Externe gegevensopslag: van de IBM 1311 tot nu. Deel 1

Wat er was, zal er ook zijn;
en wat gedaan is, zal ook gedaan worden,
en er is niets nieuws onder de zon.

Boek Ecclesiastes, 1:9

De eeuwige wijsheid, die in het epigraaf staat, is praktisch toepasbaar in elke sector, zelfs in een snel veranderende zoals IT. Het blijkt dat veel innovaties, waar nu pas over gesproken wordt, gebaseerd zijn op uitvindingen die tientallen jaren geleden zijn gedaan en succesvol (of minder succesvol) zijn gebruikt in consumentenapparaten of in de B2B-sector. Dit geldt ook voor het ogenschijnlijk trendy gebied, zoals mobiele gadgets en draagbare opslagapparaten, waarover we in dit artikel uitgebreid zullen spreken.

Voor voorbeelden hoeven we niet ver te zoeken. Laten we de mobiele telefoons nemen. Als je denkt dat het eerste 'slimme' apparaat zonder toetsenbord de iPhone was, die pas in 2007 verschenen is, dan heb je het mis. Het idee om een echte smartphone te creëren, die communicatie en PDA-mogelijkheden in één behuizing combineert, komt niet van Apple, maar van IBM. Het eerste apparaat werd aan het publiek voorgesteld op 23 november 1992 tijdens de tentoonstelling van de telecommunicatie-industrie COMDEX, die in Las Vegas plaatsvond, en het ging in 1994 in massaproductie.

De IBM Simon, de eerste smartphone ter wereld met een touchscreen

De persoonlijke communicator IBM Simon was de eerste mobiele telefoon die in principe geen toetsenbord had, en informatie-invoer gebeurde uitsluitend via het touchscreen. Het apparaat combineerde de functionaliteit van een organizer, stelde gebruikers in staat om faxes te verzenden en te ontvangen, en te werken met e-mail. Indien nodig kon de IBM Simon op een persoonlijke computer worden aangesloten voor gegevensuitwisseling of gebruikt worden als modem met een snelheid van 2400 bps. Overigens was de invoer van tekstuele informatie op een vrij ingenieuze manier gerealiseerd: de eigenaar had de keuze tussen een miniatuur QWERTY-toetsenbord, dat gezien de afmetingen van het 4,7-inch display met een resolutie van 160×293 pixels niet bijzonder gemakkelijk te gebruiken was, en de intelligente assistent PredictaKey. Laatstgenoemde toonde slechts de volgende 6 symbolen op het scherm, waarvan de voorspellende algoritmes dachten dat ze met de grootste waarschijnlijkheid gebruikt zouden kunnen worden.

Het beste epitheton voor de IBM Simon is 'vooruitstrevend', wat uiteindelijk de volledige mislukking van dit apparaat op de markt verklaart. Enerzijds waren er op dat moment nog geen technologieën beschikbaar die de communicator echt gebruiksvriendelijk konden maken: weinig mensen zouden het prettig vinden om een apparaat van 200×64×38 mm en 623 gram (en meer dan 1 kg met de oplaadstation) mee te dragen, met een batterijduur van slechts 1 uur in gesprek en 12 uur in standby. Anderzijds was de prijs: 899 dollar met een contract bij de mobiele operator BellSouth, die de officiële partner van IBM in de VS werd, en meer dan 1000 dollar zonder. We moeten ook de mogelijkheid (of beter gezegd de noodzaak) om een grotere batterij aan te schaffen, niet vergeten - 'slechts' voor 78 dollar.

Visuele vergelijking van de IBM Simon, moderne smartphones en een dennenappel.

Met externe gegevensopslag is het niet zo eenvoudig. Volgens de Hamburgse rekenmethode kan de creatie van het eerste apparaat weer worden toegeschreven aan IBM. Op 11 oktober 1962 kondigde het bedrijf een revolutionair opslagsysteem aan, de IBM 1311. Het belangrijkste kenmerk van deze innovatie was het gebruik van verwisselbare cartridges, waarvan elke zes 14-inch magnetische schijven bevatte. Hoewel zo'n verwisselbare opslag 4,5 kilogram woog, was het toch een belangrijke prestatie, omdat men tenminste de cartridges kon verwisselen naarmate ze vol raakten en ze kon verplaatsen tussen installaties, die elk de grootte van een imposante ladekast hadden.

IBM 1311 - gegevensopslag met verwisselbare harde schijven

Maar voor deze mobiliteit moest men betalen met prestaties en capaciteit. Ten eerste, om gegevensbeschadiging te voorkomen, werden de buitenste zijden van de 1e en 6e schijven ontdaan van een magnetische laag, waardoor ze ook een beschermende functie vervulden. Aangezien nu slechts 10 vlakken voor opname werden gebruikt, bedroeg de totale capaciteit van de verwisselbare schijf 2,6 megabyte, wat in die tijd nog steeds vrij veel was: één cartridge verving met succes ⅕ van een standaard spoel met magnetische tape of 25.000 perforatiekaarten, terwijl het willekeurige toegang tot gegevens bood.

