Alla molnleverantörer erbjuder en datalagringstjÀnst. Det kan vara kall och varm lagring, iskall lagring, etc. Det Àr ganska bekvÀmt att lagra information i molnet. Men hur lagrade de data för 10, 20, 50 Är sedan? Cloud4Y översatte en intressant artikel som handlar om detta.
En byte med data kan lagras pÄ en mÀngd olika sÀtt, eftersom nya, mer avancerade och snabbare lagringsmedier stÀndigt dyker upp. En byte Àr en enhet för digital informationslagring och bearbetning som bestÄr av Ätta bitar. En bit kan innehÄlla antingen 0 eller 1.
NÀr det gÀller hÄlkort lagras en bit som nÀrvaron/frÄnvaron av ett hÄl i kortet pÄ en specifik plats. Om vi gÄr lite lÀngre tillbaka till Babbages analytiska motor, var registren som lagrade siffror tandade hjul. I magnetiska lagringsenheter som band och skivor representeras en bit av polariteten hos ett specifikt omrÄde av den magnetiska filmen. I modernt dynamiskt random access memory (DRAM) representeras en bit ofta som en tvÄnivÄs elektrisk laddning lagrad i en enhet som ackumulerar elektrisk energi i ett elektriskt fÀlt. Den laddade eller urladdade kapacitansen lagrar en bit data.
I juni 1956 uppfann ordet att beteckna en grupp bitar som anvÀnds för att koda ett enda tecken LÄt oss prata lite om teckenkodning. LÄt oss börja med American Standard Code for Information Interchange, eller ASCII. ASCII baserades pÄ det engelska alfabetet, sÄ varje bokstav, siffra och symbol (a-z, A-Z, 0-9, +, -, /, ", !, etc.) representerades som ett 7-bitars heltal mellan 32 och 127. Detta var inte direkt "vÀnligt" mot andra sprÄk. För att stödja andra sprÄk utökade Unicode ASCII. I Unicode representeras varje tecken som en kodpunkt eller symbol, till exempel gemena j, U+006A, dÀr U stÄr för Unicode och sedan ett hexadecimalt tal.
UTF-8 Àr en standard för att representera tecken som Ätta bitar, vilket gör att varje kodpunkt i intervallet 0-127 kan lagras i en enda byte. Om vi tÀnker pÄ ASCII Àr detta okej för engelska tecken, men tecken frÄn andra sprÄk uttrycks ofta i tvÄ eller fler byte. UTF-16 Àr en standard för att representera tecken som 16 bitar, och UTF-32 Àr en standard för att representera tecken som 32 bitar. I ASCII Àr varje tecken en byte, medan i Unicode, vilket ofta inte Àr helt sant, kan ett tecken uppta 1, 2, 3 eller fler byte. Artikeln kommer att anvÀnda olika storleksgrupperingar av bitar. Antalet bitar i en byte varierar beroende pÄ mediets design.
I den hÀr artikeln ska vi resa tillbaka i tiden genom olika lagringsmedier för att fördjupa oss i datalagringens historia. Vi kommer absolut inte att gÄ in pÄ alla lagringsmedier som nÄgonsin uppfunnits. Det hÀr Àr en rolig och informativ artikel som inte pÄ nÄgot sÀtt gör ansprÄk pÄ att vara encyklopedisk.
LÄt oss börja. LÄt oss anta att vi har en byte med data att lagra: bokstaven j, antingen som den kodade byten 6a, eller som binÀrt vÀrde 01001010. NÀr vi reser genom tiden kommer databyten att anvÀndas i nÄgra av de lagringstekniker som kommer att beskrivas.
1951
VÄr historia börjar 1951 med UNIVAC UNISERVO-bandstationen för UNIVAC 1-datorn. Detta var den första bandstationen som byggdes för en kommersiell dator. Bandet var tillverkat av en tunn remsa av förnicklad brons, 12,65 mm bred (kallad Vicalloy) och nÀstan 366 meter lÄng. VÄra databyte kunde lagras med 7 200 tecken per sekund pÄ ett band som rörde sig med 2,54 meter per sekund. Vid denna tidpunkt i historien kunde man mÀta hastigheten pÄ en lagringsalgoritm med hjÀlp av hur lÄngt bandet fÀrdades.
1952
Snabbspola fram ett Är till den 21 maj 1952, dÄ IBM tillkÀnnagav sin första magnetbandsenhet, IBM 726. Nu kunde vÄr databyte flyttas frÄn UNISERVO-metallbandet till IBMs magnetband. Detta nya hem visade sig vara ett mycket mysigt hem för vÄr mycket lilla databyte, eftersom bandet kunde lagra upp till 2 miljoner siffror. Detta magnetiska 7-spÄrsband rörde sig med 1,9 meter per sekund, med en överföringshastighet pÄ 12 500. eller 7500 (pÄ den tiden kallade kopieringsgrupper) per sekund. Som referens: en genomsnittlig artikel pÄ Habr har cirka 10 000 tecken.
