamiseks laiendas Unicode ASCII-d. Unicode'is on iga märk esitatud koodipunkti või sümbolina, näiteks , väiketäht j on U+006A, kus U tähistab Unicode'i ja seejärel kuueteistkümnendsüsteemi numbrit.
UTF-8 on standard märkide esitamiseks kaheksa bitina, mis võimaldab iga koodipunkti vahemikus 0–127 salvestada ühes baidis. Kui mäletame ASCII-d, on see ingliskeelsete tähemärkide puhul üsna tavaline, kuid teiste keelte tähemärke väljendatakse sageli kahe või enama baidina. UTF-16 on standard märkide esitamiseks 16 bitisena ja UTF-32 on standard märkide esitamiseks 32 bitisena. ASCII-s on iga märk bait, kuid Unicode'is, mis sageli pole täiesti tõsi, võib märk hõivata 1, 2, 3 või enam baiti. Artiklis kasutatakse erineva suurusega bittide rühmitusi. Bittide arv baidis oleneb andmekandja kujundusest.
Selles artiklis rändame läbi erinevate andmekandjate ajas tagasi, et süveneda andmete salvestamise ajalukku. Mingil juhul ei hakka me põhjalikult uurima iga üksikut salvestuskandjat, mis on kunagi leiutatud. See on lõbus informatiivne artikkel, mis ei väida kuidagi, et sellel on entsüklopeediline tähtsus.
Alustame. Oletame, et meil on salvestamiseks andmebait: täht j, kas kodeeritud baidina 6a või binaarsena 01001010. Ajas liikudes kasutatakse andmebaiti mitmes salvestustehnoloogias, mida kirjeldatakse.
1951
Meie lugu algab 1951. aastal UNIVAC UNISERVO lindiseadmega arvuti UNIVAC 1 jaoks. See oli esimene kommertsarvuti jaoks loodud lindiseade. Lint valmistati õhukesest nikeldatud pronksiribast, mille laius oli 12,65 mm (nimega Vicalloy) ja peaaegu 366 meetrit pikk. Meie andmebaite saab salvestada kiirusega 7 tähemärki sekundis lindile, mis liigub kiirusega 200 meetrit sekundis. Ajaloo praegusel hetkel saate mõõta salvestusalgoritmi kiirust lindi läbitud vahemaa järgi.
1952
Kerige aasta edasi 21. maini 1952, mil IBM teatas oma esimese magnetlindiüksuse IBM 726 väljalaskmisest. Meie andmebaidid saab nüüd teisaldada UNISERVO metalllindilt IBMi magnetlindile. See uus kodu osutus meie väga väikese andmebaidi jaoks väga hubaseks, kuna lindile saab salvestada kuni 2 miljonit numbrit. See 7-rajaline magnetlint liikus kiirusega 1,9 meetrit sekundis ja andmeedastuskiirus oli 12 500 või 7500 (sel ajal nimetati koopiarühmadeks) sekundis. Viitamiseks: keskmine Habré artiklis on umbes 10 000 tähemärki.
IBM 726 lindil oli seitse rada, millest kuut kasutati teabe salvestamiseks ja ühte paarsuskontrolliks. Ühele rullikule mahtus kuni 400 meetrit linti laiusega 1,25 cm Andmeedastuskiirus ulatus teoreetiliselt 12,5 tuhande tähemärgini sekundis; salvestustihedus on 40 bitti sentimeetri kohta. See süsteem kasutas "vaakumkanali" meetodit, mille puhul lindi silmus ringles kahe punkti vahel. See võimaldas lindil sekundi murdosa jooksul käivituda ja seiskuda. See saavutati, asetades lindi poolide ja lugemis-/kirjutuspeade vahele pikad vaakumkolonnid, et neelata lindi pinge järsk tõus, ilma milleta lint tavaliselt puruneks. Lindirulli tagaküljel asuv eemaldatav plastikrõngas tagas kirjutuskaitse. Ühele lindirullile mahub umbes 1,1 .
Pea meeles VHS-kassetid. Mida pidite tegema, et filmi uuesti vaadata? Kerige lint tagasi! Mitu korda olete pleieri jaoks kassetti pliiatsi peal keerutanud, et mitte kulutada patareisid ega saada rebenenud või kinni jäänud linti? Sama võib öelda ka arvutites kasutatavate lintide kohta. Programmid ei saanud lihtsalt lindil ringi hüpata ega andmetele juhuslikult juurde pääseda, vaid lugeda ja kirjutada andmeid rangelt järjestikku.
1956
Mõni aasta edasi 1956. aastani ja magnetkettale salvestamise ajastu algas IBMi poolt arvutisüsteemi RAMAC 305 valmimisega, mille Zellerbach Paper tarnis . See arvuti oli esimene, mis kasutas liikuva peaga kõvaketast. RAMAC-i kettaseade koosnes viiekümnest magnetiseeritud metallplaadist läbimõõduga 60,96 cm, mis suutsid salvestada umbes viis miljonit tähemärki andmeid, 7 bitti märgi kohta ja pöörlevad 1200 pööret minutis. Salvestusmaht oli umbes 3,75 megabaiti.
