Orice furnizor de cloud oferă servicii de stocare a datelor. Acestea pot fi depozite la rece și la cald, la rece, etc. Stocarea informațiilor în cloud este destul de convenabilă. Dar cum au fost de fapt stocate datele acum 10, 20, 50 de ani? Cloud4Y a tradus un articol interesant care vorbește doar despre asta.
Un octet de date poate fi stocat într-o varietate de moduri, deoarece mediile de stocare noi, mai avansate și mai rapide apar tot timpul. Un octet este o unitate de stocare și procesare a informațiilor digitale, care constă din opt biți. Un bit poate conține fie 0, fie 1.
În cazul cărților perforate, bitul este stocat ca prezență/absență a unei găuri în card într-o anumită locație. Dacă ne întoarcem puțin mai departe la Motorul analitic al lui Babbage, registrele care stocau numere erau roți dințate. În dispozitivele de stocare magnetice, cum ar fi benzi și discuri, un bit este reprezentat de polaritatea unei anumite zone a filmului magnetic. În memoria modernă dinamică cu acces aleatoriu (DRAM), un bit este adesea reprezentat ca o sarcină electrică cu două niveluri stocată într-un dispozitiv care stochează energie electrică într-un câmp electric. Un container încărcat sau descărcat stochează un pic de date.
În iunie 1956 a inventat cuvântul pentru a desemna un grup de biți folosiți pentru a codifica un singur caracter . Să vorbim puțin despre codificarea caracterelor. Să începem cu codul standard american pentru schimbul de informații sau ASCII. ASCII era bazat pe alfabetul englez, deci fiecare literă, număr și simbol (az, AZ, 0-9, +, - , /, ",! etc. ) au fost reprezentate ca un număr întreg de 7 biți de la 32 la 127. Acest lucru nu a fost tocmai „prietenos” cu alte limbi. Pentru a accepta alte limbi, Unicode a extins ASCII. În Unicode fiecare caracter este reprezentat ca un punct de cod sau simbol, de exemplu , j mic este U+006A, unde U reprezintă Unicode și apoi un număr hexazecimal.
UTF-8 este un standard pentru reprezentarea caracterelor ca opt biți, permițând fiecărui punct de cod din intervalul 0-127 să fie stocat într-un singur octet. Dacă ne amintim ASCII, acest lucru este destul de normal pentru caracterele englezești, dar caracterele din alte limbi sunt adesea exprimate în doi sau mai mulți octeți. UTF-16 este un standard pentru reprezentarea caracterelor pe 16 biți, iar UTF-32 este un standard pentru reprezentarea caracterelor pe 32 de biți. În ASCII, fiecare caracter este un octet, dar în Unicode, ceea ce adesea nu este în întregime adevărat, un caracter poate ocupa 1, 2, 3 sau mai mulți octeți. Articolul va folosi grupări de dimensiuni diferite de biți. Numărul de biți dintr-un octet variază în funcție de designul suportului.
În acest articol, vom călători înapoi în timp prin diverse medii de stocare pentru a explora istoria stocării datelor. În niciun caz nu vom începe să studiem în profunzime fiecare mediu de stocare care a fost inventat vreodată. Acesta este un articol informațional distractiv care nu pretinde în niciun caz a avea o semnificație enciclopedică.
Să începem. Să presupunem că avem de stocat un octet de date: litera j, fie ca octet codificat 6a, fie ca binar 01001010. Pe măsură ce călătorim în timp, octetul de date va fi folosit în mai multe tehnologii de stocare care vor fi descrise.
1951
Povestea noastră începe în 1951 cu unitatea de bandă UNIVAC UNISERVO pentru computerul UNIVAC 1. A fost prima unitate de bandă creată pentru un computer comercial. Banda a fost realizată dintr-o bandă subțire de bronz nichelat, de 12,65 mm lățime (numită Vialloy) și aproape 366 de metri lungime. Octeții noștri de date ar putea fi stocați la 7 de caractere pe secundă pe o bandă care se mișcă cu 200 metri pe secundă. În acest moment al istoriei, puteți măsura viteza unui algoritm de stocare după distanța parcursă de banda.
1952
Cu un an înainte, până la 21 mai 1952, când IBM a anunțat lansarea primei sale unități de bandă magnetică, IBM 726. Octetul nostru de date ar putea fi acum mutat de la bandă metalică UNISERVO la bandă magnetică IBM. Această nouă casă s-a dovedit a fi foarte confortabilă pentru octetul nostru foarte mic de date, deoarece banda poate stoca până la 2 milioane de cifre. Această bandă magnetică cu 7 piste s-a deplasat cu 1,9 metri pe secundă cu o viteză de transmisie de 12 sau 7500 (în acel moment numite grupuri de copiere) pe secundă. Pentru referință: articolul mediu despre Habré are aproximativ 10 de caractere.
