ผู้ให้บริการคลาวด์ทุกรายเสนอบริการจัดเก็บข้อมูล อาจเป็นการจัดเก็บแบบเย็นและร้อน ความเย็นแบบน้ำแข็ง เป็นต้น การจัดเก็บข้อมูลบนคลาวด์ทำได้ค่อนข้างสะดวก แต่จริงๆ แล้วข้อมูลถูกเก็บไว้อย่างไรเมื่อ 10, 20, 50 ปีที่แล้ว? Cloud4Y แปลบทความที่น่าสนใจที่พูดถึงเรื่องนี้เท่านั้น
ไบต์ของข้อมูลสามารถจัดเก็บได้หลายวิธี เนื่องจากสื่อจัดเก็บข้อมูลใหม่ขั้นสูงและเร็วกว่าจะปรากฏขึ้นตลอดเวลา ไบต์เป็นหน่วยจัดเก็บและประมวลผลข้อมูลดิจิทัล ซึ่งประกอบด้วยแปดบิต หนึ่งบิตสามารถมี 0 หรือ 1 ได้
ในกรณีของบัตรเจาะ บิตจะถูกจัดเก็บเนื่องจากมีหรือไม่มีรูในการ์ดที่ตำแหน่งใดตำแหน่งหนึ่ง หากเราย้อนกลับไปอีกสักหน่อยที่เครื่องมือวิเคราะห์ของ Babbage รีจิสเตอร์ที่จัดเก็บตัวเลขคือเฟือง ในอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลแบบแม่เหล็ก เช่น เทปและดิสก์ บิตจะแสดงด้วยขั้วของพื้นที่เฉพาะของฟิล์มแม่เหล็ก ในหน่วยความจำเข้าถึงโดยสุ่มแบบไดนามิก (DRAM) สมัยใหม่ บิตมักแสดงเป็นประจุไฟฟ้าสองระดับที่จัดเก็บไว้ในอุปกรณ์ที่เก็บพลังงานไฟฟ้าในสนามไฟฟ้า คอนเทนเนอร์ที่ชาร์จแล้วหรือคายประจุจะเก็บข้อมูลจำนวนหนึ่งไว้
ในเดือนมิถุนายน 1956 ของปี คิดค้นคำ เพื่อแสดงถึงกลุ่มของบิตที่ใช้ในการเข้ารหัสอักขระตัวเดียว . มาพูดคุยกันเล็กน้อยเกี่ยวกับการเข้ารหัสอักขระ เริ่มจากรหัสมาตรฐานอเมริกันสำหรับการแลกเปลี่ยนข้อมูลหรือ ASCII กันก่อน ASCII มีพื้นฐานมาจากตัวอักษรภาษาอังกฤษ ดังนั้น ทุกตัวอักษร ตัวเลข และสัญลักษณ์ (az, AZ, 0-9, +, - , /, ",! ฯลฯ ) ถูกแสดงเป็นจำนวนเต็ม 7 บิตตั้งแต่ 32 ถึง 127 ซึ่งไม่ "เป็นมิตร" เลยกับภาษาอื่น ๆ เพื่อรองรับภาษาอื่น Unicode จะขยาย ASCII ใน Unicode อักขระแต่ละตัวจะแสดงเป็นจุดโค้ดหรือสัญลักษณ์ เป็นต้น ตัวพิมพ์เล็ก j คือ U+006A โดยที่ U ย่อมาจาก Unicode แล้วตามด้วยเลขฐานสิบหก
UTF-8 เป็นมาตรฐานสำหรับการแสดงอักขระเป็น 0 บิต ทำให้แต่ละจุดโค้ดในช่วง 127-16 สามารถจัดเก็บไว้ในไบต์เดียวได้ หากเราจำ ASCII ได้ นี่เป็นเรื่องปกติสำหรับอักขระภาษาอังกฤษ แต่อักขระภาษาอื่นมักจะแสดงเป็นสองไบต์ขึ้นไป UTF-16 เป็นมาตรฐานสำหรับแสดงอักขระเป็น 32 บิต และ UTF-32 เป็นมาตรฐานสำหรับแสดงอักขระเป็น 1 บิต ใน ASCII อักขระแต่ละตัวจะมีขนาด 2 ไบต์ แต่ใน Unicode ซึ่งมักจะไม่เป็นความจริงทั้งหมด อักขระอาจมีขนาด 3, XNUMX, XNUMX ไบต์ขึ้นไป บทความนี้จะใช้การจัดกลุ่มบิตที่มีขนาดต่างกัน จำนวนบิตในไบต์จะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับการออกแบบสื่อบันทึก
