데이터 바이트의 수명

모든 클라우드 제공업체는 데이터 스토리지 서비스를 제공합니다. 이는 저온 및 고온 저장소, 얼음처럼 차가운 저장소 등일 수 있습니다. 클라우드에 정보를 저장하는 것은 매우 편리합니다. 그런데 10년, 20년, 50년 전에는 실제로 데이터가 어떻게 저장되었을까요? Cloud4Y는 이에 대해 이야기하는 흥미로운 기사를 번역했습니다.

새롭고 더욱 발전되고 빠른 저장 매체가 항상 등장함에 따라 0바이트의 데이터를 다양한 방법으로 저장할 수 있습니다. 바이트는 디지털 정보를 저장하고 처리하는 단위로 1비트로 구성됩니다. XNUMX비트는 XNUMX 또는 XNUMX을 포함할 수 있습니다.

천공카드의 경우, 카드의 특정 위치에 구멍이 있는지 유무로 비트가 저장됩니다. 배비지의 분석 기관으로 조금 더 거슬러 올라가면 숫자를 저장하는 레지스터는 기어였습니다. 테이프, 디스크 등 자기저장장치에서 비트는 자성필름의 특정 영역의 극성으로 표현된다. 최신 DRAM(동적 랜덤 액세스 메모리)에서 비트는 전기장에 전기 에너지를 저장하는 장치에 저장된 XNUMX단계 전하로 표현되는 경우가 많습니다. 충전되거나 방전된 컨테이너는 약간의 데이터를 저장합니다.

6 월 1956에서 베르너 부흐홀츠 단어를 발명했다 바이트 단일 문자를 인코딩하는 데 사용되는 비트 그룹을 나타냅니다. 텍스트. 문자 인코딩에 대해 조금 이야기해 보겠습니다. 정보 교환을 위한 미국 표준 코드인 ASCII부터 시작하겠습니다. ASCII는 영어 알파벳을 기반으로 했기 때문에 모든 문자, 숫자 및 기호(az, AZ, 0-9, +, - , /, ",! 등)는 )은 7에서 32까지의 127비트 정수로 표시되었습니다. 이는 다른 언어에 정확히 "친화적"이지 않았습니다. 다른 언어를 지원하기 위해 유니코드 확장 ASCII가 사용되었습니다. 유니코드에서 각 문자는 예를 들어 코드 포인트 또는 기호로 표시됩니다. , 소문자 j는 U+006A입니다. 여기서 U는 유니코드와 XNUMX진수를 나타냅니다.

UTF-8은 문자를 0비트로 표현하는 표준으로, 127~16 범위의 각 코드 포인트를 단일 바이트에 저장할 수 있습니다. ASCII를 기억하면 영어 문자의 경우 이는 매우 정상이지만 다른 언어 문자는 종종 16바이트 이상으로 표현됩니다. UTF-32은 문자를 32비트로 표현하기 위한 표준이고, UTF-1는 문자를 2비트로 표현하기 위한 표준입니다. ASCII에서 각 문자는 바이트이지만 유니코드에서는 종종 완전히 사실이 아닌 경우 문자가 3, XNUMX, XNUMX 또는 그 이상의 바이트를 차지할 수 있습니다. 기사에서는 다양한 크기의 비트 그룹을 사용합니다. 바이트의 비트 수는 미디어 디자인에 따라 다릅니다.

이번 글에서는 다양한 저장 매체를 통해 시간을 거슬러 올라가 데이터 저장의 역사에 대해 알아보겠습니다. 어떤 경우에도 우리는 지금까지 발명된 모든 단일 저장 매체를 깊이 연구하기 시작하지 않을 것입니다. 이것은 결코 백과사전적 중요성을 주장하지 않는 재미있는 정보 제공 기사입니다.

시작하자. 저장할 데이터 바이트가 있다고 가정해 보겠습니다. 문자 j는 인코딩된 바이트 6a 또는 이진수 01001010입니다. 시간을 여행하면서 데이터 바이트는 설명될 여러 저장 기술에서 사용됩니다.

1951

우리의 이야기는 1951년 UNIVAC 1 컴퓨터용 UNIVAC UNISERVO 테이프 드라이브로 시작됩니다. 이는 상용 컴퓨터용으로 제작된 최초의 테이프 드라이브였습니다. 밴드는 너비 12,65mm(Vicalloy라고 함), 길이 거의 366m의 얇은 니켈 도금 청동 스트립으로 만들어졌습니다. 우리의 데이터 바이트는 초당 7미터의 속도로 움직이는 테이프에 초당 200자의 속도로 저장될 수 있습니다. 역사상 이 시점에서는 테이프가 이동한 거리로 저장 알고리즘의 속도를 측정할 수 있었습니다.

1952

IBM이 최초의 자기 테이프 장치인 IBM 21의 출시를 발표한 1952년 726월 2일로 7년이 빨리 지났습니다. 이제 데이터 바이트를 UNISERVO 금속 테이프에서 IBM 자기 테이프로 이동할 수 있습니다. 이 새 집은 테이프가 최대 1,9만 자릿수를 저장할 수 있기 때문에 아주 작은 바이트의 데이터를 보관하기에 매우 아늑했습니다. 이 12트랙 자기 테이프는 500의 전송 속도로 초당 XNUMX미터의 속도로 움직였습니다. 자릿수 또는 7500 기호들 (당시에는 사본 그룹이라고 함) 초당. 참고로 Habré의 평균 기사는 약 10자입니다.

