Kaikki pilvipalveluntarjoajat tarjoavat tiedontallennuspalveluita. Nämä voivat olla kylmät ja kuumat varastot, jääkylmät jne. Tietojen tallentaminen pilveen on varsin kätevää. Mutta miten tiedot todella tallennettiin 10, 20, 50 vuotta sitten? Cloud4Y käänsi mielenkiintoisen artikkelin, joka puhuu juuri tästä.
Tavu dataa voidaan tallentaa useilla eri tavoilla, koska uusia, edistyneempiä ja nopeampia tallennusvälineitä ilmestyy koko ajan. Tavu on digitaalisen tiedon tallennus- ja käsittelyyksikkö, joka koostuu kahdeksasta bitistä. Yksi bitti voi sisältää joko 0 tai 1.
Rei'itettyjen korttien tapauksessa bitti tallennetaan reiän olemassaolo/puuttuminen kortissa tietyssä paikassa. Jos palaamme hieman pidemmälle Babbagen analyyttiseen koneeseen, numeroita tallentaneet rekisterit olivat vaihteita. Magneettisissa tallennuslaitteissa, kuten nauhoissa ja levyissä, bittiä edustaa magneettikalvon tietyn alueen napaisuus. Nykyaikaisessa dynaamisessa hajasaantimuistissa (DRAM) bitti esitetään usein kaksitasoisena sähkövarauksena, joka on tallennettu laitteeseen, joka varastoi sähköenergiaa sähkökenttään. Ladattu tai tyhjä säiliö tallentaa vähän tietoa.
Kesäkuussa vuoden 1956 keksi sanan ilmaisemaan yhden merkin koodaamiseen käytettyä bittiryhmää . Puhutaanpa hieman merkkien koodauksesta. Aloitetaan amerikkalaisesta standardinmukaisesta tiedonsiirron koodista eli ASCII:stä. ASCII perustui englannin aakkosiin, joten jokainen kirjain, numero ja symboli (az, AZ, 0-9, +, - , /, ",! jne. ) esitettiin 7-bittisenä kokonaislukuna väliltä 32 - 127. Tämä ei ollut aivan "ystävällinen" muille kielille. Muiden kielten tukemiseksi Unicode laajensi ASCII:tä. Unicodessa jokainen merkki esitetään koodipisteenä tai symbolina, esimerkiksi , pieni kirjain j on U+006A, jossa U tarkoittaa Unicodea ja sitten heksadesimaalilukua.
UTF-8 on standardi, joka esittää merkkejä kahdeksana bittinä, jolloin jokainen koodipiste välillä 0-127 voidaan tallentaa yhteen tavuun. Jos muistamme ASCII:n, tämä on aivan normaalia englanninkielisille merkeille, mutta muiden kielten merkit ilmaistaan usein kahdessa tai useammassa tavussa. UTF-16 on standardi merkkien esittämiseen 16-bittisinä, ja UTF-32 on standardi merkkien esittämiseen 32-bittisinä. ASCII:ssä jokainen merkki on tavu, mutta Unicodessa, mikä ei useinkaan ole täysin totta, merkki voi viedä 1, 2, 3 tai enemmän tavua. Artikkelissa käytetään erikokoisia bittiryhmiä. Tavussa olevien bittien määrä vaihtelee median suunnittelun mukaan.
Tässä artikkelissa matkustamme ajassa taaksepäin eri tallennusvälineiden kautta syventyäksemme tietojen tallennuksen historiaan. Emme missään tapauksessa ala tutkia syvällisesti jokaista koskaan keksittyä tallennusvälinettä. Tämä on hauska informatiivinen artikkeli, joka ei millään tavalla väitä olevansa tietosanakirjallista merkitystä.
Aloitetaan. Oletetaan, että meillä on tallennettava datatavu: kirjain j, joko koodattuina tavuna 6a tai binäärinä 01001010. Kun kuljemme ajassa, datatavua käytetään useissa tallennustekniikoissa, jotka kuvataan.
1951
Tarinamme alkaa vuonna 1951 UNIVAC UNISERVO -nauha-asemasta UNIVAC 1 -tietokoneelle. Se oli ensimmäinen kaupalliseen tietokoneeseen luotu nauha-asema. Nauha tehtiin ohuesta nikkelipinnoitetun pronssin kaistaleesta, joka oli 12,65 mm leveä (nimeltään Vicalloy) ja lähes 366 metriä pitkä. Tietotavumme voitiin tallentaa 7 200 merkkiä sekunnissa nauhalle, joka liikkuu 2,54 metriä sekunnissa. Tässä historian vaiheessa voit mitata tallennusalgoritmin nopeuden nauhan kulkemalla etäisyydellä.
1952
Nopeasti vuosi eteenpäin 21. toukokuuta 1952, jolloin IBM ilmoitti julkaisevansa ensimmäisen magneettinauhayksikkönsä, IBM 726:n. Tietotavumme voitiin nyt siirtää UNISERVO-metallinauhalta IBM:n magneettinauhalle. Tämä uusi koti osoittautui erittäin viihtyisäksi erittäin pienelle datatavullemme, koska nauhalle mahtuu jopa 2 miljoonaa numeroa. Tämä 7-raitainen magneettinauha liikkui 1,9 metriä sekunnissa 12 500 baudinopeudella tai 7500 (tuohon aikaan kutsuttiin kopiointiryhmiksi) sekunnissa. Viitteeksi: Habrén artikkelissa on keskimäärin noin 10 000 merkkiä.
