Bármely felhőszolgáltató adatmentési szolgáltatást kínál. Lehetnek hideg és meleg tárolók, Ice-cold stb. Az információk felhőben tárolása meglehetősen kényelmes. De hogyan tárolták az adatokat 10, 20, vagy 50 évvel ezelőtt? A Cloud4Y egy érdekes cikket fordított le, ami erről szól.
Az adat bitek sokféleképpen tárolhatók, mivel folyamatosan új, fejlettebb és gyorsabb tárolóeszközök jelennek meg. A byte egy egység, amely digitális információk tárolására és feldolgozására szolgál, és nyolc bitből áll. Egy bitben vagy 0 vagy 1 tárolható.
A lyukkártyák esetében a biteket a kártyán lévő lyukak jelenléte vagy hiánya reprezentálja egy adott helyen. Ha visszamegyünk az időben Charles Babbage analitikai gépéig, a számokat tároló regiszterek fogaskerekek formájában léteztek. A mágneses tárolóeszközökben, mint a szalagok és lemezek, a bit egy mágneses filmterület polaritásával van jelen. A modern dinamikus véletlen elérésű memória (DRAM) esetén a biteket általában két szintű elektromos töltés formájában tárolják, amely egy olyan eszközben található, amely elektromos energiát tárol egy elektromos mezőben. A töltött vagy lemerült kapacitás tárolja az adat bitjét.
1956 júniusában megalkotta a szót az egy bitcsoport kódolására használt megnevezésének jelölésére, amely egy karaktert . Beszéljünk egy kicsit a karakterek kódolásáról. Kezdjük az Amerikai Szabványos Információcsere Kódexszel, vagyis az ASCII-val (ASCII angolul: American Standard Code for Information Interchange). Az ASCII az angol ábécé alapján készült, így minden betű, szám és szimbólum (a-z, A-Z, 0-9, +, -, /, ", ! stb.) 7 bites egész számként volt ábrázolva 32 és 127 között. Ez nem volt igazán „barátságos” más nyelvek számára. A többi nyelv támogatása érdekében a Unicode kiterjesztette az ASCII-t. A Unicode-ban minden karakter egy kódpontként, vagy szimbólumként van ábrázolva, például a kisbetűs j — U+006A, ahol az U a Unicode-ot jelöli, majd következik a hexadecimális szám.
A UTF-8 a karakterek 8 bites reprezentációjának szabványa, lehetővé téve, hogy minden kódpont 0-127 közötti tartományban egy bájtban tárolódjon. Ha az ASCII-ra gondolunk, akkor ez teljesen normális az angol karakterek számára, de más nyelvek karakterei gyakran két vagy több bájtot igényelnek. A UTF-16 a karakterek 16 bites reprezentációjára vonatkozó standard, míg a UTF-32 a 32 bites reprezentációra vonatkozik. Az ASCII-ban minden karakter egy bájt, míg a Unicode-ban a karakterek 1, 2, 3 vagy több bájtot foglalhatnak el, ami gyakran nem teljesen igaz. A cikk során különböző bitméret csoportosításokat fogunk használni. A bájtokban található bitek száma a tároló konstrukciójától függően változhat.
Ebben a cikkben időutazást teszünk az információs tárolás különböző hordozói között, hogy elmélyedjünk az adatmegőrzés történetében. Semmiképpen sem fogunk mélyebben belemerülni minden egyes tároló eszközbe, amely valaha is feltalálásra került. Önök előtt egy szórakoztató, információs cikk áll, amely nem állítja magáról, hogy enciklopédikus jelentőségű.
Kezdjük el. Tegyük fel, hogy van egy adatbájtunk, amelyben a 'j' betű található, amely kódolt bájt formájában 6a, vagy binárisan 01001010. Az időutazásunk során az adatbájt különböző tárolási technológiák során fog felmerülni, amelyeket le fogunk írni.
1951
Történetünk 1951-ben kezdődik a UNIVAC UNISERVO szalagos tárolójával a UNIVAC 1 számítógéphez. Ez volt az első szalagos tároló, amely kereskedelmi célú számítógép számára készült. A szalag vékony, 12,65 mm széles nikkel borítású bronzból készült (Vicalloy néven ismert) és majdnem 366 méter hosszú volt. Az adatbájtjaink 7200 karakter / másodperc sebességgel tárolódhattak a 2,54 méter / másodperc sebességgel mozgó szalagon. E történet ezen szakaszában az tárolási algoritmus sebességét a szalag által megtett távolsággal lehetett mérni.
1952
Ugoroljunk egy évet, 1952. május 21-re, amikor az IBM bejelentette első mágneses szalagos egysége, az IBM 726 kiadását. Most adatbajtunk átkerülhet a UNISERVO fém szalagról az IBM mágneses szalagra. Ez az új otthon nagyon kényelmes volt a mi apró adatbajtunk számára, mivel a szalagon akár 2 millió számjegy is tárolható. Ez a 7 sávos mágneses szalag 1,9 méter per másodperces sebességgel mozogva 12 500 vagy 7500 (akkoriban másolási csoportoknak hívták) másodpercenként. Viszonyításképpen: egy tipikus cikk a Habr-on körülbelül 10 000 karakterből áll.