Banda IBM 726 avea șapte piste, dintre care șase au fost folosite pentru stocarea informațiilor și una pentru controlul parității. O bobină putea găzdui până la 400 de metri de bandă cu o lățime de 1,25 cm.Viteza de transfer de date a ajuns teoretic la 12,5 mii de caractere pe secundă; densitatea de înregistrare este de 40 de biți pe centimetru. Acest sistem folosea o metodă „canal de vid” în care o buclă de bandă circula între două puncte. Acest lucru a permis benzii să pornească și să se oprească într-o fracțiune de secundă. Acest lucru a fost realizat prin plasarea coloanelor lungi de vid între bobinele de bandă și capetele de citire/scriere pentru a absorbi creșterea bruscă a tensiunii în bandă, fără de care banda s-ar rupe de obicei. Un inel de plastic detașabil în partea din spate a bobinei de bandă asigura protecție la scriere. O bobină de bandă poate stoca aproximativ 1,1 .
Amintiți-vă casetele VHS. Ce a trebuit să faci ca să vezi filmul din nou? Rebobinați banda! De câte ori ai învârtit o casetă pentru player-ul tău pe un creion, ca să nu irosești bateriile și să obții o bandă ruptă sau blocată? Același lucru se poate spune despre benzile folosite pentru computere. Programele nu puteau doar să sară în jurul benzii sau să acceseze aleatoriu date, ele puteau citi și scrie datele strict secvenţial.
1956
Înainte cu câțiva ani până în 1956, și era stocării pe disc magnetice a început odată cu finalizarea de către IBM a sistemului informatic RAMAC 305, pe care Zellerbach Paper l-a furnizat lui. . Acest computer a fost primul care a folosit un hard disk cu un cap mobil. Unitatea de disc RAMAC a constat din cincizeci de platouri metalice magnetizate cu un diametru de 60,96 cm, capabile să stocheze aproximativ cinci milioane de caractere de date, 7 biți pe caracter și care se rotesc la 1200 de rotații pe minut. Capacitatea de stocare a fost de aproximativ 3,75 megaocteți.
RAMAC permitea accesul în timp real la cantități mari de date, spre deosebire de banda magnetică sau cardurile perforate. IBM a făcut publicitate RAMAC-ul ca fiind capabil să stocheze echivalentul a 64 . Anterior, RAMRAC a introdus conceptul de procesare continuă a tranzacțiilor pe măsură ce apar, astfel încât datele să poată fi preluate imediat cât timp erau încă proaspete. Datele noastre din RAMAC ar putea fi acum accesate la viteze de 100 . Anterior, când folosim benzi, trebuia să scriem și să citim date secvențiale și nu puteam sări accidental la diferite părți ale benzii. Accesul aleatoriu în timp real la date a fost cu adevărat revoluționar la acea vreme.
1963
Să avansăm rapid până în 1963, când a fost introdus DECtape. Numele provine de la Digital Equipment Corporation, cunoscută sub numele de DEC. DECtape a fost ieftin și de încredere, așa că a fost folosit în multe generații de computere DEC. Era bandă de 19 mm, laminată și fixată între două straturi de Mylar pe o bobină de patru inci (10,16 cm).
Spre deosebire de predecesorii săi grei și voluminos, DECtape poate fi transportat manual. Acest lucru a făcut-o o opțiune excelentă pentru computerele personale. Spre deosebire de omologii săi cu 7 piese, DECtape avea 6 piste de date, 2 piste cue și 2 pentru ceas. Datele au fost înregistrate la 350 biți pe inch (138 biți pe cm). Octetul nostru de date, care este de 8 biți, dar poate fi extins la 12, ar putea fi transferat în DECtape la 8325 de cuvinte de 12 biți pe secundă la o viteză a benzii de 93 (±12) inci pe . Aceasta este cu 8% mai multe cifre pe secundă decât banda metalică UNISERVO în 1952.
1967
Patru ani mai târziu, în 1967, o mică echipă IBM a început să lucreze la unitatea de dischetă IBM, cu nume de cod . Apoi, echipa a fost însărcinată să dezvolte o modalitate fiabilă și ieftină de a încărca microcodurile IBM System/370. Proiectul a fost ulterior reutilizat și reutilizat pentru a încărca microcodul într-un controler pentru instalația de stocare IBM 3330 Direct Access, cu numele de cod Merlin.
Octetul nostru ar putea fi acum stocat pe dischete Mylar acoperite magnetic de doar 8 inchi, cunoscute astăzi sub numele de dischete. La momentul lansării, produsul se numea IBM 23FD Floppy Disk Drive System. Discurile ar putea conține 80 de kiloocteți de date. Spre deosebire de hard disk-urile, un utilizator ar putea muta cu ușurință o dischetă într-o carcasă de protecție de la o unitate la alta. Mai târziu, în 1973, IBM a lansat discheta de citire/scriere, care a devenit apoi o dischetă industrială. .