IBM 726-bandet hade sju spÄr, varav sex anvÀndes för att lagra data och ett för paritetskontroll. En enda rulle kunde rymma upp till 400 meter band, vardera 1,25 cm bred. Dataöverföringshastigheten var teoretiskt upp till 12,5 40 tecken per sekund; inspelningstÀtheten var 1,1 bitar per centimeter. Systemet anvÀnde en "vakuumkanal"-metod, dÀr en bandslinga cirkulerade mellan tvÄ punkter. Detta gjorde att bandet kunde starta och stoppa pÄ en brÄkdels sekund. Detta uppnÄddes genom att placera lÄnga vakuumpelare mellan bandspolarna och lÀs-/skrivhuvudena för att absorbera plötsliga ökningar av spÀnningen i bandet, utan vilka bandet normalt skulle gÄ sönder. En avtagbar plastring pÄ baksidan av bandspolen gav skrivskydd. En bandspole kunde lagra cirka XNUMX .
Kommer du ihÄg VHS-kassetter? Vad var du tvungen att göra för att se en film igen? Spola tillbaka bandet! Och hur mÄnga gÄnger snurrade du ett band Ät spelaren pÄ en penna för att inte slösa batterier och inte fÄ ett sönderrivet eller tuggat band? Detsamma kan sÀgas om band som anvÀnds för datorer. Program kunde inte bara hoppa över nÄgon del av bandet runt bandet eller av misstag komma Ät data, de var tvungna att lÀsa och skriva data strikt sekventiellt.
1956
Snabbspola fram nÄgra Är till 1956, och eran för magnetisk disklagring började med IBMs fÀrdigstÀllande av datorsystemet RAMAC 305, som Zellerbach Paper skulle leverera till Denna dator var den första som anvÀnde en hÄrddisk med rörligt huvud. RAMAC-diskenheten bestod av femtio magnetiserade metallplattor, 60,96 tum i diameter, som kunde lagra cirka fem miljoner tecken, 7 bitar per tecken, och rotera med 1200 3,75 varv per minut. Lagringskapaciteten var cirka XNUMX megabyte.
RAMAC möjliggjorde Ätkomst till stora mÀngder data i realtid, till skillnad frÄn magnetband eller hÄlkort. IBM annonserade att RAMAC kunde lagra motsvarande 64 000 Tidigare introducerade RAMRAC konceptet att kontinuerligt bearbeta transaktioner allt eftersom de intrÀffade, sÄ att data kunde hÀmtas omedelbart medan de fortfarande var fÀrska. Nu kunde vÄra data i RAMAC nÄs med en hastighet pÄ 100 000. Tidigare, nÀr vi anvÀnde band, var vi tvungna att skriva och lÀsa sekventiell data, och vi kunde inte av misstag hoppa till olika delar av bandet. SlumpmÀssig Ätkomst till data i realtid var verkligen revolutionerande pÄ den tiden.
1963
LÄt oss spola fram till 1963, dÄ DECtape introducerades. Namnet kommer frÄn Digital Equipment Corporation, kÀnt som DEC. DECtape var billigt och pÄlitligt, sÄ det anvÀndes i mÄnga generationer av DEC-datorer. Det var en 19 mm tejp laminerad och inklÀmd mellan tvÄ lager Mylar pÄ en 10,16 cm bred rulle.
Till skillnad frÄn sina tunga och skrymmande föregÄngare kunde DECtape-band bÀras för hand. Detta gjorde det till ett utmÀrkt val för persondatorer. Till skillnad frÄn sina 7-spÄrsmotsvarigheter hade DECtape 6 dataspÄr, 2 markeringsspÄr och 2 klockspÄr. Data registrerades med 350 bitar per tum (138 bitar per centimeter). VÄr databyte, som Àr 8 bitar men kan utökas till 12, kunde överföras till DECtape med 8325 12 93-bitarsord per sekund med en bandhastighet pÄ 12 (±XNUMX) tum per kvadrattum. Detta Àr 8 % fler siffror per sekund Àn pÄ UNISERVO-metallbandet Är 1952.
1967
Fyra Är senare, 1967, började ett litet team pÄ IBM arbeta med IBMs hÄrddisk, med kodnamnet Teamet fick sedan i uppdrag att utveckla ett pÄlitligt och billigt sÀtt att ladda mikrokod i IBM System/370. Projektet omfördelades dÀrefter och fick ett nytt syfte för att ladda mikrokod i styrenheten för IBM 3330 Direct Access Storage Facility, med kodnamnet Merlin.
Nu kunde vÄr byte lagras pÄ skrivskyddade 8-tums Mylar-disketter med magnetisk belÀggning, idag kÀnda som disketter. Vid tidpunkten för lanseringen kallades produkten IBM 23FD Floppy Disk Drive System. Disketterna kunde lagra 80 kilobyte data. Till skillnad frÄn hÄrddiskar kunde anvÀndaren enkelt flytta disketten i sitt skyddande skal frÄn en disk till en annan. Senare, 1973, slÀppte IBM lÀs-/skrivdisketten, som sedan blev en industriell... .
1969
Ă
r 1969 sköts Apollo Guidance Computer (AGC) med "repminne" upp ombord pÄ rymdfarkosten Apollo 11 som bar amerikanska astronauter till mÄnen och tillbaka. Detta repminne var handgjort och kunde lagra 72 kilobyte data. Repminnet var arbetsintensivt, lÄngsamt och krÀvde fÀrdigheter liknande vÀvning; att vÀva in ett program i repminnet kunde ta ... Men det var rÀtt verktyg för de tillfÀllen dÄ det var viktigt att fÄ plats med maximalt vÀrde i ett begrÀnsat utrymme. NÀr en trÄd passerade genom en av de cirkulÀra venerna representerade den en 1:a. En trÄd som passerade runt venen representerade en 0:a. VÄr databit krÀvde att en person spenderade flera minuter pÄ att vÀva till ett rep.