Ten tweede was het betalen voor mobiliteit een vermindering van de prestaties: de spinsnelheid moest worden verlaagd tot 1500 omwentelingen per minuut, en uiteindelijk steeg de gemiddelde toegangstijd tot een sector tot 250 milliseconden. Ter vergelijking: bij de voorganger van dit apparaat, de IBM 1301, had de spinsnelheid 1800 rpm, met een toegangstijd tot een sector van 180 ms. Desondanks, dankzij het gebruik van verwisselbare harde schijven, werd de IBM 1311 zeer populair in de zakelijke wereld, omdat deze constructie uiteindelijk de kosten voor het opslaan van informatie per eenheid aanzienlijk verlaagde, waardoor het aantal benodigde installaties en de ruimte die nodig was voor hun plaatsing kon worden verminderd. Hierdoor was het apparaat een van de meest duurzame op de computerhardwaremarkt en werd het pas in 1975 uit productie genomen.

De opvolger van de IBM 1311, met de index 3340, was het resultaat van de ontwikkeling van ideeën die door de ingenieurs van het bedrijf in het ontwerp van het vorige model waren vastgelegd. Het nieuwe opslagsysteem kreeg volledig hermetische cartridge's, waardoor het mogelijk was om enerzijds de invloed van omgevingsfactoren op de magnetische platen te verminderen, wat hun betrouwbaarheid verhoogde, en anderzijds de aerodynamica binnen de cartridges aanzienlijk te verbeteren. Een microcontroller, verantwoordelijk voor de beweging van de magnetische koppen, vulde het plaatje aan en maakte het mogelijk om de precisie van hun positionering aanzienlijk te verhogen.

IBM 3340, ook wel Winchester genoemd

Als gevolg hiervan steeg de capaciteit van elke cartridge tot 30 megabyte en daalde de toegangstijd tot een sector exact met een factor 10 - tot 25 milliseconden. Tegelijkertijd bereikte de overdrachtssnelheid een recordhoogte van 885 kilobytes per seconde. Overigens kreeg de term 'winchester' dankzij de IBM 3340 ingang in de omgangstaal. Dit kwam omdat het apparaat was ontworpen voor gelijktijdige werking met twee verwisselbare opslagmedia, waardoor het ook de extra index '30-30' kreeg. Deze index werd ook gedragen door het wereldwijd bekende geweer Winchester, met als enige verschil dat in het eerste geval sprake was van twee schijven van elk 30 MB, terwijl het in het tweede geval ging om de kaliber van de kogel (0,3 inch) en het gewicht van het buskruit in de capsule (30 grains, dat is ongeveer 1,94 gram).

Floppy Disk - de voorloper van de moderne externe opslagmedia

Hoewel de cartridges voor de IBM 1311 als de voorvaderen van moderne externe harde schijven kunnen worden beschouwd, waren deze apparaten nog steeds ontzettend ver van de consumentenmarkt verwijderd. Maar om de stamboom van mobiele opslagmedia voort te zetten, moeten we eerst de selectiecriteria bepalen. Voor de hand liggend is dat de perforatiekaarten buiten beschouwing blijven, aangezien ze behoren tot de technologie van het 'pre-schijf' tijdperk. Het is ook onwaarschijnlijk dat we opslagmedia op basis van magnetische tape in overweging nemen: hoewel een spoel formeel beschikt over de eigenschap van mobiliteit, zijn de prestaties ervan niet te vergelijken met die van de eerste harddiskmodellen, simpelweg omdat magnetische tape alleen sequentiële toegang tot de opgeslagen gegevens biedt. Daardoor komen 'zachte' schijven qua consumenteneigenschappen het dichtst in de buurt van harde schijven. En dat klopt: floppy's zijn compact genoeg, en net als harde schijven kunnen ze meerdere keren worden herschreven en kunnen ze functioneren in willekeurige leesmodus. Daar beginnen we mee.

Als je verwacht de drie gevierde letters opnieuw te zien, dan... heb je helemaal gelijk. Het was immers in de laboratoria van IBM waar de onderzoeksgroep van Alan Shugart zocht naar een waardige vervanger voor magnetische tapes, die uitstekend geschikt waren voor gegevensarchivering, maar ondergeschikt waren aan harddisks in dagelijkse taken. Een passende oplossing werd voorgesteld door de senior engineer David Noble, die in 1967 een verwijderbare magnetische schijf met een beschermende behuizing ontwierp, die met behulp van een speciale schijfstation werkte. Vier jaar later presenteerde IBM de eerste floppy disk ter wereld, met een capaciteit van 80 kilobyte en een diameter van 8 inch, en in 1972 werd de tweede generatie floppy disks geïntroduceerd, met een capaciteit van 128 kilobyte.

IBM 8-inch floppy disk met een capaciteit van 128 kilobyte

In het kielzog van het succes van de diskette besloot Alan Shugart in 1973 de onderneming te verlaten en een eigen bedrijf op te richten, genaamd Shugart Associates. Het nieuwe bedrijf richtte zich op de verdere verfijning van floppy disk opslagsystemen: in 1976 bracht het bedrijf compacte 5,25-inch diskettes en originele diskdrives uit, voorzien van een vernieuwde controller en interface. De prijs van de Shugart SA-400 mini-floppy bij de lancering was 390 dollar voor de diskdrive en 45 dollar voor een set van tien diskettes. In de loop van de geschiedenis van het bedrijf werd de SA-400 het meest succesvolle product: de afname van nieuwe apparaten bereikte 4000 eenheden per dag, en geleidelijk aan verdrongen de 5,25-inch diskettes de omvangrijke acht-inch tegenhangers van de markt.