IBM 726 -nauhalla oli seitsemän raitaa, joista kuusi käytettiin tiedon tallentamiseen ja yksi pariteetin hallintaan. Yhdelle kelalle mahtui jopa 400 metriä nauhaa, jonka leveys oli 1,25 cm. Tiedonsiirtonopeus saavutti teoriassa 12,5 tuhatta merkkiä sekunnissa; tallennustiheys on 40 bittiä senttimetrillä. Tämä järjestelmä käytti "tyhjiökanava"-menetelmää, jossa nauhasilmukka kiertää kahden pisteen välillä. Tämä mahdollisti nauhan käynnistymisen ja pysähtymisen sekunnin murto-osassa. Tämä saavutettiin asettamalla pitkiä alipainepylväitä nauhakelojen ja luku-/kirjoituspäiden väliin absorboimaan nauhan jännityksen äkillinen lisääntyminen, jota ilman nauha tyypillisesti rikkoutuisi. Irrotettava muovirengas teippikelan takana antoi kirjoitussuojan. Yhdelle nauharullalle mahtuu noin 1,1 .
Muista VHS-nauhat. Mitä sinun piti tehdä nähdäksesi elokuvan uudelleen? Kelaa nauhaa taaksepäin! Kuinka monta kertaa olet kehränyt soittimesi kasetin lyijykynällä, jotta et tuhlaa paristoja ja repeytyisi tai juuttuisi nauhaan? Samaa voidaan sanoa tietokoneissa käytettävistä nauhoista. Ohjelmat eivät voineet vain hypätä nauhalla tai käyttää satunnaisesti tietoja, ne pystyivät lukemaan ja kirjoittamaan tietoja tiukasti peräkkäin.
1956
Muutama vuosi eteenpäin vuoteen 1956, ja magneettilevytallennusten aikakausi alkoi IBM:n RAMAC 305 -tietokonejärjestelmän valmistuttua, jonka Zellerbach Paper toimitti . Tämä tietokone oli ensimmäinen, joka käytti kiintolevyä, jossa oli liikkuva pää. RAMAC-levyasema koostui viidestäkymmenestä magnetoidusta metallilevystä, joiden halkaisija oli 60,96 cm ja jotka pystyivät tallentamaan noin viisi miljoonaa merkkiä tietoa, 7 bittiä per merkki ja pyörimään 1200 kierrosta minuutissa. Tallennuskapasiteetti oli noin 3,75 megatavua.
RAMAC salli reaaliaikaisen pääsyn suuriin tietomääriin, toisin kuin magneettinauhalla tai rei'itetyillä korteilla. IBM mainosti RAMACia pystyvän tallentamaan 64 000 vastaavan määrän . Aikaisemmin RAMRAC esitteli käsitteen tapahtumien jatkuvasta käsittelystä niiden tapahtuessa, jotta tiedot voidaan hakea välittömästi, kun ne olivat vielä tuoreita. RAMAC-tietoihimme voi nyt päästä käsiksi 100 000 nopeudella . Aikaisemmin nauhaa käytettäessä piti kirjoittaa ja lukea peräkkäistä dataa, emmekä voineet vahingossa hypätä nauhan eri osiin. Reaaliaikainen satunnainen pääsy tietoihin oli siihen aikaan todella vallankumouksellista.
1963
Siirrytään eteenpäin vuoteen 1963, jolloin DECtape esiteltiin. Nimi tulee Digital Equipment Corporationista, joka tunnetaan nimellä DEC. DECtape oli halpa ja luotettava, joten sitä käytettiin useissa DEC-tietokoneiden sukupolvissa. Se oli 19 mm teippiä, laminoitu ja kerrostettu kahden Mylar-kerroksen välissä neljän tuuman (10,16 cm) kelalla.
Toisin kuin raskaita, tilaa vieviä edeltäjiään, DECtapea voitiin kantaa käsin. Tämä teki siitä erinomaisen vaihtoehdon henkilökohtaisille tietokoneille. Toisin kuin 7-raitaisissa kollegoissaan, DECtapessa oli 6 dataraitaa, 2 vihjeraitaa ja 2 kelloa varten. Tiedot tallennettiin nopeudella 350 bittiä tuumalla (138 bittiä cm:llä). Tietotavumme, joka on 8 bittiä, mutta joka voidaan laajentaa 12:een, voisi siirtää DECtapeen nopeudella 8325 12-bittistä sanaa sekunnissa nauhanopeudella 93 (±12) tuumaa per . Tämä on 8 % enemmän numeroita sekunnissa kuin UNISERVO-metallinauhassa vuonna 1952.
1967
Neljä vuotta myöhemmin, vuonna 1967, pieni IBM-tiimi alkoi työskennellä IBM:n levykeaseman parissa, koodinimeltään . Sitten tiimi sai tehtäväkseen kehittää luotettava ja edullinen tapa ladata mikrokoodeja IBM System/370. Myöhemmin projektia muutettiin ja sen tarkoitus oli ladata mikrokoodia IBM 3330 Direct Access Storage Facilityn, koodinimeltään Merlin, ohjaimeen.
Tavumme voitiin nyt tallentaa vain luku -tilassa oleville 8 tuuman magneettipäällystetyille Mylar-levykkeille, jotka tunnetaan nykyään levykkeinä. Julkaisuhetkellä tuotteen nimi oli IBM 23FD Floppy Disk Drive System. Levyille mahtuu 80 kilotavua tietoa. Toisin kuin kiintolevyt, käyttäjä voi helposti siirtää suojakuoressa olevan levykkeen asemasta toiseen. Myöhemmin, vuonna 1973, IBM julkaisi luku/kirjoituslevykkeen, josta tuli sitten teollinen .