1977
Ă
r 1977 slĂ€pptes Commodore PET, den första (framgĂ„ngsrika) persondatorn. PET anvĂ€nde en Commodore 1530 Datasette, vilket betyder data plus band. PET omvandlade data till analoga ljudsignaler, som sedan lagrades pĂ„ Detta gjorde det möjligt för oss att skapa en kostnadseffektiv och pĂ„litlig lagringslösning, om Ă€n mycket lĂ„ngsam. VĂ„ra smĂ„ bitar av data kunde överföras med en hastighet pĂ„ cirka 60â70 byte per Kassetterna kunde rymma cirka 100 kilobyte per 30-minuterssida, med tvĂ„ sidor per band. Till exempel kunde en sida av kassetten rymma cirka tvĂ„ 55 KB-bilder. Dataset anvĂ€ndes ocksĂ„ i Commodore VIC-20 och Commodore 64.
1978
Ett Är senare, 1978, introducerade MCA och Philips LaserDisc under namnet "Discovision". Filmen "Jaws" var den första filmen som sÄldes pÄ LaserDisc i USA. Dess ljud- och bildkvalitet var mycket bÀttre Àn konkurrenternas, men laserskivan var för dyr för de flesta konsumenter. LaserDisc-skivor var inte inspelningsbara, till skillnad frÄn VHS-banden som man anvÀnde för att spela in tv-program. LaserDisc-skivor fungerade med analog video, analogt FM-stereoljud och pulskod. , eller PCM, digitalt ljud. Skivorna var 12 cm i diameter och bestod av tvÄ enkelsidiga aluminiumskivor belagda med plast. Idag Àr LaserDisc ihÄgkommen som basen för CD- och DVD-skivor.
1979
Ett Ă„r senare, 1979, grundade Alan Shugart och Finis Conner Seagate Technology med idĂ©n att skala en hĂ„rddisk till storleken av en 5 ÂŒ-tums diskett, vilket var standarden vid den tiden. Deras första produkt 1980 var Seagate ST506-hĂ„rddisken, den första hĂ„rddisken för kompakta datorer. Enheten rymde fem megabyte data, vilket var fem gĂ„nger mer Ă€n en vanlig diskett vid den tiden. Grundarna uppnĂ„dde sitt mĂ„l att krympa enheten till storleken av en 5 ÂŒ-tums diskett. Den nya lagringsenheten var en styv metallplatta belagd pĂ„ bĂ„da sidor med ett tunt lager magnetiskt material för att lagra data. VĂ„ra databyte kunde överföras till enheten med en hastighet av 625 kilobyte per minut. Detta Ă€r ungefĂ€r .
1981
Snabbspola fram ett par Ă„r till 1981, dĂ„ Sony introducerade de första 3,5-tumsdisketterna. Hewlett-Packard var först med att anvĂ€nda tekniken 1982 med HP-150. Detta satte 3,5-tumsdisketten pĂ„ kartan och gav den en utbredd anvĂ€ndning i Disketterna var enkelsidiga med en formaterad kapacitet pĂ„ 161.2 kilobyte och en oformaterad kapacitet pĂ„ 218.8 kilobyte. Ă
r 1982 slÀpptes en dubbelsidig version, och Microfloppy Industry Committee (MIC), ett konsortium av 23 medieföretag, baserade specifikationen för 3,5-tums diskett pÄ Sonys ursprungliga design, vilket cementerade formatet i historien som vi kÀnner det. Nu kunde vÄra databitar lagras pÄ en tidig version av ett av de vanligaste lagringsmedierna: 3,5-tumsdisketten. Senare kom ett par 3,5-tumsdisketter med blev den viktigaste delen av min barndom.
1984
Strax dÀrefter, 1984, tillkÀnnagavs Compact Disc Read-Only Memory (CD-ROM). Det var en 550 megabyte stor CD-ROM frÄn Sony och Philips. Formatet vÀxte fram ur Compact Disc Digital Audio, eller CD-DA, formatet som anvÀnds för att distribuera musik. CD-DA utvecklades av Sony och Philips 1982 och hade en lagringskapacitet pÄ 74 minuter. Enligt legenden, nÀr Sony och Philips förhandlade om CD-DA-standarden, insisterade en av de fyra personerna pÄ att den skulle kunna ... hela den nionde symfonin. Den första produkten som slÀpptes pÄ kompaktskiva var Groliers elektroniska encyklopedi, publicerad 1985. Encyklopedien innehöll nio miljoner ord, vilket bara tog upp 12 % av det tillgÀngliga diskutrymmet, eller 553 ... Vi skulle ha mer Àn tillrÀckligt med utrymme för ett uppslagsverk och en byte data. Strax dÀrefter, 1985, samarbetade datorföretag för att skapa en standard för disketter sÄ att vilken dator som helst kunde lÀsa information frÄn dem.
1984
à r 1984 utvecklade Fujio Masuoka ocksÄ en ny typ av flytande grindminne som kallas flashminne, vilket kunde raderas och skrivas om upprepade gÄnger.