ในบทความนี้เราจะเดินทางย้อนเวลากลับไปผ่านสื่อบันทึกข้อมูลต่างๆ เพื่อเจาะลึกประวัติความเป็นมาของการจัดเก็บข้อมูล ไม่ว่าในกรณีใด เราจะไม่เริ่มศึกษาสื่อจัดเก็บข้อมูลทุกชนิดอย่างลึกซึ้งที่เคยมีการประดิษฐ์ขึ้นมา นี่เป็นบทความที่ให้ความรู้สนุกๆ ที่ไม่ได้อ้างว่ามีความสำคัญเป็นสารานุกรมแต่อย่างใด
เริ่มกันเลย. สมมติว่าเรามีไบต์ข้อมูลที่จะจัดเก็บ: ตัวอักษร j อาจเป็นไบต์ที่เข้ารหัส 6a หรือไบนารี่ 01001010 เมื่อเราเดินทางข้ามเวลา ไบต์ข้อมูลจะถูกใช้ในเทคโนโลยีการจัดเก็บข้อมูลหลายอย่างที่จะอธิบายไว้
1951
เรื่องราวของเราเริ่มต้นในปี 1951 ด้วยเทปไดรฟ์ UNIVAC UNISERVO สำหรับคอมพิวเตอร์ UNIVAC 1 เป็นเทปไดรฟ์ตัวแรกที่สร้างขึ้นสำหรับคอมพิวเตอร์เชิงพาณิชย์ สายทำจากแถบบางๆ ของบรอนซ์ชุบนิกเกิล กว้าง 12,65 มม. (เรียกว่า Vicalloy) และยาวเกือบ 366 เมตร ไบต์ข้อมูลของเราสามารถจัดเก็บได้ที่ 7 ตัวอักษรต่อวินาทีบนเทปที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 200 เมตรต่อวินาที ณ จุดนี้ในประวัติศาสตร์ คุณสามารถวัดความเร็วของอัลกอริธึมการจัดเก็บข้อมูลตามระยะทางที่เทปเดินทาง
1952
กรอไปข้างหน้าหนึ่งปีจนถึงวันที่ 21 พฤษภาคม พ.ศ. 1952 เมื่อ IBM ประกาศเปิดตัวยูนิตเทปแม่เหล็กตัวแรกของบริษัท นั่นคือ IBM 726 ขณะนี้ไบต์ข้อมูลของเราสามารถย้ายจากเทปโลหะ UNISERVO ไปยังเทปแม่เหล็กของ IBM ได้ บ้านใหม่หลังนี้กลายเป็นบ้านที่สะดวกสบายมากสำหรับข้อมูลจำนวนไบต์เล็กๆ ของเรา เนื่องจากเทปสามารถจัดเก็บข้อมูลได้มากถึง 2 ล้านหลัก เทปแม่เหล็ก 7 แทร็กนี้เคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 1,9 เมตรต่อวินาทีด้วยอัตรารับส่งข้อมูล 12 หรือ 7500 (ในขณะนั้นเรียกว่ากลุ่มคัดลอก) ต่อวินาที สำหรับการอ้างอิง: บทความโดยเฉลี่ยเกี่ยวกับHabréมีอักขระประมาณ 10 ตัว
เทป IBM 726 มี 400 แทร็ก โดย 1,25 แทร็กใช้สำหรับจัดเก็บข้อมูล และอีก 12,5 แทร็กสำหรับการควบคุมพาริตี หนึ่งม้วนสามารถรองรับเทปกว้าง 40 ซม. ได้สูงสุด 1,1 เมตร ความเร็วในการถ่ายโอนข้อมูลตามทฤษฎีสูงถึง XNUMX ตัวอักษรต่อวินาที ความหนาแน่นในการบันทึกคือ XNUMX บิตต่อเซนติเมตร ระบบนี้ใช้วิธี "ช่องสุญญากาศ" โดยมีเทปพันรอบระหว่างจุดสองจุด ซึ่งช่วยให้เทปเริ่มและหยุดได้ภายในเสี้ยววินาที ซึ่งทำได้โดยการวางคอลัมน์สุญญากาศยาวระหว่างแกนม้วนเทปและหัวอ่าน/เขียนเพื่อดูดซับแรงตึงที่เพิ่มขึ้นอย่างกะทันหันในเทป โดยที่ปกติแล้วเทปจะขาดไม่ได้ วงแหวนพลาสติกแบบถอดออกได้ที่ด้านหลังของม้วนเทปช่วยป้องกันการเขียน เทปหนึ่งม้วนสามารถเก็บได้ประมาณ XNUMX .