RAMAC võimaldas erinevalt magnetlindist või perfokaartidest reaalajas juurdepääsu suurtele andmemahtudele. IBM reklaamis RAMAC-i kui 64 000 ekvivalenti salvestavat . Varem tutvustas RAMRAC tehingute pideva töötlemise kontseptsiooni nende toimumise ajal, et andmeid saaks kohe värskena kätte saada. Meie andmetele RAMAC-is pääseb nüüd juurde kiirusega 100 000 . Varem pidime linte kasutades kirjutama ja lugema järjestikuseid andmeid ning me ei saanud kogemata hüpata lindi erinevatele osadele. Reaalajas juhuslik juurdepääs andmetele oli sel ajal tõeliselt revolutsiooniline.
1963
Liigume edasi 1963. aastasse, mil DECtape tutvustati. Nimi pärineb Digital Equipment Corporationilt, tuntud kui DEC. DECtape oli odav ja töökindel, seetõttu kasutati seda paljudes DEC-arvutite põlvkondades. See oli 19 mm lint, lamineeritud ja surutud kahe Mylari kihi vahele neljatollisele (10,16 cm) rullile.
Erinevalt oma rasketest, kogukatest eelkäijatest sai DECtape'i käsitsi kaasas kanda. See tegi sellest suurepärase võimaluse personaalarvutite jaoks. Erinevalt oma 7-rajalistest kolleegidest oli DECtape'il 6 andmerada, 2 kiirada ja 2 kella jaoks. Andmed salvestati kiirusega 350 bitti tolli kohta (138 bitti cm kohta). Meie andmebait, mis on 8-bitine, kuid mida saab laiendada 12-ni, võib edastada DECtape'ile kiirusega 8325 12-bitist sõna sekundis lindi kiirusega 93 (±12) tolli kohta. . See on 8% rohkem numbreid sekundis kui UNISERVO metalllindil 1952. aastal.
1967
Neli aastat hiljem, 1967. aastal, alustas väike IBMi meeskond tööd IBMi disketiseadme kallal, koodnimega . Seejärel tehti meeskonnale ülesandeks töötada välja usaldusväärne ja odav viis mikrokoodide laadimiseks IBM System/370. Seejärel muudeti projekti eesmärki ja laaditi mikrokood IBM 3330 Direct Access Storage Facility, koodnimega Merlin, kontrollerisse.
Meie baiti saab nüüd salvestada kirjutuskaitstud 8-tollistele magnetkattega Mylari diskettidele, mida tänapäeval tuntakse diskettidena. Väljalaskmise ajal kandis toodet nimetus IBM 23FD floppy Disk Drive System. Kettad mahutasid 80 kilobaiti andmeid. Erinevalt kõvaketastest saab kasutaja hõlpsasti teisaldada kaitsvas kestas oleva disketi ühelt draivilt teisele. Hiljem, 1973. aastal, andis IBM välja lugemise/kirjutamise disketi, millest sai seejärel tööstuslik .
1969
1969. aastal saadeti kosmoselaeva Apollo 11 pardale trossmäluga Apollo juhendamisarvuti (AGC), mis viis Ameerika astronaudid Kuule ja tagasi. See köiemälu tehti käsitsi ja mahutas 72 kilobaiti andmeid. Köiemälu valmistamine oli töömahukas, aeglane ja nõudis kudumisega sarnaseid oskusi; see võiks võtta . Kuid see oli õige tööriist nendeks aegadeks, kui oli oluline mahutada maksimum rangelt piiratud ruumi. Kui traat läbis ühe ümmarguse kiudu, tähistas see 1-t. Keerme ümber kulgev traat tähistas 0. Meie andmebait nõudis inimeselt mitu minutit köie sisse põimimist.
1977
1977. aastal ilmus Commodore PET, esimene (edukas) personaalarvuti. PET kasutas Commodore 1530 Datasette'i, mis tähendab andme- ja kassetti. PET teisendas andmed analooghelisignaalideks, mis seejärel salvestati . See võimaldas meil luua kulutõhusa ja usaldusväärse salvestuslahenduse, ehkki väga aeglase. Meie väikest baiti andmeid saab edastada kiirusega umbes 60–70 baiti . Kassetid mahutasid umbes 100 kilobaiti 30-minutilise külje kohta, kusjuures lindi kohta on kaks külge. Näiteks kasseti ühele küljele mahub umbes kaks 55 KB pilti. Andmekogumeid kasutati ka Commodore VIC-20 ja Commodore 64 puhul.