Az IBM 726 szalag hét sávval rendelkezett, melyből hat az adat tárolására szolgált, egy pedig a paritás ellenőrzésére. Egy tekercsen akár 400 méter 1,25 cm széles szalag is elfért. Az adatátviteli sebesség elméletileg 12 500 karakter per másodpercig terjedt; a felírási sűrűség 40 bit per centi volt. E rendszerben a "vákuumcsatorna" módszerét használták, ahol a szalagszál két pont között cirkulált. Ez lehetővé tette, hogy a szalag másodpercek töredéke alatt induljon és megálljon. Ezt hosszú vákuumos oszlopok elhelyezésével érték el a szalagtekercsek és az olvasó/író fejek között, amelyek elnyelték a szalag feszültségének hirtelen növekedését; anélkül általában a szalag elszakadt volna. A szalag hátsó részén lévő levehető műanyag gyűrű megakadályozta a felírást. Egy szalagtekercsen körülbelül 1,1 .
Emlékezz a VHS kazettákra. Mit kellett tenned ahhoz, hogy újra megnézhesd a filmet? Visszatekerni a szalagot! Hányszor pörgetted a kazettát egy ceruzán, hogy ne pazarold a zsebedből a meghajtó akkumulátorát, és elkerüld a szakadt vagy beragadt szalagot? Ugyanez elmondható a számítógépekhez használt szalagokra is. A programok nem tudtak átlépni a szalag egy részén vagy véletlenül hozzáférni az adatokhoz, csak szigorúan sorozatosan olvashatták és írhaták az adatokat.
1956
Ha néhány évet ugrottunk előre, 1956-ra, akkor a mágneses lemezek tárolásának kora kezdődött, amikor az IBM befejezte a RAMAC 305 számítógépes rendszer kifejlesztését, amelyet a Zellerbach Paper szállít. Ezen a számítógépen használták először a mozgófejes merevlemezt. A RAMAC lemezes tároló ötven, 60,96 cm átmérőjű mágneses fémlapból állt, amelyek körülbelül öt millió karakter adat tárolására voltak képesek, 7 bit karakterenként, és 1200 fordulat/perc sebességgel forogtak. A tárolókapacitás körülbelül 3,75 megabájt volt.
A RAMAC valós időben lehetővé tette nagy mennyiségű adat elérését, szemben a mágnes szalaggal vagy a perforált kártyákkal. Az IBM a RAMAC-ot olyan eszközként hirdette, amely képes tárolni az 64 000 . A RAMAC-ban korábban bevezették a tranzakciók folyamatos feldolgozásának koncepcióját, amely lehetővé tette az adatok azonnali kinyerését, amíg azok még frissek. Most a RAMAC-ban az adataink elérhetőek voltak 100 000 . Korábban szalagok használatakor csak sorozatos adatokat tudtunk írni és olvasni, és nem ugrálhattunk véletlenszerűen a szalag különböző részeire. A valós idejű véletlen elérés a korszakban valóban forradalmi volt.
1963
Ugorjunk vissza 1963-ba, amikor bemutatták a DECtapet. A név a Digital Equipment Corporation, közismert nevén DEC, vállalattól származik. A DECtape olcsó és megbízható volt, ezért sok generációs DEC számítógépben használták. Ez egy 19 mm széles, laminált szalag volt, amelyet két mylar réteg közé szorították egy 4 hüvelykes (10,16 cm) orsón.
A nehéz, nagy elődeivel ellentétben a DECtape kézzel hordozható volt. Ez kiváló lehetőséget biztosított a személyi számítógépek számára. A 7 sávos analógokkal ellentétben a DECtapénak 6 adatpályája, 2 jelzőpályája és 2 óraimpulzus pályája volt. Az adatokat 350 bit/hüvelyk (138 bit/cm) sebességgel írták. A 8 bitből álló adatbájtunk, amely 12 bitre is bővíthető, 8325 12 bites szó sebességgel kerülhetett a DECtape-re, a szalaghossz 93 (±12) hüvelyk/másodperc sebességnél. . Ez 8%-kal több számot jelentett másodpercenként, mint az UNISERVO fém szalagon 1952-ben.
1967
Négy évvel később, 1967-ben, egy kis IBM csapat elkezdett dolgozni az IBM floppy meghajtón, kódnevén . Ekkor a csapat előtt a feladat az volt, hogy megbízható és költséghatékony módot találjanak a mikrokódok betöltésére. IBM System/370. A projektet később újra kiadták és átprofilozták, hogy mikroprogramot töltsenek be a vezérlőbe az IBM 3330 Direct Access Storage Facility számára, Merlin kódnéven.
Most a bitek elérhetetlenségig csak olvasható 8 hüvelykes Mylar hajlékony lemezeken tárolhatók, amelyeket ma lemezként ismernek. A piacra kerüléskor a termék elnevezése IBM 23FD Floppy Disk Drive System volt. A lemezek 80 kilobájt adatot tudtak tárolni. A merevlemezekkel ellentétben a felhasználó könnyedén áthelyezhette a lemezt védő burkolatban egyik lemezről a másikra. Később 1973-ban az IBM kiadott egy írásolvasásra képes lemezt, amely ipari szabvánnyá vált. .