1969
În 1969, la bordul navei spațiale Apollo 11, a fost lansat computerul de ghidare Apollo (AGC) cu memorie pe frânghie, care a transportat astronauți americani pe Lună și înapoi. Această memorie de frânghie a fost realizată manual și putea conține 72 de kiloocteți de date. Producerea memoriei frânghiei a fost laborioasă, lentă și a necesitat abilități similare țesăturii; ar putea dura . Dar a fost instrumentul potrivit pentru acele vremuri în care era important să se încadreze maximul într-un spațiu strict limitat. Când firul a trecut printr-unul dintre șuvițele circulare, acesta reprezenta un 1. Sârma care trecea în jurul șuviței reprezenta un 0. Octetul nostru de date a cerut ca o persoană să țese câteva minute în frânghie.
1977
În 1977, a fost lansat Commodore PET, primul computer personal (de succes). PET-ul a folosit un Commodore 1530 Datasette, ceea ce înseamnă date plus casetă. PET a convertit datele în semnale audio analogice, care au fost apoi stocate . Acest lucru ne-a permis să creăm o soluție de stocare rentabilă și fiabilă, deși foarte lentă. Micul nostru octet de date ar putea fi transferat cu o viteză de aproximativ 60-70 de octeți pe . Casetele ar putea conține aproximativ 100 de kiloocteți pe latură de 30 de minute, cu două fețe pe bandă. De exemplu, o parte a unei casete ar putea conține aproximativ două imagini de 55 KB. Seturile de date au fost folosite și în Commodore VIC-20 și Commodore 64.
1978
Un an mai târziu, în 1978, MCA și Philips au introdus LaserDisc sub numele de „Discovision”. Jaws a fost primul film vândut pe LaserDisc în Statele Unite. Calitatea audio și video a fost mult mai bună decât concurenții săi, dar discul laser era prea scump pentru majoritatea consumatorilor. LaserDisc nu a putut fi înregistrat, spre deosebire de casetele VHS pe care oamenii înregistrau programe de televiziune. Discurile laser au funcționat cu video analogic, audio analogic FM stereo și cod de impuls , sau PCM, audio digital. Discurile aveau un diametru de 12 inchi (30,47 cm) și constau din două discuri de aluminiu cu o singură față acoperite cu plastic. Astăzi, LaserDisc este amintit ca baza CD-urilor și DVD-urilor.
1979
Un an mai târziu, în 1979, Alan Shugart și Finis Conner au fondat Seagate Technology cu ideea de a scala hard disk-ul la dimensiunea unei dischete de 5 ¼ inci, care era standard la acea vreme. Primul lor produs în 1980 a fost hard disk-ul Seagate ST506, primul hard disk pentru computere compacte. Discul conținea cinci megaocteți de date, care la acea vreme era de cinci ori mai mare decât o dischetă standard. Fondatorii și-au putut atinge obiectivul de a reduce dimensiunea discului la dimensiunea unei dischete de 5¼ inci. Noul dispozitiv de stocare a datelor a fost o placă metalică rigidă acoperită pe ambele părți cu un strat subțire de material de stocare a datelor magnetice. Octeții noștri de date ar putea fi transferați pe disc la o viteză de 625 kiloocteți pe . Este aproximativ .
1981
Înainte cu câțiva ani până în 1981, când Sony a introdus primele dischete de 3,5 inchi. Hewlett-Packard a devenit primul care a adoptat această tehnologie în 1982 cu HP-150. Acest lucru a făcut celebrele dischete de 3,5 inci și le-a oferit o utilizare pe scară largă în întreaga lume. . Dischetele erau cu o singură față, cu o capacitate formatată de 161.2 kiloocteți și o capacitate neformatată de 218.8 kiloocteți. În 1982, a fost lansată o versiune cu două fețe, iar consorțiul Microfloppy Industry Committee (MIC) format din 23 de companii media a bazat specificația pentru dischetă de 3,5 inchi pe designul original Sony, cimentând formatul în istorie așa cum îl cunoaștem astăzi. . Acum octeții noștri de date pot fi stocați pe o versiune timpurie a unuia dintre cele mai comune medii de stocare: discheta de 3,5 inchi. Mai târziu, o pereche de dischete de 3,5 inci cu a devenit cea mai importantă parte a copilăriei mele.
1984
La scurt timp după aceea, în 1984, a fost anunțată lansarea Compact Disc Read-Only Memory (CD-ROM). Acestea erau CD-ROM-uri de 550 de megabyte de la Sony și Philips. Formatul a apărut din CD-uri cu audio digital, sau CD-DA, care au fost folosite pentru a distribui muzică. CD-DA a fost dezvoltat de Sony și Philips în 1982 și avea o capacitate de 74 de minute. Potrivit legendei, când Sony și Philips negociau standardul CD-DA, una dintre cele patru persoane a insistat că ar putea întreaga Simfonie a IX-a. Primul produs lansat pe CD a fost Enciclopedia electronică a lui Grolier, publicată în 1985. Enciclopedia conținea nouă milioane de cuvinte, care ocupau doar 12% din spațiul disponibil pe disc, adică 553 . Am avea spațiu mai mult decât suficient pentru o enciclopedie și un octet de date. Curând după aceea, în 1985, companiile de calculatoare au lucrat împreună pentru a crea un standard pentru unitățile de disc, astfel încât orice computer să le poată citi.
