En hver skytjenesteleverandĂžr tilbyr lagringslĂžsninger. Dette kan vĂŠre kalde og varme lagringslĂžsninger, Ice-cold, osv. Det er ganske praktisk Ă„ lagre informasjon i skyen. Men hvordan lagret man egentlig data for 10, 20, 50 Ă„r siden? Cloud4Y har oversatt en interessant artikkel som handler nettopp om dette.
Data kan lagres pÄ mange forskjellige mÄter, ettersom nye og mer effektive og raske lagringsenheter stadig dukker opp. En byte er en lagrings- og behandlingsenhet for digital informasjon, som bestÄr av Ätte biter. I én bit kan det lagres enten 0 eller 1.
I tilfelle av hullkort lagres biten som tilstedevÊrelse/ fravÊr av et hull i kortet pÄ et bestemt sted. Hvis vi gÄr litt lenger tilbake i tid til Babbages analytiske maskin, ble registrene som lagret tall representert av tannhjul. PÄ magnetiske lagringsenheter, som bÄnd og plater, representeres biten av polariteten i et bestemt omrÄde av magnetisk folie. I moderne dynamisk tilfeldig tilgangsminne (DRAM) representeres biten ofte ved en to-nivÄ elektrisk ladning som lagres i en enhet som oppbevarer elektrisk energi i et elektrisk felt. Den ladede eller utladingen kondensatoren lagrer biten med data.
I juni 1956 fant opp ordet for Ă„ betegne en gruppe biter som brukes til Ă„ kode ett symbol . La oss snakke litt om symbolkoding. Vi begynner med American Standard Code for Information Interchange, eller ASCII (ASCII (engelsk: American standard code for information interchange). ASCII ble laget med basis i det engelske alfabetet, sĂ„ hver bokstav, tall og symbol (a-z, A-Z, 0-9, +, -, /, ",! osv.) ble representert som et 7-bit heltall fra 32 til 127. Dette var ikke akkurat "brukervennlig" for andre sprĂ„k. For Ă„ stĂžtte andre sprĂ„k utvidet Unicode ASCII. I Unicode er hvert symbol representert som en kodepunkt, eller karakter, for eksempel lille j â U+006A, hvor U stĂ„r for Unicode, etterfulgt av et heksadesimalt tall.
UTF-8 er en standard for representasjon av tegn som Ätte bit, noe som gjÞr det mulig Ä lagre hvert tegn i omrÄdet 0-127 i ett byte. Hvis vi tenker pÄ ASCII, er dette helt greit for engelske tegn, men tegn fra andre sprÄk kan ofte uttrykkes med to eller flere byte. UTF-16 er standarden for representasjon av tegn som 16 bit, mens UTF-32 er standarden for representasjon av tegn som 32 bit. I ASCII er hvert tegn ett byte, mens i Unicode, noe som ofte ikke stemmer helt, kan et tegn ta 1, 2, 3 eller flere byte. Artikkelen vil bruke ulike stÞrrelsesgrupperinger av biter. Antallet biter i et byte varierer avhengig av mediekonstruksjonen.
I denne artikkelen skal vi ta en tidsreise gjennom forskjellige datalagringsmedium for Ä dykke ned i historien om datalagring. Vi vil pÄ ingen mÄte dykke dypt inn i hver enkelt type datalagringsmedium som noen gang er blitt oppfunnet. Dette er en morsom informasjonsartikkel som pÄ ingen mÄte gjÞr krav pÄ Ä vÊre encyklopedisk.
La oss begynne. Anta at vi har et databyte Ä lagre: bokstaven j, eller i form av den kodede byte 6a, eller i binÊr 01001010. I lÞpet av vÄr tidsreise vil dette databyte bli brukt i flere lagringsteknologier som vil bli beskrevet.
1951
VÄr historie begynner i 1951 med bÄndlagringsenheten UNIVAC UNISERVO for datamaskinen UNIVAC 1. Dette var den fÞrste bÄndlagringsenheten laget for en kommersiell datamaskin. BÄndet var laget av en tynn stripe av nikkelbelagt bronse, 12,65 mm bred (kalt Vicalloy) og nesten 366 meter langt. VÄre databyte kunne lagres med en hastighet pÄ 7200 tegn per sekund pÄ bÄndet, som beveget seg med en hastighet pÄ 2,54 meter per sekund. PÄ dette stadiet av historien kunne du mÄle hastigheten pÄ lagringsalgoritmen etter avstanden bÄndet tilbakela.
1952
La oss spole frem til 21. mai 1952, da IBM kunngjorde utgivelsen av sin fÞrste magnetbÄndblokk, IBM 726. NÄ kan vÄr databyte flyttes fra den metalliske UNISERVO-bÄndet til IBM-magnetbÄndet. Dette nye hjemmet viste seg Ä vÊre veldig komfortabelt for vÄr svÊrt lille databyte, ettersom bÄndet kan lagre opptil 2 millioner siffer. Dette 7-sporings magnetbÄndet beveget seg med en hastighet pÄ 1,9 meter per sekund med en overfÞringshastighet pÄ 12 500 eller 7500 (den gang kalt kopigrupper) i sekundet. Til sammenligning: en gjennomsnittlig artikkel pÄ Habr har omtrent 10 000 tegn.