IBM 726 테이프에는 400개의 트랙이 있었는데 그 중 1,25개는 정보 저장에 사용되었고 12,5개는 패리티 제어에 사용되었습니다. 하나의 릴은 폭 40cm의 테이프를 최대 1,1m까지 수용할 수 있으며, 데이터 전송 속도는 이론적으로 초당 XNUMX자에 달했습니다. 기록 밀도는 센티미터당 XNUMX비트입니다. 이 시스템은 테이프 루프가 두 지점 사이를 순환하는 "진공 채널" 방법을 사용했습니다. 이를 통해 테이프가 단 몇 초 만에 시작되고 중지될 수 있었습니다. 이는 테이프 스풀과 읽기/쓰기 헤드 사이에 긴 진공 기둥을 배치하여 테이프의 장력이 갑자기 증가하는 것을 흡수함으로써 이루어졌으며, 그렇지 않으면 일반적으로 테이프가 파손됩니다. 테이프 릴 뒷면의 제거 가능한 플라스틱 링은 쓰기 방지 기능을 제공했습니다. 테이프 한 릴에는 약 XNUMX을 저장할 수 있습니다. 메가바이트.

VHS 테이프를 기억하세요. 영화를 다시 보기 위해 무엇을 해야 했나요? 테이프를 되감아보세요! 배터리를 낭비하지 않고 테이프가 찢어지거나 막히지 않도록 연필로 플레이어용 카세트를 몇 번이나 회전시켰습니까? 컴퓨터에 사용되는 테이프에 대해서도 마찬가지입니다. 프로그램은 단순히 테이프를 뛰어다니거나 데이터에 무작위로 액세스할 수 없으며 엄격하게 순차적으로 데이터를 읽고 쓸 수 있습니다.

1956

몇 년이 흘러 1956년, IBM이 Zellerbach Paper에 공급한 RAMAC 305 컴퓨터 시스템을 완성하면서 자기 디스크 스토리지 시대가 시작되었습니다. 프리 스코. 이 컴퓨터는 헤드가 움직이는 하드 드라이브를 사용한 최초의 컴퓨터였습니다. RAMAC 디스크 드라이브는 직경 60,96cm의 자화 금속 플래터 7개로 구성되어 있으며, 약 1200만 문자의 데이터, 문자당 3,75비트를 저장할 수 있고 분당 XNUMX회전으로 회전할 수 있습니다. 저장 용량은 약 XNUMXMB였습니다.

RAMAC은 자기테이프나 천공카드와는 달리 대량의 데이터에 대한 실시간 접근을 가능하게 했습니다. IBM은 RAMAC가 64에 해당하는 데이터를 저장할 수 있다고 광고했습니다. 천공 카드. 이전에 RAMRAC는 트랜잭션이 발생할 때마다 지속적으로 처리하는 개념을 도입하여 데이터가 아직 최신인 동안 즉시 검색할 수 있었습니다. 이제 RAMAC의 데이터에 100의 속도로 액세스할 수 있습니다. 초당 비트. 이전에는 테이프를 사용할 때 순차적인 데이터를 쓰고 읽어야 했으며 실수로 테이프의 다른 부분으로 이동할 수 없었습니다. 데이터에 대한 실시간 무작위 액세스는 당시로서는 정말 혁명적이었습니다.

1963

DECtape가 출시된 1963년으로 빠르게 돌아가 보겠습니다. 이름은 DEC로 알려진 Digital Equipment Corporation에서 따왔습니다. DECtape는 저렴하고 안정적이어서 여러 세대의 DEC 컴퓨터에 사용되었습니다. 그것은 19mm 테이프로, 10,16인치(XNUMXcm) 릴의 Mylar 두 레이어 사이에 적층되어 삽입되었습니다.

무겁고 부피가 큰 이전 제품과 달리 DECtape는 손으로 들고 다닐 수 있었습니다. 이로 인해 개인용 컴퓨터에 탁월한 옵션이 되었습니다. 7트랙 대응 제품과 달리 DECtape에는 6개의 데이터 트랙, 2개의 큐 트랙, 2개의 클럭 트랙이 있습니다. 데이터는 인치당 350비트(cm당 138비트)로 기록되었습니다. 8비트이지만 12까지 확장할 수 있는 데이터 바이트는 초당 8325(±12)인치의 테이프 속도에서 초당 93 12비트 단어로 DECtape로 전송할 수 있습니다. 잠깐만. 이는 8년 UNISERVO 금속 테이프보다 초당 1952% 더 많은 자릿수입니다.
 

1967

1967년 후인 XNUMX년에 소규모 IBM 팀이 코드명 IBM 플로피 드라이브 작업을 시작했습니다. 시시한 인물. 그런 다음 팀은 마이크로코드를 로드하는 안정적이고 저렴한 방법을 개발하는 임무를 받았습니다. 메인프레임 IBM 시스템/370. 이후 프로젝트는 코드명 Merlin인 IBM 3330 Direct Access Storage Facility용 컨트롤러에 마이크로코드를 로드하기 위해 용도가 변경되었습니다.

이제 우리의 바이트는 오늘날 플로피 디스크로 알려진 읽기 전용 8인치 자기 코팅 Mylar 플로피 디스크에 저장할 수 있습니다. 출시 당시 이 제품은 IBM 23FD 플로피 디스크 드라이브 시스템으로 불렸습니다. 디스크는 80KB의 데이터를 저장할 수 있습니다. 하드 드라이브와 달리 사용자는 보호 쉘에 들어 있는 플로피 디스크를 한 드라이브에서 다른 드라이브로 쉽게 이동할 수 있습니다. 이후 1973년 IBM은 읽기/쓰기 플로피 디스크를 출시했고, 이는 이후 산업화되었습니다. 기준.
 

