Kehidupan satu byte data

Penyedia cloud mana pun menawarkan layanan penyimpanan data. Ini bisa berupa penyimpanan dingin dan panas, penyimpanan sedingin es, dll. Menyimpan informasi di cloud cukup nyaman. Namun bagaimana sebenarnya data disimpan 10, 20, 50 tahun yang lalu? Cloud4Y menerjemahkan artikel menarik yang membahas hal ini.

Satu byte data dapat disimpan dengan berbagai cara, seiring dengan bermunculannya media penyimpanan baru yang lebih canggih dan lebih cepat. Byte adalah unit penyimpanan dan pemrosesan informasi digital, yang terdiri dari delapan bit. Satu bit dapat berisi 0 atau 1.

Dalam kasus kartu berlubang, bit disimpan sebagai ada/tidaknya lubang pada kartu di lokasi tertentu. Jika kita kembali ke Mesin Analitik Babbage, register yang menyimpan angka adalah roda gigi. Dalam perangkat penyimpanan magnetik seperti kaset dan disk, bit diwakili oleh polaritas area tertentu dari film magnetik. Dalam memori akses acak dinamis (DRAM) modern, bit sering direpresentasikan sebagai muatan listrik dua tingkat yang disimpan dalam perangkat yang menyimpan energi listrik dalam medan listrik. Wadah yang terisi atau habis menyimpan sedikit data.

Pada Juni 1956 Werner Buchholz menemukan kata itu byte untuk menunjukkan sekelompok bit yang digunakan untuk mengkodekan satu karakter teks. Mari kita bicara sedikit tentang pengkodean karakter. Mari kita mulai dengan kode standar Amerika untuk pertukaran informasi, atau ASCII. ASCII didasarkan pada alfabet Inggris, jadi setiap huruf, angka, dan simbol (az, AZ, 0-9, +, - , /, ",!, dll. ) direpresentasikan sebagai bilangan bulat 7-bit dari 32 hingga 127. Ini tidak terlalu "ramah" untuk bahasa lain. Untuk mendukung bahasa lain, Unicode memperluas ASCII. Dalam Unicode setiap karakter direpresentasikan sebagai titik kode, atau simbol, misalnya , huruf kecil j adalah U+006A, di mana U adalah singkatan dari Unicode dan kemudian angka heksadesimal.

UTF-8 adalah standar untuk merepresentasikan karakter sebagai delapan bit, memungkinkan setiap titik kode dalam rentang 0-127 disimpan dalam satu byte. Jika kita mengingat ASCII, ini cukup normal untuk karakter bahasa Inggris, tetapi karakter bahasa lain sering kali dinyatakan dalam dua byte atau lebih. UTF-16 adalah standar untuk merepresentasikan karakter sebagai 16 bit, dan UTF-32 adalah standar untuk merepresentasikan karakter sebagai 32 bit. Dalam ASCII, setiap karakter adalah satu byte, tetapi dalam Unicode, yang seringkali tidak sepenuhnya benar, sebuah karakter dapat menempati 1, 2, 3 atau lebih byte. Artikel ini akan menggunakan pengelompokan ukuran bit yang berbeda. Jumlah bit dalam satu byte bervariasi tergantung pada desain media.

Pada artikel ini, kita akan melakukan perjalanan kembali ke masa lalu melalui berbagai media penyimpanan untuk mempelajari sejarah penyimpanan data. Kita tidak akan pernah mempelajari secara mendalam setiap media penyimpanan yang pernah ditemukan. Ini adalah artikel informasi menyenangkan yang sama sekali tidak mengklaim memiliki makna ensiklopedis.

Ayo mulai. Katakanlah kita memiliki byte data untuk disimpan: huruf j, baik sebagai byte 6a yang dikodekan, atau sebagai biner 01001010. Saat kita melakukan perjalanan melintasi waktu, byte data akan digunakan dalam beberapa teknologi penyimpanan yang akan dijelaskan.

1951

Kisah kami dimulai pada tahun 1951 dengan tape drive UNIVAC UNISERVO untuk komputer UNIVAC 1. Itu adalah tape drive pertama yang dibuat untuk komputer komersial. Tali jamnya terbuat dari potongan tipis perunggu berlapis nikel, lebar 12,65 mm (disebut Vicalloy) dan panjang hampir 366 meter. Byte data kami dapat disimpan pada 7 karakter per detik pada pita yang bergerak dengan kecepatan 200 meter per detik. Pada titik sejarah ini, Anda dapat mengukur kecepatan algoritma penyimpanan berdasarkan jarak yang ditempuh tape.

1952

Maju cepat satu tahun ke tanggal 21 Mei 1952, ketika IBM mengumumkan peluncuran unit pita magnetik pertamanya, IBM 726. Byte data kami sekarang dapat dipindahkan dari pita logam UNISERVO ke pita magnetik IBM. Rumah baru ini ternyata sangat nyaman untuk byte data kami yang sangat kecil, karena tape dapat menyimpan hingga 2 juta digit. Pita magnetik 7 jalur ini bergerak dengan kecepatan 1,9 meter per detik dengan baud rate 12 angka atau 7500 символов (pada waktu itu disebut grup penyalinan) per detik. Sebagai referensi: rata-rata artikel di Habré memiliki sekitar 10 karakter.