1969
Vuonna 1969 Apollo 11 -avaruusalukseen laukaistiin köysimuistilla varustettu Apollo Guidance Computer (AGC), joka kuljetti amerikkalaisia astronauteja Kuuhun ja takaisin. Tämä köysimuisti tehtiin käsin ja siihen mahtui 72 kilotavua tietoa. Köysimuistin valmistus oli työvoimavaltaista, hidasta ja vaati samanlaisia taitoja kuin kudonta; se voisi kestää . Mutta se oli oikea työkalu niihin aikoihin, jolloin oli tärkeää mahtua maksimi tiukasti rajoitettuun tilaan. Kun lanka kulki yhden pyöreän säikeen läpi, se edusti 1:tä. Säikeen ympäri kulkeva lanka edusti nollaa. Datatavumme vaati henkilön kutoamaan useita minuutteja köyteen.
1977
Vuonna 1977 Commodore PET, ensimmäinen (menestynyt) henkilökohtainen tietokone, julkaistiin. PET käytti Commodore 1530 Datasetteä, mikä tarkoittaa data plus kasettia. PET muunsi tiedot analogisiksi äänisignaaleiksi, jotka sitten tallennettiin . Tämän ansiosta pystyimme luomaan kustannustehokkaan ja luotettavan tallennusratkaisun, vaikkakin hyvin hitaasti. Pienet tavumme dataa voitaisiin siirtää noin 60-70 tavua kohden . Kasetteihin mahtui noin 100 kilotavua 30 minuutin puolta kohden, kaksi puolta nauhaa kohden. Esimerkiksi kasetin toiselle puolelle mahtuu noin kaksi 55 kt:n kuvaa. Tietosarjoja käytettiin myös Commodore VIC-20:ssä ja Commodore 64:ssä.
1978
Vuotta myöhemmin, vuonna 1978, MCA ja Philips esittelivät LaserDiscin nimellä "Discovision". Jaws oli ensimmäinen elokuva, joka myytiin LaserDiscillä Yhdysvalloissa. Sen äänen ja kuvan laatu oli paljon parempi kuin kilpailijoilla, mutta laserlevy oli liian kallis useimmille kuluttajille. LaserDiscille ei voitu tallentaa, toisin kuin VHS-nauhoille, joille ihmiset nauhoittivat televisio-ohjelmia. Laserlevyt toimivat analogisen videon, analogisen FM-stereoäänen ja pulssikoodin kanssa tai PCM, digitaalinen ääni. Levyjen halkaisija oli 12 tuumaa (30,47 cm) ja ne koostuivat kahdesta muovilla päällystetystä yksipuolisesta alumiinilevystä. Nykyään LaserDisc muistetaan CD- ja DVD-levyjen perustana.
1979
Vuotta myöhemmin, vuonna 1979, Alan Shugart ja Finis Conner perustivat Seagate Technologyn ajatuksenaan skaalata kiintolevy 5 ¼ tuuman levykkeen kokoon, mikä oli tuolloin vakiona. Heidän ensimmäinen tuotteensa vuonna 1980 oli Seagate ST506 -kiintolevy, ensimmäinen kiintolevy pienikokoisille tietokoneille. Levyllä oli viisi megatavua tietoa, mikä oli tuolloin viisi kertaa suurempi kuin tavallinen levyke. Perustajat onnistuivat saavuttamaan tavoitteensa pienentää levyn kokoa 5¼ tuuman levykkeen kokoon. Uusi tiedontallennuslaite oli jäykkä metallilevy, joka oli päällystetty molemmilta puolilta ohuella kerroksella magneettista tiedontallennusmateriaalia. Tietotavumme voitiin siirtää levylle nopeudella 625 kilotavua per . Se on suunnilleen .
1981
Kelaus pari vuotta eteenpäin vuoteen 1981, jolloin Sony esitteli ensimmäiset 3,5 tuuman levykkeet. Hewlett-Packardista tuli tämän tekniikan ensimmäinen käyttäjä vuonna 1982 HP-150:llä. Tämä teki 3,5 tuuman levykkeistä kuuluisia ja antoi niille laajan käytön kaikkialla maailmassa. . Levykkeet olivat yksipuolisia, ja niiden alustettu kapasiteetti oli 161.2 kilotavua ja alustamaton kapasiteetti 218.8 kilotavua. Vuonna 1982 julkaistiin kaksipuolinen versio, ja Microfloppy Industry Committee (MIC) -konsortio, jossa oli 23 mediayritystä, perusti 3,5 tuuman levykemäärittelyn Sonyn alkuperäiseen suunnitteluun, mikä liimaa muodon historiaan sellaisena kuin sen nykyään tunnemme. . Nyt tietotavumme voidaan tallentaa varhaiseen versioon yhdestä yleisimmistä tallennusvälineistä: 3,5 tuuman levykkeelle. Myöhemmin pari 3,5 tuuman levykkeitä siitä tuli lapsuuteni tärkein osa.
1984
Pian sen jälkeen, vuonna 1984, ilmoitettiin CD-ROM-muistin (Compact Disc Read-Only Memory) julkaisemisesta. Nämä olivat 550 megatavun CD-ROM-levyjä Sonylta ja Philipsiltä. Formaatti kasvoi ulos CD-levyistä, joissa oli digitaalinen ääni tai CD-DA, joita käytettiin musiikin jakeluun. CD-DA:n kehittivät Sony ja Philips vuonna 1982, ja sen kapasiteetti oli 74 minuuttia. Legendan mukaan, kun Sony ja Philips neuvottelivat CD-DA-standardista, yksi neljästä ihmisestä vaati, että se voisi koko yhdeksäs sinfonia. Ensimmäinen CD-levyllä julkaistu tuote oli Grolier's Electronic Encyclopedia, joka julkaistiin vuonna 1985. Tietosanakirja sisälsi yhdeksän miljoonaa sanaa, jotka veivät vain 12% käytettävissä olevasta levytilasta, mikä on 553 . Meillä olisi enemmän kuin tarpeeksi tilaa tietosanakirjalle ja tavulle tietoa. Pian sen jälkeen, vuonna 1985, tietokoneyritykset työskentelivät yhdessä luodakseen standardin levyasemille, jotta mikä tahansa tietokone voisi lukea niitä.
