Кез келген бұлттық провайдер деректерді сақтау қызметтерін ұсынады. Бұл суық және ыстық қоймалар, мұзды суық және т.б. Бұлтта ақпаратты сақтау өте ыңғайлы. Бірақ 10, 20, 50 жыл бұрын деректер шын мәнінде қалай сақталды? Cloud4Y дәл осы туралы айтатын қызықты мақаланы аударды.
Деректердің бір байты әртүрлі жолдармен сақталуы мүмкін, өйткені жаңа, жетілдірілген және жылдамырақ сақтау құралдары үнемі пайда болады. Байт – сегіз биттен тұратын цифрлық ақпаратты сақтау және өңдеу бірлігі. Бір бит 0 немесе 1 болуы мүмкін.
Перфокарталар болған жағдайда, бит белгілі бір жерде картадағы тесіктің болуы/болмауы ретінде сақталады. Егер Бэббидждің аналитикалық қозғалтқышына сәл артқа баратын болсақ, сандарды сақтайтын регистрлер тісті дөңгелектер болды. Таспалар мен дискілер сияқты магнитті сақтау құрылғыларында бит магнитті пленканың белгілі бір аймағының полярлығымен ұсынылған. Қазіргі динамикалық жедел жадта (DRAM) бит жиі электр өрісінде электр энергиясын сақтайтын құрылғыда сақталатын екі деңгейлі электр заряды ретінде ұсынылады. Зарядталған немесе зарядсызданған контейнер деректердің біразын сақтайды.
Маусым айында 1956 жыл сөзді ойлап тапты бір таңбаны кодтау үшін қолданылатын биттер тобын белгілеу . Таңбаларды кодтау туралы аздап сөйлесейік. Ақпарат алмасудың американдық стандартты кодынан немесе ASCIIден бастайық.ASCII ағылшын алфавитіне негізделген, сондықтан әрбір әріп, сан және таңба (az, AZ, 0-9, +, - , /, ",!, т.б.). ) 7-ден 32-ге дейінгі 127-биттік бүтін сан ретінде ұсынылды. Бұл басқа тілдерге дәл «қолайлы» емес. Басқа тілдерді қолдау үшін Юникод кеңейтілген ASCII. Юникодта әрбір таңба код нүктесі немесе символ ретінде көрсетіледі, мысалы, , кіші әріп j – U+006A, мұндағы U Юникодты, содан кейін он алтылық санды білдіреді.
UTF-8 – 0-127 аралығындағы әрбір код нүктесін бір байтта сақтауға мүмкіндік беретін таңбаларды сегіз бит ретінде көрсетуге арналған стандарт. Егер ASCII есімізде болса, бұл ағылшын таңбалары үшін қалыпты жағдай, бірақ басқа тіл таңбалары жиі екі немесе одан да көп байтпен көрсетіледі. UTF-16 таңбаларды 16 бит ретінде көрсетуге арналған стандарт, ал UTF-32 таңбаларды 32 бит ретінде көрсетуге арналған стандарт. ASCII-де әрбір таңба байт болып табылады, бірақ көбінесе мүлдем дұрыс емес Юникодта таңба 1, 2, 3 немесе одан да көп байттарды алуы мүмкін. Мақалада биттердің әртүрлі өлшемді топтары пайдаланылады. Байттағы биттердің саны тасымалдағыштың дизайнына байланысты өзгереді.
Бұл мақалада біз деректерді сақтау тарихын зерттеу үшін әртүрлі сақтау құралдары арқылы уақытқа саяхат жасаймыз. Ешбір жағдайда біз ойлап табылған әрбір сақтау құралын терең зерттей бастаймыз. Бұл ешбір жағдайда энциклопедиялық мәнге ие бола алмайтын қызықты ақпараттық мақала.
Бастайық. Бізде сақтау үшін деректер байты бар делік: j әрпі, не кодталған 6а байты, не екілік 01001010. Біз уақыт бойынша саяхаттаған кезде, деректер байты сипатталатын бірнеше сақтау технологияларында пайдаланылады.
1951
Біздің тарихымыз 1951 жылы UNIVAC UNISERVO таспалы жинақтағыш UNIVAC 1 компьютерінен басталады, ол коммерциялық компьютер үшін жасалған алғашқы таспа дискісі болды. Жолақ ені 12,65 мм (Vicalloy деп аталады) және ұзындығы 366 метрге жуық никель жалатылған қоладан жасалған жұқа жолақтан жасалған. Біздің деректер байттары секундына 7 метр жылдамдықпен қозғалатын таспада секундына 200 таңбамен сақталуы мүмкін. Тарихтың осы кезеңінде сақтау алгоритмінің жылдамдығын таспаның жүріп өткен қашықтығымен өлшеуге болады.
1952
21 жылы 1952 мамырда IBM өзінің алғашқы магниттік таспа құрылғысының IBM 726 шығарылымын жариялаған кезде жыл сайын алға жылжыңыз. Біздің деректер байты енді UNISERVO металл таспасынан IBM магниттік таспасына көшірілуі мүмкін. Бұл жаңа үй өте кішкентай деректер байты үшін өте ыңғайлы болды, өйткені таспа 2 миллион цифрға дейін сақтай алады. Бұл 7 жолды магниттік таспа секундына 1,9 метр жылдамдықпен 12 500 жіберу жылдамдығымен қозғалды. немесе 7500 (ол кезде көшіру топтары деп аталады) секундына. Анықтама үшін: Хабредегі орташа мақалада шамамен 10 000 таңба бар.