Tape IBM 726 memiliki tujuh track, enam di antaranya digunakan untuk menyimpan informasi, dan satu untuk kontrol paritas. Satu reel mampu menampung tape sepanjang 400 meter dengan lebar 1,25 cm, kecepatan transfer data secara teoritis mencapai 12,5 ribu karakter per detik; kepadatan rekaman adalah 40 bit per sentimeter. Sistem ini menggunakan metode "saluran vakum" di mana lingkaran pita disirkulasikan di antara dua titik. Hal ini memungkinkan rekaman itu mulai dan berhenti dalam sepersekian detik. Hal ini dicapai dengan menempatkan kolom vakum yang panjang di antara gulungan pita dan kepala baca/tulis untuk menyerap peningkatan tegangan yang tiba-tiba pada pita, yang tanpanya pita biasanya akan pecah. Cincin plastik yang dapat dilepas di bagian belakang gulungan pita memberikan perlindungan tulis. Satu gulungan kaset dapat menyimpan sekitar 1,1 megabita.

Ingat kaset VHS. Apa yang harus Anda lakukan untuk menonton film itu lagi? Putar ulang kasetnya! Berapa kali Anda memutar kaset untuk pemutar Anda dengan pensil agar tidak membuang-buang baterai dan membuat kaset sobek atau macet? Hal yang sama dapat dikatakan mengenai kaset yang digunakan untuk komputer. Program tidak bisa begitu saja berpindah-pindah kaset atau mengakses data secara acak, mereka bisa membaca dan menulis data secara berurutan.

1956

Beberapa tahun kemudian, pada tahun 1956, era penyimpanan disk magnetik dimulai dengan penyelesaian sistem komputer RAMAC 305 oleh IBM, yang dipasok oleh Zellerbach Paper. Frisco. Komputer ini merupakan komputer pertama yang menggunakan harddisk dengan kepala bergerak. Drive disk RAMAC terdiri dari lima puluh piring logam bermagnet dengan diameter 60,96 cm, mampu menyimpan sekitar lima juta karakter data, 7 bit per karakter, dan berputar pada 1200 putaran per menit. Kapasitas penyimpanannya sekitar 3,75 megabyte.

RAMAC memungkinkan akses real-time ke data dalam jumlah besar, tidak seperti pita magnetik atau kartu berlubang. IBM mengiklankan RAMAC mampu menyimpan setara dengan 64 kartu berlubang. Sebelumnya, RAMRAC memperkenalkan konsep pemrosesan transaksi secara terus menerus saat terjadi, sehingga data dapat segera diambil saat masih segar. Data kami di RAMAC sekarang dapat diakses dengan kecepatan 100 bit per detik. Sebelumnya, ketika menggunakan kaset, kita harus menulis dan membaca data berurutan, dan kita tidak bisa secara tidak sengaja berpindah ke bagian lain dari kaset tersebut. Akses acak real-time terhadap data benar-benar revolusioner pada saat itu.

1963

Mari kita maju ke tahun 1963 ketika DECtape diperkenalkan. Nama tersebut berasal dari Digital Equipment Corporation, yang dikenal sebagai DEC. DECtape tidak mahal dan dapat diandalkan, sehingga digunakan di banyak generasi komputer DEC. Itu adalah selotip 19mm, dilaminasi dan diapit di antara dua lapisan Mylar pada gulungan empat inci (10,16 cm).

Berbeda dengan pendahulunya yang berat dan besar, DECtape dapat dibawa dengan tangan. Ini menjadikannya pilihan terbaik untuk komputer pribadi. Berbeda dengan 7 track, DECtape memiliki 6 track data, 2 track isyarat, dan 2 untuk jam. Data direkam pada 350 bit per inci (138 bit per cm). Byte data kami, yang berukuran 8 bit namun dapat diperluas hingga 12, dapat ditransfer ke DECtape dengan kecepatan 8325 kata 12-bit per detik pada kecepatan pita 93 (±12) inci per beri aku waktu sebentar. Angka ini 8% lebih banyak per detik dibandingkan pita logam UNISERVO pada tahun 1952.
 

1967

Empat tahun kemudian, pada tahun 1967, sebuah tim kecil IBM mulai mengerjakan floppy drive IBM, dengan nama kode Ikan kecil. Kemudian tim tersebut ditugaskan untuk mengembangkan cara yang andal dan murah untuk memuat mikrokode ke dalamnya mainframe Sistem IBM/370. Proyek ini kemudian diubah tujuannya dan digunakan kembali untuk memuat mikrokode ke dalam pengontrol untuk Fasilitas Penyimpanan Akses Langsung IBM 3330, dengan nama kode Merlin.

Byte kami sekarang dapat disimpan pada floppy disk Mylar yang dilapisi magnetis berukuran 8 inci, yang sekarang dikenal sebagai floppy disk. Pada saat dirilis, produk tersebut disebut Sistem Floppy Disk Drive IBM 23FD. Disk tersebut dapat menampung 80 kilobyte data. Tidak seperti hard drive, pengguna dapat dengan mudah memindahkan floppy disk dalam cangkang pelindung dari satu drive ke drive lainnya. Kemudian, pada tahun 1973, IBM merilis floppy disk baca/tulis, yang kemudian menjadi industri standar.
 