1969
1969-ben az Apollo-11 űrhajón, amely amerikai űrhajósokat szállított a Holdra és vissza, elindították az AGC (Apollo Guidance Computer) fedélzeti számítógépet „zsinórmemóriával” (rope memory). Ez a zsinórmemória kézzel készült, és 72 kilobájt adatot tudott tárolni. A zsinórmemória gyártása munkaigényes, lassú volt és olyan készségeket igényelt, mint a szövés; egy program zsinórmemóriába való beleszövésére hónapok is rámehettek. . De ez volt a megfelelő eszköz abban az időben, amikor fontos volt, hogy a lehető legtöbb adatot helyezzük el egy szigorúan korlátozott térben. Amikor a drót átment egy kör alakú fonalon, az 1-et képviselt. A drót, amely a fonal körül haladt, 0-ként volt számon tartva. Egy bitek adata ikerfél perc alatt került a zsinórra.
1977
1977-ben megjelent a Commodore PET — az első (sikeres) személyi számítógép. A PET-be a Commodore 1530 Datasette került, amely adatokat és kazettákat jelentett. A PET az adatokat analóg hangjelekre alakította, amelyeket ezután tároltak . Ez lehetővé tette egy gazdaságos és megbízható megoldás létrehozását az adatok tárolására, bár nagyon lassú volt. A kis bitek adataink körülbelül 60-70 byte sebességgel tudtak továbbítódni. . A kazetták körülbelül 100 kilobájt adatot tudtak tárolni 30 perces oldalanként, két oldalra a szalagon. Például az egyik oldalán a kazettának körülbelül két 55 kB képet lehetett elhelyezni. A Datasette-eket a Commodore VIC-20-ban és a Commodore 64-ben is használták.
1978
Egy évvel később, 1978-ban, az MCA és a Philips bemutatta a LaserDisc-et „Discovision” néven. A „Cápa” lett az első film, amelyet LaserDisc-en adtak el az Egyesült Államokban. A hang- és videóminősége sokkal jobb volt, mint a versenytársaké, de a lézerlemez a legtöbb fogyasztó számára túl drága volt. A LaserDisc-re nem lehetett felvenni, ellentétben a VHS kazettákkal, amelyekre az emberek tévéműsorokat rögzítettek. A lézerlemezek analóg videóval, analóg FM sztereó hanggal és impulzus-kód modullal Egy évvel később, 1979-ben, Alan Shugart és Finis Connor megalapította a Seagate Technology-t azzal az ötlettel, hogy a merevlemezt egy 5 ¼ colos floppy lemez méretéig skálázza, amely akkoriban az ipari szabvány volt. Az első termékük 1980-ban a Seagate ST506 merevlemez volt – az első merevlemez a kompakt számítógépek számára. A lemez öt megabájt adatot tárolt, ami akkoriban ötször annyi volt, mint a standard floppy. A alapítóknak sikerült elérniük a céljukat – a lemez méretét 5¼ colos floppy lemez méretére csökkenteni. Az új adattároló eszköz egy nagyon vékony, mindkét oldalán vékony mágneses anyaggal bevont fémlemez volt, amely lehetővé tette az adatok tárolását. A byte-aink adatai 625 kilobyte sebességgel
1979
érkezhettek a lemezre. Ez körülbelül ilyen gif .
1981
iparban. A floppy lemezek egyoldalas kialakításúak voltak, formázott kapacitásuk 161,2 kilobyte, nem formázott kapacitásuk pedig 218,8 kilobyte volt. 1982-ben megjelent egy kétrétegű verzió, és a Microfloppy Industry Committee (MIC), amely 23 médiavállalatból állt, megalapította a 3,5 colos floppy lemez specifikációját az eredeti Sony dizájn alapján, biztosítva e formátum történelmét abban az állapotban, ahogy azt ma ismerjük. Oregon Trail . az életem legfontosabb részévé vált.
1984
Hamarosan, 1984-ben bejelentették a csak olvasható adatokkal rendelkező kompakt lemez megjelenését (angolul Compact Disc Read-Only Memory, CD-ROM). Ezek a Sony és Philips által készített 550 megabájtos CD-ROM-ok voltak. A formátum a digitális audio kompakt lemezekből, vagy CD-DA-ból nőtt ki, amelyeket zenék terjesztésére használtak. A CD-DA-t a Sony és a Philips fejlesztette ki 1982-ben, a kapacitása 74 perc volt. A legenda szerint, amikor a Sony és a Philips a CD-DA szabványról tárgyalt, az egyik négy ember ragaszkodott ahhoz, hogy az egész ‘Kilencedik szimfóniát’. Az első termék, amely kompakt lemezen megjelent, a Grolier Elektronikus Enciklopédia volt, amely 1985-ben látott napvilágot. Az enciklopédia kilencmillió szót tartalmazott, ami a rendelkezésre álló lemezterületnek csupán 12%-át foglalta el, ez 553 . Bőven lett volna helye az enciklopédiának és egy bájt adatnak. Hamarosan, 1985-ben, a számítástechnikai vállalatok együtt dolgoztak egy szabvány kidolgozásán a lemezek számára, hogy bármely számítógép képes legyen olvasni róluk az információt.
1984
Szintén 1984-ben Fujio Masuoka kifejlesztett egy újfajta memóriát, amely lebegő kapuval rendelkezett, és flash memóriának nevezték, ami többször is törölhető és újraírható volt.
