Bármely felhőszolgáltató kínál adattárolási szolgáltatásokat. Ezek lehetnek hideg és meleg tárolók, jéghideg stb. Az információk felhőben való tárolása meglehetősen kényelmes. De hogyan tárolták az adatokat 10, 20, 50 évvel ezelőtt? A Cloud4Y lefordított egy érdekes cikket, amely éppen erről szól.
Egy bájtnyi adat többféleképpen tárolható, mivel folyamatosan új, fejlettebb és gyorsabb adathordozók jelennek meg. A bájt a digitális információ tárolásának és feldolgozásának egysége, amely nyolc bitből áll. Egy bit tartalmazhat 0-t vagy 1-et.
Lyukkártyák esetén a bit a kártyán lévő lyuk jelenléte/hiányaként tárolódik egy bizonyos helyen. Ha egy kicsit visszamegyünk Babbage elemző motorjához, akkor a számokat tároló regiszterek fogaskerekek voltak. A mágneses tárolóeszközökben, mint például a szalagok és lemezek, egy bitet a mágneses film egy adott területének polaritása képvisel. A modern dinamikus véletlen elérésű memóriában (DRAM) a bitet gyakran egy olyan eszközben tárolt kétszintű elektromos töltésként ábrázolják, amely elektromos mezőben tárolja az elektromos energiát. A feltöltött vagy lemerült tartály egy kis adatot tárol.
1956. június kitalálta a szót egyetlen karakter kódolására használt bitcsoport jelölésére . Beszéljünk egy kicsit a karakterkódolásról. Kezdjük az információcsere amerikai szabványos kódjával, vagyis ASCII-vel. Az ASCII az angol ábécére épült, tehát minden betű, szám és szimbólum (az, AZ, 0-9, +, - , /, ",! stb.). ) 7 bites egész számként voltak ábrázolva 32 és 127 között. Ez nem volt éppen "barátságos" más nyelvek számára. Más nyelvek támogatására a Unicode kiterjesztett ASCII-t. A Unicode-ban minden karakter kódpontként vagy szimbólumként jelenik meg, például , a kisbetűs j az U+006A, ahol U a Unicode, majd egy hexadecimális szám.
Az UTF-8 a karakterek nyolc bites megjelenítésére szolgáló szabvány, amely lehetővé teszi, hogy a 0-127 tartományban lévő minden kódpont egyetlen bájtban tárolható. Ha emlékszünk az ASCII-re, ez teljesen normális az angol karaktereknél, de más nyelvi karakterek gyakran két vagy több bájtban vannak kifejezve. Az UTF-16 szabvány a karakterek 16 bites megjelenítéséhez, az UTF-32 pedig a karakterek 32 bites megjelenítésének szabványa. Az ASCII-ben minden karakter egy bájt, de Unicode-ban, ami gyakran nem teljesen igaz, egy karakter 1, 2, 3 vagy több bájtot foglalhat el. A cikk különböző méretű bitcsoportokat fog használni. Az egy bájtban lévő bitek száma az adathordozó kialakításától függően változik.
Ebben a cikkben visszautazunk az időben különböző adathordozókon keresztül, hogy elmélyüljünk az adattárolás történetében. Semmi esetre sem kezdjük el mélyrehatóan tanulmányozni az összes valaha feltalált adathordozót. Ez egy szórakoztató tájékoztató cikk, amely semmilyen módon nem állítja, hogy enciklopédikus jelentőségű lenne.
Kezdjük. Tegyük fel, hogy van egy adatbájtot tárolni: a j betűt, vagy 6a kódolt bájtként, vagy bináris 01001010-ként. Ahogy haladunk az időben, az adatbájtot több tárolási technológia is felhasználja, amelyeket leírunk.
1951
Történetünk 1951-ben kezdődik az UNIVAC UNISERVO szalagos meghajtóval az UNIVAC 1 számítógéphez, ez volt az első szalagos meghajtó, amelyet kereskedelmi számítógépekhez készítettek. A szalag vékony, nikkelezett bronzcsíkból készült, 12,65 mm széles (úgynevezett Vicalloy) és csaknem 366 méter hosszú. Adatbájtjaink 7 karakter/másodperc sebességgel tárolhatók egy 200 méter/s sebességgel mozgó szalagon. A történelem ezen a pontján a tárolási algoritmus sebességét a szalag megtett távolságával mérheti.
1952
Gyorsan előre egy évet 21. május 1952-ig, amikor az IBM bejelentette első mágnesszalagos egységének, az IBM 726-nak a kiadását. Adataink bájtjait most át lehet helyezni UNISERVO fémszalagról IBM mágnesszalagra. Ez az új otthon nagyon hangulatosnak bizonyult a nagyon kis bájtnyi adatunkhoz, mivel a szalag akár 2 millió számjegy tárolására is alkalmas. Ez a 7 sávos mágnesszalag 1,9 méter/s sebességgel mozgott 12 500 adatátviteli sebességgel vagy 7500 (akkoriban másoláscsoportoknak nevezték) másodpercenként. Referenciaként: a Habréról szóló átlagos cikk körülbelül 10 000 karakterből áll.