1984
Tot în 1984, Fujio Masuoka a dezvoltat un nou tip de memorie cu poartă flotantă numită memorie flash, care putea fi ștearsă și rescrisă de multe ori.
Să ne uităm puțin la memoria flash folosind un tranzistor cu poartă plutitoare. Tranzistoarele sunt porți electrice care pot fi pornite și oprite individual. Deoarece fiecare tranzistor poate fi în două stări diferite (pornit și oprit), poate stoca două numere diferite: 0 și 1. O poartă plutitoare se referă la o a doua poartă adăugată la tranzistorul din mijloc. Această a doua poartă este izolată cu un strat subțire de oxid. Acești tranzistori folosesc o tensiune mică aplicată la poarta tranzistorului pentru a indica dacă este pornit sau oprit, care la rândul său se traduce printr-un 0 sau 1.
Cu porțile plutitoare, atunci când tensiunea corespunzătoare este aplicată prin stratul de oxid, electronii curg prin acesta și se blochează pe porți. Prin urmare, chiar și atunci când alimentarea este oprită, electronii rămân pe ei. Când nu există electroni pe porțile plutitoare, ei reprezintă un 1, iar atunci când electronii sunt blocați, ei reprezintă un 0. Inversarea acestui proces și aplicarea unei tensiuni adecvate prin stratul de oxid în direcția opusă face ca electronii să curgă prin porțile plutitoare. și restabiliți tranzistorul la starea inițială. Prin urmare celulele sunt făcute programabile și . Octetul nostru poate fi programat în tranzistor ca 01001010, cu electroni, cu electroni blocați în porți plutitoare pentru a reprezenta zerouri.
Designul lui Masuoka a fost puțin mai accesibil, dar mai puțin flexibil decât PROM care poate fi șters electric (EEPROM), deoarece necesita mai multe grupuri de celule care trebuiau șterse împreună, dar acest lucru a explicat și viteza sa.
La acea vreme, Masuoka lucra pentru Toshiba. În cele din urmă, a plecat să lucreze la Universitatea Tohoku pentru că era nemulțumit că compania nu l-a răsplătit pentru munca sa. Masuoka a dat în judecată Toshiba, cerând despăgubiri. În 2006, a fost plătit cu 87 de milioane de yuani, echivalentul a 758 de mii de dolari SUA. Acest lucru încă pare nesemnificativ, având în vedere cât de influentă a devenit memoria flash în industrie.
În timp ce vorbim despre memoria flash, este de remarcat și care este diferența dintre memoria flash NOR și NAND. După cum știm deja de la Masuoka, flash stochează informații în celule de memorie constând din tranzistori cu poartă flotantă. Numele tehnologiilor sunt direct legate de modul în care sunt organizate celulele de memorie.
În flash NOR, celulele de memorie individuale sunt conectate în paralel pentru a oferi acces aleatoriu. Această arhitectură reduce timpul de citire necesar pentru accesul aleatoriu la instrucțiunile microprocesorului. Memoria flash NOR este ideală pentru aplicații cu densitate mai mică, care sunt în principal numai pentru citire. Acesta este motivul pentru care majoritatea procesoarelor își încarcă firmware-ul, de obicei din memoria flash NOR. Masuoka și colegii săi au introdus invenția blițului NOR în 1984 și blițului NAND în .
Dezvoltatorii NAND Flash au abandonat funcția de acces aleatoriu pentru a obține o dimensiune mai mică a celulei de memorie. Acest lucru are ca rezultat o dimensiune mai mică a cipului și un cost pe bit mai mic. Arhitectura memoriei flash NAND constă din tranzistoare de memorie din opt piese conectate în serie. Acest lucru realizează o densitate mare de stocare, o dimensiune mai mică a celulei de memorie și o scriere și ștergere mai rapidă a datelor, deoarece poate programa blocuri de date simultan. Acest lucru se realizează prin solicitarea ca datele să fie rescrise atunci când nu sunt scrise secvențial și datele există deja în .
1991
Să trecem la 1991, când un prototip de unitate SSD a fost creat de către SanDisk, cunoscut pe atunci ca . Designul a combinat o matrice de memorie flash, cipuri de memorie nevolatile și un controler inteligent pentru a detecta și corecta automat celulele defecte. Capacitatea discului a fost de 20 de megaocteți cu un factor de formă de 2,5 inci, iar costul său a fost estimat la aproximativ 1000 USD. Acest disc a fost folosit de IBM într-un computer .
1994
Unul dintre mediile mele personale de stocare preferate încă din copilărie a fost Zip Disks. În 1994, Iomega a lansat Zip Disk, un cartuş de 100 de megaocteţi într-un factor de formă de 3,5 inchi, aproximativ puţin mai gros decât o unitate standard de 3,5 inci. Versiunile ulterioare ale unităților ar putea stoca până la 2 gigaocteți. Comoditatea acestor discuri este că aveau dimensiunea unei dischete, dar aveau capacitatea de a stoca o cantitate mai mare de date. Octeții noștri de date ar putea fi scriși pe un disc Zip cu 1,4 megaocteți pe secundă. Spre comparație, la acea vreme, 1,44 megaocteți dintr-o dischetă de 3,5 inci erau scrisi cu o viteză de aproximativ 16 kiloocteți pe secundă. Pe un disc Zip, capetele citesc/scriu date fără contact, ca și cum ar zbura deasupra suprafeței, ceea ce este similar cu funcționarea unui hard disk, dar diferă de principiul de funcționare al altor dischete. Discurile Zip au devenit în curând învechite din cauza problemelor de fiabilitate și disponibilitate.