1978
Aasta hiljem, 1978. aastal, tutvustasid MCA ja Philips LaserDiscit "Discovision" nime all. Jaws oli esimene film, mida müüdi USA-s LaserDisc'il. Selle heli- ja videokvaliteet oli konkurentidest palju parem, kuid laserketas oli enamiku tarbijate jaoks liiga kallis. Erinevalt VHS-kassettidest, millele inimesed telesaateid salvestasid, ei saanud LaserDisci salvestada. Laserkettad töötasid analoogvideo, analoog FM stereoheli ja impulsskoodiga või PCM, digitaalne heli. Ketaste läbimõõt oli 12 tolli (30,47 cm) ja need koosnesid kahest ühepoolsest plastikuga kaetud alumiiniumkettast. Tänapäeval mäletatakse LaserDiscit kui CD-de ja DVD-de alust.
1979
Aasta hiljem, 1979. aastal, asutasid Alan Shugart ja Finis Conner Seagate Technology ideega skaleerida kõvaketas 5¼-tollise disketi suuruseks, mis oli sel ajal standardne. Nende esimene toode 1980. aastal oli Seagate ST506 kõvaketas, esimene kompaktsete arvutite kõvaketas. Kettale mahtus viis megabaiti andmemahtu, mis oli tol ajal viis korda suurem kui tavaline diskett. Asutajad suutsid saavutada oma eesmärgi vähendada ketta suurust 5¼-tollise disketi suurusele. Uus andmesalvestusseade oli jäik metallplaat, mis oli mõlemalt poolt kaetud õhukese magnetilise andmesalvestusmaterjali kihiga. Meie andmebaite sai kettale üle kanda kiirusega 625 kilobaiti kohta . See on ligikaudu .
1981
Paar aastat edasi 1981. aastani, mil Sony tutvustas esimesi 3,5-tollisi diskette. Hewlett-Packard sai selle tehnoloogia esimeseks kasutuselevõtjaks 1982. aastal oma HP-150-ga. See tegi 3,5-tollised disketid kuulsaks ja andis neile laialdase kasutuse kogu maailmas. . Disketid olid ühepoolsed, vormindatud mahuga 161.2 kilobaiti ja vormindamata mahuga 218.8 kilobaiti. 1982. aastal anti välja kahepoolne versioon ja 23 meediaettevõttest koosnev Microfloppy Industry Committee (MIC) konsortsium võttis 3,5-tollise disketi spetsifikatsiooni aluseks Sony algse disaini, tsementeerides vormingu ajalukku sellisel kujul, nagu me seda praegu tunneme. . Nüüd saab meie andmebaite salvestada ühe kõige tavalisema andmekandja varasele versioonile: 3,5-tollisele disketile. Hiljem paar 3,5-tollist diskette koos sai minu lapsepõlve tähtsaimaks osaks.
1984
Varsti pärast seda, 1984. aastal, teatati CD-ROM-i (Compact Disc Read-Only Memory) väljalaskmisest. Need olid Sony ja Philipsi 550-megabaidised CD-ROMid. Formaat kasvas välja digitaalse heliga CD-dest ehk CD-DA-dest, mida kasutati muusika levitamiseks. CD-DA töötasid välja Sony ja Philips 1982. aastal ning selle maht oli 74 minutit. Legendi järgi, kui Sony ja Philips pidasid läbirääkimisi CD-DA standardi üle, nõudis üks neljast inimesest, et see võiks kogu üheksas sümfoonia. Esimene CD-l välja antud toode oli Grolier's Electronic Encyclopedia, mis avaldati 1985. aastal. Entsüklopeedia sisaldas üheksa miljonit sõna, mis hõivasid ainult 12% saadaolevast kettaruumist, mis on 553 . Meil oleks enam kui piisavalt ruumi entsüklopeedia ja baidi andmete jaoks. Varsti pärast seda, 1985. aastal, töötasid arvutifirmad koos, et luua kettaseadmete standard, et iga arvuti saaks neid lugeda.
1984
Ka 1984. aastal töötas Fujio Masuoka välja uut tüüpi ujuva väravaga mälu, mida nimetatakse välkmäludeks, mida oli võimalik mitu korda kustutada ja ümber kirjutada.
Vaatame hetkeks välkmälu, kasutades ujuvvärava transistori. Transistorid on elektrilised väravad, mida saab eraldi sisse ja välja lülitada. Kuna iga transistor võib olla kahes erinevas olekus (sisse ja välja), võib see salvestada kahte erinevat numbrit: 0 ja 1. Ujuvvärav viitab teisele väravale, mis on lisatud keskmisele transistorile. See teine värav on isoleeritud õhukese oksiidikihiga. Need transistorid kasutavad väikest pinget, mis rakendatakse transistori paisule, et näidata, kas see on sisse või välja lülitatud, mis omakorda tähendab 0 või 1.