จำเทป VHS คุณต้องทำอะไรเพื่อดูภาพยนตร์เรื่องนี้อีกครั้ง? ย้อนเทป! คุณเคยเล่นเครื่องเล่นเทปด้วยดินสอมากี่ครั้งแล้วเพื่อไม่ให้เปลืองแบตเตอรี่และเทปขาดหรือติดขัด? เช่นเดียวกันอาจกล่าวได้เกี่ยวกับเทปที่ใช้สำหรับคอมพิวเตอร์ โปรแกรมไม่สามารถข้ามไปรอบๆ เทปหรือเข้าถึงข้อมูลแบบสุ่มได้ แต่ยังสามารถอ่านและเขียนข้อมูลตามลำดับอย่างเคร่งครัด
1956
ย้อนกลับไปไม่กี่ปีจนถึงปี 1956 และยุคของการจัดเก็บดิสก์แม่เหล็กเริ่มต้นขึ้นเมื่อระบบคอมพิวเตอร์ RAMAC 305 ของ IBM เสร็จสมบูรณ์ ซึ่ง Zellerbach Paper จัดหาให้กับ . คอมพิวเตอร์เครื่องนี้เป็นเครื่องแรกที่ใช้ฮาร์ดไดรฟ์ที่มีหัวที่ขยับได้ ดิสก์ไดรฟ์ RAMAC ประกอบด้วยแผ่นโลหะแม่เหล็กจำนวน 60,96 แผ่นที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 7 ซม. สามารถจัดเก็บข้อมูลได้ประมาณห้าล้านตัวอักษร 1200 บิตต่อตัวอักษร และหมุนด้วยความเร็ว 3,75 รอบต่อนาที ความจุประมาณ XNUMX เมกะไบต์
RAMAC ช่วยให้สามารถเข้าถึงข้อมูลจำนวนมากได้แบบเรียลไทม์ ไม่เหมือนเทปแม่เหล็กหรือบัตรเจาะ IBM โฆษณา RAMAC ว่าสามารถจัดเก็บข้อมูลได้เทียบเท่ากับ 64 . ก่อนหน้านี้ RAMRAC ได้นำเสนอแนวคิดในการประมวลผลธุรกรรมอย่างต่อเนื่องเมื่อเกิดขึ้น เพื่อให้สามารถดึงข้อมูลได้ทันทีในขณะที่ยังใหม่อยู่ ข้อมูลของเราใน RAMAC สามารถเข้าถึงได้ด้วยความเร็ว 100 . ก่อนหน้านี้ เมื่อใช้เทป เราต้องเขียนและอ่านข้อมูลตามลำดับ และเราไม่สามารถข้ามไปยังส่วนต่างๆ ของเทปโดยไม่ได้ตั้งใจ การเข้าถึงข้อมูลแบบสุ่มแบบเรียลไทม์ถือเป็นการปฏิวัติอย่างแท้จริงในขณะนั้น
1963
ก้าวไปข้างหน้าอย่างรวดเร็วถึงปี 1963 เมื่อ DECTape เปิดตัว ชื่อนี้มาจาก Digital Equipment Corporation หรือที่รู้จักในชื่อ DEC DECtape มีราคาไม่แพงและเชื่อถือได้ ดังนั้นจึงถูกนำมาใช้ในคอมพิวเตอร์ DEC หลายรุ่น เป็นเทปเคลือบขนาด 19 มม. และประกบอยู่ระหว่าง Mylar สองชั้นบนม้วนขนาดสี่นิ้ว (10,16 ซม.)
แตกต่างจากรุ่นก่อนๆ ที่มีน้ำหนักเทอะทะ DECtape สามารถถือด้วยมือได้ ทำให้เป็นตัวเลือกที่ยอดเยี่ยมสำหรับคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล ต่างจากรุ่นที่มี 7 แทร็ก DECtape มีแทร็กข้อมูล 6 แทร็ก 2 แทร็กคิว และ 2 แทร็กสำหรับนาฬิกา ข้อมูลถูกบันทึกที่ 350 บิตต่อนิ้ว (138 บิตต่อซม.) ไบต์ข้อมูลของเราซึ่งมีขนาด 8 บิตแต่สามารถขยายได้ถึง 12 บิตสามารถถ่ายโอนไปยัง DECtape ที่ความเร็ว 8325 คำ 12 บิตต่อวินาทีที่ความเร็วเทป 93 (±12) นิ้วต่อ . ซึ่งมากกว่าเทปโลหะของ UNISERVO ในปี 8 ถึง 1952% ต่อวินาที
1967
สี่ปีต่อมา ในปี พ.ศ. 1967 ทีมงานเล็กๆ ของ IBM เริ่มทำงานเกี่ยวกับฟล็อปปี้ดิสก์ IBM ซึ่งมีชื่อรหัสว่า . จากนั้นทีมงานได้รับมอบหมายให้พัฒนาวิธีการโหลดไมโครโค้ดที่เชื่อถือได้และราคาไม่แพง ไอบีเอ็ม System/370 ต่อมาโปรเจ็กต์ได้ถูกปรับเปลี่ยนวัตถุประสงค์และนำไปใช้ใหม่เพื่อโหลดไมโครโค้ดลงในคอนโทรลเลอร์สำหรับ IBM 3330 Direct Access Storage Facility ซึ่งมีชื่อรหัสว่า Merlin
ขณะนี้ไบต์ของเราสามารถจัดเก็บไว้ในฟล็อปปี้ดิสก์ Mylar ที่เคลือบด้วยแม่เหล็กขนาด 8 นิ้วแบบอ่านอย่างเดียว ซึ่งปัจจุบันเรียกว่าฟล็อปปี้ดิสก์ ในขณะที่วางจำหน่าย ผลิตภัณฑ์นี้มีชื่อว่า IBM 23FD Floppy Disk Drive System ดิสก์สามารถเก็บข้อมูลได้ 80 กิโลไบต์ ผู้ใช้สามารถย้ายฟล็อปปี้ดิสก์ในเกราะป้องกันจากไดรฟ์หนึ่งไปยังอีกไดรฟ์หนึ่งได้อย่างง่ายดายต่างจากฮาร์ดไดรฟ์ ต่อมาในปี พ.ศ. 1973 IBM ได้เปิดตัวฟล็อปปี้ดิสก์แบบอ่าน/เขียน ซึ่งต่อมาได้กลายเป็นอุตสาหกรรม .