1994
În același an, SanDisk a introdus CompactFlash, care a fost utilizat pe scară largă în camerele video digitale. Ca și în cazul CD-urilor, vitezele CompactFlash se bazează pe evaluări „x”, cum ar fi 8x, 20x, 133x etc. Rata maximă de transfer de date este calculată pe baza ratei de biți a CD-ului audio original, 150 kiloocteți pe secundă. Rata de transfer arată ca R = Kx150 kB/s, unde R este rata de transfer și K este viteza nominală. Deci, pentru un CompactFlash de 133x, octetul nostru de date va fi scris la 133x150 kB/s sau aproximativ 19 kB/s sau 950 MB/s. Asociația CompactFlash a fost fondată în 19,95 cu scopul de a crea un standard industrial pentru cardurile de memorie flash.
1997
Câțiva ani mai târziu, în 1997, a fost lansat Compact Disc Rewritable (CD-RW). Acest disc optic a fost folosit pentru stocarea datelor și pentru copierea și transferul fișierelor pe diferite dispozitive. CD-urile pot fi rescrise de aproximativ 1000 de ori, ceea ce nu era un factor limitativ la acea vreme, deoarece utilizatorii rareori suprascriu datele.
CD-RW-urile se bazează pe o tehnologie care modifică reflectivitatea unei suprafețe. În cazul CD-RW, schimbările de fază într-un strat special format din argint, teluriu și indiu determină capacitatea de a reflecta sau nu reflecta fasciculul citit, ceea ce înseamnă 0 sau 1. Când compusul este în stare cristalină, este translucid, ceea ce înseamnă 1. Când compusul se topește într-o stare amorfă, acesta devine opac și nereflectorizant, ceea ce 0. Deci am putea scrie octetul nostru de date ca 01001010.
În cele din urmă, DVD-urile au preluat cea mai mare parte a cotei de piață de la CD-RW.
1999
Să trecem la 1999, când IBM a introdus cele mai mici hard disk-uri din lume la acea vreme: microdrive-urile IBM de 170 MB și 340 MB. Acestea erau hard disk-uri mici de 2,54 cm concepute pentru a se potrivi în sloturile CompactFlash Type II. S-a planificat crearea unui dispozitiv care să fie folosit ca CompactFlash, dar cu o capacitate de memorie mai mare. Cu toate acestea, ele au fost înlocuite în curând cu unități flash USB și apoi cu carduri CompactFlash mai mari pe măsură ce au devenit disponibile. Ca și alte hard disk-uri, microdrive-urile erau mecanice și conțineau discuri mici care se rotesc.
2000
Un an mai târziu, în 2000, au fost introduse unități flash USB. Unitățile constau din memorie flash închisă într-un factor de formă mic, cu o interfață USB. În funcție de versiunea interfeței USB utilizată, viteza poate varia. USB 1.1 este limitat la 1,5 megabiți pe secundă, în timp ce USB 2.0 poate gestiona 35 megabiți pe secundă , iar USB 3.0 este de 625 megabiți pe secundă. Primele unități USB 3.1 de tip C au fost anunțate în martie 2015 și aveau viteze de citire/scriere de 530 megabiți pe secundă. Spre deosebire de dischetele și unitățile optice, dispozitivele USB sunt mai greu de zgâriat, dar au totuși aceleași capacități pentru stocarea datelor, precum și pentru transferul și copierea de rezervă a fișierelor. Unitățile de dischetă și CD au fost rapid înlocuite cu porturi USB.
2005
În 2005, producătorii de hard disk (HDD) au început să livreze produse folosind înregistrarea magnetică perpendiculară sau PMR. Destul de interesant, acest lucru s-a întâmplat în același timp în care iPod Nano a anunțat utilizarea memoriei flash în loc de hard disk-uri de 1 inch în iPod Mini.
Un hard disk obișnuit conține unul sau mai multe hard disk-uri acoperite cu o peliculă sensibilă magnetic alcătuită din granule magnetice minuscule. Datele sunt înregistrate atunci când capul de înregistrare magnetic zboară chiar deasupra discului care se rotește. Acesta este foarte asemănător cu un recorder tradițional cu gramofon, singura diferență fiind că într-un gramofon stylus-ul este în contact fizic cu discul. Pe măsură ce discurile se rotesc, aerul în contact cu ele creează o adiere blândă. Așa cum aerul de pe aripa unui avion generează portanță, aerul generează portanță pe capul profilului aerodinamic . Capul modifică rapid magnetizarea unei regiuni magnetice a boabelor, astfel încât polul său magnetic să fie orientat în sus sau în jos, indicând 1 sau 0.