1984
Myös vuonna 1984 Fujio Masuoka kehitti uudentyyppisen kelluvan portin muistin nimeltä flash-muisti, joka voitiin pyyhkiä ja kirjoittaa uudelleen monta kertaa.
Katsotaanpa hetki flash-muistia kelluvan hilan transistorin avulla. Transistorit ovat sähköportteja, jotka voidaan kytkeä päälle ja pois päältä yksittäin. Koska jokainen transistori voi olla kahdessa eri tilassa (päällä ja pois päältä), se voi tallentaa kaksi eri numeroa: 0 ja 1. Kelluva hila tarkoittaa toista porttia, joka on lisätty keskitransistoriin. Tämä toinen portti on eristetty ohuella oksidikerroksella. Nämä transistorit käyttävät pientä jännitettä, joka kohdistetaan transistorin hilaan, osoittamaan, onko se päällä vai pois päältä, mikä puolestaan muuttuu arvoksi 0 tai 1.
Kelluvilla porteilla, kun sopiva jännite syötetään oksidikerroksen läpi, elektronit virtaavat sen läpi ja juuttuvat portteihin. Siksi, vaikka virta katkaistaan, elektronit pysyvät niissä. Kun kelluvilla porteilla ei ole elektroneja, ne edustavat 1:tä ja kun elektronit ovat jumissa, ne edustavat 0:ta. Tämän prosessin kääntäminen ja sopivan jännitteen kohdistaminen oksidikerroksen läpi vastakkaiseen suuntaan saa elektronit virtaamaan kelluvien porttien läpi. ja palauta transistori takaisin alkuperäiseen tilaan. Siksi solut tehdään ohjelmoitaviksi ja . Tavumme voidaan ohjelmoida transistoriin numerolla 01001010, jossa on elektroneja, jolloin kelluviin portteihin juuttuneet elektronit edustavat nollia.
Masuokan suunnittelu oli hieman edullisempi, mutta vähemmän joustava kuin sähköisesti pyyhittävä PROM (EEPROM), koska se vaati useita soluryhmiä, jotka piti pyyhkiä yhdessä, mutta tämä vaikutti myös sen nopeudelle.
Tuolloin Masuoka työskenteli Toshiballa. Lopulta hän lähti töihin Tohoku-yliopistoon, koska hän oli tyytymätön siihen, ettei yritys palkitse häntä hänen työstään. Masuoka haastoi Toshiban oikeuteen vaatien korvausta. Vuonna 2006 hänelle maksettiin 87 miljoonaa yuania, mikä vastaa 758 tuhatta Yhdysvaltain dollaria. Tämä vaikuttaa edelleen merkityksettömältä, kun otetaan huomioon, kuinka vaikutusvaltainen flash-muisti on tullut alalla.
Kun puhumme flash-muistista, on myös syytä huomata, mikä ero on NOR- ja NAND-flash-muistilla. Kuten tiedämme jo Masuokasta, flash tallentaa tietoa kelluvista hilatransistoreista koostuviin muistisoluihin. Teknologioiden nimet liittyvät suoraan muistisolujen järjestykseen.
NOR-flashissa yksittäiset muistisolut on kytketty rinnan satunnaisen käytön mahdollistamiseksi. Tämä arkkitehtuuri vähentää lukuaikaa, joka tarvitaan satunnaiseen käyttöön mikroprosessorin käskyihin. NOR-flash-muisti on ihanteellinen matalatiheyksisiin sovelluksiin, jotka ovat pääasiassa vain luku -muotoisia. Tästä syystä useimmat prosessorit lataavat laiteohjelmistonsa, yleensä NOR-flash-muistista. Masuoka ja hänen kollegansa esittelivät NOR-salaman vuonna 1984 ja NAND-salaman .
NAND Flash -kehittäjät hylkäsivät hajasaantiominaisuuden saavuttaakseen pienemmän muistisolukoon. Tämä johtaa pienempään sirun kokoon ja pienempään bittihintaan. NAND-flash-muistiarkkitehtuuri koostuu kahdeksanosaisista muistitransistoreista, jotka on kytketty sarjaan. Tällä saavutetaan suuri tallennustiheys, pienempi muistisolukoko ja nopeampi tietojen kirjoittaminen ja poistaminen, koska se voi ohjelmoida tietolohkoja samanaikaisesti. Tämä saavutetaan vaatimalla tietojen uudelleenkirjoittamista, kun niitä ei kirjoiteta peräkkäin ja tiedot ovat jo olemassa .
1991
Siirrytään vuoteen 1991, jolloin SanDisk loi prototyypin solid-state drive (SSD) . Suunnittelussa yhdistettiin flash-muistiryhmä, haihtumattomat muistisirut ja älykäs ohjain viallisten solujen tunnistamiseksi ja korjaamiseksi automaattisesti. Levyn kapasiteetti oli 20 megatavua 2,5 tuuman muotokertoimella ja sen hinnaksi arvioitiin noin 1000 XNUMX dollaria. IBM käytti tätä levyä tietokoneessa .