Echter, ook Alan Shugart's bedrijf kon niet lang domineren op de markt: in 1981 nam Sony het stokje over door een nog kleinere diskette te presenteren, met een diameter van slechts 90 mm, ofwel 3,5 inch. De eerste pc die uitgerust was met een ingebouwde diskdrive van het nieuwe formaat was de HP-150, die in 1984 door Hewlett-Packard werd uitgebracht.

De eerste persoonlijke computer met een 3,5-inch diskdrive Hewlett-Packard HP-150

De diskette van Sony bleek zo succesvol dat deze snel alle alternatieve oplossingen op de markt verdrong, en de vormfactor bleef praktisch 30 jaar bestaan: de massaproductie van 3,5-inch diskettes eindigde pas in 2010. De populariteit van het nieuwe product was te danken aan verschillende factoren:

• de stevige plastic behuizing en het schuifdeksel zorgden voor een betrouwbare bescherming van de schijf;
• door de aanwezigheid van een metalen bus met een gat voor de juiste positionering, was het niet meer nodig om een gat in de magnetische schijf zelf te maken, wat ook een positieve invloed had op de duurzaamheid;
• met behulp van een schuifschakelaar werd bescherming tegen overschrijven gerealiseerd (voorheen moest er met tape het controlegaatje op de diskette worden afgedekt om de mogelijkheid van overschrijven te blokkeren).

Tijdloze klassieker — de 3,5-inch diskette van Sony

Naast de compactheid hadden 3,5-inch diskettes ook een veel hogere capaciteit in vergelijking met hun voorgangers. De meest geavanceerde 5,25-inch hoge dichtheid diskettes, die in 1984 verschenen, konden 1200 kilobyte aan gegevens opslaan. Hoewel de eerste 3,5-inch modellen een capaciteit van 720 Kb hadden en op dit vlak identiek waren aan de 5-inch diskettes met viermaal de dichtheid, kwamen er in 1987 al hoge dichtheid diskettes van 1,44 MB op de markt en in 1991 werden de diskettes van uitgebreide dichtheid, die al 2,88 MB aan gegevens konden opslaan, geïntroduceerd.

Sommige bedrijven probeerden nog kleinere diskettes te maken (bijvoorbeeld, Amstrad ontwikkelde 3-inch diskettes die werden gebruikt in de ZX Spectrum +3, en Canon produceerde 2-inch gespecialiseerde diskettes voor het opnemen en opslaan van composietvideo), maar deze slaagden nooit echt. In plaats daarvan kwamen er externe apparaten op de markt die ideologisch veel dichter bij de moderne externe opslagmedia stonden.

De Bernoulli-doos van Iomega en de sinistere 'death clicks'

Hoe dan ook, de capaciteit van diskettes was te klein om voldoende grote hoeveelheden informatie op te slaan: vergeleken met vandaag de dag kunnen ze worden vergeleken met instapmodel flashdrives. Maar wat kan dan worden beschouwd als het equivalent van een externe harde schijf of solid-state drive? Het product van Iomega is hiervoor het meest geschikt.

Het eerste apparaat, gepresenteerd in 1982, was de zogenaamde Bernoulli-doos (Bernoulli Box). Ondanks de grote capaciteit voor die tijd (de eerste opslagapparaten hadden capaciteiten van 5, 10 en 20 MB), genoot het originele apparaat geen populariteit vanwege de, zonder overdrijven, gigantische afmetingen: de 'diskettes' van Iomega hadden afmetingen van 21 op 27,5 cm, wat overeenkomt met een A4-papier.

Dit was hoe de originele cartridges voor de Bernoulli-doos eruitzagen.

De apparaten van het bedrijf werden populair met de Bernoulli Box II. De afmetingen van de opslagapparaten konden aanzienlijk worden verkleind: ze hadden al een lengte van 14 cm en een breedte van 13,6 cm (vergelijkbaar met standaard 5,25-inch diskettes, zonder rekening te houden met een dikte van 0,9 cm), terwijl ze een veel indrukwekkendere capaciteit hadden: van 20 MB voor de instapmodellen tot 230 MB voor de schijven die in 1993 op de markt kwamen. Deze apparaten waren beschikbaar in twee formaten: als interne modules voor pc's (door de verkleinde afmetingen konden ze op de plek van 5,25-inch diskettelezers worden geïnstalleerd) en externe opslagsystemen die via SCSI aan een computer konden worden aangesloten.

Bernoulli Doos van de tweede generatie

De rechtstreekse opvolgers van de Bernoulli-box waren de Iomega ZIP, die in 1994 door het bedrijf werden gepresenteerd. Hun populariteit werd in belangrijke mate door de samenwerking met Dell en Apple bevorderd, die ZIP-stations in hun computers begonnen te installeren. Het eerste model, ZIP-100, gebruikte opslagmedia met een capaciteit van 100.663.296 bytes (ongeveer 96 MB), had een gegevensoverdrachtssnelheid van ongeveer 1 MB/s en een toegangstijd van maximaal 28 milliseconden, waarbij externe stations aan de pc konden worden aangesloten via de LPT- of SCSI-interface. Enkele tijd later kwamen de ZIP-250's met een capaciteit van 250.640.384 bytes (239 MB), en aan het einde van de serie — ZIP-750, die achterwaarts compatibel was met de ZIP-250 media en ondersteuning bood voor de ZIP-100 in legacy modus (informatie kon alleen van verouderde media worden gelezen). Overigens kregen externe vlaggenschipmodellen zelfs ondersteuning voor USB 2.0 en FireWire.