1969

 1969년에 로프 메모리가 장착된 AGC(Apollo Guidance Computer)가 미국 우주 비행사를 달까지 태운 Apollo 11 우주선에 탑재되어 발사되었습니다. 이 로프 메모리는 손으로 제작되었으며 72KB의 데이터를 저장할 수 있습니다. 로프 메모리의 생산은 노동 집약적이고 느리며 직조와 유사한 기술이 필요했습니다. 시간이 걸릴 수도 있어 개월. 하지만 엄격하게 제한된 공간에 최대치를 맞추는 것이 중요했던 시대에 딱 맞는 도구였습니다. 와이어가 원형 가닥 중 하나를 통과할 때 1을 나타냅니다. 가닥 주위를 통과하는 와이어는 0을 나타냅니다. 우리의 데이터 바이트는 사람이 로프에 몇 분 동안 엮어야 했습니다.

1977

1977년에 최초의 (성공적인) 개인용 컴퓨터인 Commodore PET가 출시되었습니다. PET는 데이터와 카세트를 의미하는 Commodore 1530 Datasette를 사용했습니다. PET는 데이터를 아날로그 오디오 신호로 변환한 다음 카세트. 이를 통해 우리는 매우 느리기는 하지만 비용 효율적이고 안정적인 스토리지 솔루션을 만들 수 있었습니다. 작은 바이트의 데이터는 초당 약 60-70바이트의 속도로 전송될 수 있습니다. 잠깐만. 카세트는 테이프당 양면을 포함하여 100분 분량당 약 30KB를 저장할 수 있습니다. 예를 들어, 카세트의 한 면에는 약 55개의 20KB 이미지를 담을 수 있습니다. 데이터 세트는 Commodore VIC-64 및 Commodore XNUMX에서도 사용되었습니다.

1978

1978년 후인 XNUMX년에 MCA와 Philips는 "Discovision"이라는 이름으로 LaserDisc를 출시했습니다. Jaws는 미국 LaserDisc에서 판매된 최초의 영화였습니다. 오디오 및 비디오 품질은 경쟁사보다 훨씬 뛰어났지만 레이저디스크는 대부분의 소비자에게 너무 비쌌습니다. 사람들이 텔레비전 프로그램을 녹화하는 VHS 테이프와 달리 LaserDisc는 녹화할 수 없습니다. 레이저디스크는 아날로그 비디오, 아날로그 FM 스테레오 오디오 및 펄스 코드와 함께 작동했습니다. 조정, 또는 PCM, 디지털 오디오. 디스크의 직경은 12인치(30,47cm)였으며 플라스틱으로 코팅된 단면 알루미늄 디스크 XNUMX개로 구성되었습니다. 오늘날 LaserDisc는 CD와 DVD의 기반으로 기억됩니다.

1979

1979년 후인 5년, Alan Shugart와 Finis Conner는 당시 표준이었던 1980 ¼인치 플로피 디스크 크기로 하드 드라이브를 확장하겠다는 아이디어로 Seagate Technology를 설립했습니다. 506년 첫 제품은 Seagate ST5 하드 드라이브였으며, 이는 최초의 소형 컴퓨터용 하드 드라이브였습니다. 이 디스크에는 당시 표준 플로피 디스크보다 625배 더 큰 XNUMXMB의 데이터가 저장되었습니다. 창립자들은 디스크 크기를 XNUMX¼인치 플로피 디스크 크기로 줄이겠다는 목표를 달성할 수 있었습니다. 새로운 데이터 저장 장치는 자기 데이터 저장 재료의 얇은 층으로 양면이 코팅된 견고한 금속판이었습니다. 우리의 데이터 바이트는 초당 XNUMXKB의 속도로 디스크로 전송될 수 있습니다. 잠깐만. 그것은 대략 이런 GIF.

1981

몇 년 후인 1981년, Sony가 최초의 3,5인치 플로피 디스크를 출시했습니다. Hewlett-Packard는 1982년 HP-150을 통해 이 기술을 최초로 채택했습니다. 이로 인해 3,5인치 플로피 디스크가 유명해졌고 전 세계적으로 널리 사용되었습니다. 산업. 플로피 디스크는 포맷된 용량이 161.2킬로바이트이고 포맷되지 않은 용량이 218.8킬로바이트인 단면 디스크였습니다. 1982년 양면 버전이 출시되었고 23개 미디어 회사로 구성된 MIC(Microfloppy Industry Committee) 컨소시엄은 Sony의 독창적인 디자인을 기반으로 3,5인치 플로피 사양을 기반으로 하여 오늘날 우리가 알고 있는 형식을 역사에 굳혔습니다. 우리가 아는. 이제 우리의 데이터 바이트는 가장 일반적인 저장 매체 중 하나인 3,5인치 플로피 디스크의 초기 버전에 저장될 수 있습니다. 나중에는 3,5인치 플로피 한 쌍을 오리건 트레일 내 어린 시절의 가장 중요한 부분이 되었습니다.