1969

 Pada tahun 1969, Apollo Guidance Computer (AGC) dengan memori tali diluncurkan di atas pesawat ruang angkasa Apollo 11, yang membawa astronot Amerika ke Bulan dan kembali lagi. Memori tali ini dibuat dengan tangan dan dapat menampung 72 kilobyte data. Produksi memori tali membutuhkan banyak tenaga kerja, lambat, dan membutuhkan keterampilan yang mirip dengan menenun; itu bisa memakan waktu bulan. Tapi itu adalah alat yang tepat untuk saat-saat ketika penting untuk menyesuaikan secara maksimal ke dalam ruang yang sangat terbatas. Ketika kawat melewati salah satu untaian melingkar, itu mewakili 1. Kawat yang melewati untaian mewakili 0. Byte data kami memerlukan seseorang untuk menenun beberapa menit ke dalam tali.

1977

Pada tahun 1977, Commodore PET, komputer pribadi pertama (sukses), dirilis. PET tersebut menggunakan Commodore 1530 Datasette yang artinya data plus kaset. PET mengubah data menjadi sinyal audio analog, yang kemudian disimpan kaset. Hal ini memungkinkan kami menciptakan solusi penyimpanan yang hemat biaya dan andal, meskipun sangat lambat. Data byte kecil kami dapat ditransfer dengan kecepatan sekitar 60-70 byte per beri aku waktu sebentar. Kaset dapat menampung sekitar 100 kilobyte per sisi berdurasi 30 menit, dengan dua sisi per kaset. Misalnya, satu sisi kaset dapat menampung sekitar dua gambar berukuran 55 KB. Kumpulan data juga digunakan di Commodore VIC-20 dan Commodore 64.

1978

Setahun kemudian, pada tahun 1978, MCA dan Philips memperkenalkan LaserDisc dengan nama "Discovision". Jaws adalah film pertama yang dijual di LaserDisc di Amerika Serikat. Kualitas audio dan videonya jauh lebih baik dibandingkan pesaingnya, namun laserdisc terlalu mahal bagi sebagian besar konsumen. LaserDisc tidak dapat direkam, tidak seperti kaset VHS yang digunakan untuk merekam program televisi. Disk laser bekerja dengan video analog, audio stereo FM analog, dan kode pulsa modulasi, atau PCM, audio digital. Cakram tersebut berdiameter 12 inci (30,47 cm) dan terdiri dari dua cakram aluminium satu sisi yang dilapisi plastik. Saat ini LaserDisc dikenang sebagai dasar dari CD dan DVD.

1979

Setahun kemudian, pada tahun 1979, Alan Shugart dan Finis Conner mendirikan Seagate Technology dengan ide untuk menskalakan hard drive ke ukuran floppy disk 5 ¼ inci, yang merupakan standar pada saat itu. Produk pertama mereka pada tahun 1980 adalah hard drive Seagate ST506, hard drive pertama untuk komputer kompak. Disk tersebut menampung lima megabyte data, yang pada saat itu lima kali lebih besar dari floppy disk standar. Para pendiri mampu mencapai tujuan mereka untuk mengurangi ukuran disk menjadi ukuran floppy disk 5¼ inci. Perangkat penyimpanan data baru berupa pelat logam kaku yang kedua sisinya dilapisi dengan lapisan tipis bahan penyimpan data magnetik. Byte data kami dapat ditransfer ke disk dengan kecepatan 625 kilobyte per beri aku waktu sebentar. Itu kira-kira GIF seperti itu.

1981

Beberapa tahun kemudian, pada tahun 1981, Sony memperkenalkan floppy disk 3,5 inci pertama. Hewlett-Packard menjadi pengguna pertama teknologi ini pada tahun 1982 dengan HP-150-nya. Hal ini membuat floppy disk 3,5 inci terkenal dan digunakan secara luas di seluruh dunia. industri. Floppy disk tersebut berbentuk satu sisi dengan kapasitas terformat sebesar 161.2 kilobyte dan kapasitas tidak terformat sebesar 218.8 kilobyte. Pada tahun 1982, versi dua sisi dirilis, dan konsorsium Microfloppy Industry Committee (MIC) yang terdiri dari 23 perusahaan media mendasarkan spesifikasi floppy 3,5 inci pada desain asli Sony, memperkuat format tersebut ke dalam sejarah seperti yang kita kenal sekarang. kita tahu. Sekarang byte data kita dapat disimpan pada versi awal salah satu media penyimpanan paling umum: floppy disk 3,5 inci. Kemudian, sepasang disket 3,5 inci dengan Jalur Oregon menjadi bagian terpenting dari masa kecilku.

1984

Tak lama kemudian, pada tahun 1984, peluncuran Compact Disc Read-Only Memory (CD-ROM) diumumkan. Ini adalah CD-ROM 550 megabyte dari Sony dan Philips. Formatnya berkembang dari CD dengan audio digital, atau CD-DA, yang digunakan untuk mendistribusikan musik. CD-DA dikembangkan oleh Sony dan Philips pada tahun 1982 dan memiliki kapasitas 74 menit. Menurut legenda, ketika Sony dan Philips sedang menegosiasikan standar CD-DA, salah satu dari empat orang bersikeras bahwa mereka bisa berisi seluruh Simfoni Kesembilan. Produk pertama yang dirilis dalam bentuk CD adalah Grolier's Electronic Encyclopedia yang diterbitkan pada tahun 1985. Ensiklopedia ini berisi sembilan juta kata, yang hanya memakan 12% dari ruang disk yang tersedia, yaitu 553 mebibita. Kami akan memiliki lebih dari cukup ruang untuk sebuah ensiklopedia dan satu byte data. Segera setelah itu, pada tahun 1985, perusahaan komputer bekerja sama untuk menciptakan standar untuk disk drive sehingga komputer mana pun dapat membacanya.