Externe Iomega ZIP-100 schijf

Met de opkomst van CD-R/W ging het met de creaties van Iomega logisch gezien achteruit — de verkoop van de apparaten nam af en daalde tegen 2003 bijna met vier keer, en in 2007 waren ze volledig verdwenen (hoewel de productie pas in 2010 werd stopgezet). Misschien was alles anders verlopen als ZIP geen bepaalde problemen had gehad met de betrouwbaarheid.

Het punt is dat de indrukwekkende prestaties van de apparaten in die tijd werden gerealiseerd dankzij een recordaantal RPM: de floppy disk draaide met een snelheid van 3000 omwentelingen per minuut! Je hebt vast al geraden waarom de eerste apparaten niet anders werden genoemd dan de Bernoulli-box: door de hoge draaisnelheid van de magnetische schijf werd de luchtstroom tussen de schrijfgemoederen en het oppervlak versneld, waardoor de luchtdruk daalde en de schijf dichter bij de sensor kwam (de wet van Bernoulli in actie). Theoretisch gezien had deze eigenschap het apparaat betrouwbaarder moeten maken, maar in de praktijk stuitten consumenten op een onaangenaam fenomeen, de Clicks of Death - "klikgeluiden van de dood". Elk, zelfs het kleinste, splintertje op de magnetische schijf, die met enorme snelheid bewoog, kon de schrijfgemoederen onherstelbaar beschadigen, waarna de actuator parkeerde en probeerde opnieuw te lezen, wat gepaard ging met karakteristieke klikken. Dit soort defect was "besmettelijk": als de gebruiker zich niet meteen orienterend was en een andere diskette in het beschadigde apparaat stopte, werd ook deze na een paar leespogingen onbruikbaar, omdat de schrijfgemoederen met een verstoorde geometrie zelf het oppervlak van de floppy disk beschadigden. Tegelijkertijd kon een diskette met splinters in één keer ook een andere lezer "doden". Daarom moesten degenen die met Iomega-producten werkten zorgvuldig de kwaliteit van de diskettes controleren, en bij latere modellen verschenen zelfs waarschuwende aanwijzingen.

Magneto-optische schijven: retro HAMR

Tot slot, als we het hebben over draagbare opslagmedia, mogen we niet om een technologisch wonder heen, namelijk de magneto-optische schijven (MO). De eerste apparaten van deze klasse verschenen al begin jaren '80 van de 20e eeuw, maar ze kregen pas echt brede verspreiding in 1988, toen het bedrijf NeXT zijn eerste PC introduceerde, de NeXT Computer, die was uitgerust met een magneto-optische drive van Canon en ondersteuning bood voor schijven met een capaciteit van 256 MB.

NeXT Computer - de eerste PC uitgerust met een magneto-optische drive

Het bestaan van magneto-optische schijven bevestigt eens te meer de juistheid van het epigraaf: hoewel de thermomagnetische opname technologie (HAMR) pas in de afgelopen jaren actief ter sprake is gekomen, werd deze benadering meer dan 30 jaar geleden met succes toegepast bij MO! Het opnameprincipe op magneto-optische schijven is vergelijkbaar met HAMR, met enkele nuances. De schijven zelf waren gemaakt van ferromagneten - legeringen die in staat zijn om magnetisatie te behouden bij temperaturen onder de Curietemperatuur (ongeveer 150 graden Celsius) zonder invloed van een extern magnetisch veld. Tijdens de opname werd het oppervlak van de schijf vooraf verwarmd met een laser tot de Curietemperatuur, waarna de magnetische kop, aan de andere kant van de schijf geplaatst, de magnetisatie van het betreffende gebied veranderde.

Het belangrijkste verschil tussen deze benadering en HAMR was dat het uitlezen van informatie ook gebeurde met behulp van een laagvermogen laser: de gepolariseerde laserstraal ging door de schijfplaat, werd gereflecteerd door de ondergrond, en kwam daarna, na door het optische systeem van de lezer te zijn gegaan, op de sensor terecht, die de wijziging in de vlak van polarisatie van de laser vastlegde. Hier kan men de praktische toepassing van het Kerr-effect (kwadratisch elektro-optisch effect) waarnemen, waarbij de brekingsindex van het optische materiaal verandert in verhouding tot het kwadraat van de sterkte van het elektromagnetische veld.

Principe van het uitlezen en opnemen van informatie op magneto-optische schijven

De eerste magneto-optische schijven ondersteunden geen herschrijfbare functionaliteit en werden aangeduid met de afkorting WORM (Write Once, Read Many), maar later verschenen modellen die meerdere schrijfbeurten ondersteunden. Herschrijven vond plaats in drie stappen: eerst werd de informatie van de schijf gewist, daarna werd de opname uitgevoerd, en tenslotte werd de integriteit van de gegevens gecontroleerd. Deze aanpak zorgde voor gegarandeerde opnamekwaliteit, waardoor MO zelfs betrouwbaarder werd dan CD- en DVD-schijven. En in tegenstelling tot diskettes waren magneto-optische media vrijwel immuun voor demagnetisatie: volgens schattingen van de fabrikanten bedraagt de dataopslagduur op herschrijfbare MO's minstens 50 jaar.