1984

그로부터 얼마 지나지 않아 1984년에 컴팩트 디스크 읽기 전용 메모리(CD-ROM) 출시가 발표되었습니다. 이것은 Sony와 Philips의 550MB CD-ROM이었습니다. 이 형식은 음악을 배포하는 데 사용되는 디지털 오디오가 포함된 CD, 즉 CD-DA에서 발전했습니다. CD-DA는 1982년 소니와 필립스가 개발한 것으로 74분의 용량을 가졌다. 전설에 따르면 소니와 필립스가 CD-DA 표준을 협상할 때 네 명 중 한 명이 CD-DA 표준이 가능하다고 주장했습니다. 포함하다 1985번 교향곡 전체. CD로 출시된 첫 번째 제품은 12년에 출판된 Grolier의 전자 백과사전이었습니다. 백과사전에는 553만 단어가 포함되어 있었는데, 이는 사용 가능한 디스크 공간인 XNUMX개의 단어 중 XNUMX%만 차지했습니다. 메비바이트. 백과사전과 1985바이트의 데이터를 저장하기에 충분한 공간이 있을 것입니다. 얼마 지나지 않아 XNUMX년에 컴퓨터 회사들은 모든 컴퓨터에서 읽을 수 있도록 디스크 드라이브에 대한 표준을 만들기 위해 협력했습니다.

1984

또한 1984년에는 마스오카 후지오(Fujio Masuoka)가 여러 번 지우고 다시 쓸 수 있는 플래시 메모리라고 불리는 새로운 유형의 플로팅 게이트 메모리를 개발했습니다.

플로팅 게이트 트랜지스터를 이용한 플래시 메모리를 잠시 살펴보겠습니다. 트랜지스터는 개별적으로 켜고 끌 수 있는 전기 게이트입니다. 각 트랜지스터는 두 가지 다른 상태(켜짐 및 꺼짐)에 있을 수 있으므로 두 가지 다른 숫자(0과 1)를 저장할 수 있습니다. 플로팅 게이트는 중간 트랜지스터에 추가된 두 번째 게이트를 나타냅니다. 이 두 번째 게이트는 얇은 산화물 층으로 절연되어 있습니다. 이러한 트랜지스터는 트랜지스터의 게이트에 인가되는 작은 전압을 사용하여 트랜지스터가 켜져 있는지 꺼져 있는지를 나타내며, 이는 차례로 0 또는 1로 변환됩니다.
 
플로팅 게이트의 경우 산화층을 통해 적절한 전압이 가해지면 전자가 산화층을 통해 흘러 게이트에 달라붙게 됩니다. 따라서 전원을 꺼도 전자가 남아있습니다. 플로팅 게이트에 전자가 없으면 1을 나타내고, 전자가 붙어 있으면 0을 나타냅니다. 이 과정을 반대로 하고 산화물 층을 통해 반대 방향으로 적절한 전압을 가하면 전자가 플로팅 게이트를 통해 흐르게 됩니다. 트랜지스터를 원래 상태로 복원합니다. 따라서 셀은 프로그래밍이 가능하고 비휘발성. 우리의 바이트는 01001010으로 트랜지스터에 프로그래밍될 수 있으며, 전자는 플로팅 게이트에 붙어 XNUMX을 나타냅니다.

Masuoka의 설계는 함께 지워야 하는 여러 셀 그룹이 필요하기 때문에 전기적으로 지울 수 있는 PROM(EEPROM)보다 약간 더 저렴하지만 유연성이 떨어지지만 속도도 이유가 됩니다.

당시 마스오카는 도시바에서 일하고 있었습니다. 그는 회사에서 자신의 노력에 대한 보상을 받지 못하는 것이 불만스러워 결국 도호쿠 대학에서 일하게 되었습니다. 마스오카는 도시바를 상대로 손해배상을 요구하며 소송을 제기했다. 2006년에 그는 87만 위안(미화 758달러)을 받았습니다. 플래시 메모리가 업계에 미치는 영향력을 고려하면 이는 여전히 미미한 것으로 보입니다.

플래시 메모리에 대해 이야기하는 동안 NOR과 NAND 플래시 메모리의 차이점도 주목할 가치가 있습니다. Masuoka 사례에서 이미 알고 있듯이 플래시는 플로팅 게이트 트랜지스터로 구성된 메모리 셀에 정보를 저장합니다. 기술의 이름은 메모리 셀이 어떻게 구성되는지와 직접적인 관련이 있습니다.

NOR 플래시에서는 개별 메모리 셀이 병렬로 연결되어 랜덤 액세스를 제공합니다. 이 아키텍처는 마이크로프로세서 명령어에 대한 무작위 액세스에 필요한 읽기 시간을 줄여줍니다. NOR 플래시 메모리는 주로 읽기 전용인 저밀도 애플리케이션에 이상적입니다. 이것이 대부분의 CPU가 일반적으로 NOR 플래시 메모리에서 펌웨어를 로드하는 이유입니다. Masuoka와 그의 동료들은 1984년에 NOR 플래시를, XNUMX년에는 NAND 플래시를 발명했습니다. 1987.

NAND 플래시 개발자들은 더 작은 메모리 셀 크기를 달성하기 위해 랜덤 액세스 기능을 포기했습니다. 결과적으로 칩 크기가 작아지고 비트당 비용이 낮아집니다. NAND 플래시 메모리 아키텍처는 직렬로 연결된 XNUMX개의 메모리 트랜지스터로 구성됩니다. 이는 데이터 블록을 동시에 프로그래밍할 수 있기 때문에 높은 저장 밀도, 더 작은 메모리 셀 크기, 더 빠른 데이터 쓰기 및 삭제를 달성합니다. 이는 데이터가 순차적으로 작성되지 않고 데이터가 이미 존재하는 경우 데이터를 다시 작성하도록 요구함으로써 달성됩니다. 차단하다.