Az IBM 726 szalagnak hét sávja volt, ezek közül hat információ tárolására, egy pedig paritásszabályozásra szolgált. Egy tekercs akár 400 méternyi 1,25 cm széles szalag befogadására is alkalmas volt, az adatátviteli sebesség elméletileg elérte a 12,5 ezer karaktert másodpercenként; a felvételi sűrűség 40 bit per centiméter. Ez a rendszer "vákuumcsatorna" módszert alkalmazott, amelyben egy szalaghurok keringett két pont között. Ez lehetővé tette a szalag elindítását és leállását a másodperc töredéke alatt. Ezt úgy érték el, hogy hosszú vákuumoszlopokat helyeztek a szalagtekercsek és az író/olvasó fejek közé, hogy elnyeljék a szalag hirtelen megnövekedett feszültségét, ami nélkül a szalag jellemzően eltörne. A szalagtekercs hátulján található kivehető műanyag gyűrű írásvédelmet biztosított. Egy tekercs szalagon körülbelül 1,1 darab tárolható .
Emlékezzen a VHS szalagokra. Mit kellett tenned, hogy újra megnézd a filmet? Tekerje vissza a szalagot! Hányszor pörgetett meg egy kazettát a lejátszójához egy ceruzán, hogy ne pazarolja az elemeket, és ne szakadjon meg vagy akadjon el a szalag? Ugyanez mondható el a számítógépekhez használt szalagokról is. A programok nem csak ugrálhattak a szalagon, vagy véletlenszerűen hozzáférhettek az adatokhoz, hanem szigorúan egymás után olvashattak és írhattak adatokat.
1956
Néhány évvel előre ugrott 1956-ig, és a mágneslemezes tárolás korszaka elkezdődött azzal, hogy az IBM befejezte a RAMAC 305 számítógépes rendszert, amelyet a Zellerbach Paper szállított. . Ez a számítógép volt az első, amely mozgófejjel rendelkező merevlemezt használt. A RAMAC lemezmeghajtó ötven, 60,96 cm átmérőjű mágnesezett fémtányérból állt, amelyek körülbelül ötmillió karakternyi adat tárolására voltak képesek, karakterenként 7 bitet, és 1200 fordulat/perc sebességgel forogtak. A tárolókapacitás körülbelül 3,75 megabájt volt.
A RAMAC valós idejű hozzáférést tett lehetővé nagy mennyiségű adathoz, ellentétben a mágnesszalaggal vagy a lyukkártyákkal. Az IBM úgy hirdette a RAMAC-ot, mint amely 64 000-nek megfelelő mennyiség tárolására képes . Korábban a RAMRAC bevezette a tranzakciók folyamatos feldolgozásának koncepcióját, amikor azok előfordulnak, így az adatok azonnal lekérhetők, még frissek. A RAMAC-ban lévő adatainkat most 100 000-es sebességgel lehetett elérni . Korábban a szalagok használatakor szekvenciális adatokat kellett írnunk és olvasnunk, és véletlenül sem ugorhattunk a szalag különböző részeire. Az adatokhoz való valós idejű véletlenszerű hozzáférés valóban forradalmi volt abban az időben.
1963
Menjünk előre 1963-ra, amikor a DECtape bemutatásra került. A név a DEC néven ismert Digital Equipment Corporation-től származik. A DECtape olcsó és megbízható volt, ezért a DEC számítógépek sok generációjában használták. 19 mm-es szalag volt, laminálva, és két Mylar réteg közé helyezték egy négy hüvelykes (10,16 cm) orsón.
Ellentétben nehéz, terjedelmes elődeivel, a DECtape-et kézben is lehetett szállítani. Ez kiváló választássá tette személyi számítógépek számára. A 7 sávos társaitól eltérően a DECtape 6 adatsávval, 2 cue sávval és 2 órajellel rendelkezett. Az adatokat 350 bit/hüvelyk (138 bit/cm) sebességgel rögzítettük. Az adatbájtunk, amely 8 bites, de 12-re bővíthető, 8325 12 bites szó/másodperc sebességgel tud átvinni a DECtape-re 93 (±12) hüvelyk/másodperc szalagsebességgel. . Ez 8%-kal több számjegy másodpercenként, mint az UNISERVO fémszalag 1952-ben.
1967
Négy évvel később, 1967-ben egy kis IBM csapat kezdett dolgozni az IBM hajlékonylemez-meghajtón, kódnéven. . Ezután a csapat feladata volt, hogy dolgozzon ki egy megbízható és olcsó módszert a mikrokódok betöltésére IBM System/370. A projektet ezt követően újratervezték, és úgy tervezték, hogy mikrokódot töltsenek be az IBM 3330 Direct Access Storage Facility Merlin kódnevű vezérlőjébe.
A bájtunkat mostantól csak olvasható, 8 hüvelykes, mágneses bevonatú Mylar hajlékonylemezeken tárolhatjuk, amelyeket ma hajlékonylemezként ismerünk. A kiadás idején a termék neve IBM 23FD Floppy Disk Drive System volt. A lemezeken 80 kilobájt adat tárolható. A merevlemezekkel ellentétben a felhasználó könnyen áthelyezheti a védőhéjban lévő hajlékonylemezt egyik meghajtóról a másikra. Később, 1973-ban az IBM kiadta az író/olvasó hajlékonylemezt, amely aztán iparivá vált .