Predecesorul PMR a fost înregistrarea magnetică longitudinală sau LMR. Densitatea de înregistrare a PMR poate fi mai mare de trei ori mai mare decât a LMR. Principala diferență dintre PMR și LMR este că structura granulelor și orientarea magnetică a datelor stocate ale mediilor PMR este mai degrabă coloană decât longitudinală. PMR are o stabilitate termică mai bună și un raport semnal-zgomot (SNR) îmbunătățit datorită separării și uniformității cerealelor mai bune. De asemenea, oferă o capacitate de înregistrare îmbunătățită datorită câmpurilor mai puternice ale capului și a unei mai bune alinieri a suporturilor magnetice. Ca și LMR, limitările fundamentale ale PMR se bazează pe stabilitatea termică a biților de date care sunt scriși de magnet și necesitatea de a avea suficient SNR pentru a citi informațiile scrise.
2007
În 2007, a fost anunțat primul hard disk de 1 TB de la Hitachi Global Storage Technologies. Hitachi Deskstar 7K1000 a folosit cinci platouri de 3,5 inchi de 200 GB și s-a rotit la rpm Aceasta este o îmbunătățire semnificativă față de primul hard disk din lume, IBM RAMAC 350, care avea o capacitate de aproximativ 3,75 megaocteți. Oh, cât de departe am ajuns în 51 de ani! Dar stai, mai e ceva.
2009
În 2009, au început lucrările tehnice privind crearea memoriei expres nevolatile sau . Memoria nevolatilă (NVM) este un tip de memorie care poate stoca date în mod permanent, spre deosebire de memoria volatilă, care necesită putere constantă pentru a stoca date. NVMe abordează nevoia unei interfețe scalabile de controler gazdă pentru componentele periferice bazate pe semiconductori compatibile PCIe, de unde și numele NVMe. Peste 90 de companii au fost incluse în grupul de lucru pentru dezvoltarea proiectului. Toate acestea s-au bazat pe munca de definire a specificației interfeței controlerului gazdă cu memorie non-volatilă (NVMHCIS). Cele mai bune unități NVMe de astăzi pot gestiona aproximativ 3500 de megaocteți pe secundă de citire și 3300 de megaocteți pe secundă de scriere. Scrierea octetului de date j cu care am început este foarte rapidă în comparație cu câteva minute de memorie de frânghie de țesut manual pentru computerul de ghidare Apollo.
Prezent și viitor
Memorie de clasă de stocare
Acum că am călătorit înapoi în timp (ha!), să aruncăm o privire la starea actuală a memoriei clasei de stocare. SCM, la fel ca NVM, este robust, dar SCM oferă, de asemenea, performanțe superioare sau comparabile cu memoria principală și . Scopul SCM este de a rezolva unele dintre problemele de cache de astăzi, cum ar fi densitățile scăzute ale memoriei cu acces aleatoriu static (SRAM). Cu memoria dinamică cu acces aleatoriu (DRAM), putem obține o densitate mai bună, dar acest lucru vine cu prețul unui acces mai lent. DRAM suferă și de nevoia de putere constantă pentru a reîmprospăta memoria. Să înțelegem puțin asta. Este nevoie de putere deoarece sarcina electrică de pe condensatoare se scurge puțin câte puțin, ceea ce înseamnă că, fără intervenție, datele de pe cip se vor pierde în curând. Pentru a preveni o astfel de scurgere, DRAM necesită un circuit extern de reîmprospătare a memoriei care rescrie periodic datele din condensatori, restabilindu-le la sarcina inițială.
Memorie cu schimbare de fază (PCM)
Anterior, ne-am uitat la modul în care se schimbă faza pentru CD-RW. PCM este similar. Materialul de schimbare de fază este de obicei Ge-Sb-Te, cunoscut și sub numele de GST, care poate exista în două stări diferite: amorf și cristalin. Starea amorfă are o rezistență mai mare, notând 0, decât starea cristalină, notând 1. Atribuind valori de date rezistențelor intermediare, PCM poate fi utilizat pentru a stoca mai multe stări ca .
Memorie cu acces aleatoriu cu transfer de rotație (STT-RAM)
STT-RAM constă din două straturi feromagnetice, magnetice permanente separate de un dielectric, un izolator care poate transmite forța electrică fără conducție. Stochează biți de date pe baza diferențelor de direcții magnetice. Un strat magnetic, numit strat de referință, are o direcție magnetică fixă, în timp ce celălalt strat magnetic, numit strat liber, are o direcție magnetică care este controlată de curentul trecut. Pentru 1, direcția de magnetizare a celor două straturi este aliniată. Pentru 0, ambele straturi au direcții magnetice opuse.
Memorie rezistivă cu acces aleatoriu (ReRAM)
O celulă ReRAM este formată din doi electrozi metalici separați de un strat de oxid de metal. Un pic ca designul memoriei flash al lui Masuoka, în care electronii pătrund în stratul de oxid și rămân blocați în poarta plutitoare, sau invers. Cu toate acestea, cu ReRAM, starea celulei este determinată pe baza concentrației de oxigen liber din stratul de oxid metalic.