1984

Juga pada tahun 1984, Fujio Masuoka mengembangkan jenis memori gerbang mengambang baru yang disebut memori flash, yang mampu dihapus dan ditulis ulang berkali-kali.

Mari kita luangkan waktu sejenak untuk melihat memori flash menggunakan transistor gerbang mengambang. Transistor adalah gerbang listrik yang dapat dihidupkan dan dimatikan satu per satu. Karena setiap transistor dapat berada dalam dua keadaan berbeda (hidup dan mati), ia dapat menyimpan dua angka berbeda: 0 dan 1. Gerbang mengambang mengacu pada gerbang kedua yang ditambahkan ke transistor tengah. Gerbang kedua ini diisolasi dengan lapisan oksida tipis. Transistor ini menggunakan tegangan kecil yang diterapkan pada gerbang transistor untuk menunjukkan apakah transistor hidup atau mati, yang pada gilirannya diterjemahkan menjadi 0 atau 1.
 
Dengan gerbang mengambang, ketika tegangan yang sesuai diterapkan melalui lapisan oksida, elektron mengalir melaluinya dan tersangkut di gerbang. Oleh karena itu, meskipun listrik dimatikan, elektron tetap berada di sana. Jika tidak ada elektron pada gerbang terapung, maka elektron tersebut mewakili angka 1, dan jika elektron tertahan, maka elektron tersebut mewakili angka 0. Membalikkan proses ini dan memberikan tegangan yang sesuai melalui lapisan oksida dalam arah yang berlawanan akan menyebabkan elektron mengalir melalui gerbang terapung. dan mengembalikan transistor kembali ke keadaan semula. Oleh karena itu sel dibuat dapat diprogram dan tidak mudah menguap. Byte kita dapat diprogram ke dalam transistor sebagai 01001010, dengan elektron, dengan elektron terjebak di gerbang mengambang untuk mewakili angka nol.

Desain Masuoka sedikit lebih terjangkau tetapi kurang fleksibel dibandingkan PROM yang dapat dihapus secara elektrik (EEPROM), karena memerlukan beberapa kelompok sel yang harus dihapus bersama-sama, namun hal ini juga menyebabkan kecepatannya.

Saat itu, Masuoka sedang bekerja di Toshiba. Dia akhirnya berhenti bekerja di Universitas Tohoku karena dia tidak senang karena perusahaan tidak memberikan penghargaan atas pekerjaannya. Masuoka menggugat Toshiba, menuntut kompensasi. Pada tahun 2006, ia dibayar 87 juta yuan atau setara dengan 758 ribu dollar AS. Hal ini tampaknya masih tidak signifikan mengingat betapa besarnya pengaruh memori flash di industri.

Meskipun kita berbicara tentang memori flash, perlu diperhatikan juga perbedaan antara memori flash NOR dan NAND. Seperti yang sudah kita ketahui dari Masuoka, flash menyimpan informasi dalam sel memori yang terdiri dari transistor floating gate. Nama-nama teknologi tersebut berhubungan langsung dengan bagaimana sel-sel memori diatur.

Dalam flash NOR, masing-masing sel memori dihubungkan secara paralel untuk menyediakan akses acak. Arsitektur ini mengurangi waktu baca yang diperlukan untuk akses acak ke instruksi mikroprosesor. Memori flash NOR ideal untuk aplikasi dengan kepadatan rendah yang sebagian besar bersifat read-only. Inilah sebabnya mengapa sebagian besar CPU memuat firmware-nya, biasanya dari memori flash NOR. Masuoka dan rekan-rekannya memperkenalkan penemuan flash NOR pada tahun 1984 dan flash NAND pada tahun XNUMX 1987.

Pengembang NAND Flash meninggalkan fitur akses acak untuk mencapai ukuran sel memori yang lebih kecil. Hal ini menghasilkan ukuran chip yang lebih kecil dan biaya per bit yang lebih rendah. Arsitektur memori flash NAND terdiri dari delapan bagian transistor memori yang dihubungkan secara seri. Hal ini mencapai kepadatan penyimpanan yang tinggi, ukuran sel memori yang lebih kecil, serta penulisan dan penghapusan data yang lebih cepat karena dapat memprogram blok data secara bersamaan. Hal ini dicapai dengan mengharuskan data ditulis ulang ketika tidak ditulis secara berurutan dan data sudah ada blok.

1991

Mari kita beralih ke tahun 1991, ketika prototipe solid-state drive (SSD) dibuat oleh SanDisk, yang saat itu dikenal sebagai Disk Matahari. Desainnya menggabungkan rangkaian memori flash, chip memori non-volatil, dan pengontrol cerdas untuk secara otomatis mendeteksi dan memperbaiki sel yang rusak. Kapasitas disk adalah 20 megabyte dengan faktor bentuk 2,5 inci, dan biayanya diperkirakan sekitar $1000. Disk ini digunakan oleh IBM di komputer ThinkPad.