1969
1969-ben az Apollo 11 űrrepülőgép fedélzetén felbocsátották a kötélmemóriával rendelkező Apollo Guidance Computert (AGC), amely amerikai űrhajósokat szállított a Holdra és vissza. Ez a kötélmemória kézzel készült, és 72 kilobájt adat tárolására volt képes. A kötélmemória előállítása munkaigényes, lassú volt, és a szövéshez hasonló készségeket igényelt; eltarthat . De ez volt a megfelelő eszköz azokban az időkben, amikor fontos volt, hogy egy szigorúan korlátozott térben a maximumot illessze be. Amikor a huzal áthaladt az egyik kör alakú szálon, 1-et jelentett. A szálon áthaladó huzal 0-t jelentett. Adatbájtunknak szüksége volt egy személynek néhány percet beleszőni a kötélbe.
1977
1977-ben adták ki a Commodore PET-et, az első (sikeres) személyi számítógépet. A PET Commodore 1530 Datasette-et használt, ami adat plusz kazettát jelent. A PET az adatokat analóg audiojelekké alakította, amelyeket aztán eltároltak . Ez lehetővé tette számunkra, hogy költséghatékony és megbízható tárolási megoldást hozzunk létre, bár nagyon lassan. A mi kis bájtnyi adatunk körülbelül 60-70 bájt/perc sebességgel továbbítható . A kazetták körülbelül 100 kilobájtot fértek el 30 perces oldalon, szalagonként két oldalt. Például egy kazetta egyik oldala körülbelül két 55 KB-os képet tartalmazhat. Az adatkészleteket a Commodore VIC-20 és Commodore 64 is használták.
1978
Egy évvel később, 1978-ban az MCA és a Philips „Discovision” néven bemutatta a LaserDisc-et. A Jaws volt az első LaserDisc-en eladott film az Egyesült Államokban. Hang- és képminősége sokkal jobb volt, mint versenytársaié, de a lézerlemez túl drága volt a legtöbb fogyasztó számára. A LaserDisc-et nem lehetett rögzíteni, ellentétben azokkal a VHS-kazettákkal, amelyekre az emberek televíziós műsorokat vettek fel. A lézerlemezek analóg videóval, analóg FM sztereó hanggal és impulzuskóddal működtek vagy PCM, digitális hang. A lemezek átmérője 12 hüvelyk (30,47 cm) volt, és két egyoldalas, műanyaggal bevont alumínium korongból álltak. Ma a LaserDisc-re a CD-k és DVD-k alapjaként emlékeznek.
1979
Egy évvel később, 1979-ben Alan Shugart és Finis Conner megalapította a Seagate Technology-t azzal az ötlettel, hogy a merevlemezt egy 5 ¼ hüvelykes hajlékonylemez méretére méretezzék, ami akkoriban szabvány volt. Első termékük 1980-ban a Seagate ST506 merevlemez volt, az első merevlemez kompakt számítógépekhez. A lemez öt megabájt adatot tartalmazott, ami akkoriban ötször nagyobb volt, mint egy szabványos hajlékonylemez. Az alapítók el tudták érni céljukat, hogy a lemez méretét egy 5¼ hüvelykes hajlékonylemez méretére csökkentsék. Az új adattároló eszköz egy merev fémlemez volt, amelyet mindkét oldalán vékony mágneses adattároló anyaggal vontak be. Adatbájtjainkat 625 kilobájt per sebességgel lehetett lemezre vinni . Ez kb .
1981
Előretekerünk néhány évet 1981-ig, amikor a Sony bemutatta az első 3,5 hüvelykes hajlékonylemezeket. A Hewlett-Packard volt az első alkalmazója ennek a technológiának 1982-ben a HP-150 készülékével. Ez tette híressé a 3,5 hüvelykes hajlékonylemezeket, és széles körben elterjedt az egész világon. . A hajlékonylemezek egyoldalasak voltak, 161.2 kilobájt formázott és 218.8 kilobájt formázatlan kapacitással. 1982-ben megjelent egy kétoldalas verzió, és a Microfloppy Industry Committee (MIC) 23 médiavállalatból álló konzorciuma a 3,5 hüvelykes floppy specifikációt a Sony eredeti tervére alapozta, így a formátumot a történelembe vésték, ahogyan ma ismerjük. . Adatbájtjaink mostantól az egyik legelterjedtebb adathordozó korai verzióján tárolhatók: a 3,5 hüvelykes hajlékonylemezen. Később egy pár 3,5 hüvelykes hajlékonylemez gyermekkorom legfontosabb része lett.
1984
Nem sokkal ezután, 1984-ben bejelentették a Compact Disc Read-Only Memory (CD-ROM) kiadását. Ezek a Sony és a Philips 550 megabájtos CD-ROM-jai voltak. A formátum a digitális hangot tartalmazó CD-kből vagy CD-DA-kból nőtt ki, amelyeket zeneterjesztésre használtak. A CD-DA-t a Sony és a Philips fejlesztette ki 1982-ben, kapacitása 74 perc volt. A legenda szerint, amikor a Sony és a Philips tárgyalt a CD-DA szabványról, a négy ember egyike ragaszkodott ahhoz, hogy az egész Kilencedik szimfónia. Az első CD-n megjelent termék az 1985-ben megjelent Grolier's Electronic Encyclopedia volt. Az enciklopédia kilencmillió szót tartalmazott, ami a rendelkezésre álló lemezterület mindössze 12%-át foglalta el, ami 553 . Több mint elég helyünk lenne egy enciklopédiának és egy bájtnyi adatnak. Nem sokkal ezután, 1985-ben, a számítógépes cégek együtt dolgoztak, hogy megalkossák a lemezmeghajtók szabványát, hogy bármely számítógép olvashassa azokat.