Álljunk meg egy pillanatra a flash memóriánál, amely lebegő kapus tranzisztort használ. A tranzisztorok elektromos kapuk, amelyeket külön-külön lehet be- és kikapcsolni. Mivel minden tranzisztor két különböző állapotban (bekapcsolt és kikapcsolt) lehet, két külön számot is tárolhat: 0 és 1. A lebegő kapu a második kapura utal, amely a középső tranzisztorhoz lett hozzáadva. Ez a második kapu vékony oxidréteggel van elszigetelve. Ezek a tranzisztorok alacsony feszültséget használnak a tranzisztorkapuhoz alkalmazva, hogy jelezzék, hogy be van-e kapcsolva vagy ki van kapcsolva, ami viszont 0-ra vagy 1-re fordítja.
A lebegő zárakkal, amikor megfelelő feszültség kerül az oxidrétegen keresztül, az elektronok áthaladnak rajta és beragadnak a zárakba. Ezért még a tápegység kikapcsolása után is ott maradnak az elektronok. Amikor a lebegő zárakon nincsenek elektronok, akkor az 1-et képviselik, míg amikor az elektronok beragadtak — az 0-t. Ennek a folyamatnak a fordítottja, valamint a megfelelő feszültség alkalmazása az oxidrétegen ellenkező irányba, lehetővé teszi, hogy az elektronok áthaladjanak a lebegő zárakon, és helyreállítsák a tranzisztort az eredeti állapotába. Ezért a cellák programozhatóak és . Biteink programozhatók a tranzisztorban, mint például 01001010, az elektronokkal, amelyek beragadtak a lebegő zárakba, hogy nullákat jelentsenek.
Masuoka terve valamivel elérhetőbb volt, de kevésbé rugalmas, mint az elektromosan törölhető PROM (EEPROM), mivel több cellacsoportnak egyszerre kellett törölnie, de ezt a sebessége is magyarázta.
Abban az időben Masuoka a Toshibánál dolgozott. Végül elment a Tohoku Egyetemhez dolgozni, mivel nem volt elégedett azzal, hogy a cég nem jutalmazta meg a munkáját. Masuoka pert indított a Toshibával szemben kártérítést követelve. 2006-ban 87 millió jüant, ami körülbelül 758 ezer amerikai dollárnak felel meg, kaptak. Ez még mindig jelentéktelennek tűnik, figyelembe véve, hogy mennyire befolyásos lett a flash memória az iparban.
Mivel a flash memóriáról beszélünk, érdemes megemlíteni a NOR és NAND flash memória közötti különbséget is. Mint már tudjuk Masuokától, a flash információt tárol tranzisztorokból álló memóriacellákban, amelyek lebegő zárakkal rendelkeznek. A technológiák nevei közvetlenül kapcsolódnak a memóriacellák elrendezéséhez.
A NOR flash memóriában az egyes memóriacellák párhuzamosan kapcsolódnak, lehetővé téve a véletlenszerű hozzáférést. Ez az architektúra csökkenti az olvasási időt, ami szükséges a mikroprocesszor utasításainak véletlenszerű hozzáféréséhez. A NOR flash memória ideális az alacsonyabb sűrűségű alkalmazásokhoz, amelyek többségében csak olvasásra szolgálnak. Ezért a legtöbb CPU általában NOR flash memóriából tölti be a firmware-jét. Masuoka és kollégái 1984-ben mutatták be a NOR flash találmányát, valamint a NAND flash-t. .
A NAND Flash fejlesztők lemondtak a véletlenszerű hozzáférés lehetőségéről, hogy kisebb memória cellaméretet érjenek el. Ez kisebb chipméretet és alacsonyabb költséget eredményez bitre vetítve. A NAND flash memória architektúrája összefonódott memóriatranzisztorokból áll, amelyeket nyolc részre osztanak. Ennek köszönhetően magas tárolási sűrűséget, kisebb memória cellaméretet, valamint gyorsabb írást és törlést érhetünk el, mivel egyszerre programozni tudja az adatblokkokat. Ez annak köszönhető, hogy az adatok újraírása szükséges, amikor nem sorosan írják őket, és az adatok már léteznek a .
1991
1991-re, amikor a SanDisk, akkor még SunDisk néven ismert, elkészítette az első SSD prototípust. . A konstrukció flash memória tömböt, nem felejtő memória chipeket és intelligens vezérlőt ötvözött a hibás cellák automatikus észleléséhez és javításához. A lemez kapacitása 20 megabájt volt, 2,5 hüvelykes formátumban, és árát körülbelül 1000 amerikai dollárra tették. Ezt a lemezt az IBM használta a .
1994
A gyermekkoromból az egyik kedvenc adathordozóm a Zip lemezek voltak. 1994-ben az Iomega bemutatta a Zip Disket, egy 100 megabájtos patron 3,5 hüvelykes formátumban, valamivel vastagabb mint a hagyományos 3,5 hüvelykes lemez. A későbbi lemezverziók akár 2 gigabájtot is tárolhattak. Ezeknek a lemezeknek a kényelme abban rejlik, hogy méretük megegyezett a floppy lemezekével, de nagyobb adatkapacitással rendelkeztek. Az adatainkat 1,4 megabájtos sebességgel tudtuk rögzíteni a Zip lemezekre. Összehasonlításképpen: akkoriban a hagyományos 1,44 megabájtos floppy lemezek írási sebessége körülbelül 16 kilobájt másodpercenként volt. A Zip lemezen a fejek érintésmentesen olvassák/írják az adatokat, mintha a felületen repülnének, ami hasonló a merevlemezek működéséhez, de eltér a többi floppy elvétől. Hamarosan a Zip lemezek elavultak megbízhatósági és elérhetőségi problémák miatt.