1969
ในปี พ.ศ. 1969 Apollo Guidance Computer (AGC) พร้อมหน่วยความจำเชือกได้เปิดตัวบนยานอวกาศ Apollo 11 ซึ่งนำนักบินอวกาศชาวอเมริกันไปยังดวงจันทร์และกลับ หน่วยความจำแบบเชือกนี้สร้างขึ้นด้วยมือและสามารถเก็บข้อมูลได้ 72 กิโลไบต์ การผลิตหน่วยความจำเชือกต้องใช้แรงงานมาก ช้า และต้องใช้ทักษะที่คล้ายกับการทอผ้า มันอาจจะใช้เวลา . แต่เป็นเครื่องมือที่เหมาะสมสำหรับช่วงเวลาที่จำเป็นต้องปรับให้เหมาะสมที่สุดในพื้นที่จำกัดอย่างเคร่งครัด เมื่อลวดลากผ่านเกลียววงกลมเส้นใดเส้นหนึ่ง มันแสดงถึง 1 ลวดที่ผ่านรอบเกลียวนั้นแสดงถึง 0 ข้อมูลไบต์ของเราต้องการให้คนถักทอเข้าไปในเชือกเป็นเวลาหลายนาที
1977
ในปี พ.ศ. 1977 Commodore PET ซึ่งเป็นคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลเครื่องแรก (ที่ประสบความสำเร็จ) ได้รับการเผยแพร่ PET ใช้ชุดข้อมูล Commodore 1530 ซึ่งหมายถึงข้อมูลและเทปคาสเซ็ต PET แปลงข้อมูลเป็นสัญญาณเสียงแอนะล็อก ซึ่งถูกเก็บไว้ในนั้น . สิ่งนี้ทำให้เราสามารถสร้างโซลูชันการจัดเก็บข้อมูลที่คุ้มค่าและเชื่อถือได้ แม้ว่าจะช้ามากก็ตาม ข้อมูลไบต์เล็กๆ ของเราสามารถถ่ายโอนด้วยความเร็วประมาณ 60-70 ไบต์ต่อไบต์ . เทปคาสเซ็ตสามารถบรรจุได้ประมาณ 100 กิโลไบต์ต่อด้าน 30 นาที โดยมีสองด้านต่อเทป ตัวอย่างเช่น ด้านหนึ่งของคาสเซ็ตสามารถเก็บรูปภาพขนาด 55 KB ได้ประมาณสองรูป ชุดข้อมูลยังใช้ใน Commodore VIC-20 และ Commodore 64
1978
อีกหนึ่งปีต่อมา ในปี 1978 MCA และ Philips ได้เปิดตัว LaserDisc ภายใต้ชื่อ "Discovision" Jaws เป็นภาพยนตร์เรื่องแรกที่ขายบน LaserDisc ในสหรัฐอเมริกา คุณภาพเสียงและวิดีโอดีกว่าคู่แข่งมาก แต่เลเซอร์ดิสก์มีราคาแพงเกินไปสำหรับผู้บริโภคส่วนใหญ่ ไม่สามารถบันทึก LaserDisc ได้ ต่างจากเทป VHS ที่ผู้คนบันทึกรายการโทรทัศน์ Laserdisc ทำงานร่วมกับวิดีโอแอนะล็อก เสียงสเตอริโอ FM แบบแอนะล็อก และรหัสพัลส์ หรือ PCM เสียงดิจิตอล แผ่นดิสก์มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 12 นิ้ว (30,47 ซม.) และประกอบด้วยแผ่นดิสก์อะลูมิเนียมด้านเดียวสองแผ่นเคลือบด้วยพลาสติก ปัจจุบัน LaserDisc ถูกจดจำเป็นพื้นฐานของซีดีและดีวีดี
1979
หนึ่งปีต่อมาในปี 1979 Alan Shugart และ Finis Conner ได้ก่อตั้ง Seagate Technology โดยมีแนวคิดที่จะปรับขนาดฮาร์ดไดรฟ์ให้มีขนาดเท่ากับฟล็อปปี้ดิสก์ 5 ¼ นิ้ว ซึ่งเป็นมาตรฐานในขณะนั้น ผลิตภัณฑ์แรกของพวกเขาในปี 1980 คือฮาร์ดไดรฟ์ Seagate ST506 ซึ่งเป็นฮาร์ดไดรฟ์ตัวแรกสำหรับคอมพิวเตอร์ขนาดกะทัดรัด ดิสก์เก็บข้อมูลได้ห้าเมกะไบต์ ซึ่งในขณะนั้นใหญ่กว่าฟล็อปปี้ดิสก์มาตรฐานถึงห้าเท่า ผู้ก่อตั้งสามารถบรรลุเป้าหมายในการลดขนาดดิสก์ให้เหลือขนาดฟล็อปปี้ดิสก์ 5¼ นิ้วได้ อุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลใหม่นี้เป็นแผ่นโลหะแข็งที่เคลือบทั้งสองด้านด้วยวัสดุจัดเก็บข้อมูลแม่เหล็กเป็นชั้นบางๆ ไบต์ข้อมูลของเราสามารถถ่ายโอนไปยังดิสก์ด้วยความเร็ว 625 กิโลไบต์ต่อ . มันเป็นประมาณ .