1994
Yksi henkilökohtaisista suosikkitallennusvälineistäni lapsuudesta lähtien oli Zip Disks. Vuonna 1994 Iomega julkaisi Zip Disk -levyn, 100 megatavun kasetin 3,5 tuuman muotokertoimella, joka on noin hieman paksumpi kuin tavallinen 3,5 tuuman asema. Asemien myöhemmät versiot voivat tallentaa jopa 2 gigatavua. Näiden levyjen mukavuus on, että ne olivat levykkeen kokoisia, mutta niillä oli mahdollisuus tallentaa suurempi määrä tietoa. Tietotavumme voitiin kirjoittaa Zip-levylle nopeudella 1,4 megatavua sekunnissa. Vertailun vuoksi kirjoitettiin tuolloin 1,44 megatavua 3,5 tuuman levykkeestä nopeudella noin 16 kilotavua sekunnissa. Zip-levyllä päät lukevat/kirjoittavat tietoja ilman kosketusta, ikään kuin lentäen pinnan yläpuolella, mikä on samanlainen kuin kiintolevyn toiminta, mutta eroaa muiden levykkeiden toimintaperiaatteesta. Zip-levyt vanhenivat pian luotettavuus- ja saatavuusongelmien vuoksi.
1994
Samana vuonna SanDisk esitteli CompactFlashin, jota käytettiin laajalti digitaalisissa videokameroissa. CD-levyjen tapaan CompactFlash-nopeudet perustuvat "x"-luokitukseen, kuten 8x, 20x, 133x jne. Suurin tiedonsiirtonopeus lasketaan alkuperäisen CD-äänilevyn bittinopeuden perusteella, 150 kilotavua sekunnissa. Siirtonopeus näyttää tältä R = Kx150 kB/s, jossa R on siirtonopeus ja K on nimellisnopeus. Joten 133x CompactFlashin tietotavumme kirjoitetaan nopeudella 133x150 kB/s eli noin 19 950 kB/s tai 19,95 MB/s. CompactFlash Association perustettiin vuonna 1995 tavoitteenaan luoda alan standardi flash-muistikorteille.
1997
Muutamaa vuotta myöhemmin, vuonna 1997, julkaistiin uudelleenkirjoitettava CD-levy (CD-RW). Tätä optista levyä käytettiin tietojen tallentamiseen sekä tiedostojen kopioimiseen ja siirtämiseen eri laitteisiin. CD-levyt voidaan kirjoittaa uudelleen noin 1000 kertaa, mikä ei tuolloin ollut rajoittava tekijä, koska käyttäjät ylikirjoittivat tietoja harvoin.
CD-RW-levyt perustuvat tekniikkaan, joka muuttaa pinnan heijastavuutta. CD-RW:n tapauksessa hopeasta, telluurista ja indiumista koostuvan erikoispinnoitteen faasisiirtymät aiheuttavat kyvyn heijastaa tai olla heijastamatta lukusädettä, mikä tarkoittaa 0 tai 1. Kun yhdiste on kiteisessä tilassa, se on läpikuultava, mikä tarkoittaa 1. Kun yhdiste sulaa amorfiseen tilaan, siitä tulee läpinäkymätön ja heijastamaton, mikä 0. Voisimme kirjoittaa datatavumme nimellä 01001010.
DVD-levyt ottivat lopulta suurimman osan CD-RW-levyjen markkinaosuudesta.
1999
Siirrytään vuoteen 1999, jolloin IBM esitteli tuolloin maailman pienimmät kiintolevyt: IBM:n 170 Mt ja 340 Mt:n mikrolevyt. Nämä olivat pieniä 2,54 cm:n kiintolevyjä, jotka oli suunniteltu sopimaan CompactFlash Type II -paikkoihin. Suunnitelmissa oli luoda laite, jota käytettäisiin CompactFlashin tapaan, mutta jossa olisi suurempi muistikapasiteetti. Pian ne kuitenkin korvattiin USB-muistitikuilla ja sitten suuremmilla CompactFlash-korteilla, kun niitä tuli saataville. Kuten muutkin kiintolevyt, mikroasemat olivat mekaanisia ja sisälsivät pieniä pyöriviä levyjä.
2000
Vuotta myöhemmin, vuonna 2000, otettiin käyttöön USB-muistitikku. Asemat koostuivat flash-muistista, joka oli koteloitu pieneen muotoon USB-liitännällä. Käytetyn USB-liitännän versiosta riippuen nopeus voi vaihdella. USB 1.1 on rajoitettu 1,5 megabittiin sekunnissa, kun taas USB 2.0 pystyy käsittelemään 35 megabittiä sekunnissa ja USB 3.0 on 625 megabittiä sekunnissa. Ensimmäiset USB 3.1 Type C -asemat julkistettiin maaliskuussa 2015, ja niiden luku-/kirjoitusnopeus oli 530 megabittiä sekunnissa. Toisin kuin levykkeet ja optiset asemat, USB-laitteita on vaikeampi naarmuttaa, mutta niillä on silti samat ominaisuudet tietojen tallentamiseen sekä tiedostojen siirtoon ja varmuuskopiointiin. Levyke- ja CD-asemat korvattiin nopeasti USB-porteilla.
2005
Vuonna 2005 kiintolevyasemien (HDD) valmistajat alkoivat toimittaa tuotteita, joissa käytetään kohtisuoraa magneettista tallennusta eli PMR:ää. Mielenkiintoista kyllä, tämä tapahtui samaan aikaan, kun iPod Nano ilmoitti käyttävänsä flash-muistia 1 tuuman kiintolevyjen sijaan iPod Minissä.
Tyypillinen kiintolevy sisältää yhden tai useamman kiintolevyn, jotka on päällystetty magneettisesti herkällä kalvolla, joka koostuu pienistä magneettisista rakeista. Tiedot tallennetaan, kun magneettinen tallennuspää lentää juuri pyörivän levyn yläpuolella. Tämä on hyvin samanlainen kuin perinteinen gramofonilevysoitin, ainoa ero on, että gramofonissa kynä on fyysisessä kosketuksessa levyn kanssa. Levyjen pyöriessä niiden kanssa kosketuksissa oleva ilma luo lempeän tuulen. Aivan kuten lentokoneen siivessä oleva ilma synnyttää nostovoimaa, ilma tuottaa nostoa kantosiiven päähän . Pää muuttaa nopeasti jyvien yhden magneettisen alueen magnetisoitumista siten, että sen magneettinapa osoittaa ylös tai alas osoittaen 1 tai 0.