IBM 726-bĂ„ndet hadde syv spor, hvorav seks ble brukt til Ă„ lagre informasjon, mens ett var til paritetskontroll. Ăn spole kunne romme opptil 400 meter bĂ„nd med en bredde pĂ„ 1,25 cm. Teoretisk kunne dataoverfĂžringshastigheten nĂ„ 12 500 tegn per sekund; tettheten var 40 biter per centimeter. I dette systemet ble metoden for 'vakuumkanal' brukt, der bĂ„ndslĂžyfen sirkulerte mellom to punkter. Dette gjorde det mulig for bĂ„ndet Ă„ starte og stoppe pĂ„ brĂžkdelen av et sekund. Dette ble oppnĂ„dd ved Ă„ plassere lange vakuumkolonner mellom bĂ„ndspoler og lese-/skrivehoder for Ă„ absorbere plutselige Ăžkninger i bĂ„ndets spenning, uten hvilken bĂ„ndet ofte ville blitt revet. En avtakbar plastkrans pĂ„ baksiden av bĂ„ndspolen ga beskyttelse mot skriving. PĂ„ Ă©n bĂ„ndspole kan omtrent 1,1 .
Husk VHS-kassetter. Hva mÄtte du gjÞre for Ä se filmen igjen? Spole bÄndet! Og hvor mange ganger har du rullet kassetten rundt en blyant for ikke Ä bruke unÞdvendig batteri og unngÄ Ä fÄ et revet eller knust bÄnd? Det samme kan sies om bÄndene som ble brukt til datamaskiner. Programmer kunne ikke bare hoppe over en del av bÄndet eller tilfeldig fÄ tilgang til data; de kunne bare lese og skrive data i strengt sekvensielle rekkefÞlger.
1956
Hvis vi ser flere Är fremover, til 1956, begynte epoken for lagring pÄ magnetiske disker med at IBM fullfÞrte utviklingen av datamaskinsystemet RAMAC 305, som Zellerbach Paper ville levere. I denne datamaskinen ble den fÞrste harddisken med bevegelig hode brukt. Disklageret RAMAC bestod av femti magnetiserte metallplater med en diameter pÄ 60,96 cm, i stand til Ä lagre omtrent fem millioner datategn, 7 biter per tegn, og rotere med en hastighet pÄ 1200 omdreininger per minutt. Lagringskapasiteten var omtrent 3,75 megabyte.
RAMAC tillot sanntidstilgang til store mengder data, i motsetning til magnetbÄnd eller hullkort. IBM markedsfÞrte RAMAC som en enhet som kunne lagre ekvivalenten av 64 000 . Tidligere ble konseptet med kontinuerlig behandling av transaksjoner ved utfÞrelse introdusert i RAMAC, slik at data kunne hentes umiddelbart mens de fortsatt var friske. NÄ kunne tilgang til vÄre data i RAMAC utfÞres med en hastighet pÄ 100 000 . FÞr mÄtte vi ved bruk av bÄnd ta opp og lese sekvensielle data, og vi kunne ikke tilfeldig hoppe til forskjellige omrÄder av bÄndet. Tilfeldig tilgang til data i sanntid var virkelig revolusjonerende pÄ den tiden.
1963
La oss ta et sprang tilbake til 1963, da DECtape ble introdusert. Navnet stammer fra Digital Equipment Corporation, kjent som DEC. DECtape var rimelig og pÄlitelig, dermed ble den brukt i mange generasjoner av DEC-datamaskiner. Dette var et 19 mm bÄnd, laminert og klemt mellom to lag av mylar pÄ en fire tommers (10,16 cm) spole.
I motsetning til de tyngre, stÞrre forgjengerne, kunne DECtape hÄndteres manuelt. Dette gjorde det til et utmerket valg for personlige datamaskiner. I motsetning til 7-spors versjonene hadde DECtape 6 databaner, 2 spor for etiketter og 2 for klokkepulser. Data ble lagret med en hastighet pÄ 350 biter per tomme (138 biter per cm). VÄr databyte, som bestÄr av 8 biter, men kan utvides til 12, kunne overfÞres til DECtape med en hastighet pÄ 8325 12-bits ord per sekund ved en bÄndhastighet pÄ 93 (±12) tommer i . Dette er 8 % flere sifre per sekund enn pÄ metallbÄndet UNISERVO i 1952.
Â
1967
Fire Är senere, i 1967, begynte et lite IBM-team Ä jobbe med en diskett under kodenavnet . Da ble teamet tildelt oppgaven med Ä utvikle en pÄlitelig og kostnadseffektiv mÄte Ä laste mikrokoder pÄ. IBM System/370. Senere ble prosjektet omkonfigurert og omdisponert for Ä laste mikrokode inn i kontrolleren for IBM 3330 Direct Access Storage Facility under kodenavnet Merlin.
NÄ kan vÄr byte lagres pÄ 8-tommers mylar-floppy-disker med magnetisk belegg, kjent i dag som disketter. Ved lanseringen fikk produktet navnet IBM 23FD Floppy Disk Drive System. Diskene kunne lagre 80 kilobyte data. I motsetning til harddisker kunne brukeren enkelt flytte disketten i beskyttende omslag fra én enhet til en annen. Senere, i 1973, slapp IBM en skrive-/lesediskett, som deretter ble bransjestandard. .