IBM 726 таспасында жеті жол болды, оның алтауы ақпаратты сақтауға, ал біреуі паритет бақылауына арналған. Бір катушка ені 400 см болатын 1,25 метрге дейін таспаны сыйдыра алады.Деректерді беру жылдамдығы теориялық тұрғыдан секундына 12,5 мың таңбаға жетті; жазу тығыздығы сантиметрге 40 бит. Бұл жүйе «вакуумдық арна» әдісін қолданды, онда екі нүкте арасында таспа ілмегі айналады. Бұл таспаның секундтың бір бөлігінде басталып, тоқтауына мүмкіндік берді. Бұған таспадағы кернеудің кенеттен ұлғаюын сіңіру үшін таспа катушкалары мен оқу/жазу бастарының арасына ұзын вакуумдық бағандарды орналастыру арқылы қол жеткізілді, онсыз таспа әдетте үзіледі. Таспаның артқы жағындағы алынбалы пластик сақина жазудан қорғауды қамтамасыз етті. Бір таспа 1,1 шамасында сақтай алады .
VHS таспаларын есте сақтаңыз. Фильмді қайта көру үшін не істеу керек еді? Таспаны артқа айналдырыңыз! Батареяларды ысырап етпеу және жыртылған немесе кептелген таспаны алмау үшін плееріңізге арналған кассетаны қарындашпен қанша рет айналдырдыңыз? Компьютерлер үшін қолданылатын таспалар туралы да айтуға болады. Бағдарламалар таспаны айналып өтіп немесе деректерге кездейсоқ қол жеткізе алмады, олар деректерді қатаң дәйекті түрде оқи және жаза алады.
1956
1956 жылға дейін бірнеше жыл алға жылжу және магниттік дискілерді сақтау дәуірі IBM компаниясының Zellerbach Paper ұсынған RAMAC 305 компьютерлік жүйесін аяқтауымен басталды. . Бұл компьютер бірінші болып қозғалатын басы бар қатты дискіні пайдаланды. RAMAC диск жетегі диаметрі 60,96 см болатын, шамамен бес миллион таңба деректерді сақтауға, әр таңбаға 7 биттен және минутына 1200 айналыммен айналуға қабілетті елу магниттелген металл пластиналардан тұрды. Сақтау сыйымдылығы шамамен 3,75 мегабайт болды.
RAMAC магниттік таспа немесе перфокарталардан айырмашылығы үлкен көлемдегі деректерге нақты уақытта қол жеткізуге мүмкіндік берді. IBM RAMAC-ты 64 000 эквивалентті сақтауға қабілетті деп жарнамалады. . Бұрын RAMRAC транзакцияларды олар болған кезде үздіксіз өңдеу тұжырымдамасын енгізді, осылайша деректер әлі жаңа болған кезде дереу алынуы мүмкін. Біздің RAMAC деректеріне енді 100 000 жылдамдықпен қол жеткізуге болады . Бұрын таспаларды пайдаланған кезде дәйекті деректерді жазуға және оқуға тура келді және біз кездейсоқ таспаның әртүрлі бөліктеріне өте алмадық. Деректерге нақты уақыттағы кездейсоқ қол жеткізу сол кезде шынымен революциялық болды.
1963
DECtape енгізілген 1963 жылға қарай алға жылжайық. Бұл атау DEC деп аталатын цифрлық жабдық корпорациясынан шыққан. DECtape қымбат емес және сенімді болды, сондықтан ол DEC компьютерлерінің көптеген буындарында қолданылды. Бұл төрт дюймдік (19 см) катушкадағы екі Mylar қабатының арасында ламинатталған және сэндвичтелген 10,16 мм таспа болды.
Оның ауыр, көлемді предшестерінен айырмашылығы, DECtape қолмен тасымалдауға болатын. Бұл оны дербес компьютерлер үшін тамаша нұсқаға айналдырды. 7 тректі әріптестерінен айырмашылығы, DECtape-де 6 деректер жолы, 2 трек және сағат үшін 2 болды. Деректер бір дюймге 350 битпен (см үшін 138 бит) жазылды. 8 бит болатын, бірақ 12-ге дейін кеңейтілуі мүмкін деректер байты секундына 8325 (±12) дюйм таспа жылдамдығымен 93 12 биттік сөзбен DECtape-ге тасымалдана алады. . Бұл 8 жылы UNISERVO металл таспасынан секундына 1952% көп цифр.
1967
Төрт жылдан кейін, 1967 жылы шағын IBM тобы кодтық атымен аталатын IBM дискета дискісімен жұмыс істей бастады. . Содан кейін командаға микрокодтарды жүктеудің сенімді және арзан әдісін әзірлеу тапсырылды IBM System/370. Жоба кейінірек Merlin кодты атымен IBM 3330 Direct Access Storage Facility контроллеріне микрокодты жүктеу үшін қайта тағайындалды және қайта тағайындалды.
Біздің байтты енді тек оқуға арналған 8 дюймдік магнитпен қапталған Mylar дискеттерінде сақтауға болады, бүгінде иілгіш дискілер деп аталады. Шығарылған кезде өнім IBM 23FD дискеттік диск жүйесі деп аталды. Дискілер 80 килобайт деректерді сақтай алады. Қатты дискілерден айырмашылығы, пайдаланушы қорғаныс қабықшасындағы иілгіш дискіні бір дискіден екіншісіне оңай жылжыта алады. Кейінірек, 1973 жылы IBM оқу/жазу дискетасын шығарды, ол кейіннен өнеркәсіптік болды. .