1994

Salah satu media penyimpanan favorit pribadi saya sejak kecil adalah Zip Disk. Pada tahun 1994, Iomega merilis Zip Disk, kartrid 100 megabita dalam faktor bentuk 3,5 inci, sedikit lebih tebal daripada drive standar 3,5 inci. Versi drive yang lebih baru dapat menyimpan hingga 2 gigabyte. Kenyamanan dari disk ini adalah ukurannya sebesar floppy disk, namun memiliki kemampuan untuk menyimpan data dalam jumlah yang lebih besar. Byte data kami dapat ditulis ke disk Zip dengan kecepatan 1,4 megabyte per detik. Sebagai perbandingan, pada saat itu, floppy disk berukuran 1,44 inci berukuran 3,5 megabyte ditulis dengan kecepatan sekitar 16 kilobyte per detik. Pada Zip disk, kepala membaca/menulis data tanpa kontak, seolah-olah terbang di atas permukaan, yang mirip dengan pengoperasian hard drive, tetapi berbeda dengan prinsip pengoperasian floppy disk lainnya. Zip disk segera menjadi usang karena masalah keandalan dan ketersediaan.

1994

Pada tahun yang sama, SanDisk memperkenalkan CompactFlash, yang banyak digunakan pada kamera video digital. Seperti halnya CD, kecepatan CompactFlash didasarkan pada peringkat "x" seperti 8x, 20x, 133x, dll. Kecepatan transfer data maksimum dihitung berdasarkan kecepatan bit CD audio asli, 150 kilobyte per detik. Kecepatan transfer terlihat seperti R = Kx150 kB/s, dimana R adalah kecepatan transfer dan K adalah kecepatan nominal. Jadi untuk CompactFlash 133x, byte data kita akan ditulis sebesar 133x150 kB/s atau sekitar 19 kB/s atau 950 MB/s. Asosiasi CompactFlash didirikan pada tahun 19,95 dengan tujuan menciptakan standar industri untuk kartu memori flash.

1997

Beberapa tahun kemudian, pada tahun 1997, Compact Disc Rewritable (CD-RW) dirilis. Disk optik ini digunakan untuk menyimpan data dan untuk menyalin serta mentransfer file ke berbagai perangkat. CD dapat ditulis ulang sekitar 1000 kali, hal ini bukan merupakan faktor pembatas pada saat itu karena pengguna jarang menimpa data.

CD-RW didasarkan pada teknologi yang mengubah reflektifitas suatu permukaan. Dalam kasus CD-RW, pergeseran fasa pada lapisan khusus yang terdiri dari perak, telurium dan indium menyebabkan kemampuan memantulkan atau tidak memantulkan berkas baca, yang artinya 0 atau 1. Bila senyawa dalam keadaan kristal, maka senyawa tersebut adalah tembus cahaya, yang artinya 1. Ketika senyawa melebur menjadi keadaan amorf, senyawa tersebut menjadi buram dan tidak reflektif, yang mana sarana 0. Jadi kita bisa menulis byte data kita sebagai 01001010.

DVD akhirnya mengambil alih sebagian besar pangsa pasar CD-RW.

1999

Mari kita beralih ke tahun 1999, ketika IBM memperkenalkan hard drive terkecil di dunia pada saat itu: microdrive IBM 170MB dan 340MB. Ini adalah hard drive kecil berukuran 2,54 cm yang dirancang agar sesuai dengan slot CompactFlash Tipe II. Direncanakan untuk membuat perangkat yang akan digunakan seperti CompactFlash, namun dengan kapasitas memori yang lebih besar. Namun, mereka segera digantikan oleh USB flash drive dan kemudian oleh kartu CompactFlash yang lebih besar setelah tersedia. Seperti hard drive lainnya, microdrive bersifat mekanis dan berisi disk kecil yang berputar.

2000

Setahun kemudian, pada tahun 2000, USB flash drive diperkenalkan. Drive tersebut terdiri dari memori flash yang dikemas dalam faktor bentuk kecil dengan antarmuka USB. Tergantung pada versi antarmuka USB yang digunakan, kecepatannya mungkin berbeda-beda. USB 1.1 dibatasi hingga 1,5 megabit per detik, sedangkan USB 2.0 dapat menangani 35 megabit per detik beri aku waktu sebentar, dan USB 3.0 adalah 625 megabit per detik. Drive USB 3.1 Tipe C pertama diumumkan pada Maret 2015 dan memiliki kecepatan baca/tulis 530 megabit per detik. Berbeda dengan floppy disk dan drive optik, perangkat USB lebih sulit tergores, namun tetap memiliki kemampuan yang sama untuk menyimpan data, serta mentransfer dan membuat cadangan file. Floppy dan CD drive dengan cepat digantikan oleh port USB.

2005

Pada tahun 2005, produsen hard disk drive (HDD) mulai mengirimkan produk menggunakan perekaman magnetik tegak lurus, atau PMR. Yang cukup menarik, hal ini terjadi pada saat yang sama ketika iPod Nano mengumumkan penggunaan memori flash sebagai pengganti hard drive 1 inci di iPod Mini.

Hard drive biasa berisi satu atau lebih hard drive yang dilapisi dengan film sensitif magnetis yang terdiri dari butiran magnet kecil. Data direkam ketika kepala perekam magnetik terbang tepat di atas disk yang berputar. Ini sangat mirip dengan pemutar rekaman gramofon tradisional, satu-satunya perbedaan adalah bahwa pada gramofon, stylus bersentuhan fisik dengan rekaman. Saat cakram berputar, udara yang bersentuhan dengannya menciptakan angin sepoi-sepoi. Sama seperti udara pada sayap pesawat menghasilkan gaya angkat, udara juga menghasilkan gaya angkat pada kepala airfoil kepala disk. Kepala dengan cepat mengubah magnetisasi salah satu wilayah magnet butiran sehingga kutub magnetnya mengarah ke atas atau ke bawah, menunjukkan 1 atau 0.
 