1981
กรอไปข้างหน้าสองสามปีถึงปี 1981 เมื่อ Sony เปิดตัวฟล็อปปี้ดิสก์ขนาด 3,5 นิ้วตัวแรก ฮิวเลตต์-แพคการ์ดกลายเป็นผู้ใช้รายแรกของเทคโนโลยีนี้ในปี 1982 ด้วย HP-150 ทำให้ฟล็อปปี้ดิสก์ขนาด 3,5 นิ้วมีชื่อเสียงและนำไปใช้อย่างแพร่หลายไปทั่วโลก . ฟล็อปปี้ดิสก์เป็นแบบด้านเดียวโดยมีความจุเมื่อฟอร์แมตแล้ว 161.2 กิโลไบต์ และความจุเมื่อไม่ได้ฟอร์แมตอยู่ที่ 218.8 กิโลไบต์ ในปี 1982 มีการเปิดตัวเวอร์ชันสองด้าน และกลุ่มคณะกรรมการอุตสาหกรรมไมโครฟล็อปปี้ (MIC) ของบริษัทสื่อ 23 แห่งได้ใช้ข้อกำหนดฟล็อปปี้ดิสก์ขนาด 3,5 นิ้วตามการออกแบบดั้งเดิมของ Sony เป็นการผนึกรูปแบบดังกล่าวไว้ในประวัติศาสตร์ดังที่เรารู้จักในปัจจุบัน . ขณะนี้ ไบต์ข้อมูลของเราสามารถจัดเก็บไว้ในสื่อบันทึกข้อมูลทั่วไปเวอร์ชันแรกๆ ได้ นั่นคือฟล็อปปี้ดิสก์ขนาด 3,5 นิ้ว ต่อมามีแผ่นฟล็อปปี้ขนาด 3,5 นิ้วคู่ด้วย กลายเป็นส่วนที่สำคัญที่สุดในวัยเด็กของฉัน
1984
หลังจากนั้นไม่นาน ในปี พ.ศ. 1984 ก็มีการประกาศเปิดตัว Compact Disc Read-Only Memory (CD-ROM) นี่คือซีดีรอมขนาด 550 เมกะไบต์จาก Sony และ Philips รูปแบบดังกล่าวขยายมาจากซีดีพร้อมเสียงดิจิทัลหรือ CD-DA ซึ่งใช้ในการเผยแพร่เพลง CD-DA ได้รับการพัฒนาโดย Sony และ Philips ในปี 1982 และมีความจุ 74 นาที ตามตำนาน เมื่อ Sony และ Philips กำลังเจรจามาตรฐาน CD-DA หนึ่งในสี่คนยืนยันว่าสามารถทำได้ ซิมโฟนีที่เก้าทั้งหมด ผลิตภัณฑ์แรกที่ออกในรูปแบบซีดีคือ Grolier's Electronic Encyclopedia ซึ่งตีพิมพ์ในปี 1985 สารานุกรมประกอบด้วยคำศัพท์เก้าล้านคำ ซึ่งใช้พื้นที่เพียง 12% ของพื้นที่ดิสก์ที่มีอยู่ ซึ่งก็คือ 553 คำ . เราจะมีพื้นที่เพียงพอสำหรับสารานุกรมและข้อมูลจำนวนหนึ่งไบต์ หลังจากนั้นไม่นาน ในปี 1985 บริษัทคอมพิวเตอร์ได้ทำงานร่วมกันเพื่อสร้างมาตรฐานสำหรับดิสก์ไดรฟ์เพื่อให้คอมพิวเตอร์ทุกเครื่องสามารถอ่านดิสก์เหล่านั้นได้
1984
นอกจากนี้ในปี 1984 ฟูจิโอะ มาซูโอกะยังได้พัฒนาหน่วยความจำประตูลอยรูปแบบใหม่ที่เรียกว่าหน่วยความจำแฟลช ซึ่งสามารถลบและเขียนใหม่ได้หลายครั้ง
ลองใช้เวลาสักครู่เพื่อดูหน่วยความจำแฟลชโดยใช้ทรานซิสเตอร์เกทแบบลอยตัว ทรานซิสเตอร์เป็นประตูไฟฟ้าที่สามารถเปิดและปิดแยกกันได้ เนื่องจากทรานซิสเตอร์แต่ละตัวสามารถอยู่ในสถานะที่แตกต่างกันสองสถานะ (เปิดและปิด) จึงสามารถเก็บตัวเลขที่แตกต่างกันได้สองตัว: 0 และ 1 ประตูลอยหมายถึงประตูที่สองที่เพิ่มเข้ากับทรานซิสเตอร์กลาง ประตูที่สองนี้หุ้มด้วยชั้นออกไซด์บางๆ ทรานซิสเตอร์เหล่านี้ใช้แรงดันไฟฟ้าเล็กน้อยที่จ่ายไปที่ประตูของทรานซิสเตอร์เพื่อระบุว่าเปิดหรือปิดอยู่ ซึ่งจะแปลเป็น 0 หรือ 1