1984
Szintén 1984-ben Fujio Masuoka kifejlesztett egy új típusú lebegőkapu memóriát, az úgynevezett flash memóriát, amely többszörösen törölhető és újraírható volt.
Vegyünk egy pillanatot a flash memória megtekintésére egy lebegőkapu tranzisztor használatával. A tranzisztorok egyenként be- és kikapcsolható elektromos kapuk. Mivel minden tranzisztor két különböző állapotban lehet (be és kikapcsolva), két különböző számot tárolhat: 0 és 1. A lebegő kapu a középső tranzisztorhoz hozzáadott második kapura utal. Ez a második kapu vékony oxidréteggel van szigetelve. Ezek a tranzisztorok kis feszültséget használnak a tranzisztor kapujára annak jelzésére, hogy az be van-e vagy ki van kapcsolva, ami viszont 0-t vagy 1-et jelent.
Lebegő kapuknál, ha a megfelelő feszültséget átvezetjük az oxidrétegen, elektronok áramlanak át rajta és megakadnak a kapukon. Ezért az elektronok még akkor is rajtuk maradnak, ha a tápellátást kikapcsolják. Ha nincsenek elektronok az úszókapukon, akkor ezek 1-et jelentenek, ha pedig az elektronok megrekedtek, akkor 0-t jelentenek. Ennek a folyamatnak a megfordítása és az oxidrétegen az ellenkező irányú megfelelő feszültség alkalmazása az elektronok átáramlását eredményezi az úszókapukon. és állítsa vissza a tranzisztort az eredeti állapotába. Ezért a cellák programozhatóvá és . A bájtunkat 01001010-ként programozhatjuk a tranzisztorba, elektronokkal, lebegőkapukba ragadt elektronokkal nullákat ábrázolva.
A Masuoka kialakítása valamivel megfizethetőbb volt, de kevésbé rugalmas, mint az elektromosan törölhető PROM (EEPROM), mivel több cellacsoportot igényelt, amelyeket együtt kellett törölni, de ez a sebességét is befolyásolta.
Masuoka akkoriban a Toshibának dolgozott. Végül otthagyta, hogy a Tohoku Egyetemen dolgozzon, mert elégedetlen volt, hogy a cég nem jutalmazta a munkájáért. Masuoka beperelte a Toshibát, és kártérítést követelt. 2006-ban 87 millió jüant fizettek neki, ami 758 ezer amerikai dollárnak felel meg. Ez még mindig jelentéktelennek tűnik, tekintve, hogy a flash memória milyen befolyásossá vált az iparágban.
Miközben a flash memóriáról beszélünk, azt is érdemes megjegyezni, hogy mi a különbség a NOR és a NAND flash memória között. Amint azt Masuoukától már tudjuk, a flash lebegőkapu tranzisztorokból álló memóriacellákban tárol információkat. A technológiák elnevezése közvetlenül összefügg a memóriasejtek szerveződésével.
A NOR flashben az egyes memóriacellák párhuzamosan kapcsolódnak a véletlen hozzáférés biztosítása érdekében. Ez az architektúra csökkenti a mikroprocesszor utasításaihoz való véletlenszerű hozzáféréshez szükséges olvasási időt. A NOR flash memória ideális kisebb sűrűségű alkalmazásokhoz, amelyek elsősorban csak olvashatóak. Ez az oka annak, hogy a legtöbb CPU betölti firmware-jét, általában NOR flash memóriából. Masuoka és munkatársai 1984-ben mutatták be a NOR flash és a NAND flash in találmányát .
A NAND Flash fejlesztői felhagytak a véletlen hozzáférés funkcióval, hogy kisebb memóriacellaméretet érjenek el. Ez kisebb chipméretet és alacsonyabb bitenkénti költséget eredményez. A NAND flash memória architektúra nyolc darabból álló, sorba kapcsolt memóriatranzisztorokból áll. Ezzel nagy tárolási sűrűséget, kisebb memóriacellaméretet, valamint gyorsabb adatírást és -törlést érhet el, mivel adatblokkokat tud egyidejűleg programozni. Ezt úgy érik el, hogy megkövetelik az adatok újraírását, ha nem egymás után íródnak, és az adatok már léteznek .
1991
Térjünk át 1991-re, amikor a SanDisk megalkotta a szilárdtestalapú meghajtó (SSD) prototípusát. . A kialakítás egy flash memória tömböt, nem felejtő memóriachipeket és egy intelligens vezérlőt kombinált a hibás cellák automatikus észlelésére és kijavítására. A lemezkapacitás 20 megabájt volt 2,5 hüvelykes formátum mellett, költségét pedig hozzávetőleg 1000 dollárra becsülték. Ezt a lemezt az IBM használta egy számítógépben .