Ujuvväravate puhul, kui oksiidikihi kaudu on rakendatud vastav pinge, voolavad elektronid sellest läbi ja jäävad väravate külge kinni. Seetõttu jäävad elektronid neile ka siis, kui toide on välja lülitatud. Kui ujuvväravatel pole elektrone, tähistavad need 1-t ja kui elektronid on kinni jäänud, siis 0. Selle protsessi ümberpööramine ja sobiva pinge rakendamine läbi oksiidikihi vastupidises suunas põhjustab elektronide voolamise läbi ujuvväravate ja taastage transistor algsesse olekusse. Seetõttu tehakse rakud programmeeritavaks ja . Meie baidi saab programmeerida transistorisse kui 01001010 koos elektronidega, kusjuures elektronid on kinni jäänud ujuvatesse väravatesse, et tähistada nulle.
Masuoka disain oli veidi soodsam, kuid vähem paindlik kui elektriliselt kustutatav PROM (EEPROM), kuna see nõudis mitut rakkude rühma, mis tuli koos kustutada, kuid see oli ka selle kiiruse põhjuseks.
Sel ajal töötas Masuoka Toshibas. Lõpuks lahkus ta Tohoku ülikooli tööle, kuna oli õnnetu, et ettevõte ei tasunud teda tema töö eest. Masuoka kaebas Toshiba kohtusse, nõudes hüvitist. 2006. aastal maksti talle 87 miljonit jüaani, mis võrdub 758 tuhande USA dollariga. See tundub endiselt tähtsusetu, arvestades, kui mõjukaks on välkmälu selles valdkonnas muutunud.
Kui me räägime välkmälust, tasub ka tähele panna, mis vahe on NOR ja NAND välkmälu vahel. Nagu Masuokast juba teame, salvestab välkmälu informatsiooni ujuvväravatest transistoridest koosnevatesse mälurakkudesse. Tehnoloogiate nimetused on otseselt seotud mälurakkude organiseerimisega.
NOR-välklambi puhul on üksikud mäluelemendid juhusliku juurdepääsu tagamiseks paralleelselt ühendatud. See arhitektuur vähendab lugemisaega, mis on vajalik juhuslikuks juurdepääsuks mikroprotsessori käskudele. NOR-välkmälu on ideaalne väiksema tihedusega rakenduste jaoks, mis on peamiselt kirjutuskaitstud. Seetõttu laadib enamik protsessoreid oma püsivara, tavaliselt NOR-välkmälust. Masuoka ja tema kolleegid tutvustasid NOR-välgu leiutamist 1984. aastal ja NAND-välgu leiutamist .
NAND Flashi arendajad loobusid juhusliku juurdepääsu funktsioonist, et saavutada väiksem mäluelemendi suurus. Selle tulemuseks on väiksem kiibi suurus ja väiksem biti hind. NAND-välkmälu arhitektuur koosneb kaheksaosalistest jadamisi ühendatud mälutransistoridest. See saavutab suure salvestustiheduse, väiksema mäluelemendi suuruse ning kiirema andmete kirjutamise ja kustutamise, kuna see suudab andmeplokke samaaegselt programmeerida. See saavutatakse andmete ümberkirjutamise nõudega, kui neid ei kirjutata järjestikku ja andmed on juba olemas .
1991
Liigume edasi aastasse 1991, mil SanDisk, toona tuntud kui SSD, lõi prototüübi. . Disain ühendas välkmälu massiivi, püsimälukiibid ja intelligentse kontrolleri defektsete elementide automaatseks tuvastamiseks ja parandamiseks. Ketta maht oli 20 megabaiti 2,5-tollise kujuteguriga ja selle maksumuseks hinnati ligikaudu 1000 dollarit. IBM kasutas seda ketast arvutis .
1994
Üks mu isiklikke lemmiksalvestusmeediume lapsepõlvest saadik oli Zip Disks. 1994. aastal andis Iomega välja Zip Disk, 100-megabaidise kasseti 3,5-tollise kujuga, mis on umbes veidi paksem kui tavaline 3,5-tolline draiv. Draivide hilisemad versioonid võivad salvestada kuni 2 gigabaiti. Nende ketaste mugavus seisneb selles, et need olid disketi suurused, kuid neil oli võimalus salvestada suuremat hulka andmeid. Meie andmebaite saab kirjutada Zip-kettale kiirusega 1,4 megabaiti sekundis. Võrdluseks, toona kirjutati 1,44-tollisele disketile 3,5 megabaiti kiirusega umbes 16 kilobaiti sekundis. Zip-kettal loevad/kirjutavad pead ilma kontaktita, otsekui pinna kohal lennates, mis sarnaneb kõvaketta tööga, kuid erineb teiste diskettide tööpõhimõttest. Zip-kettad vananesid peagi töökindluse ja saadavuse probleemide tõttu.
1994
Samal aastal tutvustas SanDisk CompactFlashi, mida kasutati laialdaselt digitaalsetes videokaamerates. Nagu CD-de puhul, põhinevad CompactFlashi kiirused "x"-reitingutel, nagu 8x, 20x, 133x jne. Maksimaalne andmeedastuskiirus arvutatakse originaalheli-CD bitikiiruse põhjal, 150 kilobaiti sekundis. Edastuskiirus näeb välja selline: R = Kx150 kB/s, kus R on edastuskiirus ja K on nimikiirus. Nii et 133x CompactFlashi puhul kirjutatakse meie andmebait kiirusega 133x150 kB/s ehk umbes 19 950 kB/s või 19,95 MB/s. CompactFlash Association asutati 1995. aastal eesmärgiga luua välkmälukaartide tööstusstandard.