สำหรับประตูลอยน้ำ เมื่อใช้แรงดันไฟฟ้าที่เหมาะสมผ่านชั้นออกไซด์ อิเล็กตรอนจะไหลผ่านชั้นออกไซด์และไปติดอยู่ที่ประตู ดังนั้นแม้ในขณะที่ปิดเครื่อง อิเล็กตรอนยังคงอยู่บนพวกมัน เมื่อไม่มีอิเล็กตรอนบนประตูลอย พวกมันจะแสดงเป็น 1 และเมื่ออิเล็กตรอนติดอยู่ พวกมันจะแสดงเป็น 0 การย้อนกลับกระบวนการนี้และใช้แรงดันไฟฟ้าที่เหมาะสมผ่านชั้นออกไซด์ในทิศทางตรงกันข้ามจะทำให้อิเล็กตรอนไหลผ่านประตูลอย และคืนทรานซิสเตอร์กลับสู่สถานะเดิม ดังนั้นเซลล์จึงถูกสร้างให้สามารถตั้งโปรแกรมได้และ . ไบต์ของเราสามารถตั้งโปรแกรมลงในทรานซิสเตอร์เป็น 01001010 โดยมีอิเล็กตรอน โดยที่อิเล็กตรอนติดอยู่ในประตูลอยเพื่อแสดงค่าศูนย์
การออกแบบของมาซูโอกะมีราคาไม่แพงกว่าเล็กน้อย แต่มีความยืดหยุ่นน้อยกว่า PROM (EEPROM) แบบลบข้อมูลด้วยไฟฟ้าได้ เนื่องจากต้องใช้เซลล์หลายกลุ่มที่ต้องถูกลบพร้อมกัน แต่นี่ก็คำนึงถึงความเร็วด้วย
ในขณะนั้น Masuoka ทำงานให้กับ Toshiba ในที่สุดเขาก็ออกไปทำงานที่มหาวิทยาลัย Tohoku เพราะเขาไม่พอใจที่บริษัทไม่ให้รางวัลสำหรับงานของเขา Masuoka ฟ้อง Toshiba เพื่อเรียกร้องค่าชดเชย ในปี 2006 เขาได้รับเงิน 87 ล้านหยวน เทียบเท่ากับ 758 ดอลลาร์สหรัฐ สิ่งนี้ดูเหมือนจะไม่มีนัยสำคัญเมื่อพิจารณาว่าหน่วยความจำแฟลชมีอิทธิพลในอุตสาหกรรมอย่างไร
ในขณะที่เรากำลังพูดถึงหน่วยความจำแฟลช ก็ควรสังเกตว่าความแตกต่างระหว่างหน่วยความจำแฟลช NOR และ NAND เป็นอย่างไร ดังที่เราทราบจาก Masuoka แล้ว แฟลชจัดเก็บข้อมูลไว้ในเซลล์หน่วยความจำซึ่งประกอบด้วยทรานซิสเตอร์เกทแบบลอยตัว ชื่อของเทคโนโลยีเกี่ยวข้องโดยตรงกับวิธีจัดระเบียบเซลล์หน่วยความจำ
ในแฟลช NOR เซลล์หน่วยความจำแต่ละเซลล์จะเชื่อมต่อแบบขนานเพื่อให้มีการเข้าถึงแบบสุ่ม สถาปัตยกรรมนี้ช่วยลดเวลาในการอ่านที่จำเป็นสำหรับการเข้าถึงคำสั่งไมโครโปรเซสเซอร์แบบสุ่ม หน่วยความจำแฟลช NOR เหมาะสำหรับแอปพลิเคชันที่มีความหนาแน่นต่ำซึ่งอ่านอย่างเดียวเป็นหลัก นี่คือสาเหตุที่ CPU ส่วนใหญ่โหลดเฟิร์มแวร์ ซึ่งโดยปกติจะมาจากหน่วยความจำแฟลช NOR Masuoka และเพื่อนร่วมงานของเขาได้แนะนำการประดิษฐ์แฟลช NOR ในปี 1984 และแฟลช NAND เข้ามา .