1969
1969 жылы американдық астронавттарды Айға және кері апаратын «Аполлон-11» ғарыш кемесі бортында арқан жады бар Apollo Guidance Computer (AGC) ұшырылды. Бұл арқан жады қолмен жасалған және 72 килобайт деректерді сақтай алатын. Арқан жадының өндірісі еңбекті көп қажет ететін, баяу және тоқуға ұқсас дағдыларды талап етті; алуы мүмкін . Бірақ бұл қатаң шектеулі кеңістікке максималды сыйғызу маңызды болған кездер үшін дұрыс құрал болды. Сым дөңгелек жіптердің бірінен өткенде, ол 1-ді көрсетті. Жіпті айналып өтетін сым 0-ді көрсетті. Біздің деректер байты адамнан арқанға бірнеше минут тоқуды талап етті.
1977
1977 жылы Commodore PET, бірінші (сәтті) дербес компьютер шығарылды. PET Commodore 1530 деректер жинағын пайдаланды, бұл деректер мен кассетаны білдіреді. PET деректерді аналогтық дыбыс сигналдарына түрлендірді, содан кейін олар сақталады . Бұл өте баяу болса да, үнемді және сенімді сақтау шешімін жасауға мүмкіндік берді. Біздің шағын деректер байты шамамен 60-70 байт жылдамдықпен тасымалдануы мүмкін . Кассеталар 100 минуттық жағында шамамен 30 килобайтты, әр таспаның екі жағын сыйдыра алады. Мысалы, кассетаның бір жағы шамамен екі 55 КБ кескінді сақтай алады. Деректер жинағы Commodore VIC-20 және Commodore 64-те де қолданылған.
1978
Бір жылдан кейін, 1978 жылы MCA және Philips «Discovision» атауымен LaserDisc-ті ұсынды. Jaws Америка Құрама Штаттарында LaserDisc арқылы сатылған алғашқы фильм болды. Оның аудио және бейне сапасы бәсекелестеріне қарағанда әлдеқайда жақсы болды, бірақ лазерлік диск көптеген тұтынушылар үшін тым қымбат болды. Адамдар теледидар бағдарламаларын жазған VHS таспаларынан айырмашылығы, LaserDisc жазу мүмкін болмады. Лазерлі дискілер аналогтық бейнемен, аналогтық FM стерео дыбысымен және импульстік кодпен жұмыс істеді , немесе PCM, сандық дыбыс. Дискілердің диаметрі 12 дюйм (30,47 см) болды және пластикпен қапталған екі бір жақты алюминий дискіден тұрды. Бүгінгі күні LaserDisc CD және DVD дискілерінің негізі ретінде есте қалды.
1979
Бір жылдан кейін, 1979 жылы Алан Шугарт пен Финис Коннер қатты дискіні сол кезде стандартты болған 5 ¼ дюймдік дискет өлшеміне дейін масштабтау идеясымен Seagate Technology компаниясының негізін қалады. 1980 жылы олардың бірінші өнімі Seagate ST506 қатты дискісі болды, бұл шағын компьютерлерге арналған бірінші қатты диск. Дискіде бес мегабайт деректер болды, ол кезде стандартты иілгіш дискіден бес есе үлкен болды. Құрылтайшылар диск өлшемін 5¼ дюймдік иілгіш дискінің өлшеміне дейін азайту мақсатына қол жеткізе алды. Жаңа деректерді сақтау құрылғысы екі жағы магниттік деректерді сақтау материалының жұқа қабатымен қапталған қатты металл пластина болды. Біздің деректер байттарын дискіге 625 килобайт жылдамдықпен тасымалдауға болады . Бұл шамамен .
1981
Sony алғашқы 1981 дюймдік иілгіш дискілерді шығарған 3,5 жылға дейін бірнеше жыл алға жылжу. Hewlett-Packard 1982 жылы HP-150 құрылғысымен осы технологияны алғаш рет қолданушы болды. Бұл 3,5 дюймдік иілгіш дискілерді танымал етті және оларды бүкіл әлемде кеңінен қолдануға мүмкіндік берді. . Иілгіш дискілер бір жақты болды, форматталған сыйымдылығы 161.2 килобайт және форматталмаған сыйымдылығы 218.8 килобайт болды. 1982 жылы екі жақты нұсқасы шығарылды және 23 медиа-компаниядан тұратын Microfloppy Industry Committee (MIC) консорциумы 3,5 дюймдік дискета спецификациясын Sony компаниясының түпнұсқа дизайнына негіздеп, пішімді тарихқа енгізді. . Енді біздің деректер байттарын ең көп таралған сақтау құралдарының бірінің ерте нұсқасында сақтауға болады: 3,5 дюймдік иілгіш диск. Кейінірек 3,5 дюймдік дискеттер жұбы балалық шағымның ең маңызды бөлігі болды.
1984
Көп ұзамай, 1984 жылы ықшам дискіні тек оқуға арналған жадының (CD-ROM) шығарылымы жарияланды. Бұл Sony және Philips фирмаларының 550 мегабайт CD-ROM дискілері болды. Пішім музыканы тарату үшін қолданылатын сандық аудио немесе CD-DA бар ықшам дискілерден пайда болды. CD-DA 1982 жылы Sony және Philips компаниялары әзірлеген және оның сыйымдылығы 74 минут болатын. Аңыз бойынша, Sony мен Philips CD-DA стандарты туралы келіссөздер жүргізіп жатқанда, төрт адамның бірі оның мүмкін екенін айтты. бүкіл тоғызыншы симфония. CD-де шығарылған алғашқы өнім 1985 жылы жарияланған Grolier электронды энциклопедиясы болды. Энциклопедияда тоғыз миллион сөз болды, ол дискідегі бос орынның небәрі 12%-ын, яғни 553-ті құрады. . Бізде энциклопедия мен бір байт деректерге жеткілікті орын болар еді. Көп ұзамай, 1985 жылы компьютерлік компаниялар дискілерге арналған стандартты жасау үшін бірге жұмыс істеді, сонда кез келген компьютер оларды оқи алады.