Â
1969
 I 1969, ombord pÄ romfartÞyet «Apollo 11», som fraktet amerikanske astronauter til mÄnen og tilbake, ble Apollo Guidance Computer (AGC) med "tau-minne" (rope memory) aktivert. Dette tau-minnet var hÄndlaget og kunne lagre 72 kilobyte data. Produksjonen av tau-minne var tidkrevende, langsom og necessiterte ferdigheter lik vevning; vevingen av programmet inn i tau-minnet kunne ta . Men dette var det riktige verktÞyet for tiden, da man mÄtte maksimere bruken av begrenset plass. NÄr trÄden gikk gjennom en av de sirkulÊre ledningene, representerte den 1. TrÄden som gikk rundt ledningen representerte 0. VÄr databyte krevde at man brukte flere minutter pÄ Ä veve inn i tau.
1977
I 1977 ble Commodore PET lansert - den fÞrste (vellykkede) personlige datamaskinen. PET brukte Commodore 1530 Datasette, noe som betyr data pluss kassett. PET konverterte data til analoge lydsignaler som deretter ble lagret pÄ Dette gjorde det mulig Ä skape en kostnadseffektiv og pÄlitelig lagringslÞsning, selv om det var meget langsomt. VÄr lille databyte kunne overfÞres med en hastighet pÄ rundt 60-70 byte per . Kassetter kunne lagre omtrent 100 kilobyte pÄ 30 minutters side, med to sider per bÄnd. For eksempel kunne det pÄ den ene siden av kassetten plasseres omtrent to 55 KB bilder. Datasette ble ogsÄ brukt pÄ Commodore VIC-20 og Commodore 64.
1978
Etter ett Är, i 1978, introduserte MCA og Philips LaserDisc under navnet «Discovision». Filmen «Haisommer» ble den fÞrste filmen solgt pÄ LaserDisc i USA. Lyd- og videokvaliteten var mye bedre enn konkurrentene, men LaserDisc var for dyr for de fleste forbrukere. Det var ikke mulig Ä ta opp pÄ LaserDisc, i motsetning til VHS-kassetter hvor folk kunne ta opp TV-programmer. LaserDisc fungerte med analog video, analog FM stereolyd og pulskodet , eller PCM, digital lyd. Diskene hadde en diameter pÄ 12 tommer (30,47 cm) og bestod av to ensidige aluminiumsplater dekket med plast. I dag huskes LaserDisc som grunnlaget for CD og DVD.
1979
Et Ă„r senere, i 1979, grunnla Alan Shugart og Finis Connor selskapet Seagate Technology med ideen om Ă„ skalere harddisken ned til stĂžrrelsen pĂ„ en 5ÂŒ-tommers diskett, som pĂ„ den tiden var standard. Deres fĂžrste produkt i 1980 var Seagate ST506 harddisken â den fĂžrste harddisken for kompakte datamaskiner. Disken kunne lagre fem megabyte data, noe som pĂ„ den tiden var fem ganger mer enn standarddisketten. Grunnleggerne klarte Ă„ nĂ„ mĂ„let sitt â Ă„ redusere stĂžrrelsen pĂ„ disken til stĂžrrelsen pĂ„ en 5ÂŒ-tommers diskett. Den nye lagringsenheten besto av en hard metallplate dekket pĂ„ begge sider med et tynt lag magnetisk materiale for lagring av data. VĂ„re databytes kunne overfĂžres til disken med en hastighet pĂ„ 625 kilobyte i . Dette er omtrent .
1981
La oss flytte et par Är frem til 1981, da Sony introduserte de fÞrste 3,5-tommers diskene. Selskapet Hewlett-Packard ble den fÞrste tilhengeren av denne teknologien i 1982 med sin HP-150. Dette ga 3,5-tommers diskene stor utbredelse i . Diskene var ensidige med formatert kapasitet pÄ 161,2 kilobyte og uformaterte kapasitet pÄ 218,8 kilobyte. I 1982 ble det utgitt en tosidig versjon, og konsortiet Microfloppy Industry Committee (MIC) bestÄende av 23 medieselskaper, etablerte spesifikasjonen for 3,5-tommers disketten basert pÄ det originale designet fra Sony, og dermed sementere formatet i historien slik vi kjenner det. Oregon Trail ble en viktig del av barndommen min.
1984
Kort tid etter dette, i 1984, ble det kunngjort utgivelsen av en kompaktplate med data som bare kunne leses (engelsk. Compact Disc Read-Only Memory, CD-ROM). Dette var CD-ROM-er med en kapasitet pÄ 550 megabyte fra selskapene Sony og Philips. Formatet utviklet seg fra kompaktplater med digitalt lydinnhold, eller CD-DA, som ble brukt til distribusjon av musikk. CD-DA ble utviklet av Sony og Philips i 1982, og hadde en kapasitet pÄ 74 minutter. IfÞlge legenden, da Sony og Philips forhandlet om standarden for CD-DA, var en av de fire personene opptatt av at den kunne hele «Den niende symfonien». Det fÞrste produktet utgitt pÄ kompaktplate var «Grolier Electronic Encyclopedia», som ble utgitt i 1985. Enciclopediaen inneholdt ni millioner ord, noe som utgjorde bare 12 % av tilgjengelig diskplass, eller 553 Vi ville hatt mer enn nok plass til encyklopedien og et enkelt databyte. Kort tid etter dette, i 1985, jobbet datamaskinselskaper sammen for Ä lage en standard for plater, slik at enhver datamaskin kunne hente informasjon fra dem.