นักพัฒนา NAND Flash ละทิ้งคุณสมบัติการเข้าถึงแบบสุ่มเพื่อให้ได้ขนาดเซลล์หน่วยความจำที่เล็กลง ส่งผลให้ขนาดชิปเล็กลงและราคาต่อบิตลดลง สถาปัตยกรรมหน่วยความจำแฟลช NAND ประกอบด้วยทรานซิสเตอร์หน่วยความจำแปดชิ้นที่เชื่อมต่อกันเป็นอนุกรม ทำให้ได้ความหนาแน่นในการจัดเก็บข้อมูลสูง ขนาดเซลล์หน่วยความจำเล็กลง และการเขียนและลบข้อมูลที่เร็วขึ้น เนื่องจากสามารถตั้งโปรแกรมบล็อกข้อมูลได้พร้อมกัน ซึ่งทำได้โดยการกำหนดให้เขียนข้อมูลใหม่เมื่อไม่ได้เขียนตามลำดับและมีข้อมูลอยู่แล้ว .
1991
เรามาต่อกันที่ปี 1991 เมื่อ SanDisk เป็นที่รู้จักในนาม Solid-State Drive (SSD) ต้นแบบ . การออกแบบผสมผสานอาร์เรย์หน่วยความจำแฟลช ชิปหน่วยความจำแบบไม่ลบเลือน และตัวควบคุมอัจฉริยะเพื่อตรวจจับและแก้ไขเซลล์ที่มีข้อบกพร่องโดยอัตโนมัติ ความจุของดิสก์คือ 20 เมกะไบต์ในฟอร์มแฟคเตอร์ 2,5 นิ้ว และมีราคาประมาณ 1000 ดอลลาร์ IBM ใช้งานดิสก์นี้ในคอมพิวเตอร์ .
1994
Zip Disks เป็นหนึ่งในสื่อจัดเก็บข้อมูลที่ฉันชอบส่วนตัวตั้งแต่เด็ก ในปี 1994 Iomega ได้เปิดตัว Zip Disk ซึ่งเป็นคาร์ทริดจ์ขนาด 100 เมกะไบต์ในรูปแบบ 3,5 นิ้ว ซึ่งหนากว่าไดรฟ์มาตรฐานขนาด 3,5 นิ้วเล็กน้อยเล็กน้อย ไดรฟ์เวอร์ชันใหม่กว่าสามารถจัดเก็บได้สูงสุด 2 กิกะไบต์ ความสะดวกของดิสก์เหล่านี้คือมีขนาดเท่าฟล็อปปี้ดิสก์ แต่มีความสามารถในการจัดเก็บข้อมูลจำนวนมากขึ้น ไบต์ข้อมูลของเราสามารถเขียนลงดิสก์ Zip ที่ความเร็ว 1,4 เมกะไบต์ต่อวินาที สำหรับการเปรียบเทียบ ในเวลานั้นฟล็อปปี้ดิสก์ขนาด 1,44 นิ้วจำนวน 3,5 เมกะไบต์ถูกเขียนด้วยความเร็วประมาณ 16 กิโลไบต์ต่อวินาที บนดิสก์ Zip หัวจะอ่าน/เขียนข้อมูลโดยไม่ต้องสัมผัส ราวกับว่าลอยอยู่เหนือพื้นผิว ซึ่งคล้ายกับการทำงานของฮาร์ดไดรฟ์ แต่แตกต่างจากหลักการทำงานของฟล็อปปี้ดิสก์อื่นๆ ในไม่ช้าดิสก์ Zip ก็ล้าสมัยเนื่องจากปัญหาด้านความน่าเชื่อถือและความพร้อมใช้งาน
1994
ในปีเดียวกันนั้น SanDisk ได้เปิดตัว CompactFlash ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในกล้องวิดีโอดิจิทัล เช่นเดียวกับซีดี ความเร็วของ CompactFlash จะขึ้นอยู่กับพิกัด "x" เช่น 8x, 20x, 133x เป็นต้น อัตราการถ่ายโอนข้อมูลสูงสุดจะคำนวณตามอัตราบิตของซีดีเพลงต้นฉบับที่ 150 กิโลไบต์ต่อวินาที อัตราการถ่ายโอนดูเหมือน R = Kx150 kB/s โดยที่ R คืออัตราการถ่ายโอน และ K คือความเร็วที่ระบุ ดังนั้นสำหรับ CompactFlash 133x ไบต์ข้อมูลของเราจะถูกเขียนที่ 133x150 kB/s หรือประมาณ 19 kB/s หรือ 950 MB/s CompactFlash Association ก่อตั้งขึ้นในปี 19,95 โดยมีเป้าหมายเพื่อสร้างมาตรฐานอุตสาหกรรมสำหรับการ์ดหน่วยความจำแฟลช
1997