1991

1991년으로 넘어가서 SanDisk가 프로토타입 SSD(Solid-State Drive)를 만들었을 때를 살펴보겠습니다. 썬디스크. 이 설계에는 플래시 메모리 어레이, 비휘발성 메모리 칩, 지능형 컨트롤러가 결합되어 결함이 있는 셀을 자동으로 감지하고 수정합니다. 디스크 용량은 20인치 폼팩터에 2,5메가바이트였으며 가격은 약 1000달러로 추산됐다. 이 디스크는 IBM이 컴퓨터에서 사용했습니다. 씽크 패드.

1994

어린 시절부터 제가 개인적으로 가장 좋아하는 저장 매체 중 하나는 Zip 디스크였습니다. 1994년에 Iomega는 표준 100인치 드라이브보다 약간 두꺼운 3,5인치 폼 팩터의 3,5MB 카트리지인 Zip 디스크를 출시했습니다. 최신 버전의 드라이브는 최대 2GB까지 저장할 수 있습니다. 이 디스크의 장점은 플로피 디스크 크기지만 더 많은 양의 데이터를 저장할 수 있다는 것입니다. 우리의 데이터 바이트는 초당 1,4MB의 속도로 Zip 디스크에 기록될 수 있습니다. 비교하자면 당시 1,44인치 플로피 디스크 3,5MB가 초당 약 16KB의 속도로 기록됐다. Zip 디스크의 헤드는 표면 위로 날아가는 것처럼 접촉 없이 데이터를 읽고 씁니다. 이는 하드 드라이브의 작동과 유사하지만 다른 플로피 디스크의 작동 원리와 다릅니다. Zip 디스크는 안정성과 가용성 문제로 인해 곧 더 이상 사용되지 않게 되었습니다.

1994

같은 해 SanDisk는 디지털 비디오 카메라에 널리 사용되는 CompactFlash를 출시했습니다. CD와 마찬가지로 CompactFlash 속도는 8x, 20x, 133x 등과 같은 "x" 등급을 기준으로 합니다. 최대 데이터 전송 속도는 원본 오디오 CD의 비트 전송률인 초당 150KB를 기준으로 계산됩니다. 전송 속도는 R = Kx150 kB/s와 같습니다. 여기서 R은 전송 속도이고 K는 공칭 속도입니다. 따라서 133x CompactFlash의 경우 데이터 바이트는 133x150kB/s 또는 약 19kB/s 또는 950MB/s로 기록됩니다. CompactFlash Association은 플래시 메모리 카드에 대한 업계 표준을 만들겠다는 목표로 19,95년에 설립되었습니다.

1997

몇 년 후인 1997년에 CD-RW(Compact Disc Rewritable)가 출시되었습니다. 이 광디스크는 데이터를 저장하고 파일을 다양한 장치에 복사 및 전송하는 데 사용되었습니다. CD는 약 1000번 정도 다시 쓸 수 있는데, 당시에는 사용자가 데이터를 덮어쓰는 경우가 거의 없었기 때문에 이는 제한 요소가 아니었습니다.

CD-RW는 표면의 반사율을 변경하는 기술을 기반으로 합니다. CD-RW의 경우 은, 텔루르, 인듐으로 구성된 특수 코팅의 위상 변화로 인해 판독 빔을 반사하거나 반사하지 않는 기능이 발생하며 이는 0 또는 1을 의미합니다. 화합물이 결정 상태에 있을 때, 반투명, 이는 1을 의미합니다. 화합물이 무정형 상태로 녹으면 불투명하고 반사되지 않는 상태가 됩니다. 방법 0. 따라서 데이터 바이트를 01001010으로 쓸 수 있습니다.

결국 DVD는 CD-RW의 시장 점유율 대부분을 차지하게 되었습니다.

1999

IBM이 당시 세계에서 가장 작은 하드 드라이브인 IBM 1999MB 및 170MB 마이크로드라이브를 출시했던 340년으로 넘어가겠습니다. 이는 CompactFlash Type II 슬롯에 맞도록 설계된 소형 2,54cm 하드 드라이브입니다. CompactFlash처럼 사용되지만 더 큰 메모리 용량을 갖춘 장치를 만들 계획이었습니다. 그러나 곧 USB 플래시 드라이브로 교체되었고 이후 더 큰 CompactFlash 카드가 출시되면서 교체되었습니다. 다른 하드 드라이브와 마찬가지로 마이크로드라이브는 기계식이었고 작은 회전 디스크가 포함되어 있었습니다.

2000

2000년 후인 1.1년에는 USB 플래시 드라이브가 출시되었습니다. 드라이브는 USB 인터페이스를 갖춘 소형 폼 팩터로 둘러싸인 플래시 메모리로 구성되었습니다. 사용되는 USB 인터페이스 버전에 따라 속도가 달라질 수 있습니다. USB 1,5은 초당 2.0메가비트로 제한되는 반면, USB 35은 초당 XNUMX메가비트를 처리할 수 있습니다. 잠깐만, USB 3.0은 초당 625메가비트입니다. 최초의 USB 3.1 Type C 드라이브는 2015년 530월에 발표되었으며 초당 XNUMXMB의 읽기/쓰기 속도를 가졌습니다. 플로피 디스크 및 광학 드라이브와 달리 USB 장치는 긁기가 더 어렵지만 데이터 저장, 파일 전송 및 백업 기능은 동일합니다. 플로피 및 CD 드라이브는 USB 포트로 빠르게 교체되었습니다.

2005

2005년부터 하드 디스크 드라이브(HDD) 제조업체는 수직 자기 기록(PMR)을 사용하여 제품을 출시하기 시작했습니다. 흥미롭게도 이 일은 iPod Nano가 iPod Mini의 1인치 하드 드라이브 대신 플래시 메모리 사용을 발표한 것과 동시에 일어났습니다.