PMR:n edeltäjä oli pitkittäinen magneettinen tallennus eli LMR. PMR:n tallennustiheys voi olla yli kolme kertaa LMR:n tallennustiheys. Suurin ero PMR:n ja LMR:n välillä on, että PMR-median tallennettujen tietojen raerakenne ja magneettinen orientaatio on pikemminkin pylväsmäinen kuin pitkittäinen. PMR:llä on parempi lämpöstabiilius ja parempi signaali-kohinasuhde (SNR) paremman raeerotuksen ja tasaisuuden ansiosta. Siinä on myös parannettu tallennettavuus vahvempien pääkenttien ja paremman magneettisen median kohdistuksen ansiosta. LMR:n tavoin PMR:n perusrajoitukset perustuvat magneetin kirjoittamien databittien lämpöstabiilisuuteen ja tarpeeseen saada riittävä SNR kirjoitetun tiedon lukemiseen.
2007
Vuonna 2007 Hitachi Global Storage Technologies julkisti ensimmäisen 1 Tt:n kiintolevyn. Hitachi Dekskstar 7K1000 käytti viittä 3,5 tuuman 200 Gt:n lautasta ja kehrättiin rpm Tämä on merkittävä parannus verrattuna maailman ensimmäiseen kiintolevyyn, IBM RAMAC 350:een, jonka kapasiteetti oli noin 3,75 megatavua. Oi, kuinka pitkälle olemme tulleet 51 vuodessa! Mutta odota, on jotain muutakin.
2009
Vuonna 2009 aloitettiin tekninen työ haihtumattoman pikamuistin luomiseksi . Haihtumaton muisti (NVM) on muistityyppi, joka voi tallentaa tietoja pysyvästi, toisin kuin haihtuva muisti, joka vaatii jatkuvaa virtaa tietojen tallentamiseen. NVMe vastaa skaalautuvan isäntäohjainliittymän tarpeeseen PCIe-yhteensopiville puolijohdepohjaisille oheiskomponenteille, mistä johtuu nimi NVMe. Hanketta kehittävässä työryhmässä oli mukana yli 90 yritystä. Tämä kaikki perustui NVMHCIS:n (Non-Volatile Memory Host Controller Interface Specification) määrittelyyn. Nykypäivän parhaat NVMe-asemat pystyvät käsittelemään noin 3500 3300 megatavua sekunnissa luku- ja XNUMX XNUMX megatavua sekunnissa kirjoitusnopeuden. j-datatavun kirjoittaminen, josta aloitimme, on erittäin nopeaa verrattuna muutaman minuutin käsin kudosmuistiin Apollo-opastustietokoneelle.
Nykyhetki ja tulevaisuus
Tallennusluokan muisti
Nyt kun olemme matkustaneet ajassa taaksepäin (ha!), katsotaanpa tallennusluokan muistin nykyistä tilaa. SCM, kuten NVM, on vankka, mutta SCM tarjoaa myös suorituskyvyn, joka on parempi tai verrattavissa päämuistiin. . SCM:n tavoitteena on ratkaista joitain tämän päivän välimuistiongelmia, kuten alhainen staattinen hajasaantimuistin (SRAM) tiheys. Dynamic Random Access Memory (DRAM) -muistin avulla voimme saavuttaa paremman tiheyden, mutta tämä tapahtuu hitaamman käytön kustannuksella. DRAM kärsii myös jatkuvan virran tarpeesta muistin päivittämiseksi. Ymmärretään tämä vähän. Tehoa tarvitaan, koska kondensaattoreiden sähkövaraus vuotaa pikkuhiljaa ulos, eli ilman väliintuloa sirun tiedot häviävät pian. Tällaisten vuotojen estämiseksi DRAM vaatii ulkoisen muistin päivityspiirin, joka kirjoittaa ajoittain uudelleen kondensaattoreiden tiedot palauttaen ne alkuperäiseen lataukseensa.
Vaiheenmuutosmuisti (PCM)
Aiemmin tarkastelimme, kuinka vaihe muuttuu CD-RW:lle. PCM on samanlainen. Faasimuutosmateriaali on yleensä Ge-Sb-Te, joka tunnetaan myös nimellä GST, joka voi esiintyä kahdessa eri tilassa: amorfisessa ja kiteisessä. Amorfisella tilassa on suurempi vastus, mikä merkitsee 0:ta, kuin kiteisellä tilassa, joka merkitsee 1:tä. Määrittämällä data-arvot väliresistanssille PCM:ää voidaan käyttää useiden tilojen tallentamiseen .
Spin-siirtomomentin hajasaantimuisti (STT-RAM)
STT-RAM koostuu kahdesta ferromagneettisesta kestomagneettikerroksesta, jotka on erotettu eristeellä, eristeellä, joka voi siirtää sähkövoimaa johtamatta. Se tallentaa databittejä magneettisuuntien erojen perusteella. Yhdellä magneettikerroksella, jota kutsutaan referenssikerrokseksi, on kiinteä magneettinen suunta, kun taas toisella magneettikerroksella, jota kutsutaan vapaaksi kerrokseksi, on magneettinen suunta, jota ohjaa kulkeva virta. 1:lle kahden kerroksen magnetointisuunta on kohdistettu. Arvolla 0 molemmilla kerroksilla on vastakkaiset magneettisuunnat.