LÄt oss ta en stund och titta pÄ flashminne som anvÀnder en flytande gate-transistor. Transistorer Àr elektriska gate-transistorer som kan slÄs pÄ och av individuellt. Eftersom varje transistor kan vara i tvÄ olika tillstÄnd (pÄ och av) kan den lagra tvÄ olika tal: 0 och 1. Den flytande gate-transistorn hÀnvisar till en andra gate som lÀggs till den mellersta transistorn. Denna andra gate Àr isolerad av ett tunt oxidlager. Dessa transistorer anvÀnder en liten spÀnning som appliceras pÄ transistorns gate för att indikera om den Àr pÄ eller av, vilket i sin tur översÀtts till 0 eller 1.
Med flytande grindar, nÀr rÀtt spÀnning appliceras över oxidskiktet, flödar elektroner genom det och fastnar pÄ grindarna. SÄ Àven nÀr strömmen Àr avstÀngd, stannar elektronerna kvar pÄ dem. NÀr det inte finns nÄgra elektroner pÄ de flytande grindarna representerar de en 1, och nÀr elektroner har fastnat representerar de en 0. Att vÀnda denna process och applicera rÀtt spÀnning över oxidskiktet i motsatt riktning fÄr elektroner att flöda genom de flytande grindarna och ÄterstÀlla transistorn till sitt ursprungliga tillstÄnd. Det Àr dÀrför cellerna Àr programmerbara och VÄr byte kan programmeras in i transistorn som 01001010, med elektroner, med elektroner fastnade i de flytande grindarna, för att representera nollor.
Masuokas design var nÄgot billigare men mindre flexibel Àn elektriskt raderbar PROM (EEPROM), eftersom den krÀvde att flera grupper av celler raderades tillsammans, men detta stod ocksÄ för dess hastighet.
Vid den tiden arbetade Masuoka för Toshiba. Han slutade sÄ smÄningom för att arbeta vid Tohoku University eftersom han var missnöjd med att företaget inte belönade honom för hans arbete. Masuoka stÀmde Toshiba för ersÀttning. à r 2006 tilldömdes han 87 miljoner yuan, motsvarande 758 XNUMX dollar. Det verkar fortfarande vara en liten summa med tanke pÄ hur inflytelserikt flashminne har blivit i branschen.
NÀr vi ÀndÄ pratar om flashminne Àr det ocksÄ vÀrt att notera skillnaden mellan NOR- och NAND-flashminne. Som vi redan vet frÄn Masuoka lagrar flashminne information i minnesceller som bestÄr av flytande grindtransistorer. Namnen pÄ teknikerna Àr direkt relaterade till hur minnescellerna Àr organiserade.
I NOR-flashminne Àr individuella minnesceller parallellkopplade för att ge slumpmÀssig Ätkomst. Denna arkitektur minskar lÀstiden som krÀvs för att slumpmÀssigt komma Ät mikroprocessorinstruktioner. NOR-flashminne Àr idealiskt för applikationer med lÀgre densitet som huvudsakligen Àr skrivskyddade. Det Àr dÀrför de flesta processorer vanligtvis laddar sin firmware frÄn NOR-flashminne. Masuoka och hans kollegor introducerade uppfinningen av NOR-flash 1984 och NAND-flash i .
NAND Flash-utvecklare gav upp slumpmÀssig Ätkomst för att uppnÄ en mindre minnescellstorlek. Detta resulterar i en mindre chipstorlek och lÀgre kostnad per bit. NAND flashminnesarkitekturen bestÄr av Ätta minnestransistorer kopplade i serie. Detta möjliggör hög lagringstÀthet, en mindre minnescellstorlek och snabbare dataskrivning och radering eftersom den kan programmera datablock samtidigt. Detta sker pÄ bekostnad av att behöva skriva om data nÀr den inte skrivs sekventiellt och data redan finns i .
1991
Snabbspola fram till 1991, dÄ en prototyp av en solid-state-disk (SSD) skapades av SanDisk, dÄ kÀnd som Designen kombinerade en flashminnesmatris, icke-flyktiga minneskretsar och en intelligent styrenhet för att automatiskt upptÀcka och korrigera defekta celler. Enheten hade en kapacitet pÄ 20 megabyte i ett 2,5-tumsformat och kostade cirka 1000 XNUMX dollar. Denna enhet anvÀndes av IBM i en dator .
1994
En av mina personliga favoritlagringsmedia sedan barndomen var Zip-disketter. Ă
r 1994 slÀppte Iomega Zip-disken, en 100 megabyte stor kassett i en 3,5-tums formfaktor, ungefÀr lite tjockare Àn en vanlig 3,5-tums diskett. Senare versioner av disketterna kunde lagra upp till 2 gigabyte. Fördelen med dessa disketter var att de var lika stora som en diskett, men de kunde lagra mer data. VÄra databyte kunde skrivas till en Zip-diskett med en hastighet av 1,4 megabyte per sekund. Som jÀmförelse skrevs vid den tiden 1,44 megabyte av en 3,5-tums diskett med en hastighet av cirka 16 kilobyte per sekund. PÄ en Zip-diskett lÀser/skriver huvudena data kontaktlöst, som om de svÀvar ovanför ytan, vilket liknar hur en hÄrddisk fungerar, men skiljer sig frÄn andra disketter. Zip-disketter blev snart förÄldrade pÄ grund av problem med tillförlitlighet och tillgÀnglighet.