Al in 1989 kwamen er bidirectionele 5,25-inch schijven op de markt met een capaciteit van 650 MB, die een leessnelheid van maximaal 1 MB/s en een toegangstijd van 50 tot 100 ms boden. Aan het einde van de populariteit van MO waren er modellen te vinden met een opslagcapaciteit van maximaal 9,1 GB. Echter, de meest gangbare waren de compacte 90-millimeter schijven met een capaciteit van 128 tot 640 MB.

Compacte magneto-optische schijf van 640 MB van Olympus

In 1994 varieerde de kostprijs per 1 MB gegevens die op zo'n opslagmedium waren opgeslagen van 27 tot 50 cent, afhankelijk van de fabrikant, wat in combinatie met hoge prestaties en betrouwbaarheid deze schijven tot een concurrerende oplossing maakte. Een bijkomend voordeel van magneto-optische apparaten in vergelijking met ZIP was de ondersteuning van een breed scala aan interfaces, waaronder ATAPI, LPT, USB, SCSI en IEEE-1394a.

Ondanks alle voordelen had magneto-optica ook een aantal nadelen. Zo waren de schijven van verschillende merken (waaronder grote bedrijven zoals Sony, Fujitsu, Hitachi, Maxell, Mitsubishi, Olympus, Nikon, Sanyo en anderen) niet met elkaar compatibel vanwege de specifieke formatteringskenmerken. Bovendien beperkten het hoge energieverbruik en de noodzaak voor een extra koelsysteem het gebruik van deze drives in laptops. Tot slot zorgde de drievoudige cyclus voor een aanzienlijke toename van de schrijftijd, een probleem dat pas in 1997 kon worden opgelost met de komst van de LIMDOW-technologie (Light Intensity Modulated Direct Overwrite), die de eerste twee stappen combineerde in één door magneten in de cartridge te integreren om de informatie te wissen. Uiteindelijk raakte magneto-optica geleidelijk aan achterhaald, zelfs voor de langdurige opslag van gegevens, ten gunste van klassieke LTO-streamers.

Ik mis altijd iets...

Alles wat hierboven is gesteld, illustreert duidelijk het eenvoudige feit dat, hoe briljant een uitvinding ook moge zijn, deze bovendien tijdig moet zijn. De IBM Simon was gedoemd te falen, omdat er op het moment van zijn verschijning geen behoefte aan absolute mobiliteit bestond. Magneto-optische schijven waren een redelijk alternatief voor HDD's, maar bleven een zaak van professionals en enthousiastelingen, omdat voor de gemiddelde consument snelheid, gebruiksgemak en, uiteraard, lage kosten veel belangrijker waren, waarvoor de gewone koper bereid was om betrouwbaar te zijn. Ook de ZIP, ondanks al zijn voordelen, kon nooit echt mainstream worden omdat mensen niet echt de behoefte hadden om elke diskette met een loep te inspecteren op bramen.

Dit is precies de reden waarom natuurlijke selectie uiteindelijk de markt duidelijk heeft verdeeld in twee parallelle richtingen: verwijderbare opslagmedia (CD's, DVD's, Blu-Ray), flashgeheugen (voor het opslaan van kleine hoeveelheden data) en externe harde schijven (voor grote hoeveelheden). Onder de laatste zijn 2,5-inch modellen in individuele behuizingen de onofficiële standaard geworden, waarvan de introductie voor het eerst te danken is aan laptops. Een andere reden voor hun populariteit is de kostenefficiëntie: als klassieke 3,5-inch HDD's in een externe behuizing moeilijk als 'draagbaar' te bestempelen waren, en bovendien altijd een extra stroombron vereisten (wat betekende dat je ook een adapter mee moest slepen), dan was het enige dat 2,5-inch schijven mogelijk nodig hadden, een extra USB-aansluiting, terwijl latere en energiezuinige modellen dat zelfs niet nodig hadden.

Trouwens, de miniatuurdiskettes zijn te danken aan PrairieTek — een klein bedrijf dat in 1986 door Terry Johnson werd opgericht. Slechts drie jaar na de opening bracht PrairieTek 's werelds eerste 2,5-inch harde schijf van 20 MB uit, genaamd PT-220. Deze schijf was 30% compacter dan desktopoplossingen en had een hoogte van slechts 25 mm, waardoor het de ideale keuze voor gebruik in laptops werd. Helaas, ondanks dat ze pioniers waren op de markt voor miniatuurdiskettes, slaagde PrairieTek er niet in de markt te veroveren door een fatale strategische fout. Na de productie van de PT-220 richtten ze zich op verdere miniaturisatie en introduceerden ze al snel het model PT-120, dat bij dezelfde capaciteit en snelheidskenmerken een dikte van slechts 17 mm had.

2,5-inch harde schijf van de tweede generatie PrairieTek PT-120

De fout was dat terwijl de ingenieurs van PrairieTek vochten voor elke millimeter, concurrenten als JVC en Conner Peripherals de capaciteit van schijven vergrootten, wat beslissend was in deze ongelijke strijd. In een poging in te haken op de toenemende vraag, ging PrairieTek de wapensrace in en bereidde het model PT-240 voor, dat 42,8 MB gegevens kon opslaan en destijds een recordlaag verbruik had van slechts 1,5 W. Maar helaas, zelfs dit redde het bedrijf niet van faillissement, en in 1991 ging het uiteindelijk ten onder.