1997
Paar aastat hiljem, 1997. aastal, ilmus taaskirjutatav CD (CD-RW). Seda optilist ketast kasutati andmete salvestamiseks ning failide kopeerimiseks ja edastamiseks erinevatesse seadmetesse. CD-sid saab ümber kirjutada umbes 1000 korda, mis ei olnud tol ajal piirav tegur, kuna kasutajad kirjutasid andmeid harva üle.
CD-RW-d põhinevad tehnoloogial, mis muudab pinna peegeldusvõimet. CD-RW puhul põhjustavad faasinihked hõbedast, telluurist ja indiumist koosnevas spetsiaalses kattes võimet peegeldada või mitte peegeldada lugemiskiirt, mis tähendab 0 või 1. Kui ühend on kristallilises olekus, on see poolläbipaistev, mis tähendab 1. Kui ühend sulab amorfsesse olekusse, muutub see läbipaistmatuks ja mittepeegeldavaks, mis 0. Seega võiksime oma andmebaidi kirjutada kui 01001010.
Lõpuks võtsid DVD-d üle suurema osa turuosast CD-RW-delt.
1999
Liigume edasi aastasse 1999, mil IBM tutvustas tolleaegseid maailma väikseimaid kõvakettaid: IBMi 170MB ja 340MB mikrodraive. Need olid väikesed 2,54 cm kõvakettad, mis sobisid CompactFlash Type II pesadesse. Plaanis oli luua seade, mis oleks kasutusel nagu CompactFlash, kuid suurema mälumahuga. Peagi asendati need aga USB-mälupulkadega ja seejärel suuremate CompactFlash-kaartidega, kui need kättesaadavaks tulid. Nagu teised kõvakettad, olid ka mikrodraivid mehaanilised ja sisaldasid väikseid pöörlevaid kettaid.
2000
Aasta hiljem, 2000. aastal, võeti kasutusele USB-mälupulgad. Draivid koosnesid USB-liidesega väikese kujuga välkmälust. Sõltuvalt kasutatava USB-liidese versioonist võib kiirus erineda. USB 1.1 kiirus on piiratud 1,5 megabitiga sekundis, USB 2.0 aga 35 megabitti sekundis ja USB 3.0 kiirus on 625 megabitti sekundis. Esimesed USB 3.1 Type C draivid kuulutati välja 2015. aasta märtsis ja nende lugemis-/kirjutuskiirus oli 530 megabitti sekundis. Erinevalt diskettidest ja optilistest draividest on USB-seadmeid raskem kriimustada, kuid neil on andmete salvestamiseks, samuti failide edastamiseks ja varundamiseks samad võimalused. Disketti- ja CD-draivid asendati kiiresti USB-portidega.
2005
2005. aastal hakkasid kõvaketta (HDD) tootjad tarnima tooteid, mis kasutavad perpendikulaarset magnetsalvestust ehk PMR-i. Huvitaval kombel juhtus see samal ajal, kui iPod Nano teatas välkmälu kasutamisest iPod Mini 1-tolliste kõvaketaste asemel.
Tüüpiline kõvaketas sisaldab ühte või mitut kõvaketast, mis on kaetud magnetiliselt tundliku kilega, mis koosneb väikestest magnetilistest teradest. Andmed salvestatakse, kui magnetiline salvestuspea lendab täpselt pöörleva ketta kohal. See on väga sarnane traditsioonilise grammofoni plaadimängijaga, ainsaks erinevuseks on see, et grammofonis on pliiats plaadiga füüsilises kontaktis. Kui kettad pöörlevad, tekitab nendega kokkupuutuv õhk õrna tuule. Nii nagu lennukitiival olev õhk tekitab tõstejõudu, tekitab õhk tiibapealsel tõusu . Pea muudab kiiresti terade ühe magnetpiirkonna magnetiseeritust nii, et selle magnetpoolus on suunatud üles või alla, näidates 1 või 0.
PMR-i eelkäija oli pikisuunaline magnetsalvestus ehk LMR. PMR-i salvestustihedus võib olla rohkem kui kolm korda suurem kui LMR-i tihedus. Peamine erinevus PMR-i ja LMR-i vahel on see, et PMR-meediumi salvestatud andmete teraline struktuur ja magnetiline orientatsioon on pigem veerud kui pikisuunalised. PMR-il on parem termiline stabiilsus ja parem signaali-müra suhe (SNR) tänu paremale terade eraldamisele ja ühtlusele. Sellel on ka parem salvestatavus tänu tugevamatele peaväljadele ja paremale magnetkandja joondusele. Sarnaselt LMR-iga põhinevad PMR-i põhipiirangud magneti poolt kirjutatavate andmebittide termilisel stabiilsusel ja vajadusel omada kirjaliku teabe lugemiseks piisavat SNR-i.