1994
Samma Ă„r introducerade SanDisk CompactFlash, som anvĂ€ndes flitigt i digitala videokameror. Precis som CD-skivor baseras CompactFlash-hastigheter pĂ„ "x"-klassificeringar, sĂ„som 8x, 20x, 133x, etc. Den maximala dataöverföringshastigheten berĂ€knas baserat pĂ„ överföringshastigheten för den ursprungliga ljud-CD:n, 150 kilobyte per sekund. Ăverföringshastigheten ser ut som R = K x 150 kB/s, dĂ€r R Ă€r överföringshastigheten och K Ă€r den nominella hastigheten. SĂ„ för ett 133x CompactFlash skulle vĂ„r databyte skrivas med 133 x 150 kB/s, eller cirka 19 950 kB/s eller 19,95 MB/s. CompactFlash Association grundades 1995 för att skapa en branschstandard för flashminneskort.
1997
NÄgra Är senare, 1997, slÀpptes den omskrivbara CD-skivan (CD-RW). Denna optiska skiva anvÀndes för att lagra data, samt för att kopiera och överföra filer till olika enheter. CD-skivor kan skrivas om cirka 1000 gÄnger, vilket inte var en begrÀnsande faktor pÄ den tiden, eftersom anvÀndare sÀllan skrev om data.
CD-RW-skivor Àr baserade pÄ en teknik som förÀndrar ytans reflektionsförmÄga. NÀr det gÀller CD-RW-skivor orsakar fasförskjutningar i en speciell belÀggning av silver, tellur och indium förmÄgan att reflektera eller inte reflektera lÀsstrÄlen, vilket betyder 0 eller 1. NÀr föreningen Àr i kristallint tillstÄnd Àr den genomskinlig, vilket betyder 1. NÀr föreningen smÀlter i amorft tillstÄnd blir den ogenomskinlig och icke-reflekterande, vilket betyder 0. SÄ vi skulle kunna skriva vÄr databyte som 01001010.
DVD-skivor tog sÄ smÄningom över majoriteten av marknaden frÄn CD-RW-skivor.
1999
LÄt oss hoppa till 1999, dÄ IBM introducerade vÀrldens minsta hÄrddiskar vid den tiden: IBM Microdrive, som fanns med kapaciteter pÄ 170 MB och 340 MB. Dessa var smÄ hÄrddiskar pÄ 2,54 cm, utformade för att passa i CompactFlash Type II-kortplatser. Planen var att skapa en enhet som skulle fungera som CompactFlash, men med större lagringskapacitet. De ersattes dock snart av USB-minnen, och sedan av större CompactFlash-kort nÀr de blev tillgÀngliga. Liksom andra hÄrddiskar var Microdrives mekaniska och innehöll smÄ snurrande skivor.
2000
Ett Ă„r senare, Ă„r 2000, introducerades USB-minnen. Enheterna bestod av flashminnen i en liten formfaktor med ett USB-grĂ€nssnitt. Beroende pĂ„ vilken version av USB-grĂ€nssnittet som anvĂ€ndes kunde hastigheten variera. USB 1.1 Ă€r begrĂ€nsad till 1,5 megabit per sekund, medan USB 2.0 kan hantera 35 megabit per sekund. , och USB 3.0 â 625 megabit per sekund. De första USB 3.1 Type C-enheterna tillkĂ€nnagavs i mars 2015 och hade en lĂ€s-/skrivhastighet pĂ„ 530 megabit per sekund. Till skillnad frĂ„n disketter och optiska enheter Ă€r USB-enheter svĂ„rare att repa, men de har samma möjligheter att lagra data, samt överföra och sĂ€kerhetskopiera filer. Diskett- och CD-enheter ersattes snabbt av USB-portar.
2005
Ă
r 2005 började tillverkare av hÄrddiskar leverera produkter med vinkelrÀt magnetisk inspelning, eller PMR. Intressant nog hÀnde detta samtidigt som iPod Nano tillkÀnnagav anvÀndningen av flashminne istÀllet för de 1-tums hÄrddiskarna i iPod Mini.
En typisk hÄrddisk innehÄller en eller flera hÄrddiskar belagda med en magnetiskt kÀnslig film bestÄende av smÄ magnetiska korn. Data spelas in nÀr ett magnetiskt inspelningshuvud passerar precis ovanför den snurrande skivan. Detta Àr mycket likt en traditionell grammofonskivspelare, förutom att nÄlen i en grammofon Àr i fysisk kontakt med skivan. NÀr skivorna snurrar skapar luften som kommer i kontakt med dem en mild bris. Precis som luften pÄ en flygplansvinge skapar lyftkraft, genererar luften lyftkraft pÄ toppen av en vingprofil. Huvudet Àndrar snabbt magnetiseringen av ett magnetiskt omrÄde av kornen sÄ att dess magnetiska pol pekar uppÄt eller nedÄt, vilket indikerar 1 eller 0.