Pendahulu PMR adalah rekaman magnetik longitudinal, atau LMR. Kepadatan rekaman PMR bisa lebih dari tiga kali lipat dari LMR. Perbedaan utama antara PMR dan LMR adalah struktur butiran dan orientasi magnetis dari data yang disimpan media PMR berbentuk kolom, bukan memanjang. PMR memiliki stabilitas termal yang lebih baik dan rasio signal-to-noise (SNR) yang lebih baik karena pemisahan dan keseragaman butiran yang lebih baik. Ia juga dilengkapi kemampuan rekam yang lebih baik berkat bidang kepala yang lebih kuat dan penyelarasan media magnetik yang lebih baik. Seperti LMR, keterbatasan mendasar PMR didasarkan pada stabilitas termal bit data yang ditulis oleh magnet dan kebutuhan untuk memiliki SNR yang cukup untuk membaca informasi tertulis.

2007

Pada tahun 2007, hard drive 1 TB pertama dari Hitachi Global Storage Technologies diumumkan. Hitachi Deskstar 7K1000 menggunakan lima piringan 3,5 inci 200GB dan berputar pada kecepatan 7200 rpm Ini merupakan peningkatan yang signifikan dibandingkan hard drive pertama di dunia, IBM RAMAC 350, yang berkapasitas sekitar 3,75 megabyte. Oh, seberapa jauh kemajuan kita dalam 51 tahun! Tapi tunggu, ada sesuatu yang lebih.

2009

Pada tahun 2009, pekerjaan teknis dimulai pada pembuatan memori ekspres non-volatil, atau NVMe. Memori non-volatil (NVM) adalah jenis memori yang dapat menyimpan data secara permanen, berbeda dengan memori volatil yang memerlukan daya konstan untuk menyimpan data. NVMe menjawab kebutuhan antarmuka pengontrol host yang dapat diskalakan untuk komponen periferal berbasis semikonduktor berkemampuan PCIe, oleh karena itu dinamakan NVMe. Lebih dari 90 perusahaan diikutsertakan dalam kelompok kerja untuk mengembangkan proyek tersebut. Ini semua didasarkan pada upaya untuk mendefinisikan Spesifikasi Antarmuka Pengontrol Host Memori Non-Volatile (NVMHCIS). Drive NVMe terbaik saat ini dapat menangani sekitar 3500 megabyte per detik untuk membaca dan 3300 megabyte per detik untuk menulis. Menulis byte data j yang kami mulai sangat cepat dibandingkan dengan beberapa menit memori tali tenun tangan untuk Apollo Guidance Computer.

Sekarang dan masa depan

Memori Kelas Penyimpanan

Sekarang kita telah melakukan perjalanan kembali ke masa lalu (ha!), mari kita lihat keadaan Memori Kelas Penyimpanan saat ini. SCM, seperti NVM, kuat, namun SCM juga memberikan kinerja yang lebih unggul atau sebanding dengan memori utama, dan kemampuan alamat byte. Tujuan SCM adalah untuk memecahkan beberapa masalah cache saat ini, seperti kepadatan memori akses acak statis (SRAM) yang rendah. Dengan Dynamic Random Access Memory (DRAM), kita dapat mencapai kepadatan yang lebih baik, namun hal ini mengakibatkan akses menjadi lebih lambat. DRAM juga memerlukan daya konstan untuk menyegarkan memori. Mari kita pahami ini sedikit. Daya diperlukan karena muatan listrik pada kapasitor bocor sedikit demi sedikit, artinya tanpa adanya intervensi, data pada chip akan segera hilang. Untuk mencegah kebocoran tersebut, DRAM memerlukan sirkuit penyegaran memori eksternal yang secara berkala menulis ulang data di kapasitor, mengembalikannya ke muatan aslinya.

Memori perubahan fase (PCM)

Sebelumnya, kita telah melihat bagaimana perubahan fase pada CD-RW. PCM serupa. Bahan pengubah fasa biasanya Ge-Sb-Te, juga dikenal sebagai GST, yang dapat berada dalam dua keadaan berbeda: amorf dan kristal. Keadaan amorf memiliki resistansi yang lebih tinggi, yang dilambangkan dengan 0, dibandingkan dengan keadaan kristal, yang dilambangkan dengan 1. Dengan menetapkan nilai data ke resistansi antara, PCM dapat digunakan untuk menyimpan beberapa keadaan sebagai MLC.

Memori akses acak torsi transfer putaran (STT-RAM)

STT-RAM terdiri dari dua lapisan magnet permanen feromagnetik yang dipisahkan oleh dielektrik, suatu isolator yang dapat mentransmisikan gaya listrik tanpa menghantarkan. Ini menyimpan bit data berdasarkan perbedaan arah magnet. Satu lapisan magnet yang disebut lapisan referensi mempunyai arah magnet yang tetap, sedangkan lapisan magnet lainnya yang disebut lapisan bebas mempunyai arah magnet yang dikendalikan oleh arus yang dilewatkan. Untuk 1, arah magnetisasi kedua lapisan sejajar. Untuk 0, kedua lapisan mempunyai arah magnet yang berlawanan.

Memori akses acak resistif (ReRAM)
Sel ReRAM terdiri dari dua elektroda logam yang dipisahkan oleh lapisan oksida logam. Mirip seperti desain memori flash Masuoka, di mana elektron menembus lapisan oksida dan terjebak di gerbang mengambang, atau sebaliknya. Namun, dengan ReRAM, keadaan sel ditentukan berdasarkan konsentrasi oksigen bebas di lapisan oksida logam.