Het verhaal van PrairieTek is een duidelijk voorbeeld van hoe technologische vooruitgang, hoe belangrijk deze ook mag lijken, door een gebrek aan timing simpelweg niet door de markt wordt erkend. Begin jaren '90 was de consument nog niet verwend met ultrabooks en superdunne smartphones, waardoor er geen dringende behoefte aan dergelijke schijven bestond. Denk maar aan de eerste tablet, de GridPad, dat in 1989 door GRiD Systems Corporation werd uitgebracht: het 'draagbare' apparaat woog meer dan 2 kg en had een dikte van 3,6 cm!

GridPad — 's werelds eerste tablet

En zo werd zo'n 'baby' in die tijd als behoorlijk compact en handig beschouwd: de eindgebruiker zag simpelweg niets beters. Tegelijkertijd was de vraag naar opslagcapaciteit veel dringender. De GridPad had bijvoorbeeld helemaal geen harde schijf: gegevensopslag werd gerealiseerd via RAM-chips, waarvan de lading werd ondersteund door ingebouwde accu's. Tegen de achtergrond van dergelijke apparaten leek de later verschenen Toshiba T100X (DynaPad) al een waar wonder, simpelweg omdat het een volwaardige harde schijf van 40 MB aan boord had. Het feit dat het 'mobiele' apparaat 4 centimeter dik was, stoorde nauwelijks iemand.

De Toshiba T100X-tablet, in Japan beter bekend als de DynaPad

Maar zoals bekend, komt de eetlust tijdens het eten. Elk jaar groeide de vraag van de gebruikers, en het werd steeds moeilijker om eraan te voldoen. Naarmate de capaciteit en snelheid van opslagmedia toenamen, begonnen steeds meer mensen te overwegen dat mobiele apparaten nog compacter konden zijn en de mogelijkheid om een draagbare schijf met alle benodigde bestanden bij zich te hebben, zou zeer welkom zijn. Met andere woorden, er ontstond een vraag op de markt naar wezenlijk andere apparaten op het gebied van gebruiksgemak en ergonomie, die moest worden vervuld, en de concurrentie tussen IT-bedrijven ging met nieuwe kracht door.

Hier moeten we opnieuw terugkeren naar het hedendaagse epigraf. Het tijdperk van solid-state drives begon lang vóór de jaren nul: de eerste prototype van flashgeheugen werd in 1984 door ingenieur Fujio Masuoka binnen Toshiba ontwikkeld, en het eerste commerciële product op basis daarvan, de Digipro FlashDisk, verscheen al in 1988 op de markt. Dit techniekwonder kon 16 megabyte gegevens bevatten en kostte 5000 dollar.

Digipro FlashDisk - de eerste commerciële SSD

De nieuwe trend werd ondersteund door Digital Equipment Corporation, die begin jaren '90 5,25-inch apparaten van de EZ5x-serie met SCSI-1 en SCSI-2 interfaces introduceerde. Ook het Israëlische bedrijf M-Systems bleef niet achter, dat in 1990 een reeks solid-state drives onder de naam Fast Flash Disk (of FFD) aankondigde, die al meer en meer op moderne apparaten leken: de SSD's hadden een formaat van 3,5 inch en konden tussen de 16 en 896 megabyte gegevens bevatten. Het eerste model, genaamd FFD-350, verscheen in 1995.

M-Systems FFD-350 van 208 MB — de voorlopers van moderne SSD's

In tegenstelling tot traditionele harde schijven, waren SSD's veel compacter, hadden ze een hogere prestaties en, wat nog belangrijker is, weerstand tegen schokken en sterke vibraties. Potentieel maakte dit ze vrijwel perfecte kandidaten voor het maken van mobiele opslag, ware het niet dat er één 'maar' was: de hoge prijzen per geheugeenheid, waardoor dergelijke oplossingen nauwelijks geschikt waren voor de consumentenmarkt. Ze waren populair in de zakelijke sfeer, werden gebruikt in de luchtvaart voor de ontwikkeling van 'zwartdozen', en geïnstalleerd in supercomputers van onderzoekscentra. Echter, het ontwikkelen van een detailproduct was op dat moment nog geen onderwerp van gesprek: niemand zou ze kopen, zelfs niet als een bedrijf besloot om zulke opslagapparaten tegen kostprijs te verkopen.

Maar de veranderingen op de markt lieten niet lang op zich wachten. De ontwikkeling van de consumentenmarkt voor verwisselbare SSD-opslagmiddelen werd in hoge mate bevorderd door digitale fotografie, daar deze sector dringend behoefte had aan compacte en energiezuinige gegevensdragers. Oordelen jullie zelf.

De eerste digitale camera ter wereld verscheen (we herinneren ons weer de woorden van Prediker) in december 1975: deze werd uitgevonden door Stephen Sasson, ingenieur bij Eastman Kodak Company. Het prototype bestond uit verschillende tientallen printplaten, een optisch blok, ontleend aan de Kodak Super 8, en een cassettebandrecorder (foto's werden geregistreerd op gewone audiocassettes). Voor de stroomvoorziening van de camera werden 16 nikkel-cadmium-batterijen gebruikt, en alles woog samen 3,6 kg.