1984
OgsÄ i 1984 utviklet Fujio Masuoka en ny type minne med flytende port, kalt flashminne, som kunne slettes og skrives om flere ganger.
La oss stoppe opp litt ved flashminnet som bruker en transistor med flytende port. Transistorer er elektriske porter som kan slÄs av og pÄ individuelt. Siden hver transistor kan vÊre i to forskjellige tilstander (pÄ og av), kan den lagre to forskjellige tall: 0 og 1. Den flytende porten refererer til den andre porten som ble lagt til den midterste transistoren. Denne andre porten er isolert av et tynt oksidlag. Disse transistorene bruker et lite spenning pÄfÞrt transistorens port for Ä indikere om den er pÄ eller av, som igjen oversettes til 0 eller 1.
Â
Med flytande grindar, nÀr det appliceras en lÀmplig spÀnning genom det oxidlager, passerar elektronerna genom det och fastnar vid grindarna. DÀrför förblir elektronerna Àven nÀr strömmen stÀngs av. NÀr det inte finns nÄgra elektroner pÄ de flytande grindarna representerar de 1, och nÀr elektronerna har fastnat representerar de 0. Den omvÀnda processen och tillÀmpningen av lÀmplig spÀnning genom oxidlagret i motsatt riktning fÄr elektronerna att passera genom de flytande grindarna och ÄterstÀlla transistorn till sitt ursprungliga tillstÄnd. DÀrför Àr cellerna programmerbara och . VÄr byte kan programmeras i transistorn som 01001010, med elektroner fastna i de flytande grindarna för att representera nollor.
Masuokas konstruktion var nÄgot mer tillgÀnglig, men mindre flexibel Àn elektriskt utplÄnliga PROM (EEPROM), eftersom den krÀvde flera grupper av celler som mÄste raderas tillsammans, men detta förklaras ocksÄ av dess hastighet.
Vid denna tid arbetade Masuoka pÄ Toshiba. SÄ smÄningom lÀmnade han för att arbeta vid Tohoku-universitetet eftersom han var missnöjd med att företaget inte belönade honom för hans arbete. Masuoka stÀmde Toshiba och krÀvde kompensation. à r 2006 fick han 87 miljoner yuan, motsvarande 758 000 amerikanska dollar. Det verkar fortfarande obetydligt, med tanke pÄ hur inflytelserik flashminnet blev inom industrin.
Eftersom vi pratar om flashminne, Àr det vÀrt att notera skillnaden mellan NOR och NAND flashminne. Som vi redan lÀrde oss frÄn Masuoka, lagrar flash information i minnesceller som bestÄr av transistorer med flytande grindar. Teknikernas namn Àr direkt kopplade till hur minnescellerna Àr organiserade.
I flashminnet NOR kopplas de enskilda minnescellerna parallellt, vilket möjliggör godtycklig Ätkomst. Denna arkitektur minskar tiden som krÀvs för att lÀsa instruktioner för godtycklig Ätkomst i mikroprocessorn. NOR-flashminne Àr perfekt för applikationer med lÀgre densitet som huvudsakligen Àr för lÀsning. Det Àr dÀrför de flesta CPU:er laddar sin firmware, ofta frÄn NOR-flashminnet. Masuoka och hans kollegor presenterade sin uppfinning NOR flash 1984 och NAND flash i .
NAND Flash-utviklere har gitt opp muligheten for vilkÄrlig tilgang for Ä oppnÄ mindre minnecelle stÞrrelse. Dette gir en mindre brikke og lavere kostnad per bit. NAND-flashminnearkitekturen bestÄr av sekvensielt koblede minnetransistorer, som bestÄr av Ätte deler. Dette gir hÞy lagringstetthet, mindre minnecelle stÞrrelse, samt raskere skriving og sletting av data, siden den kan programmere datablokker samtidig. Dette oppnÄs pÄ grunn av behovet for Ä skrive om data nÄr de ikke skrives sekvensielt og data allerede eksisterer i .
1991
La oss gÄ til 1991, da prototypen av en solid-state-disk (SSD) ble laget av SanDisk, som den gang var kjent som . Konstruksjonen kombinerte et flashminnesett, energieffektive minnebrikker og en intelligent kontroller for automatisk oppdagelse og korrigering av defekte celler. Diskens kapasitet var 20 megabyte i en 2,5 tommers formfaktor, og kostnaden ble anslÄtt til omtrent 1000 USD. Denne disken ble brukt av IBM i sin datamaskin .
1994
En av mine personlige favorittlagringsmedium siden barndommen var Zip Disks. I 1994 lanserte Iomega Zip Disk, en 100-megabyte patron i 3,5-tommers formfaktor, litt tykkere enn en standard 3,5-tommers disk. Senere versjoner av diskene kunne lagre opptil 2 gigabyte. Fordelen med disse diskene var at de var pÄ stÞrrelsen med en diskett, men hadde muligheten til Ä lagre mer data. VÄre databytes kunne skrives til Zip-disken med en hastighet pÄ 1,4 megabyte per sekund. Til sammenligning ble en 1,44 megabyte 3,5-tommers diskett skrevet til med en hastighet pÄ omtrent 16 kilobyte per sekund. PÄ Zip-disken leser/skriver hodene kontaktlÞst data, som om de svever over overflaten, noe som ligner pÄ driften av en harddisk, men skiller seg fra prinsippet til andre disketter. Snart ble Zip-disker foreldet pÄ grunn av pÄlitelighetsproblemer og tilgjengelighet.