FöregÄngaren till PMR var longitudinell magnetisk inspelning, eller LMR. PMR kan ha mer Àn tre gÄnger högre inspelningstÀthet Àn LMR. Den största skillnaden mellan PMR och LMR Àr att kornstrukturen och den magnetiska orienteringen hos lagrad data pÄ PMR-media Àr kolumnÀr snarare Àn longitudinell. PMR har bÀttre termisk stabilitet och ett förbÀttrat signal-brusförhÄllande (SNR) pÄ grund av bÀttre kornseparation och enhetlighet. Den har ocksÄ förbÀttrad skrivbarhet pÄ grund av starkare huvudfÀlt och bÀttre magnetisk inriktning av media. Liksom LMR Àr de grundlÀggande begrÀnsningarna för PMR baserade pÄ den termiska stabiliteten hos de magnetiskt inspelade databitarna och behovet av att ha tillrÀckligt med SNR för att lÀsa den inspelade informationen.
2007
à r 2007 tillkÀnnagavs den första 1 TB-hÄrddisken frÄn Hitachi Global Storage Technologies. Hitachi Deskstar 7K1000 anvÀnde fem 3,5-tums 200-gigabyte-plattor och snurrade vid rpm. Det Àr en betydande förbÀttring jÀmfört med vÀrldens första hÄrddisk, IBM RAMAC 350, som hade en kapacitet pÄ cirka 3,75 megabyte. à h, vad lÄngt vi har kommit pÄ 51 Är! Men vÀnta, det finns mer.
2009
à r 2009 pÄbörjades det tekniska arbetet med att skapa icke-flyktigt expressminne, eller Icke-flyktigt minne (NVM) Àr en typ av minne som kan lagra data permanent, till skillnad frÄn flyktigt minne, vilket krÀver konstant strömförsörjning för att behÄlla data. NVMe tillgodoser behovet av ett skalbart vÀrdkontrollergrÀnssnitt för kringutrustningskomponenter baserat pÄ PCIe-aktiverade halvledarlagringsenheter, dÀrav namnet NVMe. Mer Àn 90 företag gick med i arbetsgruppen som utvecklade projektet. Allt detta baserades pÄ arbetet med att definiera Non-Volatile Memory Host Controller Interface Specification (NVMHCIS). De bÀsta NVMe-enheterna idag kan hantera cirka 3500 3300 megabyte per sekund vid lÀsning och XNUMX XNUMX megabyte per sekund vid skrivning. Att skriva de j byte data vi började med Àr otroligt snabbt jÀmfört med de fÄ minuter det tog att handvÀva minnesrepet för Apollo Guidance Computer.
Nutid och framtid
Lagringsklassminne
Nu nÀr vi har rest tillbaka i tiden (ha!), lÄt oss ta en titt pÄ det nuvarande lÀget för Storage Class Memory. SCM, liksom NVM, Àr robust, men SCM levererar ocksÄ prestanda som Àr bÀttre Àn eller jÀmförbar med huvudminnet, och Syftet med SCM Àr att lösa nÄgra av dagens cacheproblem, sÄsom den lÄga densiteten hos statiskt random access-minne (SRAM). Med dynamiskt random access-minne (DRAM) kan vi fÄ bÀttre densitet, men pÄ bekostnad av lÄngsammare Ätkomst. DRAM lider ocksÄ av behovet av konstant ström för att uppdatera minnet. LÄt oss bryta ner detta lite. Ström behövs eftersom den elektriska laddningen pÄ kondensatorerna gradvis lÀcker, vilket innebÀr att data pÄ chipet snart kommer att gÄ förlorade utan ingripande. För att förhindra detta lÀckage krÀver DRAM en extern minnesuppdateringskrets som regelbundet skriver om data i kondensatorerna och ÄterstÀller den till sin ursprungliga laddning.
FasförÀndringsminne (PCM)
Vi tittade tidigare pÄ hur fasförÀndringar för CD-RW-skivor gjordes. PCM Àr liknande. FasförÀndringsmaterialet Àr vanligtvis Ge-Sb-Te, Àven kÀnt som GST, vilket kan existera i tvÄ olika tillstÄnd: amorft och kristallint. Det amorfa tillstÄndet har en högre resistans, som representerar 0, Àn det kristallina tillstÄndet, som representerar 1. Genom att tilldela datavÀrden till mellanliggande resistanser kan PCM anvÀndas för att lagra flera tillstÄnd som .
Spin-överföringsmoment RAM-minne (STT-RAM)
STT-RAM bestÄr av tvÄ ferromagnetiska, permanentmagnetiska lager separerade av ett dielektrikum, dvs. en isolator som kan överföra elektrisk kraft utan att leda. Den lagrar databitar baserat pÄ skillnaden i magnetiska riktningar. Ett magnetiskt lager, kallat referenslager, har en fast magnetisk riktning, medan det andra magnetiska lagret, kallat det fria lagret, har en magnetisk riktning som styrs av strömmen som passerar genom det. För 1 Àr magnetiseringsriktningen för de tvÄ lagren i linje. För 0 har bÄda lagren motsatta magnetiska riktningar.
Resistivt RAM-minne (ReRAM)
En ReRAM-cell bestÄr av tvÄ metallelektroder separerade av ett metalloxidlager. Den liknar Masuokas flashminnesdesign nÄgot, dÀr elektroner penetrerar oxidlagret och fastnar i den flytande grinden, eller vice versa. Med ReRAM bestÀms dock cellens tillstÄnd baserat pÄ koncentrationen av fritt syre i metalloxidlagret.