1994
Ugyanabban az évben a SanDisk bemutatta a CompactFlash-t, amelyet széles körben használtak digitális videokamerákban. Ahogyan a kompakt lemezek esetében is, a CompactFlash sebessége az 'x'-minősítésekre alapozódik, mint például 8x, 20x, 133x stb. A maximális adatátviteli sebességet az eredeti audio CD 150 kilobyte/másodperces sebessége alapján számítják ki. Az adatátviteli sebesség a következőképpen alakul: R = Kx150 kB/s, ahol R az adatátviteli sebesség, K pedig a névleges sebesség. Így a 133x CompactFlash esetében adatbajtunk 133x150 kB/s-ot jelent, ami körülbelül 19 950 kB/s vagy 19,95 MB/s. A CompactFlash Szövetséget 1995-ben alapították azzal a céllal, hogy ipari szabványt hozzanak létre a flash memórián alapuló memóriakártyák számára.
1997
Néhány évvel később, 1997-ben, megjelent a felülírható kompakt lemez (CD-RW). Ez az optikai lemez adataink tárolására szolgált, valamint fájlok különböző eszközökre történő másolására és átvitelére. A kompaktlemezek körülbelül 1000 alkalommal írhatók felül, ami akkoriban nem volt korlátozó tényező, mivel a felhasználók ritkán írták felül az adatokat.
A CD-RW a felület fényvisszaverő képességének megváltoztatásán alapuló technológián alapul. A CD-RW esetében a fáziseltolódások egy speciális, ezüstből, tellúrból és indiumból álló bevonatban okozzák, hogy képesek legyenek visszaverni vagy nem visszaverni az olvasónyalábot, ami 0 vagy 1-et jelent. Amikor a kapcsolat kristályos állapotban van, félátlátszó, ami 1-et jelent. Amikor a kapcsolat megolvad amorf állapotba, átlátszatlan és nem visszaverő lesz, ami 0-át jelent. Így a mi adatbajtunkat 01001010-ként írnánk le.
A DVD-lemezek végül leküzdötték a CD-RW piaci részesedésének nagy részét.
1999
Nézzük meg az 1999-es évet, amikor az IBM bemutatta a világ legkisebb merevlemezeit: az IBM 170 és 340 MB kapacitású mikrolemezeit. Ezek kisméretű, 2,54 cm-es merevlemezek voltak, amelyeket CompactFlash Type II slotokba terveztek. Olyan eszköz létrehozása volt a terv, amely a CompactFlash-hoz hasonlóan, de nagyobb memória kapacitással rendelkezik. Mindazonáltal hamarosan USB flash meghajtók váltották fel őket, majd a nagyobb CompactFlash kártyák, amikor azok elérhetővé váltak. A többi merevlemezhez hasonlóan a mikrodiskek mechanikusak voltak, és kis forgólemezeket tartalmaztak.
2000
Egy évvel később, 2000-ben bemutatták az USB flash meghajtókat. A meghajtók flash memóriából álltak, amelyek egy kicsi USB interfész formátumban voltak elhelyezve. A használt USB interfész verziójától függően a sebesség változhatott. Az USB 1.1 maximális sebessége 1,5 megabit másodpercenként volt, míg az USB 2.0 35 megabit lehetett. , az USB 3.0 pedig 625 megabit másodpercenként. Az első USB 3.1 C típusú meghajtókat 2015 márciusában jelentették be, és 530 megabit másodperc olvasási/írási sebességet kínáltak. A floppyk és optikai lemezekkel ellentétben az USB eszközök nehezebben karcolódnak meg, azonban ugyanazokat a tárolási lehetőségeket és fájlok átvitelének, valamint biztonsági mentésének funkcióit kínálják. A floppy- és CD-meghajtókat gyorsan felváltották az USB portok.
2005
2005-ben a merevlemezgyártók (HDD) elkezdték a termékeik forgalmazását merőleges mágneses írás (PMR) használatával. Érdekes módon ez éppen akkor történt, amikor az iPod Nano bejelentette, hogy flash memóriát használnak az 1 hüvelykes merevlemezek helyett az iPod Mini-ben.
A tipikus merevlemez több merevlemezből áll, amelyeket mágnesérzékeny bevonattal látnak el, amely apró mágneses szemcsékből áll. Az adatok rögzítése akkor történik, amikor a mágneses írófej a forgó lemez fölött halad el. Ez nagyon hasonlít a hagyományos gramofon lejátszóra, csak abban tér el, hogy a gramofon tűje fizikailag érintkezik a lappal. A lemezek forgása közben a levegő, amely érintkezik velük, enyhe huzatot kelt. Hasonlóan ahhoz, ahogyan a repülőgép szárnyán a levegő felhajtóerőt generál, a levegő felhajtóerőt generál az aerodinamikai felület feje alatt is. . A fej gyorsan megváltoztatja egy mágneses terület szemcséinek mágnesezését úgy, hogy a mágneses pólusa felfelé vagy lefelé mutat, jelezve ezzel az 1-es vagy 0-ás értéket.