1994
I samme Är lanserte SanDisk CompactFlash, som ble mye brukt i digitale videokameraer. Som med CD-er er hastigheten til CompactFlash basert pÄ «x»-vurderinger som 8x, 20x, 133x og sÄ videre. Den maksimale overfÞringshastigheten beregnes basert pÄ overfÞringshastigheten til originalt lyd-CD, 150 kilobyte per sekund. OverfÞringshastigheten ser ut som R = Kx150 kB/s, der R er overfÞringshastigheten, og K er den nominelle hastigheten. For eksempel, for 133x CompactFlash vil vÄr databyte bli skrevet med 133x150 kB/s eller omtrent 19 950 kB/s, som tilsvarer 19,95 MB/s. CompactFlash-foreningen ble grunnlagt i 1995 med mÄl om Ä etablere en industristandard for minnekort basert pÄ flash-minne.
1997
Noen Är senere, i 1997, ble det lansert en CD med mulighet for Ä bli omskrevet (CD-RW). Denne optiske disken ble brukt til datalagring, samt kopiering og overfÞring av filer til ulike enheter. CD-er kunne skrives om omtrent 1000 ganger, noe som pÄ den tiden ikke var en begrensende faktor, da brukerne sjelden skrev om data.
CD-RW-er er basert pÄ teknologi for Ä endre refleksjonsevnen til overflaten. I tilfelle CD-RW forÄrsaker faseforskyvninger i et spesialbelegg bestÄende av sÞlv, tellur og indium, evnen til Ä reflektere eller ikke reflektere lesestrÄlen, noe som betyr 0 eller 1. NÄr forbindelsen er i krystallinsk tilstand, er den halvtransparent, noe som betyr 1. NÄr forbindelsen smeltes til amorf tilstand, blir den ugjennomsiktig og ikke-reflekterende, noe 0. PÄ denne mÄten kunne vi skrive vÄr databyte som 01001010.
DVD-er endte opp med Ă„ ta en stor del av markedet for CD-RW.
1999
La oss gÄ til 1999, da IBM introduserte de minste harddiskene i verden pÄ den tiden: IBM microdisks med en kapasitet pÄ 170 og 340 MB. Dette var smÄ harddisker pÄ 2,54 cm, designet for Ä settes inn i CompactFlash Type II-spalter. Det ble planlagt Ä lage en enhet som skulle brukes som CompactFlash, men med stÞrre lagringskapasitet. Imidlertid ble de raskt erstattet av USB-minnepinner, og deretter stÞrre CompactFlash-kort da de ble tilgjengelige. Som andre harddisker var microdiskene mekaniske og inneholdt smÄ roterende plater.
2000
Et Ă„r senere, i 2000, ble USB-minnepinner introdusert. Disse enhetene bestod av flashminne pakket inn i et lite format med USB-grensesnitt. Avhengig av hvilken versjon av USB-grensesnittet som ble brukt, kunne hastigheten variere. USB 1.1 er begrenset til 1,5 megabit per sekund, mens USB 2.0 kan hĂ„ndtere 35 megabit per sekund. , og USB 3.0 â 625 megabit per sekund. De fĂžrste USB 3.1 Type C-enhetene ble annonsert i mars 2015 og hadde lese-/skrivehastigheter pĂ„ 530 megabit per sekund. I motsetning til disketter og optiske plater, er USB-enheter vanskeligere Ă„ ripe, men de har de samme mulighetene for datalagring, samt overfĂžring og sikkerhetskopiering av filer. Diskett- og CD-stasjoner ble raskt utfaset av USB-porter.
2005
I 2005 begynte harddiskprodusenter (HDD) Ă„ levere produkter med bruk av perpendikulĂŠr magnetisk opptak, eller PMR. Interessant nok skjedde dette samtidig som iPod Nano kunngjorde bruken av flashminne i stedet for 1-tommers harddisker i iPod Mini.
En typisk harddisk inneholder en eller flere skiver dekket med magnetisk fÞlsomt belegg, bestÄende av smÄ magnetiske partikler. Data blir skrevet nÄr den magnetiske skriverhodet svever over den roterende platen. Dette ligner veldig pÄ en tradisjonell gramofonspiller, forskjellen er at nÄlen i gramofonen er i fysisk kontakt med platen. NÄr platene roterer, skaper luften som berÞrer dem, en lett bris. PÄ samme mÄte som luften pÄ en flyvinge skaper lÞft, genererer luften lÞft pÄ den aerodynamiske overflaten pÄ Hodet endrer raskt magnetiseringen av et magnetisk omrÄde av partiklene slik at dens magnetpol peker opp eller ned, som representerer 1 eller 0.