1984
Сондай-ақ 1984 жылы Фудзио Масуока флэш-жад деп аталатын өзгермелі жадының жаңа түрін жасады, оны бірнеше рет өшіруге және қайта жазуға қабілетті.
Қалқымалы транзистордың көмегімен флэш-жадты қарастырайық. Транзисторлар - жеке қосуға және өшіруге болатын электрлік қақпалар. Әрбір транзистор екі түрлі күйде (қосу және өшіру) болуы мүмкін болғандықтан, ол екі түрлі санды сақтай алады: 0 және 1. Қалқымалы қақпа ортаңғы транзисторға қосылған екінші қақпаны білдіреді. Бұл екінші қақпа жұқа оксид қабатымен оқшауланған. Бұл транзисторлар оның қосулы немесе өшірулі екенін көрсету үшін транзистордың қақпасына қолданылатын шағын кернеуді пайдаланады, бұл өз кезегінде 0 немесе 1 мәніне айналады.
Қалқымалы қақпалармен оксид қабаты арқылы тиісті кернеу қолданылғанда, электрондар ол арқылы ағып, қақпаларға кептеліп қалады. Сондықтан қуат өшірілгенде де электрондар оларда қалады. Қалқымалы қақпаларда электрондар болмаған кезде олар 1-ді, ал электрондар кептеліп қалғанда 0-ді білдіреді. Бұл процесті кері бағытта оксид қабаты арқылы сәйкес кернеуді кері бағытта қолдану электрондардың қалқымалы қақпалар арқылы ағуына әкеледі. және транзисторды бастапқы күйіне қайтарыңыз. Сондықтан ұяшықтар бағдарламаланатын және . Біздің байтты транзисторға 01001010 ретінде, электрондары бар, электрондар нөлдерді көрсету үшін қалқымалы қақпаларға кептеліп бағдарламалануы мүмкін.
Масуоканың дизайны электрлік өшірілетін PROM (EEPROM) қарағанда біршама қолжетімді болды, бірақ аз икемді болды, өйткені ол бірге өшірілуі керек жасушалардың бірнеше тобын қажет етті, бірақ бұл оның жылдамдығына да қатысты.
Ол кезде Масуока Toshiba компаниясында жұмыс істейтін. Ақырында ол Тохоку университетінде жұмыс істеуге кетті, өйткені ол компанияның оны жұмысы үшін марапаттамағанына наразы болды. Масуока өтемақы талап етіп, Toshiba-ны сотқа берді. 2006 жылы оған 87 мың АҚШ долларына тең 758 миллион юань төленді. Флэш-жадтың салада қаншалықты ықпалды болғанын ескерсек, бұл әлі де елеусіз болып көрінеді.
Флэш-жад туралы айтып жатқанда, NOR және NAND флэш-жадының айырмашылығы неде екенін атап өткен жөн. Масуокадан белгілі болғандай, флэш ақпаратты қалқымалы транзисторлардан тұратын жад ұяшықтарында сақтайды. Технологиялардың атаулары жад ұяшықтарының қалай ұйымдастырылғанына тікелей байланысты.
NOR жарқылында жеке жад ұяшықтары кездейсоқ қатынасты қамтамасыз ету үшін параллель қосылған. Бұл архитектура микропроцессор нұсқауларына кездейсоқ қол жеткізу үшін қажетті оқу уақытын азайтады. NOR флэш жады негізінен тек оқуға арналған тығыздығы төмен қолданбалар үшін өте қолайлы. Сондықтан процессорлардың көпшілігі микробағдарламаларды, әдетте NOR флэш-жадынан жүктейді. Масуока және оның әріптестері 1984 жылы NOR жарқылын және NAND жарқылын ойлап тапты. .
NAND Flash әзірлеушілері кішірек жад ұяшығы өлшеміне қол жеткізу үшін кездейсоқ қол жеткізу мүмкіндігінен бас тартты. Бұл микросхеманың кішірек өлшеміне және бит құнының төмендеуіне әкеледі. NAND флэш-жады архитектурасы тізбектей қосылған сегіз бөлікті жады транзисторларынан тұрады. Бұл жадтың жоғары тығыздығына, жад ұяшығының кішірек өлшеміне және деректерді тезірек жазуға және өшіруге мүмкіндік береді, себебі ол деректер блоктарын бір уақытта бағдарламалай алады. Бұған деректер дәйекті түрде жазылмаған және деректер бұрыннан бар болған кезде қайта жазылуын талап ету арқылы қол жеткізіледі. .
1991
1991 жылға көшейік, сол кезде белгілі болған SanDisk қатты күйдегі дискінің (SSD) прототипін жасаған кезде. . Дизайн ақаулы ұяшықтарды автоматты түрде анықтау және түзету үшін флэш-жад массивін, тұрақты жад микросхемаларын және интеллектуалды контроллерді біріктірді. Дискінің сыйымдылығы 20 дюймдік форма факторымен 2,5 мегабайт болды және оның құны шамамен 1000 долларға бағаланды. Бұл дискіні IBM компаниясы компьютерде пайдаланған .