1994
Gyermekkorom óta az egyik kedvenc adathordozóm a Zip Disks volt. 1994-ben az Iomega kiadta a Zip Disk-et, egy 100 megabájtos kazettát, 3,5 hüvelykes formátumban, amely körülbelül valamivel vastagabb, mint egy normál 3,5 hüvelykes meghajtó. A meghajtók későbbi verziói akár 2 gigabájtot is tudtak tárolni. Ezeknek a lemezeknek az a kényelme, hogy floppy lemez méretűek voltak, de nagyobb mennyiségű adat tárolására voltak képesek. Adatbájtjainkat 1,4 megabájt/s sebességgel lehetett Zip lemezre írni. Összehasonlításképpen akkoriban egy 1,44 hüvelykes hajlékonylemezről 3,5 megabájtot írtak körülbelül 16 kilobájt/s sebességgel. A Zip lemezen a fejek érintkezés nélkül olvasnak/írnak adatokat, mintha a felszín felett repülnének, ami hasonló a merevlemez működéséhez, de eltér a többi hajlékonylemez működési elvétől. A zip lemezek hamarosan elavultak a megbízhatóság és a rendelkezésre állás miatt.
1994
Ugyanebben az évben a SanDisk bemutatta a CompactFlash-t, amelyet széles körben használtak a digitális videokamerákban. A CD-khez hasonlóan a CompactFlash sebessége az "x" besoroláson alapul, például 8x, 20x, 133x stb. A maximális adatátviteli sebességet az eredeti audio CD bitsebessége alapján számítják ki, 150 kilobyte/s. Az átviteli sebesség így néz ki: R = Kx150 kB/s, ahol R az átviteli sebesség, K pedig a névleges sebesség. Tehát egy 133x-os CompactFlash esetében az adatbájtunk 133x150 kB/s, vagyis körülbelül 19 950 kB/s vagy 19,95 MB/s sebességgel lesz írva. A CompactFlash Association 1995-ben alakult azzal a céllal, hogy ipari szabványt hozzon létre a flash memóriakártyákhoz.
1997
Néhány évvel később, 1997-ben megjelent a Compact Disc Rewritable (CD-RW). Ezt az optikai lemezt adatok tárolására, valamint fájlok másolására és átvitelére használták különböző eszközökre. A CD-k körülbelül 1000-szer írhatók át, ami akkoriban nem volt korlátozó tényező, mivel a felhasználók ritkán írták felül az adatokat.
A CD-RW lemezek olyan technológián alapulnak, amely megváltoztatja a felület fényvisszaverő képességét. CD-RW esetén az ezüstből, tellúrból és indiumból álló speciális bevonat fáziseltolódásai azt a képességet okozzák, hogy visszaverik vagy nem tükrözik az olvasási sugarat, ami 0 vagy 1 értéket jelent. Amikor a vegyület kristályos állapotban van, áttetsző, ami azt jelenti, 1. Amikor a vegyület amorf állapotba olvad, átlátszatlanná és nem tükröződik, ami 0. Így az adatbájtunkat 01001010-nek írhatnánk.
A DVD-k végül átvették a CD-RW-k piaci részesedésének nagy részét.
1999
Térjünk át 1999-re, amikor az IBM bemutatta a világ akkori legkisebb merevlemezeit: az IBM 170 MB és 340 MB-os mikromeghajtóit. Ezek kis 2,54 cm-es merevlemezek voltak, amelyeket úgy terveztek, hogy illeszkedjenek a CompactFlash Type II bővítőhelyeibe. A tervek szerint egy CompactFlash-hez hasonlóan használható, de nagyobb memóriakapacitású eszközt készítenek. Ezeket azonban hamarosan felváltották az USB flash meghajtók, majd a nagyobb CompactFlash kártyák, amint elérhetővé váltak. Más merevlemezekhez hasonlóan a mikromeghajtók is mechanikusak voltak, és kis pörgő lemezeket tartalmaztak.
2000
Egy évvel később, 2000-ben bemutatták az USB flash meghajtókat. A meghajtók USB interfésszel ellátott, kis méretű flash memóriából álltak. A használt USB interfész verziójától függően a sebesség változhat. Az USB 1.1 1,5 megabit/másodpercre korlátozódik, míg az USB 2.0 35 megabit/másodpercre képes , az USB 3.0 pedig 625 megabit/s. Az első USB 3.1 Type C meghajtókat 2015 márciusában jelentették be, és olvasási/írási sebességük 530 megabit/másodperc volt. Ellentétben a hajlékonylemezekkel és az optikai meghajtókkal, az USB-eszközöket nehezebb megkarcolni, de az adatok tárolására, valamint a fájlok átvitelére és biztonsági mentésére továbbra is ugyanazok a képességeik. A floppy- és CD-meghajtókat gyorsan felváltották az USB-portok.
2005
2005-ben a merevlemez-meghajtók (HDD) gyártói merőleges mágneses rögzítést vagy PMR-t használó termékeket kezdtek szállítani. Érdekes módon ez egy időben történt, amikor az iPod Nano bejelentette, hogy az 1 hüvelykes merevlemezek helyett flash memóriát használnak az iPod Miniben.
Egy tipikus merevlemez egy vagy több merevlemezt tartalmaz, amelyek apró mágneses szemcsékből álló, mágnesesen érzékeny fóliával vannak bevonva. Az adatok rögzítése akkor történik, amikor a mágneses rögzítőfej közvetlenül a forgó lemez felett repül. Ez nagyon hasonlít a hagyományos gramofon lemezjátszóhoz, az egyetlen különbség az, hogy a gramofonban a toll fizikailag érintkezik a lemezzel. Ahogy a lemezek forognak, a velük érintkező levegő lágy szellőt kelt. Ahogyan a repülőgép szárnyán lévő levegő emelést generál, a levegő emelést generál a szárnyszárny fején . A fej gyorsan megváltoztatja a szemcsék egy mágneses tartományának mágnesezettségét úgy, hogy a mágneses pólusa felfelé vagy lefelé mutasson, ami 1-et vagy 0-t jelez.