Resistiivinen käyttömuisti (ReRAM)
ReRAM-kenno koostuu kahdesta metallielektrodista, jotka on erotettu metallioksidikerroksella. Vähän kuin Masuokan flash-muistisuunnittelu, jossa elektronit tunkeutuvat oksidikerroksen läpi ja jäävät kiinni kelluvaan porttiin tai päinvastoin. Kuitenkin ReRAM:lla solun tila määräytyy metallioksidikerroksen vapaan hapen pitoisuuden perusteella.
Vaikka nämä tekniikat ovat lupaavia, niillä on silti haittoja. PCM:llä ja STT-RAM:lla on korkea kirjoitusviive. PCM-viiveet ovat kymmenen kertaa korkeammat kuin DRAM, kun taas STT-RAM-viiveet ovat kymmenen kertaa korkeammat kuin SRAM. PCM:llä ja ReRAM:lla on rajoitus sille, kuinka kauan kirjoitus voi tapahtua ennen kuin tapahtuu vakava virhe, mikä tarkoittaa, että muistielementti juuttuu .
Elokuussa 2015 Intel ilmoitti julkaisevansa Optanen, sen 3DXPoint-pohjaisen tuotteen. Optane väittää 1000-kertaisen suorituskyvyn NAND SSD -levyihin verrattuna neljästä viiteen kertaa flash-muistia korkeampaan hintaan. Optane on todiste siitä, että SCM on enemmän kuin vain kokeellinen tekniikka. On mielenkiintoista seurata näiden tekniikoiden kehitystä.
Kiintolevyt (HDD)
Helium HDD (HHDD)
Heliumlevy on suurikapasiteettinen kiintolevyasema (HDD), joka on täytetty heliumilla ja suljettu hermeettisesti valmistusprosessin aikana. Kuten muutkin kiintolevyt, kuten aiemmin sanoimme, se on samanlainen kuin levysoitin, jossa on magneettipinnoitettu pyörivä lautanen. Tyypillisissä kiintolevyissä on yksinkertaisesti ilmaa ontelossa, mutta tämä ilma aiheuttaa jonkin verran vastusta levyjen pyöriessä.
Heliumpallot kelluvat, koska helium on ilmaa kevyempää. Itse asiassa helium on 1/7 ilman tiheydestä, mikä vähentää jarrutusvoimaa levyjen pyöriessä, mikä vähentää kiekkojen pyörittämiseen tarvittavaa energiaa. Tämä ominaisuus on kuitenkin toissijainen, heliumin tärkein erottuva ominaisuus oli, että sen avulla voit pakata 7 kiekkoa samassa muodossa, joihin normaalisti mahtuisi vain 5. Jos muistamme lentokoneemme siiven analogian, tämä on täydellinen analogi . Koska helium vähentää vastusta, turbulenssi eliminoituu.
Tiedämme myös, että heliumpallot alkavat upota muutaman päivän kuluttua, koska heliumia tulee niistä ulos. Samaa voidaan sanoa tallennuslaitteista. Kesti vuosia, ennen kuin valmistajat pystyivät luomaan säiliön, joka esti heliumia karkaamasta muotokertoimesta koko aseman käyttöiän ajan. Backblaze suoritti kokeita ja havaitsi, että helium-kiintolevyjen vuotuinen virheprosentti oli 1,03 %, kun tavallisten asemien 1,06 %. Tietenkin tämä ero on niin pieni, että siitä voidaan tehdä vakavat johtopäätökset .
Heliumilla täytetty muotokerroin voi sisältää kiintolevyn, joka on kapseloitu PMR:llä, josta keskustelimme edellä, tai mikroaaltomagneettista tallennusta (MAMR) tai lämpöavusteista magneettista tallennusta (HAMR). Mikä tahansa magneettinen varastointitekniikka voidaan yhdistää heliumiin ilman sijaan. Vuonna 2014 HGST yhdisti kaksi huipputeknologiaa 10 Tt:n helium-kiintolevylleen, joka käytti isäntäohjattua shingled magnetic -tallennusta tai SMR:ää (Shingled magnetic record). Puhutaanpa vähän SMR:stä ja sitten MAMR:stä ja HAMR:stä.
Laattojen magneettinen tallennustekniikka
Aiemmin tarkastelimme kohtisuoraa magneettista tallennusta (PMR), joka oli SMR:n edeltäjä. Toisin kuin PMR, SMR tallentaa uusia raitoja, jotka ovat päällekkäin osan aiemmin tallennetun magneettisen raidan kanssa. Tämä puolestaan tekee edellisestä radasta kapeamman, mikä mahdollistaa suuremman raidetiheyden. Teknologian nimi tulee siitä, että kiertoradat ovat hyvin samankaltaisia kuin tiilikattotelat.
SMR johtaa paljon monimutkaisempaan kirjoitusprosessiin, koska yhdelle raidalle kirjoittaminen korvaa viereisen raidan. Tätä ei tapahdu, kun levysubstraatti on tyhjä ja tiedot ovat peräkkäisiä. Mutta heti kun tallennat raitojen sarjaan, joka sisältää jo dataa, olemassa olevat viereiset tiedot poistetaan. Jos viereinen raita sisältää dataa, se on kirjoitettava uudelleen. Tämä on melko samanlainen kuin NAND-flash, josta puhuimme aiemmin.
SMR-laitteet piilottavat tämän monimutkaisuuden hallitsemalla laiteohjelmistoa, jolloin käyttöliittymä on samanlainen kuin minkä tahansa muun kiintolevyn. Toisaalta isäntäohjatut SMR-laitteet eivät salli näiden asemien käyttöä ilman erityisiä sovellusten ja käyttöjärjestelmien mukautuksia. Isännän on kirjoitettava laitteisiin tiukasti peräkkäin. Samalla laitteiden suorituskyky on 100 % ennustettavissa. Seagate aloitti SMR-asemien toimittamisen vuonna 2013 vaatien 25 % suuremman tiheyden PMR-tiheys.