2007
2007. aastal kuulutati välja Hitachi Global Storage Technologiesi esimene 1 TB kõvaketas. Hitachi Deskstar 7K1000 kasutas viit 3,5-tollist 200 GB taldrikut ja tsentrifuugiti p/min See on märkimisväärne edasiminek võrreldes maailma esimese kõvakettaga IBM RAMAC 350, mille maht oli ligikaudu 3,75 megabaiti. Oh, kui kaugele me oleme 51 aastaga jõudnud! Aga oota, seal on veel midagi.
2009
2009. aastal algas tehniline töö püsimälu ehk püsimälu loomisel ehk . Püsimälu (NVM) on mälutüüp, mis suudab andmeid püsivalt salvestada, erinevalt lenduvast mälust, mis nõuab andmete salvestamiseks pidevat toidet. NVMe tegeleb vajadusega skaleeritava hostikontrolleri liidese järele PCIe-toega pooljuhtpõhiste välisseadmete komponentide jaoks, sellest ka nimi NVMe. Projekti arendamise töörühma kaasati üle 90 ettevõtte. See kõik põhines püsimälu hostikontrolleri liidese spetsifikatsiooni (NVMHCIS) määratlemisel. Tänapäeva parimad NVMe-draivid saavad hakkama umbes 3500 megabaiti sekundis lugemisega ja 3300 megabaiti sekundis kirjutamisega. j andmebaidi kirjutamine, millest alustasime, on väga kiire, võrreldes Apollo juhendamisarvuti paariminutilise käsitsi kudumise köiemäluga.
Olevik ja tulevik
Salvestusklassi mälu
Nüüd, kui oleme ajas tagasi rännanud (ha!), heidame pilgu salvestusklassi mälu hetkeseisule. SCM, nagu NVM, on vastupidav, kuid SCM pakub ka põhimälust paremat või sellega võrreldavat jõudlust. . SCM-i eesmärk on lahendada mõned tänapäevased vahemäluprobleemid, näiteks madal staatilise muutmälu (SRAM) tihedus. Dünaamilise muutmälu (DRAM) abil saame saavutada parema tiheduse, kuid see on aeglasema juurdepääsu hinnaga. DRAM kannatab ka pideva toitevajaduse all, et mälu värskendada. Saame sellest natuke aru. Toidet on vaja, sest kondensaatorite elektrilaeng lekib vähehaaval välja, mis tähendab, et ilma sekkumiseta lähevad kiibil olevad andmed peagi kaduma. Sellise lekke vältimiseks vajab DRAM välist mälu värskendusahelat, mis kirjutab perioodiliselt ümber kondensaatorites olevad andmed, taastades nende algse laengu.
Faasimuutusmälu (PCM)
Varem vaatasime, kuidas CD-RW faas muutub. PCM on sarnane. Faasimuutusmaterjal on tavaliselt Ge-Sb-Te, tuntud ka kui GST, mis võib esineda kahes erinevas olekus: amorfne ja kristalne. Amorfsel olekul on suurem takistus, mis tähistab 0, kui kristallilisel olekul, mis tähistab 1. Määrates andmeväärtused vahetakistustele, saab PCM-i kasutada mitme oleku salvestamiseks. .
Pöörlemismomendi muutmälu (STT-RAM)
STT-RAM koosneb kahest ferromagnetilisest püsimagnetkihist, mis on eraldatud dielektrikuga, isolaatoriga, mis suudab edastada elektrilist jõudu ilma juhtivuseta. See salvestab andmete bitte, mis põhinevad magnetiliste suundade erinevustel. Ühel magnetkihil, mida nimetatakse võrdluskihiks, on fikseeritud magnetiline suund, samas kui teisel magnetkihil, mida nimetatakse vabaks kihiks, on magnetiline suund, mida juhib läbitav vool. 1 puhul on kahe kihi magnetiseerimissuund joondatud. 0 korral on mõlemal kihil vastupidised magnetsuunad.
Resistiivne muutmälu (ReRAM)
ReRAM-element koosneb kahest metallelektroodist, mis on eraldatud metalloksiidikihiga. Natuke nagu Masuoka välkmälu disain, kus elektronid tungivad läbi oksiidikihi ja jäävad ujuvasse väravasse kinni või vastupidi. ReRAM-i puhul määratakse raku olek aga vaba hapniku kontsentratsiooni alusel metalloksiidikihis.
Kuigi need tehnoloogiad on paljulubavad, on neil siiski puudusi. PCM-il ja STT-RAM-il on suur kirjutamislatentsus. PCM-i latentsusajad on kümme korda suuremad kui DRAM-i, samas kui STT-RAM-i latentsusajad on kümme korda suuremad kui SRAM-i. PCM-il ja ReRAM-il on piirang sellele, kui kaua võib kirjutada enne tõsise vea ilmnemist, mis tähendab, et mäluelement takerdub .