1994
Бала кезімнен менің сүйікті сақтау құралдарының бірі Zip Disk болды. 1994 жылы Iomega стандартты 100 дюймдік дискіден сәл қалыңырақ, 3,5 дюймдік пішін факторындағы 3,5 мегабайттық картриджді Zip Disk шығарды. Дискілердің кейінгі нұсқалары 2 гигабайтқа дейін сақтай алады. Бұл дискілердің ыңғайлылығы олар иілгіш дискінің өлшемі болды, бірақ одан да көп мәліметтерді сақтау мүмкіндігіне ие болды. Біздің деректер байттарын Zip дискісіне секундына 1,4 мегабайтпен жазуға болады. Салыстыру үшін, ол кезде 1,44 дюймдік иілгіш дискінің 3,5 мегабайты секундына шамамен 16 килобайт жылдамдықпен жазылған. Zip дискісінде бастар мәліметтерді контактісіз оқиды/жазады, беттің үстінде ұшып бара жатқандай, бұл қатты дискінің жұмысына ұқсас, бірақ басқа иілгіш дискілердің жұмыс істеу принципінен ерекшеленеді. Зип-дискілер сенімділік пен қолжетімділік мәселелеріне байланысты көп ұзамай ескірді.
1994
Сол жылы SanDisk сандық бейнекамераларда кеңінен қолданылатын CompactFlash-ты ұсынды. Ықшам дискілердегі сияқты, CompactFlash жылдамдықтары 8x, 20x, 133x, т. Тасымалдау жылдамдығы R = Kx150 кБ/с сияқты көрінеді, мұнда R – тасымалдау жылдамдығы және K – номиналды жылдамдық. Осылайша, 150x CompactFlash үшін біздің деректер байты 133x133 кБ/с немесе шамамен 150 кБ/с немесе 19 МБ/с жазылады. CompactFlash қауымдастығы 950 жылы флэш жад карталарының салалық стандартын жасау мақсатымен құрылған.
1997
Бірнеше жылдан кейін, 1997 жылы, Compact Disc Rewritable (CD-RW) шығарылды. Бұл оптикалық диск деректерді сақтау және файлдарды әртүрлі құрылғыларға көшіру және тасымалдау үшін пайдаланылды. Ықшам дискілерді шамамен 1000 рет қайта жазуға болады, бұл пайдаланушылар деректерді сирек қайта жазатындықтан, ол кезде шектеуші фактор емес еді.
CD-RW дискілері беттің шағылыстыру қабілетін өзгертетін технологияға негізделген. CD-RW жағдайында күміс, теллур және индийден тұратын арнайы жабындағы фазалық ығысулар оқылатын сәулені шағылыстыру немесе көрсетпеу қабілетін тудырады, бұл 0 немесе 1 дегенді білдіреді. Қосылыс кристалдық күйде болғанда, ол мөлдір, бұл 1. Қосылыс аморфты күйге еріген кезде ол мөлдір емес және шағылыспайтын болады, бұл 0. Осылайша біз деректер байтты 01001010 деп жаза аламыз.
DVD дискілері CD-RW дискілерінен нарық үлесінің көп бөлігін алды.
1999
1999 жылға көшейік, сол кезде IBM әлемдегі ең кішкентай қатты дискілерді: IBM 170 МБ және 340 МБ микро дискілерді енгізді. Бұл CompactFlash Type II слоттарына арналған шағын 2,54 см қатты дискілер болды. CompactFlash сияқты қолданылатын, бірақ үлкен жады сыйымдылығы бар құрылғы жасау жоспарланған болатын. Алайда, олар көп ұзамай USB флэш-дискілерімен, содан кейін олар қолжетімді болған кезде үлкенірек CompactFlash карталарымен ауыстырылды. Басқа қатты дискілер сияқты, микродрайвтар механикалық болды және шағын айналдыру дискілерінен тұрады.
2000
Бір жылдан кейін, 2000 жылы USB флэш-дискілері шығарылды. Дискілер USB интерфейсі бар шағын пішін факторымен қоршалған флэш-жадтан тұрды. Қолданылатын USB интерфейсінің нұсқасына байланысты жылдамдық әртүрлі болуы мүмкін. USB 1.1 секундына 1,5 мегабитпен шектелген, ал USB 2.0 секундына 35 мегабитті өңдей алады. , ал USB 3.0 секундына 625 мегабит. Бірінші USB 3.1 Type C дискілері 2015 жылдың наурыз айында жарияланды және олардың оқу/жазу жылдамдығы секундына 530 мегабит болатын. Иілгіш дискілерден және оптикалық дискілерден айырмашылығы, USB құрылғыларын сызып тастау қиынырақ, бірақ әлі де деректерді сақтау, сондай-ақ файлдарды тасымалдау және сақтық көшірме жасау мүмкіндіктері бірдей. Иілгіш және ықшам дискілер тез арада USB порттарымен ауыстырылды.
2005
2005 жылы қатты дискілерді (HDD) өндірушілер перпендикуляр магниттік жазбаны немесе PMR көмегімен өнімдерді жөнелте бастады. Бір қызығы, бұл iPod Nano iPod Mini-де 1 дюймдік қатты дискілердің орнына флэш-жадты пайдалануды жариялаған кезде болды.
Әдеттегі қатты диск кішкентай магниттік түйіршіктерден тұратын магниттік сезімтал пленкамен қапталған бір немесе бірнеше қатты дисктерден тұрады. Магниттік жазу басы айналдыру дискінің дәл үстінде ұшып кеткен кезде деректер жазылады. Бұл дәстүрлі грампластинка ойнатқышына өте ұқсас, жалғыз айырмашылығы - граммофондағы стилус жазбамен физикалық байланыста болады. Дискілер айналу кезінде олармен жанасатын ауа жұмсақ жел тудырады. Ұшақ қанатындағы ауа көтеруді тудыратыны сияқты, ауа қалқанның басында көтеруді тудырады . Басы дәндердің бір магниттік аймағының магниттелуін оның магниттік полюсі 1 немесе 0-ді көрсететін жоғары немесе төмен бағыттайтындай етіп тез өзгертеді.