Meskipun teknologi ini menjanjikan, namun masih terdapat kelemahan. PCM dan STT-RAM memiliki latensi tulis yang tinggi. Latensi PCM sepuluh kali lebih tinggi dibandingkan DRAM, sedangkan latensi STT-RAM sepuluh kali lebih tinggi dibandingkan SRAM. PCM dan ReRAM memiliki batasan berapa lama penulisan dapat terjadi sebelum terjadi kesalahan serius, yang berarti elemen memori macet nilai tertentu.

Pada bulan Agustus 2015, Intel mengumumkan peluncuran Optane, produk berbasis 3DXPoint. Optane mengklaim kinerja 1000 kali lipat dari SSD NAND dengan harga empat hingga lima kali lebih tinggi dari memori flash. Optane adalah bukti bahwa SCM lebih dari sekedar teknologi eksperimental. Menarik untuk dicermati perkembangan teknologi tersebut.

Harddisk (HDD)

Helium HDD (HHDD)

Disk helium adalah hard disk drive (HDD) berkapasitas tinggi yang diisi dengan helium dan tertutup rapat selama proses pembuatan. Seperti hard drive lainnya, seperti yang kami katakan sebelumnya, ini mirip dengan meja putar dengan pelat berputar yang dilapisi secara magnetis. Hard drive pada umumnya hanya memiliki udara di dalam rongganya, tetapi udara ini menyebabkan hambatan saat piringan berputar.

Balon helium dapat mengapung karena helium lebih ringan dari udara. Faktanya, helium memiliki kepadatan 1/7 udara, sehingga mengurangi gaya pengereman saat pelat berputar, menyebabkan berkurangnya jumlah energi yang dibutuhkan untuk memutar cakram. Namun, fitur ini bersifat sekunder, karakteristik pembeda utama helium adalah ia memungkinkan Anda mengemas 7 wafer dalam faktor bentuk yang sama yang biasanya hanya dapat menampung 5 wafer. Jika kita mengingat analogi sayap pesawat kita, maka ini adalah analog yang sempurna . Karena helium mengurangi hambatan, turbulensi dihilangkan.

Kita juga tahu bahwa balon helium mulai tenggelam setelah beberapa hari karena helium keluar dari dalamnya. Hal yang sama juga berlaku pada perangkat penyimpanan. Butuh waktu bertahun-tahun sebelum produsen mampu membuat wadah yang mencegah helium keluar dari faktor bentuknya sepanjang masa pakai hard disk. Backblaze melakukan eksperimen dan menemukan bahwa hard drive helium memiliki tingkat kesalahan tahunan sebesar 1,03%, dibandingkan dengan 1,06% untuk drive standar. Tentu saja, perbedaan ini sangat kecil sehingga kita dapat menarik kesimpulan yang serius darinya cukup sulit.

Faktor bentuk berisi helium dapat berisi hard drive yang dienkapsulasi menggunakan PMR, yang telah kita bahas di atas, atau perekaman magnetik gelombang mikro (MAMR) atau perekaman magnetik berbantuan panas (HAMR). Teknologi penyimpanan magnetik apa pun dapat dikombinasikan dengan helium, bukan udara. Pada tahun 2014, HGST menggabungkan dua teknologi mutakhir dalam hard drive helium 10 TB miliknya, yang menggunakan perekaman magnetik sirap yang dikontrol host, atau SMR (Perekaman magnetik Shinled). Mari kita bicara sedikit tentang SMR lalu lihat MAMR dan HAMR.

Teknologi Perekaman Magnetik Ubin

Sebelumnya, kita melihat rekaman magnetik tegak lurus (PMR), yang merupakan pendahulu SMR. Berbeda dengan PMR, SMR merekam jalur baru yang tumpang tindih dengan bagian jalur magnetik yang direkam sebelumnya. Hal ini pada gilirannya membuat lintasan sebelumnya menjadi lebih sempit, sehingga memungkinkan kepadatan lintasan yang lebih tinggi. Nama teknologi ini berasal dari fakta bahwa lintasan putaran sangat mirip dengan lintasan atap genteng.

SMR menghasilkan proses penulisan yang jauh lebih kompleks, karena penulisan pada satu track akan menimpa track yang berdekatan. Hal ini tidak terjadi bila media disk kosong dan data berurutan. Namun segera setelah Anda menulis ke serangkaian trek yang sudah berisi data, data yang ada di dekatnya akan terhapus. Jika track yang berdekatan berisi data, maka harus ditulis ulang. Ini sangat mirip dengan flash NAND yang kita bicarakan sebelumnya.

Perangkat SMR menyembunyikan kerumitan ini dengan mengelola firmware, sehingga menghasilkan antarmuka yang mirip dengan hard drive lainnya. Di sisi lain, perangkat SMR yang dikelola host, tanpa adaptasi khusus terhadap aplikasi dan sistem operasi, tidak akan mengizinkan penggunaan drive ini. Host harus menulis ke perangkat secara berurutan. Pada saat yang sama, kinerja perangkat dapat diprediksi 100%. Seagate mulai mengirimkan hard disk SMR pada tahun 2013, mengklaim kepadatannya 25% lebih tinggi melebihi Kepadatan PMR.