일반적인 하드 드라이브에는 작은 자성 입자로 구성된 자기 감응 필름으로 코팅된 하나 이상의 하드 드라이브가 포함되어 있습니다. 자기 기록 헤드가 회전 디스크 바로 위로 날아갈 때 데이터가 기록됩니다. 이는 전통적인 축음기 레코드 플레이어와 매우 유사합니다. 유일한 차이점은 축음기에서는 스타일러스가 레코드와 물리적으로 접촉한다는 것입니다. 디스크가 회전하면서 디스크와 접촉하는 공기가 부드러운 바람을 만들어냅니다. 비행기 날개의 공기가 양력을 생성하는 것처럼 공기는 익형 머리에서 양력을 생성합니다. 디스크 헤드. 머리는 입자의 한 자기 영역의 자화를 빠르게 변경하여 자극이 위 또는 아래를 가리키도록 하여 1 또는 0을 나타냅니다.
 
PMR의 전신은 종방향 자기 기록(LMR)이었습니다. PMR의 기록 밀도는 LMR의 XNUMX배 이상일 수 있습니다. PMR과 LMR의 주요 차이점은 PMR 미디어에 저장된 데이터의 입자 구조와 자기 방향이 세로 방향이 아닌 원주형이라는 것입니다. PMR은 더 나은 입자 분리 및 균일성으로 인해 더 나은 열 안정성과 향상된 신호 대 잡음비(SNR)를 갖습니다. 또한 더 강력한 헤드 필드와 더 나은 자기 미디어 정렬 덕분에 향상된 기록 기능을 제공합니다. LMR과 마찬가지로 PMR의 근본적인 한계는 자석에 의해 기록되는 데이터 비트의 열적 안정성과 기록된 정보를 읽기에 충분한 SNR이 필요하다는 점에 기반합니다.

2007

2007년에는 Hitachi Global Storage Technologies의 최초 1TB 하드 드라이브가 발표되었습니다. Hitachi Deskstar 7K1000은 3,5인치 200GB 플래터 XNUMX개를 사용했으며 7200 rpm 이는 약 350MB의 용량을 가진 세계 최초의 하드 드라이브인 IBM RAMAC 3,75에 비해 크게 향상된 것입니다. 아, 우리는 51년 동안 얼마나 멀리 왔는지! 하지만 잠깐, 뭔가가 더 있습니다.

2009

2009년에는 비휘발성 고속 메모리를 만드는 기술 작업이 시작되었습니다. NVMe. 비휘발성 메모리(NVM)는 데이터를 저장하는 데 일정한 전력이 필요한 휘발성 메모리와 달리 데이터를 영구적으로 저장할 수 있는 메모리 유형입니다. NVMe는 PCIe 지원 반도체 기반 주변 장치 구성 요소에 대한 확장 가능한 호스트 컨트롤러 인터페이스에 대한 요구를 해결하므로 NVMe라는 이름이 붙었습니다. 이 프로젝트를 개발하기 위한 실무 그룹에는 90개 이상의 회사가 포함되었습니다. 이는 모두 NVMHCIS(비휘발성 메모리 호스트 컨트롤러 인터페이스 사양)를 정의하기 위한 작업을 기반으로 했습니다. 오늘날 최고의 NVMe 드라이브는 초당 약 3500MB의 읽기와 3300MB의 쓰기를 처리할 수 있습니다. 우리가 시작한 j 데이터 바이트를 쓰는 것은 Apollo Guidance Computer의 손으로 엮은 몇 분의 로프 메모리에 비해 매우 빠릅니다.

현재와 ​​미래

스토리지 클래스 메모리

이제 시간을 거슬러 올라갔으니(하!) 스토리지 클래스 메모리의 현재 상태를 살펴보겠습니다. SCM은 NVM과 마찬가지로 견고하지만 메인 메모리보다 우수하거나 그에 필적하는 성능을 제공합니다. 바이트 주소 지정 가능성. SCM의 목표는 낮은 SRAM(Static Random Access Memory) 밀도와 같은 오늘날의 캐시 문제 중 일부를 해결하는 것입니다. DRAM(Dynamic Random Access Memory)을 사용하면 더 나은 밀도를 달성할 수 있지만 이로 인해 액세스 속도가 느려집니다. DRAM은 또한 메모리를 새로 고치기 위해 지속적인 전력이 필요하다는 문제도 있습니다. 이것을 조금 이해해 봅시다. 커패시터의 전하가 조금씩 누출되기 때문에 전력이 필요합니다. 즉, 개입하지 않으면 칩의 데이터가 곧 손실됩니다. 이러한 누출을 방지하기 위해 DRAM에는 커패시터의 데이터를 주기적으로 다시 써서 원래의 충전 상태로 복원하는 외부 메모리 새로 고침 회로가 필요합니다.

상변화 메모리(PCM)

이전에는 CD-RW의 위상이 어떻게 변하는지 살펴보았습니다. PCM도 비슷합니다. 상 변화 물질은 일반적으로 GST라고도 알려진 Ge-Sb-Te이며, 비정질과 결정질의 두 가지 상태로 존재할 수 있습니다. 비정질 상태는 0을 나타내는 결정질 상태보다 더 높은 저항(1을 나타냄)을 갖습니다. 데이터 값을 중간 저항에 할당함으로써 PCM을 사용하여 여러 상태를 다음과 같이 저장할 수 있습니다. MLC.