PMR-тің алдыңғысы бойлық магниттік жазу немесе LMR болды. PMR жазбасының тығыздығы LMR-тен үш есе көп болуы мүмкін. PMR мен LMR арасындағы негізгі айырмашылық, PMR медиасының сақталған деректерінің дәндік құрылымы мен магниттік бағдары бойлық емес, бағаналы болып табылады. PMR жақсырақ термиялық тұрақтылыққа ие және дәннің жақсырақ бөлінуі мен біркелкілігіне байланысты жақсартылған сигнал-шу қатынасы (SNR) бар. Ол сондай-ақ күшті бас өрістері мен жақсы магниттік тасымалдағышты туралау арқасында жақсартылған жазу мүмкіндігін ұсынады. LMR сияқты, PMR негізгі шектеулері магнит арқылы жазылған деректер биттерінің термиялық тұрақтылығына және жазбаша ақпаратты оқу үшін жеткілікті SNR болуы қажеттілігіне негізделген.
2007
2007 жылы Hitachi Global Storage Technologies компаниясының алғашқы 1 ТБ қатты дискісі жарияланды. Hitachi Deskstar 7K1000 бес 3,5 дюймдік 200 ГБ пластинаны пайдаланды және айн/мин Бұл әлемдегі алғашқы қатты дискі, шамамен 350 мегабайт сыйымдылығы бар IBM RAMAC 3,75 қатты дискісімен салыстырғанда айтарлықтай жақсарту. Әй, 51 жылда қандай биікке жеттік! Бірақ күте тұрыңыз, тағы бір нәрсе бар.
2009
2009 жылы тұрақсыз жедел жадты құру бойынша техникалық жұмыстар басталды немесе . Тұрақты жад (NVM) – деректерді сақтау үшін тұрақты қуатты қажет ететін тұрақты жадқа қарағанда, деректерді тұрақты сақтай алатын жад түрі. NVMe PCIe қосылған жартылай өткізгіш негізіндегі перифериялық құрамдас бөліктерге арналған масштабталатын хост контроллері интерфейсінің қажеттілігін қарастырады, сондықтан NVMe атауы. Жобаны әзірлеу бойынша жұмыс тобына 90-нан астам компания енді. Мұның барлығы тұрақты жадтың хост контроллері интерфейсінің спецификациясын (NVMHCIS) анықтау жұмысына негізделген. Бүгінгі ең жақсы NVMe дискілері секундына оқудың шамамен 3500 мегабайтын және секундына 3300 мегабайтты жаза алады. Біз бастаған j деректер байтын жазу Apollo Guidance Computer үшін бірнеше минуттық қолмен тоқылған арқан жадымен салыстырғанда өте жылдам.
Қазіргі және болашақ
Сақтауыш жады
Енді біз өткен уақытқа саяхаттадық (га!), Сақтау класы жадының ағымдағы күйін қарастырайық. SCM, NVM сияқты сенімді, бірақ SCM сонымен қатар негізгі жадтан жоғары немесе онымен салыстырылатын өнімділікті қамтамасыз етеді және . SCM мақсаты төменгі статикалық жедел жад (SRAM) тығыздығы сияқты қазіргі кэш мәселелерінің кейбірін шешу болып табылады. Динамикалық кездейсоқ кіру жадымен (DRAM) біз жақсырақ тығыздыққа қол жеткізе аламыз, бірақ бұл баяу қол жеткізу құнына байланысты. Сондай-ақ DRAM жадты жаңарту үшін тұрақты қуат қажеттілігінен зардап шегеді. Осыны аздап түсініп көрейік. Қуат қажет, себебі конденсаторлардағы электр заряды аздап ағып кетеді, яғни араласусыз чиптегі деректер жақын арада жоғалады. Мұндай ағып кетудің алдын алу үшін DRAM конденсаторлардағы деректерді мезгіл-мезгіл қайта жазып, оларды бастапқы зарядқа қалпына келтіретін сыртқы жадты жаңарту тізбегін қажет етеді.
Фазалық өзгерту жады (PCM)
Бұрын біз CD-RW үшін фазаның қалай өзгеретінін қарастырдық. PCM ұқсас. Фазаны өзгерту материалы әдетте екі түрлі күйде болуы мүмкін Ge-Sb-Te, GST деп те белгілі: аморфты және кристалды. Аморфты күйдің кристалдық күйге қарағанда 0-ді білдіретін кедергісі жоғары, ол 1-ді білдіреді. Деректер мәндерін аралық кедергілерге тағайындау арқылы PCM бірнеше күйді сақтау үшін пайдаланылуы мүмкін. .
Айналдыру моменті кездейсоқ қол жеткізу жады (STT-RAM)
STT-RAM диэлектрикпен бөлінген екі ферромагниттік тұрақты магниттік қабаттан тұрады, ол электр күшін өткізбейтін оқшаулағышпен өткізе алады. Ол магниттік бағыттардағы айырмашылықтарға негізделген деректер биттерін сақтайды. Эталондық қабат деп аталатын бір магниттік қабат тұрақты магниттік бағытқа ие, ал бос қабат деп аталатын екінші магниттік қабат өткен ток арқылы басқарылатын магниттік бағытқа ие. 1 үшін екі қабаттың магниттелу бағыты тураланған. 0 үшін екі қабаттың да магниттік бағыттары қарама-қарсы болады.