Â
ForlÞperen til PMR var langsiktig magnetisk lagring, eller LMR. Opptaksdensiteten til PMR kan overgÄ opptaksdensiteten til LMR med mer enn tre ganger. Hovedforskjellen mellom PMR og LMR ligger i at strukturen til kornene og den magnetiske orienteringen av de lagrede dataene pÄ PMR-enhetene er sÞyleformet, i stedet for langsiktig. PMR har bedre termisk stabilitet og et forbedret signal-til-stÞy-forhold (SNR) takket vÊre bedre separasjon av kornene og jevnligheten. Den skiller seg ogsÄ ut med forbedret skrivevennlighet takket vÊre sterkere hodetermminaler og bedre magnetisk justering av lagringsmediet. Akkurat som LMR, er de grunnleggende begrensningene for PMR basert pÄ den termiske stabiliteten til de magnetisk lagrede databitene og behovet for et tilstrekkelig SNR for Ä lese den lagrede informasjonen.
2007
I 2007 ble det annonsert at den fÞrste harddisken med kapasitet pÄ 1 TB fra Hitachi Global Storage Technologies ble lansert. Hitachi Deskstar 7K1000 brukte fem 3,5-tommers 200-gigabyte plater og roterte med hastighet om/min. Dette er en betydelig forbedring sammenlignet med verdens fÞrste harddisk, IBM RAMAC 350, som hadde en kapasitet pÄ omtrent 3,75 megabyte. à h, hvor langt vi har kommet pÄ 51 Är! Men vent, det er mer.
2009
I 2009 begynte de tekniske arbeider for Ä utvikle energiuavhengig ekspressminne, eller . Energieuavhengig minne (NVM) er en type minne som kan lagre data permanent, i motsetning til energiberoende minne som trenger konstant strÞm for Ä bevare dataene. NVMe oppfyller behovet for et skalerbart vertskontrollergrensesnitt for perifere komponenter basert pÄ halvlederlager som stÞtter PCIe-teknologi, derav navnet NVMe. Over 90 selskaper gikk inn i arbeidsgruppen for prosjektutviklingen. Alt dette var basert pÄ resultatene fra arbeidet med Ä definere spesifikasjonen for energiuavhengig minne vertskontrollergrensesnitt (NVMHCIS). Dagens beste NVMe-disker kan hÄndtere rundt 3500 megabyte per sekund ved lesing og 3300 megabyte per sekund ved skriving. à skrive en databyte j, som vi startet med, kan gjÞres svÊrt raskt sammenlignet med et par minutter med hÄndvevde tau for Apollo Guidance Computer.
NĂ„tid og fremtid
Storage Class Memory
No, nÄr vi har tatt en tidsreise (ha!), la oss se pÄ den moderne tilstanden til lagringsklasse-minne. SCM, akkurat som NVM, er ikke-flyktig, men SCM gir ogsÄ ytelse som overgÄr eller er sammenlignbar med hovedminne, samt . MÄlet med SCM er Ä lÞse noen av dagens cache-relaterte problemer, som lav tetthet av statisk ram (SRAM). Med dynamisk RAM (DRAM) kan vi oppnÄ bedre tetthet, men dette oppnÄs pÄ bekostning av tregere tilgang. DRAM lider ogsÄ av behovet for kontinuerlig strÞm for Ä oppdatere minnet. La oss ta en nÊrmere titt pÄ dette. StrÞm er nÞdvendig ettersom den elektriske ladningen pÄ kondensatorene sakte lekker, det vil si at uten inngripen vil dataene pÄ brikken snart gÄ tapt. For Ä forhindre slik lekker krever DRAM et eksternt oppdateringssystem som periodisk skriver data pÄ nytt i kondensatorene, og gjenoppretter dem til den opprinnelige ladningen.
Faseendringsminne (Phase-change memory, PCM)
Tidligere har vi sett pÄ hvordan faseendring fungerer for CD-RW. PCM er likt. Materialet som brukes til faseendring er vanligvis Ge-Sb-Te, ogsÄ kjent som GST, som kan eksistere i to forskjellige tilstander: amorf og krystallinsk. Den amorfe tilstanden har hÞyere motstand, som representerer 0, enn den krystallinske tilstanden, som representerer 1. Ved Ä tildele dataverdier til mellomliggende motstander kan PCM brukes til Ä lagre flere tilstander i form av .
Spin-transfer torque tilfeldig tilgang minne (STT-RAM)
STT-RAM bestÄr av to ferromagnetiske, permanente magnetlag, adskilt av et dielektrisk, som er en isolator som kan overfÞre elektrisk kraft uten Ä lede. Den lagrer data-biter basert pÄ forskjellen i magnetiske retninger. Ett magnetisk lag, kalt referanselaget, har en fast magnetisk retning, mens det andre magnetiske laget, kalt det frie laget, har en magnetisk retning som styres av den strÞmmen som passerer. For 1 aligneres magnetiseringen av de to lagene. For 0 har begge lagene motsatte magnetiske retninger.
Resistiv minne med tilfeldig tilgang (Resistive random access memory, ReRAM)
En ReRAM-celle bestÄr av to metalliske elektroder separert av et metalloksidlag. Dette ligner litt pÄ designet av flashminne fra Masuoka, hvor elektroner trenger gjennom oksidlaget og setter seg fast i flytende porter eller vice versa. Imidlertid bestemmes tilstanden til cellen i ReRAM basert pÄ konsentrasjonen av fritt oksygen i metalloksidlaget.