스핀 전달 토크 랜덤 액세스 메모리(STT-RAM)

STT-RAM은 전도성 없이 전기력을 전달할 수 있는 절연체인 유전체로 분리된 두 개의 강자성 영구 자석층으로 구성됩니다. 자기 방향의 차이를 기반으로 데이터 비트를 저장합니다. 기준층이라고 불리는 한 자기층은 고정된 자기 방향을 갖고, 자유층이라고 불리는 다른 자기층은 흐르는 전류에 의해 제어되는 자기 방향을 갖습니다. 1의 경우 두 층의 자화 방향이 정렬됩니다. 0의 경우 두 층 모두 반대 자기 방향을 갖습니다.

저항성 랜덤 액세스 메모리(ReRAM)
ReRAM 셀은 금속 산화물 층으로 분리된 두 개의 금속 전극으로 구성됩니다. 전자가 산화물 층을 관통하여 플로팅 게이트에 걸리거나 그 반대의 경우인 Masuoka의 플래시 메모리 설계와 약간 비슷합니다. 그러나 ReRAM에서는 금속 산화물층의 자유 산소 농도에 따라 셀 상태가 결정됩니다.

이러한 기술은 유망하지만 여전히 단점이 있습니다. PCM 및 STT-RAM은 쓰기 대기 시간이 높습니다. PCM 지연 시간은 DRAM보다 XNUMX배 더 길고, STT-RAM 지연 시간은 SRAM보다 XNUMX배 더 높습니다. PCM 및 ReRAM에는 심각한 오류가 발생하기 전에 쓰기가 발생할 수 있는 시간이 제한되어 있습니다. 즉, 메모리 요소가 계속 작동하지 않게 됩니다. 특정 값.

2015년 3월, Intel은 1000DXPoint 기반 제품인 Optane의 출시를 발표했습니다. Optane은 플래시 메모리보다 XNUMX~XNUMX배 높은 가격으로 NAND SSD 성능을 XNUMX배 향상시킨다고 주장합니다. Optane은 SCM이 단순한 실험 기술 그 이상임을 입증합니다. 이러한 기술의 발전을 지켜보는 것은 흥미로울 것입니다.

하드 드라이브(HDD)

헬륨 HDD(HHDD)

헬륨 디스크는 제조 과정에서 헬륨으로 채워지고 밀봉된 고용량 하드 디스크 드라이브(HDD)입니다. 앞서 말했듯이 다른 하드 드라이브와 마찬가지로 자기 코팅된 회전 플래터가 있는 턴테이블과 유사합니다. 일반적인 하드 드라이브에는 캐비티 내부에 공기가 있지만 이 공기는 플래터가 회전할 때 약간의 저항을 유발합니다.

헬륨 풍선이 뜨는 이유는 헬륨이 공기보다 가볍기 때문입니다. 실제로 헬륨은 공기 밀도의 1/7이므로 플레이트가 회전할 때 제동력이 감소하여 디스크를 회전시키는 데 필요한 에너지량이 감소합니다. 그러나 이 기능은 부차적이며, 헬륨의 주요 특징은 일반적으로 7개만 수용할 수 있는 동일한 폼 팩터로 5개의 웨이퍼를 포장할 수 있다는 것입니다. 비행기 날개의 비유를 기억한다면 이것은 완벽한 유사체입니다. . 헬륨은 항력을 감소시키기 때문에 난류가 제거됩니다.

우리는 또한 헬륨 풍선이 풍선에서 빠져나오기 때문에 며칠 후에 가라앉기 시작한다는 것을 알고 있습니다. 저장 장치에 대해서도 마찬가지입니다. 제조업체가 드라이브 수명 동안 헬륨이 폼 팩터에서 빠져나가는 것을 방지하는 컨테이너를 만들 수 있기까지는 몇 년이 걸렸습니다. Backblaze는 실험을 수행한 결과 헬륨 하드 드라이브의 연간 오류율이 1,03%인 것으로 나타났습니다. 이는 표준 드라이브의 연간 오류율이 1,06%인 것과 비교됩니다. 물론 이 차이는 너무 작아서 심각한 결론을 내릴 수 있습니다. 꽤 열심히.

헬륨으로 채워진 폼 팩터에는 위에서 설명한 PMR, MAMR(마이크로파 자기 기록) 또는 HAMR(열 보조 자기 기록)을 사용하여 캡슐화된 하드 드라이브가 포함될 수 있습니다. 모든 자기 저장 기술은 공기 대신 헬륨과 결합될 수 있습니다. 2014년 HGST는 호스트 제어 슁글드 자기 녹음(SMR)을 사용하는 10TB 헬륨 하드 드라이브에 두 가지 최첨단 기술을 결합했습니다. SMR에 대해 조금 이야기한 다음 MAMR과 HAMR을 살펴보겠습니다.

타일 ​​자기 녹음 기술

앞서 우리는 SMR의 전신인 수직자기기록(PMR)에 대해 살펴보았습니다. PMR과 달리 SMR은 이전에 녹음된 자기 트랙의 일부와 겹치는 새 트랙을 녹음합니다. 이는 결과적으로 이전 트랙을 더 좁게 만들어 더 높은 트랙 밀도를 허용합니다. 이 기술의 이름은 랩 트랙이 타일 지붕 트랙과 매우 유사하다는 사실에서 유래되었습니다.

SMR을 사용하면 한 트랙에 쓰면 인접한 트랙을 덮어쓰게 되므로 쓰기 프로세스가 훨씬 더 복잡해집니다. 디스크 기판이 비어 있고 데이터가 순차적인 경우에는 이러한 현상이 발생하지 않습니다. 그러나 이미 데이터가 포함된 일련의 트랙에 녹음하면 바로 인접한 기존 데이터가 삭제됩니다. 인접한 트랙에 데이터가 포함되어 있으면 다시 작성해야 합니다. 이는 앞서 이야기한 NAND 플래시와 매우 유사합니다.