2015. aasta augustis teatas Intel oma 3DXPointil põhineva toote Optane väljalaskmisest. Optane väidab, et NAND SSD-de jõudlus on 1000 korda kõrgem ja hind on neli kuni viis korda kõrgem kui välkmälu. Optane on tõend, et SCM on midagi enamat kui lihtsalt eksperimentaalne tehnoloogia. Huvitav on jälgida nende tehnoloogiate arengut.
Kõvakettad (HDD)
Heeliumi kõvaketas (HHDD)
Heeliumiketas on suure mahutavusega kõvaketas (HDD), mis on heeliumiga täidetud ja tootmisprotsessi käigus hermeetiliselt suletud. Nagu ka teised kõvakettad, sarnaneb see magnetkattega pöörleva taldrikuga plaadimängijaga. Tavalistel kõvaketastel on õõnsuses lihtsalt õhk, kuid see õhk põhjustab vaagnate pöörlemisel teatud takistust.
Heeliumi õhupallid hõljuvad, sest heelium on õhust kergem. Tegelikult on heelium 1/7 õhu tihedusest, mis vähendab plaatide pöörlemisel pidurdusjõudu, põhjustades ketaste pöörlemiseks vajaliku energia hulga vähenemist. See omadus on aga teisejärguline, heeliumi peamine eristav omadus oli see, et see võimaldab pakkida 7 vahvlit samas vormiteguris, kuhu tavaliselt mahuks ainult 5. Kui meenutada meie lennukitiiva analoogiat, siis see on ideaalne analoog . Kuna heelium vähendab takistust, kõrvaldatakse turbulents.
Teame ka, et heeliumi õhupallid hakkavad mõne päeva pärast uppuma, kuna heelium väljub neist. Sama võib öelda salvestusseadmete kohta. Kulus aastaid, enne kui tootjad suutsid luua konteineri, mis takistas heeliumi väljapääsu vormitegurist kogu draivi eluea jooksul. Backblaze viis läbi katsed ja leidis, et heeliumiga kõvaketaste aastane veamäär oli 1,03%, standardketaste puhul aga 1,06%. Muidugi on see erinevus nii väike, et sellest võib teha tõsise järelduse .
Heeliumiga täidetud vormitegur võib sisaldada kõvaketast, mis on kapseldatud PMR-i abil, mida me eespool käsitlesime, või mikrolaine magnetsalvestust (MAMR) või soojusabiga magnetsalvestust (HAMR). Mis tahes magnetsalvestustehnoloogiat saab kombineerida õhu asemel heeliumiga. 2014. aastal ühendas HGST kaks tipptehnoloogiat oma 10 TB heelium-kõvakettal, mis kasutas hosti juhitavat magnetsalvestust ehk SMR-i (Shingled magnetic recording). Räägime natuke SMR-ist ja vaatame siis MAMR-i ja HAMR-i.
Plaatide magnetilise salvestustehnoloogia
Varem vaatlesime perpendikulaarset magnetsalvestust (PMR), mis oli SMR-i eelkäija. Erinevalt PMR-ist salvestab SMR uued rajad, mis kattuvad osa varem salvestatud magnetrajast. See omakorda muudab eelmise raja kitsamaks, võimaldades suuremat rajatihedust. Tehnoloogia nimetus tuleneb sellest, et ringirajad on väga sarnased kivikatuse rööbastele.
SMR-i tulemuseks on palju keerulisem kirjutamisprotsess, kuna ühele rajale kirjutamine kirjutab kõrvaloleva raja üle. Seda ei juhtu, kui ketta substraat on tühi ja andmed on järjestikused. Kuid niipea, kui salvestate lugude seeriasse, mis juba sisaldab andmeid, kustutatakse olemasolevad külgnevad andmed. Kui külgnev rada sisaldab andmeid, tuleb need ümber kirjutada. See on üsna sarnane NAND-välklambiga, millest me varem rääkisime.
SMR-seadmed varjavad seda keerukust püsivara haldamisega, mille tulemuseks on mis tahes muu kõvakettaga sarnane liides. Teisest küljest ei võimalda hosti hallatavad SMR-seadmed ilma rakenduste ja operatsioonisüsteemide spetsiaalse kohandamiseta neid draive kasutada. Host peab seadmetesse kirjutama rangelt järjest. Samas on seadmete jõudlus 100% etteaimatav. Seagate alustas SMR-draivide tarnimist 2013. aastal, nõudes 25% suuremat tihedust PMR tihedus.
Mikrolaine magnetsalvestus (MAMR)
Microwave-assisted magnetic recording (MAMR) on magnetmälutehnoloogia, mis kasutab HAMR-ile sarnast energiat (seda käsitletakse järgmisena).MAMR-i oluline osa on pöörlemismomendi ostsillaator (STO). STO ise asub salvestuspea vahetus läheduses. Kui STO-le rakendatakse voolu, tekib elektronide spinnide polarisatsiooni tõttu ringikujuline elektromagnetväli sagedusega 20-40 GHz.