Ăven om dessa tekniker Ă€r lovande har de vissa nackdelar. PCM och STT-RAM har hög skrivlatens. PCM-latenserna Ă€r tio gĂ„nger högre Ă€n DRAM, medan STT-RAM-latenserna Ă€r tio gĂ„nger högre Ă€n SRAM. PCM och ReRAM har en grĂ€ns för hur lĂ€nge de kan skriva innan ett hĂ„rt fel uppstĂ„r, vilket innebĂ€r att minneselementet fastnar. .
I augusti 2015 presenterade Intel Optane, deras 3DXPoint-baserade produkt. Optane pÄstÄr sig leverera 1000 XNUMX gÄnger högre prestanda Àn NAND SSD-diskar, till ett pris som Àr fyra till fem gÄnger högre Àn flashminne. Optane Àr ett bevis pÄ att SCM Àr mer Àn bara en experimentell teknik. Det ska bli intressant att se hur dessa tekniker utvecklas.
HĂ„rddiskar (HDD)
Helium-hÄrddisk (HHDD)
En heliumskiva Àr en hÄrddisk (HDD) med hög kapacitet som Àr fylld med helium och hermetiskt förseglad under tillverkningsprocessen. Liksom andra hÄrddiskar, som vi diskuterade tidigare, liknar den en skivspelare med en magnetiskt belagd snurrande tallrik. Vanliga hÄrddiskar har helt enkelt luft inuti hÄlrummet, men denna luft orsakar ett visst motstÄnd nÀr plattorna snurrar.
Heliumballonger flyter eftersom helium Àr lÀttare Àn luft. Faktum Àr att helium har 1/7 av luftens densitet, vilket möjliggör mindre luftmotstÄnd pÄ plattorna nÀr de roterar, vilket minskar mÀngden energi som behövs för att snurra skivorna. Denna egenskap Àr dock sekundÀr, den frÀmsta utmÀrkande egenskapen för helium var att det gjorde det möjligt att packa 7 plattor i samma formfaktor som normalt bara skulle rymma 5. Om vi minns analogin med vÄr flygplansvinge Àr detta den perfekta analogin. Eftersom helium minskar luftmotstÄnd elimineras turbulensen.
Vi vet ocksÄ att heliumballonger börjar tömmas efter nÄgra dagar eftersom heliumet lÀcker ut. Detsamma kan sÀgas om lagringsenheter. Det tog Är innan tillverkare kunde skapa en behÄllare som skulle förhindra att helium lÀckte ut ur formfaktorn under enhetens livslÀngd. Backblaze genomförde experiment och fann att heliumfyllda hÄrddiskar hade en Ärlig felfrekvens pÄ 1,03 %, medan standardenheter hade en Ärlig felfrekvens pÄ 1,06 %. Naturligtvis Àr denna skillnad sÄ liten att det Àr svÄrt att dra nÄgra seriösa slutsatser av den. .
Den heliumfyllda formfaktorn kan innehÄlla en hÄrddisk inkapslad med den PMR vi diskuterade ovan, eller mikrovÄgsassisterad magnetisk inspelning (MAMR) eller vÀrmeassisterad magnetisk inspelning (HAMR). Vilken magnetisk lagringsteknik som helst kan kombineras med helium istÀllet för luft. à r 2014 kombinerade HGST de tvÄ ledande teknikerna i en 10 TB heliumhÄrddisk som anvÀnde vÀrdstyrd shingled magnetisk inspelning, eller SMR. Vi ska gÄ igenom SMR ett ögonblick och sedan titta pÄ MAMR och HAMR.
Magnetisk inspelningsteknik för kakel
Tidigare tittade vi pÄ vinkelrÀt magnetisk inspelning (PMR), vilket var föregÄngaren till SMR. Till skillnad frÄn PMR skriver SMR nya spÄr som överlappar en del av det tidigare skrivna magnetiska spÄret. Detta gör i sin tur det tidigare spÄret smalare, vilket möjliggör en högre spÄrdensitet. Tekniken har fÄtt sitt namn frÄn det faktum att de överlappande spÄren Àr mycket lika bÀltros pÄ ett tak.
SMR resulterar i en mycket mer komplex skrivprocess, eftersom skrivning till ett spÄr skriver över det intilliggande spÄret. Detta intrÀffar inte nÀr skivplattan Àr tom och datan Àr sekventiell. Men sÄ fort du skriver till en serie spÄr som redan innehÄller data raderas den befintliga intilliggande datan. Om ett intilliggande spÄr innehÄller data mÄste det skrivas om. Detta Àr ganska likt NAND-flashminnet som vi diskuterade tidigare.
SMR-enheter döljer denna komplexitet genom att hantera firmware, vilket resulterar i ett grÀnssnitt som liknar vilken annan hÄrddisk som helst. à andra sidan tillÄter inte vÀrdhanterade SMR-enheter att enheten anvÀnds utan speciella anpassningar i applikationer och operativsystem. VÀrden mÄste skriva till enheterna i strikt sekventiellt skick. Enheternas prestanda Àr dock 100 % förutsÀgbar. Seagate började leverera SMR-enheter 2013 och hÀvdade att deras densitet Àr 25 %. PMR-densitet.