Резистивті жедел жад (ReRAM)
ReRAM ұяшығы металл оксиді қабатымен бөлінген екі металл электродтан тұрады. Масуканың флэш-жады дизайнына ұқсайды, онда электрондар оксид қабатына еніп, қалқымалы қақпаға кептеліп қалады немесе керісінше. Дегенмен, ReRAM көмегімен жасуша күйі металл оксиді қабатындағы бос оттегінің концентрациясына негізделген.
Бұл технологиялар перспективалы болғанымен, олардың әлі де кемшіліктері бар. PCM және STT-RAM жоғары жазу кідірісіне ие. PCM кідірістері DRAM-дан он есе жоғары, ал STT-RAM кідірістері SRAM-дан он есе жоғары. PCM және ReRAM-да елеулі қате пайда болғанға дейін жазудың қанша уақытқа созылатынына шектеу бар, яғни жад элементі тұрып қалады. .
2015 жылдың тамызында Intel 3DXPoint негізіндегі өнімі Optane шығарылымын жариялады. Optane NAND SSD дискілерінің өнімділігін 1000 есе жоғары бағамен флэш-жадтан төрт-бес есе жоғары деп мәлімдейді. Optane SCM тек тәжірибелік технология емес екенін дәлелдейді. Бұл технологиялардың дамуын көру қызықты болады.
Қатты дискілер (HDD)
Гелий HDD (HHDD)
Гелий дискі - бұл гелиймен толтырылған және өндіріс процесінде герметикалық жабылған жоғары сыйымдылықты қатты дискі (HDD). Басқа қатты дискілер сияқты, жоғарыда айтқанымыздай, ол магнитпен қапталған айналмалы табақпен ұқсас. Кәдімгі қатты дискілердің қуысында жай ғана ауа болады, бірақ бұл ауа табақтардың айналуына байланысты біршама қарсылық тудырады.
Гелий шарлары қалқып жүреді, өйткені гелий ауадан жеңіл. Шын мәнінде, гелий ауаның 1/7 тығыздығы болып табылады, бұл пластиналар айналу кезінде тежеу күшін азайтады, бұл дискілерді айналдыруға қажетті энергия мөлшерінің азаюына әкеледі. Дегенмен, бұл қасиет қайталама болып табылады, гелийдің басты ерекшелігі, ол әдетте тек 7-ті ұстайтын бірдей формалық факторға 5 пластинаны салуға мүмкіндік береді. Егер біздің ұшақ қанатының ұқсастығын еске түсірсек, онда бұл тамаша аналог болып табылады. . Гелий кедергіні азайтатындықтан, турбуленттілік жойылады.
Біз сондай-ақ гелий шарларының бірнеше күннен кейін бата бастайтынын білеміз, өйткені олардан гелий шығады. Сақтау құрылғылары туралы да айтуға болады. Өндірушілер гелийдің дискінің бүкіл қызмет ету мерзімінде форма факторынан шығып кетуіне жол бермейтін контейнер жасай алғанға дейін бірнеше жыл қажет болды. Backblaze эксперименттер жүргізді және гелий қатты дискілерінің стандартты дискілер үшін 1,03% салыстырғанда жылдық қателік деңгейі 1,06% болатынын анықтады. Әрине, бұл айырмашылықтың аздығы сонша, одан байыпты қорытынды жасауға болады .
Гелий толтырылған пішін факторында біз жоғарыда талқылаған PMR немесе микротолқынды магниттік жазба (MAMR) немесе жылу көмегімен магниттік жазба (HAMR) көмегімен инкапсуляцияланған қатты диск болуы мүмкін. Кез келген магнитті сақтау технологиясын ауаның орнына гелиймен біріктіруге болады. 2014 жылы HGST өзінің 10 ТБ гелий қатты дискісінде екі озық технологияны біріктірді, ол хост басқаратын шифрленген магниттік жазбаны немесе SMR (Shingled magnetic recording) қолданды. SMR туралы аздап сөйлесейік, содан кейін MAMR және HAMR-ді қарастырайық.
Магниттік жазу технологиясы
Бұған дейін біз перпендикулярлық магниттік жазбаны (PMR) қарастырдық, ол SMR-дің предшественнигі болды. PMR-ден айырмашылығы, SMR бұрын жазылған магниттік жолдың бір бөлігін қабаттасатын жаңа тректерді жазады. Бұл өз кезегінде алдыңғы жолды тар етіп, жолдың жоғары тығыздығына мүмкіндік береді. Технологияның атауы төбе жолының тақтайша төселген жолдарға өте ұқсас болуына байланысты.
SMR әлдеқайда күрделі жазу процесіне әкеледі, өйткені бір жолға жазу көрші жолды қайта жазады. Бұл диск субстраты бос және деректер ретті болғанда орын алмайды. Бірақ деректері бар жолдар сериясына жазған кезде, бар көрші деректер жойылады. Көршілес тректе деректер болса, оны қайта жазу керек. Бұл біз бұрын айтқан NAND жарқылына өте ұқсас.
SMR құрылғылары микробағдарламаны басқару арқылы бұл күрделілікті жасырады, нәтижесінде кез келген басқа қатты дискіге ұқсас интерфейс пайда болады. Екінші жағынан, қолданбалар мен операциялық жүйелердің арнайы бейімделуінсіз хост басқаратын SMR құрылғылары бұл дискілерді пайдалануға мүмкіндік бермейді. Хост құрылғыларға қатаң ретпен жазуы керек. Бұл ретте құрылғылардың өнімділігі 100% болжамды. Seagate 2013 жылы SMR дискілерін тасымалдауды бастады, ол 25% жоғары тығыздықты талап етеді PMR тығыздығы.