Mikroaaltomagneettitallennus (MAMR)
Mikroaaltoavusteinen magneettitallennus (MAMR) on magneettinen muistitekniikka, joka käyttää HAMR:n kaltaista energiaa (käsitellään seuraavaksi) Tärkeä osa MAMR:ää on spin Torque Oscillator (STO). Itse STO sijaitsee tallennuspään välittömässä läheisyydessä. Kun STO:iin syötetään virtaa, syntyy pyöreä sähkömagneettinen kenttä, jonka taajuus on 20-40 GHz, johtuen elektronien spinien polarisaatiosta.
Altistuessaan tällaiselle kentälle MAMR:ssä käytetyssä ferromagneetissa esiintyy resonanssia, mikä johtaa tämän kentän domeenien magneettisten momenttien precessioon. Pohjimmiltaan magneettinen momentti poikkeaa akselistaan ja sen suunnan muuttamiseen (flip) tallennuspää tarvitsee huomattavasti vähemmän energiaa.
MAMR-teknologian käyttö mahdollistaa ferromagneettisten aineiden vastaanottamisen suuremmalla pakkovoimalla, mikä tarkoittaa, että magneettisten domeenien kokoa voidaan pienentää ilman pelkoa superparamagneettisen vaikutuksen aiheuttamisesta. STO-generaattori auttaa pienentämään tallennuspään kokoa, mikä mahdollistaa tietojen tallentamisen pienempiin magneettisiin alueisiin ja lisää siten tallennustiheyttä.
Western Digital, joka tunnetaan myös nimellä WD, esitteli tämän tekniikan vuonna 2017. Pian tämän jälkeen, vuonna 2018, Toshiba tuki tätä tekniikkaa. Kun WD ja Toshiba tavoittelevat MAMR-tekniikkaa, Seagate vetoaa HAMR:ään.
Lämpömagneettinen tallennus (HAMR)
Lämpöavusteinen magneettitallennus (HAMR) on energiatehokas magneettinen tiedontallennustekniikka, joka voi lisätä merkittävästi magneettiseen laitteeseen, kuten kiintolevylle, tallennettavan tiedon määrää käyttämällä laserin tuottamaa lämpöä kirjoittamisen avuksi. tiedot kiintolevyn pinnalle. Kuumentaminen saa databitit sijoittumaan paljon lähemmäksi toisiaan levyalustalle, mikä mahdollistaa datatiheyden ja -kapasiteetin lisäämisen.
Tämä tekniikka on melko vaikea toteuttaa. 200 mW laser nopea pieni alue jopa 400 °C ennen tallennusta häiritsemättä tai vahingoittamatta muuta levyllä olevaa dataa. Lämmitys-, tiedontallennus- ja jäähdytysprosessin on suoritettava loppuun alle nanosekunnissa. Näihin haasteisiin vastaaminen edellytti nanomittakaavaisten pintaplasmonien, jotka tunnetaan myös pintaohjatuina lasereina, kehittämistä suoran laserlämmityksen sijaan sekä uudentyyppisiä lasilevyjä ja lämmönhallintapinnoitteita, jotka kestivät nopean pistekuumenemisen vahingoittamatta tallennuspäätä tai muita lähellä olevia kohteita. tiedot ja monet muut tekniset haasteet, jotka piti voittaa.
Lukuisista skeptisistä lausunnoista huolimatta Seagate esitteli tämän tekniikan ensimmäisen kerran vuonna 2013. Ensimmäiset levyt alkoivat toimittaa vuonna 2018.
Elokuvan loppu, mene alkuun!
Aloitimme vuonna 1951 ja päätimme artikkelin katsaukseen tallennustekniikan tulevaisuuteen. Tietojen tallennus on muuttunut suuresti ajan myötä, paperiteipistä metalliin ja magneettiseen, köysimuistiin, kehruulevyihin, optisiin levyihin, flash-muistiin ja muihin. Edistyminen on johtanut nopeampiin, pienempiin ja tehokkaampiin tallennuslaitteisiin.
Jos vertaat NVMe:tä UNISERVO-metallinauhaan vuodelta 1951, NVMe pystyy lukemaan 486 111 % enemmän numeroita sekunnissa. Kun verrataan NVMe:tä lapsuuden suosikkini Zip-asemiin, NVMe pystyy lukemaan 213,623 % enemmän numeroita sekunnissa.
Ainoa asia, joka pysyy totta, on 0:n ja 1:n käyttö. Tapa, jolla teemme tämän, vaihtelee suuresti. Toivon, että kun seuraavan kerran poltat CD-RW-levyn kappaleita ystävällesi tai tallennat kotivideon optiseen levy-arkistoon, ajattelet kuinka heijastamaton pinta muuttuu 0:ksi ja heijastava pinta 1:ksi. Tai jos nauhoitat mixtapea kasetille, muista, että se liittyy hyvin läheisesti Commodore PET:ssä käytettyyn datasettiin. Lopuksi, älä unohda olla ystävällinen ja kelaa taaksepäin.
Kiitos и artikkelin pikkujutuista (en voi sille mitään)!
Mitä muuta voit lukea blogista?
→
→
→
→
→
Tilaa meidän -kanava, jotta et missaa seuraavaa artikkelia! Kirjoitamme korkeintaan kaksi kertaa viikossa ja vain työasioissa. Muistutamme myös, että Cloud4Y voi tarjota turvallisen ja luotettavan etäkäytön yrityssovelluksiin ja liiketoiminnan jatkuvuuden varmistamiseksi tarvittaviin tietoihin. Etätyö on lisäeste koronaviruksen leviämiselle. Lisätietoja saat esimiehiltämme osoitteessa .
Lähde: will.com