Deși aceste tehnologii sunt promițătoare, au încă dezavantaje. PCM și STT-RAM au o latență mare de scriere. Latențele PCM sunt de zece ori mai mari decât DRAM, în timp ce latențele STT-RAM sunt de zece ori mai mari decât SRAM. PCM și ReRAM au o limită pentru cât de mult poate apărea o scriere înainte să apară o eroare gravă, ceea ce înseamnă că elementul de memorie se blochează. .
În august 2015, Intel a anunțat lansarea Optane, produsul său bazat pe 3DXPoint. Optane susține performanța de 1000 de ori mai mare decât SSD-urile NAND, la un preț de patru până la cinci ori mai mare decât memoria flash. Optane este dovada că SCM este mai mult decât o tehnologie experimentală. Va fi interesant de urmărit dezvoltarea acestor tehnologii.
hard disk-uri (HDD)
HDD cu heliu (HHDD)
Un disc cu heliu este un hard disk de mare capacitate (HDD) care este umplut cu heliu și sigilat ermetic în timpul procesului de fabricație. La fel ca și alte hard disk-uri, așa cum am spus mai devreme, este similar cu o placă turnantă cu un platou de rotire acoperit magnetic. Hard disk-urile tipice au pur și simplu aer în interiorul cavității, dar acest aer provoacă o oarecare rezistență pe măsură ce platourile se rotesc.
Baloanele cu heliu plutesc deoarece heliul este mai ușor decât aerul. De fapt, heliul are 1/7 din densitatea aerului, ceea ce reduce forța de frânare pe măsură ce plăcile se rotesc, determinând o reducere a cantității de energie necesară pentru rotirea discurilor. Cu toate acestea, această caracteristică este secundară, principala caracteristică distinctivă a heliului a fost că vă permite să împachetați 7 napolitane în același factor de formă care în mod normal ar conține doar 5. Dacă ne amintim analogia aripii avionului nostru, atunci acesta este un analog perfect. . Deoarece heliul reduce rezistența, turbulențele sunt eliminate.
De asemenea, știm că baloanele cu heliu încep să se scufunde după câteva zile pentru că heliul iese din ele. Același lucru se poate spune despre dispozitivele de stocare. Au durat ani până când producătorii au putut crea un container care să împiedice heliul să scape din factorul de formă pe toată durata de viață a unității. Backblaze a efectuat experimente și a constatat că hard disk-urile cu heliu au o rată anuală de eroare de 1,03%, comparativ cu 1,06% pentru unitățile standard. Desigur, această diferență este atât de mică încât se poate trage o concluzie serioasă din ea .
Factorul de formă umplut cu heliu poate conține un hard disk încapsulat folosind PMR, despre care am discutat mai sus, sau înregistrare magnetică cu microunde (MAMR) sau înregistrare magnetică asistată de căldură (HAMR). Orice tehnologie de stocare magnetică poate fi combinată cu heliu în loc de aer. În 2014, HGST a combinat două tehnologii de ultimă oră în hard disk-ul său cu heliu de 10 TB, care folosea înregistrarea magnetică controlată de gazdă sau SMR (înregistrare magnetică cu șindrilă). Să vorbim puțin despre SMR și apoi să ne uităm la MAMR și HAMR.
Tehnologie de înregistrare magnetică Tile
Anterior, ne-am uitat la înregistrarea magnetică perpendiculară (PMR), care a fost predecesorul SMR. Spre deosebire de PMR, SMR înregistrează piste noi care se suprapun pe o parte a pistei magnetice înregistrate anterior. Acest lucru, la rândul său, îngustează pista anterioară, permițând o densitate mai mare a pistei. Denumirea tehnologiei provine de la faptul că șenile de tur sunt foarte asemănătoare cu șenile de acoperiș cu țiglă.
SMR are ca rezultat un proces de scriere mult mai complex, deoarece scrierea pe o pistă suprascrie pista adiacentă. Acest lucru nu are loc atunci când substratul discului este gol și datele sunt secvențiale. Dar de îndată ce înregistrați pe o serie de piese care conțin deja date, datele adiacente existente sunt șterse. Dacă o pistă adiacentă conține date, aceasta trebuie rescrisă. Acesta este destul de similar cu flash-ul NAND despre care am vorbit mai devreme.
Dispozitivele SMR ascund această complexitate prin gestionarea firmware-ului, rezultând o interfață similară cu orice alt hard disk. Pe de altă parte, dispozitivele SMR gestionate de gazdă, fără adaptarea specială a aplicațiilor și sistemelor de operare, nu vor permite utilizarea acestor unități. Gazda trebuie să scrie pe dispozitive strict secvenţial. În același timp, performanța dispozitivelor este previzibilă 100%. Seagate a început să livreze unități SMR în 2013, pretinzând o densitate cu 25% mai mare densitatea PMR.