A PMR elődje a longitudinális mágneses rögzítés vagy LMR volt. A PMR rögzítési sűrűsége több mint háromszorosa lehet az LMR-nek. A fő különbség a PMR és az LMR között az, hogy a PMR adathordozók tárolt adatainak szemcseszerkezete és mágneses orientációja inkább oszlopos, mint longitudinális. A PMR jobb termikus stabilitással és jobb jel-zaj aránnyal (SNR) rendelkezik a jobb szemcseelválasztás és egyenletesség miatt. Az erősebb fejmezőknek és a jobb mágneses adathordozó-igazításnak köszönhetően javított rögzíthetőséget is kínál. Az LMR-hez hasonlóan a PMR alapvető korlátai a mágnes által írt adatbitek termikus stabilitásán és az írott információ olvasásához elegendő SNR-n alapulnak.
2007
2007-ben bejelentették a Hitachi Global Storage Technologies első 1 TB-os merevlemezét. A Hitachi Deskstar 7K1000 öt 3,5 hüvelykes 200 GB-os tálcát használt, és fordulat Ez jelentős előrelépés a világ első merevlemezéhez, az IBM RAMAC 350-hez képest, amelynek kapacitása megközelítőleg 3,75 megabájt volt. Ó, milyen messzire jutottunk 51 év alatt! De várj, van még valami.
2009
2009-ben megkezdődött a technikai munka a nem felejtő expressz memória, ill . A nem felejtő memória (NVM) egy olyan típusú memória, amely folyamatosan adatokat tud tárolni, szemben a felejtő memóriával, amely állandó tápellátást igényel az adatok tárolásához. Az NVMe a PCIe-kompatibilis félvezető alapú perifériakomponensek méretezhető gazdavezérlő interfészének szükségességét kielégíti, innen ered az NVMe elnevezés. A projektet kidolgozó munkacsoportba több mint 90 céget vontak be. Mindez a nem felejtő memóriagazdavezérlő interfész specifikációjának (NVMHCIS) meghatározásán alapult. Napjaink legjobb NVMe meghajtói körülbelül 3500 megabájt/másodperc olvasási és 3300 megabájt írási sebességet képesek kezelni. A j adatbájt írása, amivel elkezdtük, nagyon gyors ahhoz képest, hogy az Apollo Guidance Computer néhány percnyi kézi szövésű kötélmemóriájába kerül.
Jelen és jövő
Tárolási osztály memória
Most, hogy visszautaztunk az időben (ha!), vessünk egy pillantást a Storage Class Memory jelenlegi állapotára. Az SCM az NVM-hez hasonlóan robusztus, de az SCM a főmemóriához képest is jobb teljesítményt nyújt, vagy ahhoz hasonlítható. . Az SCM célja néhány mai gyorsítótár-probléma megoldása, például az alacsony statikus véletlen elérésű memória (SRAM) sűrűsége. A Dynamic Random Access Memory (DRAM) segítségével jobb sűrűséget érhetünk el, de ennek a lassabb hozzáférés ára van. A DRAM-nak is szüksége van a memória frissítéséhez szükséges állandó tápellátásra. Értsük meg ezt egy kicsit. Az áramra azért van szükség, mert a kondenzátorokon az elektromos töltés apránként kiszivárog, vagyis beavatkozás nélkül hamar elvesznek a chip adatai. Az ilyen szivárgás elkerülése érdekében a DRAM-nak külső memória-frissítő áramkörre van szüksége, amely időszakonként átírja a kondenzátorokban lévő adatokat, visszaállítva azokat az eredeti töltésükre.
Fázisváltó memória (PCM)
Korábban megvizsgáltuk, hogyan változik a fázis a CD-RW-nél. A PCM hasonló. A fázisváltó anyag általában Ge-Sb-Te, más néven GST, amely két különböző állapotban létezhet: amorf és kristályos. Az amorf állapot nagyobb ellenállással rendelkezik, ami 0-t jelöl, mint a kristályos állapot, amely 1-et jelöl. A köztes ellenállásokhoz adatértékeket rendelve a PCM több állapot tárolására is használható. .
Forgatónyomaték-átvivő véletlen hozzáférésű memória (STT-RAM)
Az STT-RAM két ferromágneses, állandó mágneses rétegből áll, amelyeket dielektrikum választ el egymástól, egy szigetelő, amely vezetés nélkül képes elektromos erőt továbbítani. A mágneses irányok eltérései alapján adatbiteket tárol. Az egyik mágneses réteg, az úgynevezett referenciaréteg, rögzített mágneses irányú, míg a másik mágneses réteg, az úgynevezett szabad réteg, mágneses iránya, amelyet az áthaladó áram szabályoz. 1 esetén a két réteg mágnesezési iránya igazodik. 0 esetén mindkét réteg ellentétes mágneses irányú.
Rezisztív véletlen hozzáférésű memória (ReRAM)
A ReRAM cella két fémelektródából áll, amelyeket fémoxid réteg választ el egymástól. Kicsit olyan, mint a Masuoka flash memória kialakítása, ahol az elektronok áthatolnak az oxidrétegen és elakadnak a lebegő kapuban, vagy fordítva. A ReRAM esetében azonban a cella állapotát a fémoxid rétegben lévő szabad oxigén koncentrációja alapján határozzák meg.