A PMR elődjének a hosszanti mágneses felvétel, azaz az LMR tekinthető. A PMR felvételi sűrűsége több mint háromszorosára is nőhet az LMR-hez képest. A PMR és az LMR közötti fő különbség abban rejlik, hogy a PMR eszközökben tárolt adatok szemcsés szerkezete és mágneses orientációja oszlopos, nem pedig hosszanti. A PMR jobb hőstabilitással és javított jel-zaj aránnyal (SNR) rendelkezik a szemcsék jobb elválasztásának és egyenletességének köszönhetően. Emellett gyakorlati kivitelezhetősége is javult, köszönhetően az erősebb fejtereknek és a hordozó jobb mágneses igazításának. Mint az LMR, a PMR alapvető korlátai a rögzített mágneses bitek hőstabilitásán és a beolvasáshoz szükséges elegendő SNR meglétén alapulnak.
2007
2007-ben bejelentették a Hitachi Global Storage Technologies első 1 TB kapacitású merevlemezének kiadását. A Hitachi Deskstar 7K1000 öt darab 3,5 hüvelykes, 200 GB-os tányért használt, és fordult / perc sebességgel működött. Ez jelentős előny az IBM RAMAC 350 első világméretű merevlemezéhez képest, amely körülbelül 3,75 megabyte kapacitással rendelkezett. Oh, mennyit haladtunk előre az elmúlt 51 évben! De várj, van még valami.
2009
2009-ben megkezdték az energiafüggetlen gyors memóriák kidolgozását, azaz a . Az energiafüggetlen memória (NVM) egy olyan memóriafajta, amely képes állandóan tárolni az adatokat, ellentétben az energiafüggő memóriával, amely folyamatos áramellátást igényel az adatok megőrzéséhez. Az NVMe kielégíti a nagy teljesítményű interfész iránti igényt a félvezető tárolóalapú perifériás komponensek számára, amelyek támogatják a PCIe technológiát, innen származik az NVMe elnevezés. Több mint 90 cég csatlakozott a tervezési munkacsoporthoz. Mindezt az energiafüggetlen memória gazdai vezérlő interfészének (NVMHCIS) specifikációjának megállapítására irányuló munkák alapján alapították. A legjobb NVMe meghajtók manapság körülbelül 3500 megabyte/ másodperc sebességgel képesek olvasni és 3300 megabyte/ másodpercre írni. Az 'j' adatbájtnak, amelyről indultunk, a rögzítése rendkívül gyorsan elvégezhető a pár percnyi kézi szövéssel a Apollo Guidance Computer számára.
Jelen és jövő
Storage Class Memory
Most már, hogy időutaztunk (haha!), nézzük meg a Storage Class Memory modern állapotát. Az SCM, akárcsak az NVM, tartós, de az SCM teljesítménye meghaladja vagy megegyezik a főmemória teljesítményével, valamint . Az SCM célja, hogy megoldja a mai cache-problémák egy részét, mint például a statikus véletlen hozzáférésű memória (SRAM) alacsony sűrűsége. A dinamikus RAM (DRAM) használatával jobb sűrűséget érhetünk el, de ezt a lassabb hozzáférés árán tesszük. A DRAM emellett a memória frissítéséhez szükséges állandó teljesítmény miatt is szenved. Nézzük meg ezt egy kicsit részletesebben. Az áramellátás szükséges, mivel az elektromos töltés a kondenzátorokon fokozatosan eltűnik, tehát beavatkozás nélkül a chip adatai hamarosan elvésznek. Az ilyen típusú kiszivárgás megelőzése érdekében a DRAM külső memóriafrissítési áramkört igényel, amely időről időre újraírást végez a kondenzátorokban, visszaállítva azokat az eredeti töltésükre.
Fázisváltó memória (Phase-change memory, PCM)
Korábban megnéztük, hogyan változik a fázis a CD-RW esetében. A PCM hasonló. A fázisváltásra használt anyag általában Ge-Sb-Te, más néven GST, amely két különböző állapotban létezhet: amorf és kristályos. Az amorf állapot magasabb ellenállással bír, amely 0-ként van jelölve, míg a kristályos állapot 1-ként van jelölve. Azáltal, hogy az adatok értékeit köztes ellenállásokhoz rendeljük, a PCM több állapot tárolására is használható, mint .
Spin-transfer torque random access memory (STT-RAM)
Az STT-RAM két ferromágneses, állandó mágneses rétegből áll, amelyeket dielektromos anyag választ el, amely elektromos erőt képes továbbítani anélkül, hogy vezetne. Az adatok biteit a mágneses irányok közötti különbség alapján tárolja. Az egyik mágneses réteg, amelyet referencia rétegnek nevezünk, fix mágneses irányú, míg a másik, szabad mágneses réteg irányát a átáramló áram szabályozza. Az 1 esetén a két réteg mágneses iránya egybeesik. A 0 esetén mindkét réteg ellentétes mágneses irányú.
Rezisztív véletlenszerű hozzáférésű memória (Resistive random access memory, ReRAM)
A ReRAM cella két fém elektródából áll, amelyeket egy fémoxid réteg választ el. Ez kicsit hasonlít a Masuoka flash memória kialakításához, ahol az elektronok behatolnak az oxid rétegen és megakadnak a lebegő kapukban, vagy fordítva. Azonban a ReRAM használatával a cella állapota az oxid rétegben lévő szabad oxigén koncentrációja alapján határozódik meg.