Perekaman magnetik gelombang mikro (MAMR)

Perekaman magnetik berbantuan gelombang mikro (MAMR) adalah teknologi memori magnetik yang menggunakan energi serupa dengan HAMR (dibahas selanjutnya).Bagian penting dari MAMR adalah Spin Torque Oscillator (STO). STO sendiri letaknya berdekatan dengan kepala perekam. Ketika arus dialirkan ke STO, medan elektromagnetik melingkar dengan frekuensi 20-40 GHz dihasilkan karena polarisasi putaran elektron.

Ketika terkena medan seperti itu, resonansi terjadi pada feromagnet yang digunakan untuk MAMR, yang menyebabkan presesi momen magnetik domain di bidang ini. Intinya, momen magnet menyimpang dari porosnya dan untuk mengubah arahnya (flip), kepala perekam membutuhkan energi yang jauh lebih sedikit.

Penggunaan teknologi MAMR memungkinkan pengambilan zat feromagnetik dengan gaya koersif yang lebih besar, yang berarti ukuran domain magnet dapat diperkecil tanpa takut menimbulkan efek superparamagnetik. Generator STO membantu mengurangi ukuran kepala perekam, yang memungkinkan untuk merekam informasi pada domain magnetik yang lebih kecil, dan karenanya meningkatkan kepadatan rekaman.

Western Digital, juga dikenal sebagai WD, memperkenalkan teknologi ini pada tahun 2017. Segera setelah itu, pada tahun 2018, Toshiba mendukung teknologi ini. Sementara WD dan Toshiba mengejar teknologi MAMR, Seagate bertaruh pada HAMR.

Perekaman termomagnetik (HAMR)

Perekaman magnetik berbantuan panas (HAMR) adalah teknologi penyimpanan data magnetik hemat energi yang dapat secara signifikan meningkatkan jumlah data yang dapat disimpan pada perangkat magnetik, seperti hard drive, dengan menggunakan panas yang disuplai oleh laser untuk membantu menulis. data ke permukaan media hard drive. Pemanasan menyebabkan bit data ditempatkan lebih berdekatan pada substrat disk, sehingga meningkatkan kepadatan dan kapasitas data.

Teknologi ini cukup sulit untuk diterapkan. Laser 200 mW cepat memanas area kecil hingga 400 °C sebelum perekaman, tanpa mengganggu atau merusak data lainnya di disk. Proses pemanasan, perekaman data, dan pendinginan harus diselesaikan dalam waktu kurang dari satu nanodetik. Untuk mengatasi tantangan ini diperlukan pengembangan plasmon permukaan berskala nano, yang juga dikenal sebagai laser yang dipandu permukaan, alih-alih pemanasan laser langsung, serta jenis pelat kaca baru dan pelapis manajemen termal untuk menahan pemanasan titik yang cepat tanpa merusak kepala perekam atau benda di sekitarnya. data, dan berbagai tantangan teknis lainnya yang perlu diatasi.

Meskipun banyak pernyataan skeptis, Seagate pertama kali mendemonstrasikan teknologi ini pada tahun 2013. Cakram pertama mulai dikirimkan pada tahun 2018.

Akhir film, lanjutkan ke awal!

Kami memulainya pada tahun 1951 dan mengakhiri artikel ini dengan gambaran masa depan teknologi penyimpanan. Penyimpanan data telah banyak berubah dari waktu ke waktu, dari pita kertas menjadi logam dan magnet, memori tali, disk berputar, disk optik, memori flash dan lain-lain. Kemajuan telah menghasilkan perangkat penyimpanan yang lebih cepat, lebih kecil, dan lebih bertenaga.

Jika Anda membandingkan NVMe dengan pita logam UNISERVO dari tahun 1951, NVMe dapat membaca 486% lebih banyak digit per detik. Saat membandingkan NVMe dengan drive Zip favorit masa kecil saya, NVMe dapat membaca angka 111% lebih banyak per detik.

Satu-satunya hal yang tetap benar adalah penggunaan 0 dan 1. Cara kita melakukan hal ini sangat bervariasi. Saya harap lain kali Anda membakar CD-RW lagu untuk teman atau menyimpan video rumahan ke Arsip Cakram Optik, Anda berpikir tentang bagaimana permukaan non-reflektif diterjemahkan menjadi 0 dan permukaan reflektif diterjemahkan menjadi 1. Atau jika Anda merekam mixtape ke kaset, ingatlah bahwa itu sangat erat kaitannya dengan Kumpulan Data yang digunakan di Commodore PET. Terakhir, jangan lupa bersikap baik dan mundur.

Terima kasih Robert Mustacchi и Rick Alterra untuk informasi menarik (saya tidak bisa menahannya) di seluruh artikel!

Apa lagi yang bisa Anda baca di blog? Awan4Y

→ Telur paskah di peta topografi Swiss
→ Merek komputer tahun 90-an, bagian 1
→ Bagaimana ibu seorang hacker masuk penjara dan menginfeksi komputer bosnya
→ Diagnostik koneksi jaringan pada router virtual EDGE
→ Bagaimana bank gagal?

Berlangganan kami Telegram-channel agar tidak ketinggalan artikel selanjutnya! Kami menulis tidak lebih dari dua kali seminggu dan hanya untuk urusan bisnis. Kami juga mengingatkan Anda bahwa Cloud4Y dapat memberikan akses jarak jauh yang aman dan andal ke aplikasi bisnis dan informasi yang diperlukan untuk menjamin kelangsungan bisnis. Pekerjaan jarak jauh merupakan penghalang tambahan terhadap penyebaran virus corona. Untuk detailnya, hubungi manajer kami di Online.

Sumber: www.habr.com