Het eerste prototype van de digitale camera, ontwikkeld door Eastman Kodak Company

De resolutie van de CCD-matrix van zo’n ‘kleine’ camera was slechts 0,01 megapixel, wat het mogelijk maakte om beelden van 125×80 pixels vast te leggen, waarbij het 23 seconden duurde om elke foto te maken. Gezien zulke ‘indrukwekkende’ kenmerken was deze apparatuur op alle fronten inferieur aan traditionele filmspiegelfoto's, wat betekende dat de ontwikkeling van een commercieel product op basis hiervan niet aan de orde was, hoewel de uitvinding later werd erkend als een van de belangrijkste mijlpalen in de geschiedenis van de fotografie, en Steve zelf officieel werd opgenomen in de Consumer Electronics Hall of Fame.

Zes jaar later nam Sony het initiatief over van Kodak en kondigde op 25 augustus 1981 de filmloze video-camera Mavica aan (de naam is een afkorting van Magnetic Video Camera).

Prototypen van de digitale camera Sony Mavica

De camera van de Japanse gigant zag er veel interessanter uit: het prototype gebruikte een CCD-matrix van 10 bij 12 mm en kon pronken met een maximale resolutie van 570 x 490 pixels, terwijl het vastleggende op compacte 2-inch Mavipack-floppy's, die 25 tot 50 beelden konden bevatten, afhankelijk van de opnamemodus. Het punt is dat het gevormde beeld bestond uit twee televisievormen, waarvan elke als composietvideo werd vastgelegd, en er was de mogelijkheid om beide velden tegelijkertijd vast te leggen of slechts één. In het laatste geval viel de resolutie van het beeld met de helft terug, maar dan woog zo'n foto ook de helft minder.

Oorspronkelijk was Sony van plan om de massaproductie van de Mavica in 1983 te starten, met een winkelprijs van $650 voor de camera's. In de praktijk kwamen de eerste industriële modellen echter pas in 1984 op de markt, en de commerciële lancering van het project met de Mavica MVC-A7AF en Pro Mavica MVC-2000 vond pas in 1986 plaats, waarbij de camera's bijna een orde van grootte duurder waren dan oorspronkelijk gepland.

Digitale camera Sony Pro Mavica MVC-2000

Ondanks de exorbitante prijs en innovativiteit kon je de eerste Mavica niet echt een ideale oplossing voor professioneel gebruik noemen, hoewel deze camera's in bepaalde situaties bijna ideaal bleken te zijn. Zo gebruikten verslaggevers van CNN de Sony Pro Mavica MVC-5000 tijdens het verslag doen van de gebeurtenissen op 4 juni op het Tiananmen-plein. Het verbeterde model had twee onafhankelijke CCD-sensoren, waarvan er één het luminant videosignaal vormde en de andere de kleurverschillen. Deze aanpak maakte het mogelijk om een kleurfilter van Bayer niet te gebruiken en verhoogde de horizontale resolutie tot 500 TVL. Echter, het grootste voordeel van de camera was de ondersteuning voor directe aansluiting op de PSC-6-module, die het mogelijk maakte om de gemaakte foto's rechtstreeks via een radiokanaal naar de redactie te sturen. Dankzij dit kon CNN als eerste verslag uitbrengen vanaf de plaats van de gebeurtenissen, en Sony ontving later zelfs een speciale Emmy Award voor de bijdrage aan de ontwikkeling van digitale overdracht van nieuwsphoto's.

De Sony Pro Mavica MVC-5000 is die camera waardoor Sony een Emmy Award won.

Maar wat als een fotograaf een lange opdracht heeft ver weg van de beschaving? In dat geval kon hij een van de geweldige Kodak DCS 100-camera's meenemen, die in mei 1991 werd geïntroduceerd. Deze enorme hybride van een kleinbeeld spiegelreflexcamera, de Nikon F3 HP, met een digitale module, de DCS Digital Film Back, die was uitgerust met een winder, maakte verbinding met een externe gegevensopslagunit, de Digital Storage Unit (die je op een schouderriem moest dragen) via een kabel.

De digitale camera Kodak DCS 100 is de belichaming van 'compactheid'.

Kodak bood twee modellen aan, elk met verschillende variaties: de kleurverpakking DCS DC3 en de zwart-wit DCS DM3. Alle camera's in de lijn waren uitgerust met sensoren met een resolutie van 1,3 megapixel, maar verschilden in de grootte van de buffer, die het maximaal toegestane aantal opnamen bij continuopnamen bepaalde. Bijvoorbeeld, de modellen met 8 MB aan boord konden met 2,5 frames per seconde een serie van 6 beelden maken, terwijl de meer geavanceerde 32 MB-modellen een serie van 24 beelden toestonden. Bij overschrijding van deze drempel viel de opnamesnelheid terug naar 1 frame per 2 seconden totdat de buffer volledig was gewist.

Wat betreft de DSU-module, deze was uitgerust met een 3,5-inch harde schijf van 200 MB, die ruimte bood voor 156 'ruwe' foto’s tot 600 gecomprimeerde foto’s met behulp van een hardwarematige JPEG-converter (die apart moest worden aangeschaft en geïnstalleerd), en een LCD-scherm voor het bekijken van opnamen. Het slimme opslagapparaat maakte het zelfs mogelijk om korte beschrijvingen aan foto's toe te voegen, maar hiervoor was een externe toetsenbord vereist. Samen met de batterijen woog het 3,5 kg, terwijl het totale gewicht van het pakket 5 kg bereikte.