Микротолқынды магниттік жазу (MAMR)
Микротолқынды пештің көмегімен магниттік жазу (MAMR) – HAMR-ге ұқсас энергияны пайдаланатын магниттік жады технологиясы (келесі талқыланады).MAMR маңызды бөлігі айналдыру моменті осцилляторы (STO) болып табылады. СТО өзі жазу басына жақын орналасқан. СТО-ға ток бергенде электрон спиндерінің поляризациясы есебінен жиілігі 20-40 ГГц дөңгелек электромагниттік өріс пайда болады.
Мұндай өріске әсер еткенде, MAMR үшін қолданылатын ферромагнетикте резонанс пайда болады, бұл осы өрістегі домендердің магниттік моменттерінің прецессиясына әкеледі. Негізінде, магниттік момент өз осінен ауытқиды және оның бағытын өзгерту үшін (айналдыру), жазу басы айтарлықтай аз энергияны қажет етеді.
MAMR технологиясын қолдану ферромагниттік заттарды үлкен күшпен қабылдауға мүмкіндік береді, яғни магниттік домендердің көлемін суперпарамагниттік әсер туғызудан қорықпай азайтуға болады. STO генераторы жазу басының өлшемін азайтуға көмектеседі, бұл кішірек магниттік домендерде ақпаратты жазуға мүмкіндік береді, сондықтан жазу тығыздығын арттырады.
Western Digital, сонымен қатар WD ретінде белгілі, бұл технологияны 2017 жылы енгізді. Көп ұзамай, 2018 жылы Toshiba бұл технологияны қолдады. WD және Toshiba MAMR технологиясын қолданып жатқанда, Seagate HAMR-ге ставка жасайды.
Термомагниттік жазу (HAMR)
Жылулық магниттік жазба (HAMR) – жазуға көмектесу үшін лазермен қамтамасыз етілген жылуды пайдалану арқылы қатты диск сияқты магниттік құрылғыда сақтауға болатын деректер көлемін айтарлықтай арттыратын энергияны үнемдейтін магниттік деректерді сақтау технологиясы. деректер қатты дискінің беткі қабаттарына. Қыздыру деректер биттерін дискілік субстратта бір-біріне жақынырақ орналастыруды тудырады, бұл деректер тығыздығы мен сыйымдылығын арттыруға мүмкіндік береді.
Бұл технологияны енгізу өте қиын. 200 мВт лазерлік жылдам дискідегі қалған деректерге кедергі келтірмей немесе зақымдамай, жазу алдында 400 °C-қа дейінгі кішкентай аймақ. Жылыту, деректерді жазу және салқындату процесі наносекундтан аз уақыт ішінде аяқталуы керек. Бұл қиындықтарды шешу үшін тікелей лазерлік қыздырудың орнына беттік басқарылатын лазерлер деп аталатын наноөлшемді беттік плазмондарды, сондай-ақ жазу басына немесе жақын маңдағы кез келген жерге зақым келтірместен жылдам нүктелік қыздыруға төтеп беретін шыны пластиналар мен термиялық басқару жабындарының жаңа түрлерін жасау қажет болды. деректер және басқа да әртүрлі техникалық қиындықтарды жеңу қажет.
Көптеген күмәнді мәлімдемелерге қарамастан, Seagate бұл технологияны алғаш рет 2013 жылы көрсетті. Алғашқы дискілер 2018 жылы жеткізіле бастады.
Фильмнің соңы, басына өтіңіз!
Біз 1951 жылы бастадық және мақаланы сақтау технологиясының болашағына шолумен аяқтадық. Мәліметтерді сақтау уақыт өте келе қатты өзгерді, қағаз таспадан металл және магниттік, арқан жады, айналдыру дискілері, оптикалық дискілер, флэш-жад және т.б. Прогресс жылдамырақ, кішірек және қуаттырақ сақтау құрылғыларына әкелді.
Егер NVMe мен 1951 жылғы UNISERVO металл таспасын салыстырсаңыз, NVMe секундына 486% көбірек цифрларды оқи алады. NVMe-ді бала кезімдегі сүйікті Zip дискілерімен салыстырған кезде NVMe секундына 111% көп сандарды оқи алады.
Ақиқат болып қалатын жалғыз нәрсе - 0 және 1 мәндерін пайдалану. Мұны істеу тәсілдері өте әртүрлі. Келесі жолы досыңызға әндердің CD-RW дискісін жазғанда немесе үй бейнесін оптикалық дискінің мұрағатына сақтаған кезде, шағылыспайтын беттің 0-ге, ал шағылысатын беттің 1-ге қалай ауысатыны туралы ойланасыз деп үміттенемін. Немесе микстейпті кассетаға жазып жатсаңыз, оның Commodore PET жүйесінде пайдаланылған деректер жинағымен өте тығыз байланысты екенін есте сақтаңыз. Ақырында, мейірімді болуды және кері айналдыруды ұмытпаңыз.
сізге рахмет и Мақала бойынша (мен көмектесе алмаймын) үшін!
Блогта тағы не оқуға болады?
→
→
→
→
→
Біздің жазылым Келесі мақаланы жіберіп алмау үшін арна! Біз аптасына екі реттен көп емес және тек бизнес бойынша жазамыз. Сондай-ақ, Cloud4Y бизнестің үздіксіздігін қамтамасыз ету үшін қажетті іскери қолданбалар мен ақпаратқа қауіпсіз және сенімді қашықтан қол жеткізуді қамтамасыз ете алатынын еске саламыз. Қашықтан жұмыс істеу коронавирустың таралуына қосымша кедергі болып табылады. Толық ақпарат алу үшін біздің менеджерлермен хабарласыңыз .
Ақпарат көзі: www.habr.com