Bár ezek a technológiák ígéretesek, még mindig vannak hátrányai. A PCM és az STT-RAM magas írási késleltetéssel rendelkezik. A PCM késések tízszer nagyobbak, mint a DRAM, míg az STT-RAM késések tízszer nagyobbak, mint az SRAM. A PCM és a ReRAM korlátozza, hogy mennyi ideig történhet írás, mielőtt komoly hiba lépne fel, vagyis a memóriaelem elakad. .
2015 augusztusában az Intel bejelentette az Optane, a 3DXPoint alapú termékének kiadását. Az Optane 1000-szerese a NAND SSD-k teljesítményének, négy-ötször magasabb áron, mint a flash memória. Az Optane bizonyítéka annak, hogy az SCM több, mint egy kísérleti technológia. Érdekes lesz figyelni ezeknek a technológiáknak a fejlődését.
Merevlemezek (HDD)
Hélium HDD (HHDD)
A héliumlemez egy nagy kapacitású merevlemez-meghajtó (HDD), amely héliummal van megtöltve és a gyártási folyamat során hermetikusan lezárva. A többi merevlemezhez hasonlóan, mint korábban említettük, hasonló a lemezjátszóhoz, mágneses bevonatú forgó tányérral. A tipikus merevlemezeken egyszerűen van levegő az üregben, de ez a levegő némi ellenállást okoz, amikor a tányérok forognak.
A hélium ballonok lebegnek, mert a hélium könnyebb a levegőnél. Valójában a hélium a levegő sűrűségének 1/7-e, ami csökkenti a fékezőerőt a lemezek forgásakor, ami csökkenti a tárcsák megpörgéséhez szükséges energia mennyiségét. Ez a tulajdonság azonban másodlagos, a hélium fő megkülönböztető jellemzője az volt, hogy 7 ostya becsomagolását teszi lehetővé ugyanabban a formátumban, amelybe általában csak 5 férne bele. Ha emlékszünk a repülőgép szárnyunk analógiájára, akkor ez egy tökéletes analóg. . Mivel a hélium csökkenti a légellenállást, a turbulencia megszűnik.
Azt is tudjuk, hogy a hélium ballonok néhány nap után süllyedni kezdenek, mert a hélium kijön belőlük. Ugyanez mondható el a tárolóeszközökről is. Évekbe telt, mire a gyártók képesek voltak létrehozni egy olyan tartályt, amely megakadályozta a hélium kiszabadulását az alaktényezőből a meghajtó teljes élettartama alatt. A Backblaze kísérleteket végzett, és megállapította, hogy a hélium merevlemezek éves hibaaránya 1,03%, szemben a szabványos meghajtók 1,06%-ával. Ez a különbség persze olyan kicsi, hogy ebből komoly következtetést lehet levonni .
A héliummal töltött alaktényező tartalmazhat egy merevlemezt, amely PMR-rel van tokozva, amelyet fentebb tárgyaltunk, vagy mikrohullámú mágneses rögzítést (MAMR) vagy hővel segített mágneses rögzítést (HAMR). Bármilyen mágneses tárolási technológia kombinálható héliummal levegő helyett. 2014-ben a HGST két élvonalbeli technológiát egyesített 10 TB-os hélium merevlemezén, amely gazdavezérelt zsindelyes mágneses rögzítést vagy SMR-t (Shingled magnetic recording) használt. Beszéljünk egy kicsit az SMR-ről, majd nézzük meg a MAMR-t és a HAMR-t.
Csempe mágneses rögzítési technológia
Korábban a merőleges mágneses rögzítést (PMR) vizsgáltuk, amely az SMR elődje volt. A PMR-rel ellentétben az SMR olyan új sávokat rögzít, amelyek átfedik a korábban rögzített mágneses sáv egy részét. Ez viszont keskenyebbé teszi az előző pályát, ami nagyobb nyomsűrűséget tesz lehetővé. A technológia elnevezése onnan ered, hogy a körpályák nagyon hasonlítanak a cseréptetős sínekre.
Az SMR sokkal összetettebb írási folyamatot eredményez, mivel az egyik sávra írás felülírja a szomszédos sávot. Ez nem fordul elő, ha a lemezhordozó üres, és az adatok szekvenciálisak. De amint olyan sávok sorozatába rögzít, amelyek már tartalmaznak adatokat, a meglévő szomszédos adatok törlődnek. Ha egy szomszédos sáv adatot tartalmaz, akkor azt újra kell írni. Ez nagyon hasonlít a NAND flashre, amelyről korábban beszéltünk.
Az SMR-eszközök a firmware-kezeléssel elrejtik ezt a bonyolultságot, ami minden más merevlemezhez hasonló interfészt eredményez. Másrészt a gazdagép által kezelt SMR-eszközök az alkalmazások és az operációs rendszerek speciális adaptációja nélkül nem teszik lehetővé e meghajtók használatát. A gazdagépnek szigorúan egymás után kell írnia az eszközökre. A készülékek teljesítménye ugyanakkor 100%-ban kiszámítható. A Seagate 2013-ban kezdte meg az SMR meghajtók szállítását, 25%-kal nagyobb sűrűségre hivatkozva PMR sűrűség.