Til tross for at disse teknologiene er lovende, har de fortsatt ulemper. PCM og STT-RAM har hÞy skrivlatens. Latensen til PCM er ti ganger hÞyere enn for DRAM, mens STT-RAM har latens som er ti ganger hÞyere enn for SRAM. PCM og ReRAM har en begrensning pÄ skrivevarighet fÞr alvorlige feil oppstÄr, noe som betyr at minneelementet henger seg opp ved .
I august 2015 kunngjorde Intel lanseringen av Optane, sitt produkt bygget pÄ 3DXPoint-teknologi. Optane hevder Ä ha en ytelse som er 1000 ganger hÞyere enn tradisjonelle NAND-flash-lagringsenheter, men prisen er fire til fem ganger hÞyere enn flashminne. Optane er bevis pÄ at SCM ikke bare er en eksperimentell teknologi. Det vil vÊre interessant Ä fÞlge utviklingen av disse teknologiene.
Harddisker (HDD)
Helium-harddisk (HHDD)
En heliumdisk er en stor kapasitet harddisk (HDD) fylt med helium og hermetisk forseglet under produksjonen. Som andre harddisker, som nevnt tidligere, ligner den pÄ en spiller med en roterende plate med magnetisk belegg. Typiske harddisker har vanligvis luft inne i hulrommet, men denne luften skaper motstand ved rotasjon av platene.
Heliumballonger flyter fordi helium er lettere enn luft. Faktisk utgjĂžr helium 1/7 av luftens tetthet, noe som reduserer bremseeffekten ved rotasjon av platene, noe som reduserer energibehovet for Ă„ rotere diskene. Likevel er denne egenskapen sekundĂŠr; den viktigste distinkte egenskapen ved helium er at det muliggjĂžr pakkingen av 7 plater i samme formfaktor som vanligvis bare rommer 5. Hvis vi husker flyvingen til en flyvinge, er dette en perfekt analogi. Siden helium reduserer motstand, utelukkes turbulens.
Vi vet ogsÄ at heliumballonger begynner Ä synke etter noen dager, ettersom heliumet slipper ut. Det samme kan sies om lagringsenheter. Det tok Är fÞr produsentene klarte Ä lage en beholder som forhindrer helium fra Ä slippe ut av formfaktoren i hele drevets levetid. Backblaze gjennomfÞrte eksperimenter og fant ut at harddisker med helium hadde en Ärlig feilrate pÄ 1,03 %, mens standard var 1,06 %. SelvfÞlgelig er denne forskjellen sÄ liten at man kan ikke trekke noen betydelige konklusjoner. .
En formfaktor fylt med helium kan inneholde en harddisk innkapslet med PMR-teknologi, som vi nevnte tidligere, eller mikrobÞlge-magnetisk opptak (MAMR) eller varmesensitiv magnetisk opptak (HAMR). Hvilken som helst magnetisk datalagringsteknologi kan kombineres med helium i stedet for luft. I 2014 kombinerte HGST to avanserte teknologier i sin heliumfylte 10 TB harddisk, som brukte vertikalt styrt overlappende magnetisk opptak, eller SMR (Shingled magnetic recording). La oss ta en kort pause for Ä se nÊrmere pÄ SMR, deretter gÄ videre til MAMR og HAMR.
Teknologi for overlappende magnetisk opptak
Tidligere har vi sett pÄ perpendikulÊr magnetisk opptak (PMR), som er forgjengeren til SMR. I motsetning til PMR, registrerer SMR nye spor som overlapper deler av tidligere registrerte magnetiske spor. Dette gjÞr den tidligere banen smalere, noe som gir en hÞyere spor tetthet. Navnet pÄ teknologien er knyttet til det faktum at overlappende spor ligner veldig pÄ takskifer.
SMR fÞrer til en mye mer kompleks skriveprosess, ettersom skriving pÄ ett spor overskriver det tilstÞtende sporet. Dette viser seg ikke nÄr skiven er tom, og dataene er sekvensielle. Men sÄ snart du begynner Ä skrive pÄ en serie spor som allerede inneholder data, blir de eksisterende tilstÞtende dataene slettet. Hvis det tilstÞtende sporet inneholder data, mÄ det skrives pÄ nytt. Dette ligner ganske pÄ NAND-flash, som vi snakket om tidligere.
SMR-enheter gjÞr det mulig Ä skjule denne kompleksiteten ved Ä kontrollere fastvaren, noe som gir et grensesnitt likt ethvert annet harddisk. PÄ den annen side vil SMR-enheter som kontrolleres av verten, uten spesialtilpasning av applikasjoner og operativsystemer, ikke la disse diskene bli brukt. Vert skal skrive til enhetene i strengt sekvensiell rekkefÞlge. PÄ denne mÄten er ytelsen til enhetene 100 % forutsigbar. Seagate begynte Ä levere SMR-disker i 2013, og hevdet at dens tetthet overstiger PMR med 25% tettheten til PMR.
MikrobĂžlget magnetisk opptak (MAMR)
MikrobÞlget magnetisk opptak (MAMR) er en teknologi for magnetisk lagring som bruker energi lik HAMR (som vi skal se nÊrmere pÄ senere). En viktig del av MAMR er Spin Torque Oscillator (STO) eller «spinnbasert generator». Selve STO er plassert nÊr opptakshodet. NÄr det pÄfÞres strÞm i STO, genereres et sirkulÊrt elektromagnetisk felt med en frekvens pÄ 20-40 GHz ved hjelp av polariseringen av elektronspinn.