MikrovÄgsmagnetisk inspelning (MAMR)
MikrovĂ„gsassisterad magnetisk inspelning (MAMR) Ă€r en magnetisk minnesteknik som anvĂ€nder energi som liknar HAMR (diskuteras nedan). En viktig del av MAMR Ă€r spinmomentoscillatorn (STO). SjĂ€lva STO:n Ă€r placerad i omedelbar nĂ€rhet av inspelningshuvudet. NĂ€r ström appliceras pĂ„ STO:n genereras ett cirkulĂ€rt elektromagnetiskt fĂ€lt med en frekvens pĂ„ 20â40 GHz pĂ„ grund av polariseringen av elektronspinn.
NÀr den utsÀtts för ett sÄdant fÀlt uppstÄr en resonans i ferromagneten som anvÀnds för MAMR, vilket leder till en precession av de magnetiska momenten i domÀnerna i detta fÀlt. I huvudsak avviker det magnetiska momentet frÄn sin axel och inspelningshuvudet behöver betydligt mindre energi för att Àndra sin riktning (vÀnda det).
AnvÀndningen av MAMR-teknik gör det möjligt för oss att ta ferromagnetiska Àmnen med en högre koercitiv kraft, vilket innebÀr att vi kan minska storleken pÄ magnetiska domÀner utan rÀdsla för att orsaka en superparamagnetisk effekt. STO-generatorn hjÀlper till att minska storleken pÄ inspelningshuvudet, vilket gör det möjligt att spela in information pÄ magnetiska domÀner av mindre storlek, och dÀrmed ökar inspelningstÀtheten.
Western Digital, Àven kÀnt som WD, introducerade tekniken 2017. Toshiba följde efter kort dÀrefter 2018. Medan WD och Toshiba satsar pÄ MAMR, satsar Seagate pÄ HAMR.
Termisk magnetisk inspelning (HAMR)
VÀrmeassisterad magnetisk inspelning (HAMR) Àr en teknik för magnetisk datalagring med lÄg effekt som avsevÀrt ökar mÀngden data som kan lagras pÄ en magnetisk enhet, till exempel en hÄrddisk, genom att anvÀnda vÀrme frÄn en laser för att skriva data till ytan av hÄrddiskens substrat. VÀrmen gör att databitarna packas mycket tÀtare tillsammans pÄ disksubstratet, vilket möjliggör större datadÀthet och kapacitet.
Denna teknik Àr ganska svÄr att implementera. En 200 mW laser kan snabbt ett litet omrÄde till 400 °C innan skrivning, utan att störa eller skada resten av informationen pÄ disken. Processen att vÀrma, skriva informationen och kyla den mÄste slutföras pÄ mindre Àn en nanosekund. För att lösa dessa utmaningar krÀvdes utveckling av nanoskaliga ytplasmoner, Àven kÀnda som ytstyrda lasrar, istÀllet för direkt laseruppvÀrmning, nya typer av glasplattor och vÀrmebelÀggningar som kunde motstÄ snabb, punktvis uppvÀrmning utan att skada inspelningshuvudet eller nÀrliggande data, och diverse andra tekniska utmaningar som behövde övervinnas.
Trots mÄnga skeptiker demonstrerade Seagate först denna teknik 2013. De första hÄrddiskarna började levereras 2018.
Slutet pÄ filmen, spola tillbaka till början!
Vi började 1951 och avslutar artikeln med att titta pÄ framtiden för lagringsteknik. Datalagring har förÀndrats dramatiskt över tid, frÄn papperstejp till metall- och magnetband, repminne, snurrande skivor, optiska skivor, flashminne och mer. I takt med att framsteg har gjorts har snabbare, mindre och kraftfullare lagringsenheter dykt upp.
Om du jÀmför NVMe med UNISERVO-metallbandet frÄn 1951 kan NVMe lÀsa 486 111 % fler siffror per sekund. Om du jÀmför NVMe med min barndomsfavorit, Zip-minnen, kan NVMe lÀsa 213,623 XNUMX % fler siffror per sekund.
Det enda som förblir sant Àr anvÀndningen av 0 och 1. SÀtten vi gör detta pÄ varierar kraftigt. Jag hoppas att nÀsta gÄng du brÀnner en CD-RW med lÄtar Ät en vÀn eller sparar en hemmavideo till Optical Disc Archive, kommer du att tÀnka pÄ hur en icke-reflekterande yta översÀtter ett vÀrde till 0 och en reflekterande yta översÀtts till 1. Eller om du brÀnner en mixtape till kassett, kom ihÄg att detta Àr mycket nÀra beslÀktat med Datasette som anvÀnds i Commodore PET. Slutligen, glöm inte att vara snÀll och spola tillbaka.
Tack О för de goda godbitarna (jag kan inte lÄta bli) genom hela artikeln!
Vad mer kan du lÀsa pÄ bloggen?
â
â
â
â
â
Prenumerera pÄ vÄr -kanal, sÄ att du inte missar en artikel till! Vi skriver högst tvÄ gÄnger i veckan och bara om Àmnet. Vi pÄminner dig ocksÄ om att Cloud4Y kan erbjuda sÀker och pÄlitlig fjÀrrÄtkomst till affÀrsapplikationer och information som behövs för att sÀkerstÀlla affÀrskontinuitet. Distansarbete Àr ett ytterligare hinder för spridningen av coronaviruset. För mer information, kontakta vÄra chefer pÄ .
KĂ€lla: will.com