Mikrohullámú mágneses rögzítés (MAMR)
A Microwave-assisted Magnetic Recording (MAMR) egy mágneses memória technológia, amely a HAMR-hez hasonló energiát használ (a továbbiakban lesz szó).A MAMR fontos része a Spin Torque Oscillator (STO). Maga az STO a rögzítőfej közvetlen közelében található. Amikor áramot vezetnek az STO-ra, az elektron spinek polarizációja miatt 20-40 GHz frekvenciájú, kör alakú elektromágneses mező keletkezik.
Ilyen térnek kitéve rezonancia lép fel a MAMR-hez használt ferromágnesben, ami a tartományok mágneses momentumainak precessziójához vezet ebben a mezőben. Lényegében a mágneses momentum eltér a tengelyétől és irányának megváltoztatásához (flip) a rögzítőfej lényegesen kevesebb energiát igényel.
A MAMR technológia alkalmazása lehetővé teszi a ferromágneses anyagok nagyobb koercitív erővel történő felvételét, ami azt jelenti, hogy a mágneses domének mérete csökkenthető anélkül, hogy félnünk kell szuperparamágneses hatástól. Az STO generátor segít csökkenteni a rögzítőfej méretét, ami lehetővé teszi a kisebb mágneses tartományok információinak rögzítését, ezáltal növeli a rögzítési sűrűséget.
A Western Digital, más néven WD 2017-ben vezette be ezt a technológiát. Nem sokkal ezután, 2018-ban a Toshiba támogatta ezt a technológiát. Míg a WD és a Toshiba a MAMR technológiát követi, a Seagate a HAMR-re fogad.
Termomágneses felvétel (HAMR)
A hővel segített mágneses rögzítés (HAMR) egy energiahatékony mágneses adattárolási technológia, amely jelentősen megnövelheti a mágneses eszközön, például merevlemezen tárolható adatok mennyiségét azáltal, hogy lézer által szolgáltatott hőt használ az írás elősegítésére. az adatokat a felületi merevlemez-hordozóra. A hevítés hatására az adatbitek sokkal közelebb kerülnek egymáshoz a lemezhordozón, ami megnöveli az adatsűrűséget és a kapacitást.
Ezt a technológiát meglehetősen nehéz megvalósítani. 200 mW lézer gyors 400 °C-ig terjedő kis terület a felvétel előtt anélkül, hogy a lemezen lévő többi adatot zavarná vagy károsítaná. A fűtési, adatrögzítési és hűtési folyamatnak egy nanoszekundumnál rövidebb idő alatt be kell fejeződnie. Ezeknek a kihívásoknak a megoldásához a közvetlen lézeres melegítés helyett nanoméretű felületi plazmonok, más néven felületvezérelt lézerek kifejlesztésére volt szükség, valamint új típusú üveglapokra és hőkezelő bevonatokra, amelyek ellenállnak a gyors ponthevítésnek anélkül, hogy a rögzítőfejet vagy a közeli tárgyakat károsítanák. adatok, és számos egyéb technikai kihívás, amelyeket le kellett küzdeni.
Számos szkeptikus kijelentés ellenére a Seagate először 2013-ban mutatta be ezt a technológiát. Az első lemezek szállítása 2018-ban kezdődött.
A film vége, menj az elejére!
1951-ben kezdtük, és a cikket a tárolási technológia jövőjébe való betekintéssel zártuk. Az adattárolás az idők során nagymértékben megváltozott, a papírszalagról a fémre és a mágnesre, a kötélmemóriára, a forgó lemezekre, az optikai lemezekre, a flash memóriára és egyebekre. A haladás gyorsabb, kisebb és erősebb tárolóeszközöket eredményezett.
Ha összehasonlítja az NVMe-t az 1951-es UNISERVO fémszalaggal, az NVMe másodpercenként 486 111%-kal több számjegyet tud olvasni. Ha az NVMe-t gyerekkorom kedvencével, a Zip-meghajtókkal hasonlítom össze, az NVMe másodpercenként 213,623%-kal több számjegyet tud olvasni.
Az egyetlen dolog, ami igaz marad, az a 0 és az 1 használata. Ennek módjai nagyon eltérőek. Remélem, amikor legközelebb zeneszámokat tartalmazó CD-RW-t ír egy barátjának, vagy otthoni videót ment az optikai lemez archívumba, gondoljon arra, hogy a nem tükröződő felület hogyan jelent 0-t, a tükröződő felület pedig 1-et. Vagy ha keverőszalagot vesz fel kazettára, ne feledje, hogy az nagyon szorosan kapcsolódik a Commodore PET-ben használt adatkészlethez. Végül ne felejts el kedvesnek lenni és visszatekerni.
Köszönöm и az apróságokért (nem tehetek róla) az egész cikkben!
Mit olvashatsz még a blogon?
→
→
→
→
→
Iratkozzon fel a -csatorna, hogy ne maradj le a következő cikkről! Hetente legfeljebb kétszer írunk, és csak üzleti ügyben. Arra is emlékeztetünk, hogy a Cloud4Y biztonságos és megbízható távoli hozzáférést biztosít az üzleti alkalmazásokhoz és az üzletmenet folytonosságának biztosításához szükséges információkhoz. A távmunka további akadálya a koronavírus terjedésének. Részletekért forduljon menedzsereinkhez a telefonszámon .
Forrás: will.com