Annak ellenére, hogy ezek a technológiák ígéretesek, vannak hátrányaik is. A PCM és az STT-RAM magas írási késleltetéssel rendelkezik. A PCM késleltetése tízszerese a DRAM-nak, míg az STT-RAM késleltetése tízszerese a SRAM-nak. A PCM és a ReRAM korlátja van az írási időtartamra, mielőtt komoly hiba lépne fel, ami azt jelenti, hogy a memóriaelem megakad egy .
2015 augusztusában az Intel bejelentette az Optane kiadását, amely a 3DXPoint alapjaira épül. Az Optane azt állítja, hogy teljesítménye 1000-szerese a NAND flash meghajtóknak, míg az ára négy-öt szerese a flash memóriának. Az Optane bizonyítéka annak, hogy az SCM nem csupán kísérleti technológia. Érdekes lesz figyelni ezeknek a technológiáknak a fejlődését.
Mágneses lemezek (HDD)
Héliumos merevlemez (HHDD)
A héliumos lemez egy nagy kapacitású merevlemez (HDD), amelyet héliummal töltenek meg, és gyártás közben hermetikusan zárnak. Mint más merevlemezek, ahogy korábban említettük, ez is hasonlít egy forgó tányéros lejátszóra mágneses bevonattal. A hagyományos merevlemezek egyszerűen levegővel vannak feltöltve a kamrájukban, azonban ez a levegő bizonyos ellenállást okoz a tányérok forgása során.
A héliumos labdák azért repülnek, mert a hélium könnyebb a levegőnél. Valójában a hélium a levegő sűrűségének 1/7-ét teszi ki, ami csökkenti a tányérok forgása során fellépő ellenállást, így csökkenti a lemezek forgatásához szükséges energiát. Ennek ellenére ez a jellemző másodlagos, a hélium fő megkülönböztető jellemzője abban rejlik, hogy lehetővé teszi 7 tányér csomagolását ugyanabba a formátumba, amely korábban csak 5 tányért tudott elhelyezni. Ha a repülőnk szárnyaival analóg, akkor ez egy tökéletes párhuzam. Mivel a hélium csökkenti az ellenállást, a turbulencia kizárható.
Tudjuk, hogy a héliumos léggömbök néhány nap múlva elkezdenek süllyedni, mert a hélium kiszivárog belőlük. Ugyanez elmondható a tárolókról is. Évek teltek el, amíg a gyártók képesek voltak olyan konténert létrehozni, amely megakadályozza a hélium távozását a formátumból a meghajtó teljes élettartama alatt. A Backblaze kísérleteket végzett, és megállapította, hogy a héliummal rendelkező merevlemezek éves hibaaránya 1,03% volt, míg a hagyományosaké 1,06%. Természetesen ez a különbség olyan kicsi, hogy komoly következtetéseket levonni belőle nehéz. .
A héliummal töltött formátum tartalmazhatja a fent említett PMR technológiával enciklopédiázott merevlemezt, vagy mikrowave mágneses felvételt (MAMR), illetve hővel segített mágneses felvételt (HAMR). Bármilyen mágneses adattárolási technológia összeegyeztethető a héliummal a levegő helyett. 2014-ben az HGST ötvözte a két fejlett technológiát a 10 TB kapacitású héliumos merevlemezében, amely host által irányított fedett mágneses felvételt, azaz SMR-t (Shingled magnetic recording) használt. Egy kicsit foglalkozzunk az SMR-rel, majd vizsgáljuk meg a MAMR-t és a HAMR-t.
Fedett mágneses felvétel technológia
Korábban áttekintettük a perpendikuláris mágneses felvételt (PMR), amely az SMR elődje volt. A PMR-től eltérően az SMR új sávokat rögzít, amelyek részben átfedik a korábban rögzített mágneses sávot. Ez viszont a korábbi sávot keskenyebbé teszi, biztosítva a sávok nagyobb sűrűségét. A technológia neve arra utal, hogy a sávok átfedése nagyon hasonlít a tetőcserepekre.
Az SMR sokkal bonyolultabb írási folyamatot eredményez, mivel amikor az egyik sávra írunk, a szomszédos sávot újra kell írni. Ez nem észlelhető, amikor a lemez háttér üres, és az adatok folyamatosak. De amint elkezd újraírni egy sávsorozatot, amely már tartalmaz adatokat, a meglévő szomszédos adatok törlődnek. Ha a szomszédos sáv adatokkal rendelkezik, azt újra kell írni. Ez meglehetősen hasonlít a NAND flashre, amiről korábban beszéltünk.
Az SMR-eszközök az integrált szoftver kezelésével képesek elrejteni ezt a bonyolultságot, így a felhasználói felület hasonló bármely más merevlemezhez. Másrészt, a házigazdák által vezérelt SMR-eszközök speciális alkalmazás- és operációs rendszer-alkalmazás nélkül nem teszik lehetővé ezen lemezek használatát. A házigazdának szigorúan sorozatban kell végrehajtania az írást az eszközökön. Ezáltal az eszközök teljesítménye 100%-ban előrejelezhető. A Seagate 2013-ban kezdte meg az SMR-lemezek szállítását, azt állítva, hogy sűrűségük 25%-kal nagyobb, mint a PMR sűrűsége.