NÄr et slikt felt virker pÄ ferromagneten som brukes til MAMR, oppstÄr resonans, noe som fÞrer til precession av de magnetiske momentene i domenene i dette feltet. I praksis avbÞyes det magnetiske momentet fra aksen sin, og for Ä endre retningen (vendingen) krever opptakshodet betydelig mindre energi.
Bruken av MAMR-teknologi gjÞr det mulig Ä bruke ferromagnetiske materialer med hÞyere koercitivitet, noe som betyr at stÞrrelsen pÄ de magnetiske domenene kan reduseres uten Ä risikere Ä forÄrsake superparamagnetisk effekt. STO-generatoren bidrar til Ä redusere stÞrrelsen pÄ opptakshodet, noe som gjÞr det mulig Ä lagre informasjon pÄ mindre magnetiske domener, og dermed Þker tettheten for lagring.
Western Digital, ogsÄ kjent som WD, presenterte denne teknologien i 2017. Kort tid etter, i 2018, stÞttet Toshiba denne teknologien. Mens WD og Toshiba er opptatt av Ä utvikle MAMR-teknologi, satser Seagate pÄ HAMR.
Termomagnetisk opptak (HAMR)
Heat-assisted magnetic recording (HAMR) er en energieffektiv magnetisk lagringsteknologi som gjÞr det mulig Ä betydelig Þke mengden data som kan lagres pÄ et magnetisk medium, som for eksempel en harddisk, ved Ä bruke varme levert av en laser for Ä hjelpe med Ä skrive data til overflaten pÄ harddiskens underlag. Ved oppvarming plasseres databitene mye nÊrmere hverandre pÄ diskens underlag, noe som tillater en Þkning i datadatatetthardigheten og -kapasiteten.
Denne teknologien er ganske vanskelig Ä implementere. En laser med en styrke pÄ 200 mW varmer raskt et lite omrÄde til 400 °C fÞr innspilling, uten Ä forstyrre eller skade andre data pÄ disken. Oppvarmings-, skrive- og avkjÞlingsprosessen mÄ fullfÞres pÄ mindre enn en nanosekund. For Ä lÞse disse utfordringene var det nÞdvendig Ä utvikle nanostÞrrelses overflatesplasmoner, ogsÄ kjent som laser med overflateoppsyn, i stedet for direkte oppvarming med laser, samt nye typer glassplater og termoreguleringsoverflatebelegg som kan motstÄ rask punktoppvarming uten Ä skade skrivehodet eller nÊrliggende data, og ulike andre tekniske problemer som mÄtte overvinnes.
Til tross for mange skeptiske kommentarer, demonstrerte Seagate denne teknologien for fĂžrste gang i 2013. De fĂžrste diskene begynte Ă„ bli levert i 2018.
Filens slutt, spole til starten!
Vi begynte i 1951 og avslutter artikkelen med Ä se inn i fremtiden for lagringsteknologi. Datainfrastruktur har endret seg betydelig over tid: fra papirbÄnd til metallisk og magnetisk, tauhukommelse, roterende disker, optiske disker, flashminne og mer. I lÞpet av fremgangen har det dukket opp raskere, mer kompakte og mer ytelseseffektive lagringsenheter.
Hvis man sammenligner NVMe med UNISERVO metallbÄndet fra 1951, kan NVMe lese 486 111 % flere sifre per sekund. Sammenlignet med mitt barndomsfavoritt, Zip-diskene, kan NVMe lese 213,623 % flere sifre per sekund.
Det eneste som forblir sant, er bruken av 0 og 1. MÄtene vi gjÞr dette pÄ varierer kraftig. Jeg hÄper at neste gang du brenner en CD-RW med sanger for en venn eller lagrer et hjemmetekstvideo i Optical Disc Archive, vil du tenke pÄ hvordan ikke-reflekterende overflater oversetter verdien til 0, mens reflekterende gjÞr det til 1. Eller hvis du lager et mixtape pÄ kassett, husk at det er nÊrt knyttet til Datasette brukt i Commodore PET. Til slutt, glem ikke Ä vÊre snill og spole tilbake.
Takk og for de gode bitene (kan ikke hjelpe det) gjennom hele artikkelen!
Hva mer nyttig kan du lese i bloggen
â
â
â
â
â
Abonner pÄ vÄr -kanal, for Ä ikke gÄ glipp av neste artikkel! Vi skriver ikke oftere enn to ganger i uken og kun nÄr det er nÞdvendig. Vi minner ogsÄ om at Cloud4Y kan tilby sikker og pÄlitelig ekstern tilgang til forretningsapplikasjoner og informasjon som er nÞdvendig for Ä sikre kontinuitet i virksomheten. Fjernarbeid er et ekstra hinder for spredning av coronaviruset. Detaljer finnes hos vÄre managere pÄ .
Kilde: habr.com
Russian
Italian
German
Polish
Estonian
Albanian
Bulgarian
Croatian
Czech
Danish
Dutch
English
French
Hungarian
Latvian
Norwegian
Portuguese
Romanian
Slovak
Slovenian
Spanish
Swedish