Ondanks het twijfelachtige gebruiksgemak en de prijs van 20 tot 25 duizend dollar (in de maximale configuratie), werden er in de drie daaropvolgende jaren ongeveer 1000 van dergelijke apparaten verkocht, die naast journalisten ook de belangstelling wekten van medische instellingen, politie en verschillende industriële bedrijven. Met andere woorden, er was vraag naar dit soort producten, net zoals er een dringende behoefte was aan kleinere opslagmedia. Het juiste antwoord werd aangeboden door SanDisk, dat in 1994 de CompactFlash-standaard presenteerde.

CompactFlash-geheugenkaarten die door SanDisk zijn uitgebracht, en een PCMCIA-adapter voor aansluiting op een pc

Het nieuwe formaat bleek zo succesvol dat het tot op de dag van vandaag wordt toegepast, en de in 1995 opgerichte CompactFlash Association telt momenteel meer dan 200 deelnemende bedrijven, waaronder Canon, Eastman Kodak Company, Hewlett-Packard, Hitachi Global Systems Technologies, Lexar Media, Renesas Technology, Socket Communications en vele anderen.

CompactFlash-geheugenkaarten konden pronken met afmetingen van 42 mm bij 36 mm met een dikte van 3,3 mm. De fysieke interface van de opslagapparaten was in wezen een verkorte PCMCIA (50 pins in plaats van 68), waardoor zo'n kaart eenvoudig kon worden aangesloten op de PCMCIA Type II uitbreidingssleuf met behulp van een passieve adapter. Via ook weer een passieve overgang kon CompactFlash gegevens uitwisselen met randapparaten via IDE (ATA), terwijl speciale actieve adapters verbinding maakten met seriële interfaces (USB, FireWire, SATA).

Ondanks de relatief kleine capaciteit (de eerste CompactFlash kon slechts 2 MB aan gegevens opslaan), waren geheugenkaarten van dit type gewild in de professionele omgeving vanwege hun compactheid, efficiëntie (zo'n opslagmedium verbruikte ongeveer 5% van de energie vergeleken met reguliere 2,5 inch HDD's, wat de autonomie van draagbare apparaten verlengde) en veelzijdigheid, die werd bereikt door de ondersteuning van verschillende interfaces en de mogelijkheid om te werken met een spanningsbron van 3,3 of 5 volt, en vooral door de indrukwekkende weerstand tegen overbelastingen boven de 2000 g, wat een praktisch onhaalbare norm was voor klassieke harde schijven.

Het probleem is dat het technisch onmogelijk is om echt schokbestendige harde schijven te creëren vanwege hun constructie. Bij een val wordt elk object blootgesteld aan kinetische krachten van honderden tot zelfs duizenden g (de standaard zwaartekrachtversnelling van 9,8 m/s²) in minder dan 1 milliseconde, wat voor klassieke HDD's tal van onaangename gevolgen kan hebben, waaronder:

• het glijden en verschuiven van de magnetische schijven;
• de vorming van speling in de lagers, waardoor ze voortijdig slijten;
• het klappen van de koppen op het oppervlak van de magnetische schijven.

De meest gevaarlijke situatie voor de opslag is de laatste. Wanneer de energie van de impact loodrecht of onder een geringe hoek op het horizontale vlak van de HDD is gericht, wijken de magnetische koppen eerst af van hun oorspronkelijke positie en duiken dan abrupt naar het oppervlak van de schijf, waarbij ze de rand raken, wat resulteert in oppervlakkige schade aan de magnetische schijf. Niet alleen het punt waar de impact plaatsvond (wat, overigens, een aanzienlijke lengte kan hebben als er tijdens de val gegevens werden gelezen of geschreven), lijdt hieronder, maar ook de gebieden waar microscopische scherven van de magnetische coating van de schijf zijn verspreid: doordat ze magnetisch zijn, verschuiven ze niet onder invloed van de centrifugale kracht naar de periferie, maar blijven ze op het oppervlak van de schijf, waardoor normale lees-/schrijfoperaties worden belemmerd en verdere schade aan zowel de schijf als de schrijvende kop wordt veroorzaakt. Als de impact krachtig genoeg is, kan dit zelfs leiden tot het loskomen van de sensor en een volledige storing van de opslag.

In het licht van het bovenstaande waren de nieuwe opslagmedia voor fotojournalisten echt onmisbaar: het is veel beter om een tiental eenvoudige kaartjes bij je te hebben dan om een apparaat ter grote van een videorecorder mee te slepen, dat vrijwel zeker zal falen bij een zelfs maar licht sterke impact. Voor de particulier waren geheugenkaarten echter nog steeds te duur. Dit is de reden waarom Sony met de 'cubus' Mavica MVC-FD, die foto’s opsloeg op standaard 3,5-inch floppy's geformatteerd in DOS FAT12, succesvol domineerde op de markt van 'point-and-shoot' camera's; dit zorgde voor compatibiliteit met bijna elke pc van die tijd.

De amateur digitale camera Sony Mavica MVC-FD73

En dat ging bijna tot het einde van het decennium door, totdat IBM zich ermee begon te bemoeien. Maar daarover zullen we in het volgende artikel vertellen.

Met welke ongebruikelijke apparaten bent u in aanraking gekomen? Misschien heeft u gefotografeerd met de Mavica, zelf de ondergang van de Iomega ZIP waargenomen of gebruik gemaakt van de Toshiba T100X? Deel uw verhalen in de reacties.

Bron: habr.com