Mikrohullámú mágneses rögzítés (MAMR)
A mikrohullámú mágneses rögzítés (MAMR) egy mágneses memória technológia, amely olyan energiát használ, amely hasonló a HAMR-hoz. A MAMR egyik fontos része a Spin Torque Oscillator (STO) vagy a „spin-torziós generátor”. Az STO közvetlenül a rögzítési fej közelében helyezkedik el. Az STO-ban áram alkalmazásakor 20-40 GHz frekvenciájú körkörös elektromágneses tér keletkezik az elektronok spinjeinek polarizációja révén.
Ilyen mező hatására a MAMR-hez használt ferromágnesben rezonancia lép fel, ami a mágneses momentumok precesszióját eredményezi ezen a területen. Gyakorlatilag a mágneses momentum eltér az tengelyétől, és a rögzítési fejnek lényegesen kevesebb energiára van szüksége a irányának megváltoztatásához (fordításhoz).
A MAMR-technológia alkalmazása lehetővé teszi olyan ferromágneses anyagok használatát, amelyek nagyobb koercitív erővel rendelkeznek, így csökkenthető a mágneses domainek mérete anélkül, hogy félni kellene a szuperparamágneses hatástól. Az STO generátor segít csökkenteni a rögzítési fej méretét, lehetővé téve az információ rögzítését kisebb méretű mágneses domainekben, így növelve a sűrűséget.
A Western Digital, más néven WD, 2017-ben mutatta be ezt a technológiát. Nem sokkal később, 2018-ban a Toshiba is támogatta ezt a technológiát. Miközben a WD és a Toshiba az MAMR-technológia felfedezésén dolgozik, a Seagate a HAMR-ra fókuszál.
Hőmágneses rögzítés (HAMR)
A hősegített mágneses felvétel (HAMR) egy energiatakarékos mágneses adat tárolási technológia, amely jelentősen megnöveli az adatmennyiséget, amelyet mágneses eszközökön, például merevlemezen lehet tárolni, a lézer által kibocsátott hő segítségével, hogy az adatokat a merevlemez aljzatának felületére írja. A hőnek köszönhetően az adatok bitek sokkal közelebb helyezkednek el egymáshoz a lemezen, ami lehetővé teszi az adatok sűrűségének és kapacitásának növelését.
Ez a technológia meglehetősen nehezen valósítható meg. A 200 mW teljesítményű lézer gyorsan a rendkívül kicsi területet 400 °C-ra írás előtt, anélkül, hogy zavarja vagy károsítaná a lemez többi adatát. A fűtési, adatírási és hűtési folyamatnak kevesebb mint egy nanosecundum alatt kell befejeződnie. Ezen feladatok megoldásához nanoskalás felületi plazmonok kifejlesztésére volt szükség, más néven felszíni lézerek, a lézeres közvetlen melegítés helyett, valamint új típusu üveglemezekre és hőszabályozó bevonatokra, amelyek elviselik a gyors, pontszerű felmelegítést anélkül, hogy kárt okoznának az írófejben vagy a közeli adatokban, és különféle egyéb műszaki problémákat kellett leküzdeni.
Számos szkeptikus vélemény ellenére a Seagate 2013-ban először mutatta be ezt a technológiát. Az első lemezek 2018-ban kezdtek megjelenni.
A film vége, tekerj a kezdetre!
1951-től kezdtük, és a tárolási technológia jövőjébe tekintve zárjuk le a cikket. Az adat tárolás az idők folyamán jelentősen megváltozott: a papírszalagról, a fémről és mágneses tárolásokról, zsinórmemóriáról, forgólemezekről, optikai lemezekről, flash memóriáról és egyéb megoldásokról. A fejlődés során gyorsabb, kompaktabb és teljesítményes adat tárolók jelentek meg.
Ha összehasonlítjuk az NVMe-t az 1951-es UNISERVO fém szalaggal, az NVMe 486 111%-kal több számot tud másodpercenként olvasni. Ha összehasonlítjuk az NVMe-t a gyerekkorom kedvencével, a Zip-lemezekkel, az NVMe 213,623%-kal több számot olvas másodpercenként.
Az egyetlen dolog, ami állandó, az a 0 és 1 használata. Az módszerek, ahogyan ezt megvalósítjuk, nagymértékben változnak. Remélem, legközelebb, amikor CD-RW-t írsz barátodnak zeneszámokkal, vagy otthoni videódat tárolod Optikai Lemez Archívumban, arra gondolsz, hogy a nem tükröző felület értéke 0-ra, míg a tükröző értéke 1-re fordít át. Vagy ha mixet írsz kazettára, emlékezz, hogy ez szorosan kapcsolódik a Commodore PET Datasette-hez. Végül, ne feledd, hogy légy kedves és tekerd vissza.
Köszönöm és a finom falatokért (nem tudok magammal mit kezdeni) az egész cikk alatt!
Milyen hasznos dolgokat olvashat még a blogban
→
→
→
→
→
Iratkozzon fel az -csatorna, hogy ne maradj le a következő cikkről! Hetente legfeljebb kétszer írunk és csak lényegre törően. Emlékeztetjük, hogy a Cloud4Y biztonságos és megbízható távoli hozzáférést tud biztosítani az üzleti alkalmazásokhoz és információkhoz, amelyek elengedhetetlenek az üzletmenet folyamatosságához. A távoli munka egy további akadályt jelent a koronavírus terjedésének megakadályozásában. Részletek menedzsereinknél a .
Forrás: habr.com