SMR 장치는 펌웨어를 관리하여 이러한 복잡성을 숨겨 다른 하드 드라이브와 유사한 인터페이스를 제공합니다. 반면, 애플리케이션과 운영 체제를 특별히 조정하지 않은 호스트 관리형 SMR 장치에서는 이러한 드라이브를 사용할 수 없습니다. 호스트는 엄격하게 순차적으로 장치에 써야 합니다. 동시에 장치의 성능은 100% 예측 가능합니다. Seagate는 2013년부터 밀도가 25% 더 높다고 주장하는 SMR 드라이브 출시를 시작했습니다. 초과하다 PMR 밀도.

MAMR(마이크로파 자기 녹음)

MAMR(Microwave-assisted Magnetic Recording)은 HAMR과 유사한 에너지를 사용하는 자기 메모리 기술입니다(다음에 설명). MAMR의 중요한 부분은 STO(Spin Torque Oscillator)입니다. STO 자체는 기록 헤드에 매우 근접해 있습니다. STO에 전류가 가해지면 전자 스핀의 분극으로 인해 20-40GHz 주파수의 원형 전자기장이 생성됩니다.

이러한 자기장에 노출되면 MAMR에 사용되는 강자성체에서 공명이 발생하여 이 자기장에 있는 영역의 자기 모멘트가 세차 운동을 하게 됩니다. 본질적으로 자기 모멘트는 축에서 벗어나 방향을 변경(뒤집기)하기 위해 기록 헤드에 훨씬 적은 에너지가 필요합니다.

MAMR 기술을 사용하면 더 큰 보자력으로 강자성 물질을 채취할 수 있습니다. 이는 초상자성 효과가 발생할 염려 없이 자구 크기를 줄일 수 있음을 의미합니다. STO 생성기는 기록 헤드의 크기를 줄이는 데 도움이 되므로 더 작은 자기 영역에 정보를 기록할 수 있으므로 기록 밀도가 높아집니다.

WD라고도 알려진 Western Digital은 2017년에 이 기술을 도입했습니다. 얼마 지나지 않아 2018년에 Toshiba는 이 기술을 지원했습니다. WD와 Toshiba가 MAMR 기술을 추구하는 동안 Seagate는 HAMR에 투자하고 있습니다.

열자기 기록(HAMR)

HAMR(열 보조 자기 기록)은 레이저에서 공급되는 열을 사용하여 기록을 돕는 방식으로 하드 드라이브와 같은 자기 장치에 저장할 수 있는 데이터 양을 크게 늘릴 수 있는 에너지 효율적인 자기 데이터 저장 기술입니다. 데이터를 표면 하드 드라이브 기판에 저장합니다. 가열하면 데이터 비트가 디스크 기판에서 훨씬 더 가깝게 배치되어 데이터 밀도와 용량이 증가합니다.

이 기술은 구현하기가 매우 어렵습니다. 200mW 레이저 고속 가열 디스크의 나머지 데이터를 방해하거나 손상시키지 않고 기록하기 전에 최대 400°C의 작은 영역에 저장됩니다. 가열, 데이터 기록 및 냉각 과정은 나노초 이내에 완료되어야 합니다. 이러한 문제를 해결하려면 직접적인 레이저 가열 대신 표면 유도 레이저라고도 알려진 나노 규모 표면 플라즈몬의 개발과 기록 헤드나 주변 장치를 손상시키지 않고 빠른 지점 가열을 견딜 수 있는 새로운 유형의 유리판 및 열 관리 코팅이 필요했습니다. 데이터 및 기타 극복해야 할 다양한 기술적 과제를 해결해야 합니다.

수많은 회의적인 발언에도 불구하고 Seagate는 2013년에 이 기술을 처음 시연했습니다. 첫 번째 디스크는 2018년에 배송되기 시작했습니다.

영화가 끝나면 처음으로 가세요!

우리는 1951년에 시작하여 스토리지 기술의 미래를 살펴보는 것으로 기사를 마무리합니다. 데이터 저장은 종이 테이프에서 금속 및 자기, 로프 메모리, 회전 디스크, 광 디스크, 플래시 메모리 등으로 시간이 지남에 따라 크게 변화했습니다. 발전으로 인해 더 빠르고, 더 작고, 더 강력한 저장 장치가 탄생했습니다.

NVMe를 1951년의 UNISERVO 금속 테이프와 비교하면 NVMe는 초당 486% 더 많은 자릿수를 읽을 수 있습니다. NVMe를 어린 시절 가장 좋아했던 Zip 드라이브와 비교해 보면 NVMe는 초당 111% 더 많은 자릿수를 읽을 수 있습니다.

유일하게 사실로 남아 있는 것은 0과 1을 사용하는 것입니다. 이를 수행하는 방법은 매우 다양합니다. 다음에 친구를 위해 노래 CD-RW를 굽거나 홈 비디오를 광학 디스크 아카이브에 저장할 때 무반사 표면이 0으로 변환되고 반사 표면이 1로 변환되는 방법에 대해 생각해 보시길 바랍니다. 또는 믹스테이프를 카세트에 녹음하는 경우 Commodore PET에 사용되는 데이터세트와 매우 밀접하게 관련되어 있다는 점을 기억하세요. 마지막으로 친절하게 대하고 되감는 것을 잊지 마십시오.

감사 로버트 무스타키 и 릭 알테라 기사 전반에 걸쳐 간단한 정보를 제공합니다(어쩔 수 없습니다)!

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출처 : habr.com