Sellise väljaga kokkupuutel tekib MAMR-i jaoks kasutatavas ferromagnetis resonants, mis põhjustab selles väljas olevate domeenide magnetmomentide pretsessiooni. Sisuliselt kaldub magnetmoment oma teljest kõrvale ja selle suuna muutmiseks (flip) vajab salvestuspea oluliselt vähem energiat.
MAMR-tehnoloogia kasutamine võimaldab võtta ferromagnetilisi aineid suurema sunnijõuga, mis tähendab, et magnetdomeenide suurust saab vähendada, kartmata tekitada superparamagnetilist efekti. STO-generaator aitab vähendada salvestuspea suurust, mis võimaldab salvestada teavet väiksemate magnetdomeenide kohta ja suurendab seetõttu salvestustihedust.
Western Digital, tuntud ka kui WD, tutvustas seda tehnoloogiat 2017. aastal. Varsti pärast seda, 2018. aastal, toetas Toshiba seda tehnoloogiat. Samal ajal kui WD ja Toshiba kasutavad MAMR-tehnoloogiat, panustab Seagate HAMR-i peale.
Termomagnetiline salvestus (HAMR)
Soojusabiga magnetsalvestus (HAMR) on energiasäästlik magnetandmete salvestamise tehnoloogia, mis võib märkimisväärselt suurendada magnetilisele seadmele (nt kõvakettale) salvestatavate andmete hulka, kasutades kirjutamise hõlbustamiseks laseri poolt pakutavat soojust. andmed kõvaketta pinnale. Kuumutamine põhjustab andmebittide paigutamist ketta substraadile üksteisele palju lähemale, mis võimaldab suurendada andmetihedust ja -mahtu.
Seda tehnoloogiat on üsna raske rakendada. 200 mW laserkiire enne salvestamist kuni 400 °C väike ala, segamata või kahjustamata ülejäänud ketta andmeid. Kuumutamise, andmete salvestamise ja jahutamise protsess tuleb lõpule viia vähem kui nanosekundi jooksul. Nende väljakutsetega tegelemine eeldas otsese laserkuumutuse asemel nanomõõtmeliste pinnaplasmonite, mida tuntakse ka pinnajuhitavate laseritena, ning uut tüüpi klaasplaate ja soojusjuhtimiskatteid, et taluda kiiret punktkuumutamist, kahjustamata seejuures salvestuspead või läheduses asuvaid seadmeid. andmed ja mitmed muud tehnilised väljakutsed, mis tuli ületada.
Vaatamata arvukatele skeptilistele avaldustele demonstreeris Seagate seda tehnoloogiat esmakordselt 2013. aastal. Esimesi plaate hakati tarnima 2018. aastal.
Filmi lõpp, minge algusesse!
Alustasime 1951. aastal ja lõpetame artikli pilguga salvestustehnoloogia tulevikku. Andmete salvestamine on aja jooksul palju muutunud, alates paberlindist kuni metalli ja magnetini, trossmälu, ketruskettad, optilised kettad, välkmälu ja muud. Edusammude tulemuseks on kiiremad, väiksemad ja võimsamad salvestusseadmed.
Kui võrrelda NVMe-d UNISERVO metalllindiga aastast 1951, suudab NVMe lugeda 486 111% rohkem numbrit sekundis. Kui võrrelda NVMe-d minu lapsepõlve lemmiku Zip-draividega, suudab NVMe lugeda 213,623% rohkem numbrit sekundis.
Ainus asi, mis jääb paika, on 0 ja 1 kasutamine. Selle toimimise viisid on väga erinevad. Loodan, et järgmisel korral, kui kirjutate sõbra jaoks lugude CD-RW-d või salvestate koduvideo optilise ketta arhiivi, mõtlete sellele, kuidas mittepeegeldav pind tähendab 0 ja peegeldav pind 1. Või kui salvestate mixtape'i kassetile, pidage meeles, et see on väga tihedalt seotud Commodore PET-is kasutatava andmestikuga. Lõpuks ärge unustage olla lahke ja tagasi kerida.
Tänan и näpunäidete eest (ma ei saa aidata) kogu artiklis!
Mida veel blogist lugeda saab?
→
→
→
→
→
Telli meie -kanal, et te järgmisest artiklist ilma ei jääks! Kirjutame mitte rohkem kui kaks korda nädalas ja ainult tööasjades. Samuti tuletame meelde, et Cloud4Y suudab pakkuda turvalist ja usaldusväärset kaugjuurdepääsu ärirakendustele ja teabele, mis on vajalik äritegevuse järjepidevuse tagamiseks. Kaugtöö on täiendav takistus koroonaviiruse levikule. Lisateabe saamiseks võtke ühendust meie juhtidega aadressil .
Allikas: www.habr.com