Înregistrare magnetică cu microunde (MAMR)
Înregistrarea magnetică asistată de microunde (MAMR) este o tehnologie de memorie magnetică care utilizează energie similară HAMR (discută în continuare).O parte importantă a MAMR este Spin Torque Oscillator (STO). STO în sine este situat în imediata apropiere a capului de înregistrare. Când se aplică curent la STO, se generează un câmp electromagnetic circular cu o frecvență de 20-40 GHz din cauza polarizării spinurilor electronilor.
Când este expus la un astfel de câmp, rezonanța are loc în feromagnetul utilizat pentru MAMR, ceea ce duce la precesia momentelor magnetice ale domeniilor din acest câmp. În esență, momentul magnetic deviază de la axa sa și pentru a-și schimba direcția (flip), capul de înregistrare are nevoie de mult mai puțină energie.
Utilizarea tehnologiei MAMR face posibilă preluarea substanțelor feromagnetice cu o forță coercitivă mai mare, ceea ce înseamnă că dimensiunea domeniilor magnetice poate fi redusă fără teama de a provoca un efect superparamagnetic. Generatorul STO ajută la reducerea dimensiunii capului de înregistrare, ceea ce face posibilă înregistrarea informațiilor pe domenii magnetice mai mici și, prin urmare, crește densitatea de înregistrare.
Western Digital, cunoscut și sub numele de WD, a introdus această tehnologie în 2017. La scurt timp după, în 2018, Toshiba a susținut această tehnologie. În timp ce WD și Toshiba urmăresc tehnologia MAMR, Seagate pariază pe HAMR.
Înregistrare termomagnetică (HAMR)
Înregistrarea magnetică asistată de căldură (HAMR) este o tehnologie de stocare a datelor magnetice eficientă din punct de vedere energetic, care poate crește semnificativ cantitatea de date care poate fi stocată pe un dispozitiv magnetic, cum ar fi un hard disk, prin utilizarea căldurii furnizate de un laser pentru a ajuta la scriere. datele pe substraturile de suprafață ale hard diskului. Încălzirea face ca biții de date să fie plasați mult mai aproape unul de celălalt pe substratul discului, permițând creșterea densității și a capacității datelor.
Această tehnologie este destul de dificil de implementat. Laser rapid de 200 mW o zonă mică de până la 400 °C înainte de înregistrare, fără a interfera sau deteriora restul datelor de pe disc. Procesul de încălzire, înregistrarea datelor și răcire trebuie finalizat în mai puțin de o nanosecundă. Abordarea acestor provocări a necesitat dezvoltarea plasmoanelor de suprafață la scară nanometrică, cunoscute și sub numele de lasere ghidate de suprafață, în loc de încălzire directă cu laser, precum și noi tipuri de plăci de sticlă și acoperiri de management termic pentru a rezista la încălzirea rapidă a punctelor fără a deteriora capul de înregistrare sau orice altă zonă din apropiere. date și diverse alte provocări tehnice care trebuiau depășite.
În ciuda numeroaselor declarații sceptice, Seagate a demonstrat pentru prima dată această tehnologie în 2013. Primele discuri au început să fie livrate în 2018.
Sfârșitul filmului, treceți la început!
Am început în 1951 și am încheiat articolul cu o privire asupra viitorului tehnologiei de stocare. Stocarea datelor s-a schimbat foarte mult de-a lungul timpului, de la bandă de hârtie la metal și magnetic, memorie pe frânghie, discuri rotative, discuri optice, memorie flash și altele. Progresul a dus la dispozitive de stocare mai rapide, mai mici și mai puternice.
Dacă comparați NVMe cu banda metalică UNISERVO din 1951, NVMe poate citi cu 486% mai multe cifre pe secundă. Când compar NVMe cu unitățile mele preferate din copilărie, Zip, NVMe poate citi cu 111% mai multe cifre pe secundă.
Singurul lucru care rămâne adevărat este utilizarea lui 0 și 1. Modalitățile în care facem acest lucru variază foarte mult. Sper că data viitoare când inscripționați un CD-RW de melodii pentru un prieten sau salvați un videoclip de acasă în arhiva de discuri optice, să vă gândiți la modul în care o suprafață nereflectivă se traduce la 0 și o suprafață reflectorizantă la 1. Sau dacă înregistrați o bandă mixtă pe casetă, amintiți-vă că este foarte strâns legată de setul de date utilizat în Commodore PET. În cele din urmă, nu uitați să fiți amabili și să derulați înapoi.
mulțumesc и pentru știrile (nu mă pot abține) de-a lungul articolului!
Ce mai poți citi pe blog?
→
→
→
→
→
Abonați-vă la -canal pentru a nu rata următorul articol! Scriem nu mai mult de două ori pe săptămână și numai pentru afaceri. De asemenea, vă reamintim că Cloud4Y poate oferi acces de la distanță sigur și fiabil la aplicațiile de afaceri și informațiile necesare pentru a asigura continuitatea afacerii. Munca de la distanță este o barieră suplimentară în calea răspândirii coronavirusului. Pentru detalii, contactați managerii noștri la .
Sursa: www.habr.com