ไม่กี่ปีต่อมาในปี 1997 ได้มีการออก Compact Disc Rewritable (CD-RW) ออปติคัลดิสก์นี้ใช้สำหรับจัดเก็บข้อมูลและสำหรับการคัดลอกและถ่ายโอนไฟล์ไปยังอุปกรณ์ต่างๆ ซีดีสามารถเขียนใหม่ได้ประมาณ 1000 ครั้ง ซึ่งไม่ใช่ปัจจัยจำกัดในขณะนั้น เนื่องจากผู้ใช้แทบไม่ได้เขียนทับข้อมูล
CD-RW ขึ้นอยู่กับเทคโนโลยีที่เปลี่ยนแปลงการสะท้อนแสงของพื้นผิว ในกรณีของ CD-RW การเปลี่ยนเฟสในสารเคลือบพิเศษที่ประกอบด้วยเงิน เทลลูเรียม และอินเดียม ทำให้เกิดความสามารถในการสะท้อนหรือไม่สะท้อนลำแสงอ่านค่า ซึ่งหมายถึง 0 หรือ 1 เมื่อสารประกอบอยู่ในสถานะผลึก มันจะมีค่าเท่ากับ 1 หรือ XNUMX โปร่งแสง ซึ่งหมายถึง XNUMX เมื่อสารประกอบหลอมละลายเป็นสถานะอสัณฐาน จะทึบแสงและไม่สะท้อนแสง ซึ่ง 0. ดังนั้นเราสามารถเขียนไบต์ข้อมูลของเราเป็น 01001010
ในที่สุดดีวีดีก็เข้าครอบครองส่วนแบ่งการตลาดส่วนใหญ่จาก CD-RW
1999
มาดูกันต่อในปี 1999 เมื่อ IBM เปิดตัวฮาร์ดไดรฟ์ที่เล็กที่สุดในโลกในขณะนั้น: ไมโครไดรฟ์ IBM 170MB และ 340MB ฮาร์ดไดรฟ์เหล่านี้เป็นฮาร์ดไดรฟ์ขนาดเล็ก 2,54 ซม. ที่ออกแบบมาให้พอดีกับสล็อต CompactFlash Type II มีการวางแผนที่จะสร้างอุปกรณ์ที่จะใช้เช่น CompactFlash แต่มีความจุหน่วยความจำมากขึ้น อย่างไรก็ตาม ในไม่ช้าพวกเขาก็ถูกแทนที่ด้วยแฟลชไดรฟ์ USB และการ์ด CompactFlash ขนาดใหญ่ขึ้นเมื่อมีวางจำหน่าย เช่นเดียวกับฮาร์ดไดรฟ์อื่นๆ ไมโครไดรฟ์เป็นแบบกลไกและมีดิสก์หมุนขนาดเล็ก
2000
หนึ่งปีต่อมาในปี พ.ศ. 2000 ได้มีการเปิดตัวแฟลชไดรฟ์ USB ไดรฟ์ประกอบด้วยหน่วยความจำแฟลชที่อยู่ในฟอร์มแฟคเตอร์ขนาดเล็กพร้อมอินเทอร์เฟซ USB ขึ้นอยู่กับเวอร์ชันของอินเทอร์เฟซ USB ที่ใช้ ความเร็วอาจแตกต่างกันไป USB 1.1 จำกัดอยู่ที่ 1,5 เมกะบิตต่อวินาที ในขณะที่ USB 2.0 สามารถรองรับ 35 เมกะบิตต่อวินาที และ USB 3.0 คือ 625 เมกะบิตต่อวินาที ไดรฟ์ USB 3.1 Type C ตัวแรกเปิดตัวในเดือนมีนาคม 2015 และมีความเร็วในการอ่าน/เขียน 530 เมกะบิตต่อวินาที ต่างจากฟล็อปปี้ดิสก์และออปติคอลไดรฟ์ อุปกรณ์ USB ยากต่อการขีดข่วน แต่ยังคงมีความสามารถเหมือนเดิมในการจัดเก็บข้อมูล เช่นเดียวกับการถ่ายโอนและสำรองไฟล์ ฟลอปปีและไดรฟ์ซีดีถูกแทนที่ด้วยพอร์ต USB อย่างรวดเร็ว
2005
ในปี พ.ศ. 2005 ผู้ผลิตฮาร์ดดิสก์ไดรฟ์ (HDD) เริ่มจัดส่งผลิตภัณฑ์โดยใช้การบันทึกแม่เหล็กตั้งฉากหรือ PMR สิ่งที่น่าสนใจคือสิ่งนี้เกิดขึ้นในเวลาเดียวกันกับที่ iPod Nano ประกาศการใช้หน่วยความจำแฟลชแทนฮาร์ดไดรฟ์ขนาด 1 นิ้วใน iPod Mini
ฮาร์ดไดรฟ์ทั่วไปประกอบด้วยฮาร์ดไดรฟ์ตั้งแต่หนึ่งตัวขึ้นไปที่เคลือบด้วยฟิล์มไวต่อสนามแม่เหล็กที่ประกอบด้วยเม็ดแม่เหล็กเล็กๆ ข้อมูลจะถูกบันทึกเมื่อหัวบันทึกแบบแม่เหล็กลอยอยู่เหนือจานหมุน สิ่งนี้คล้ายกับเครื่องเล่นแผ่นเสียงแบบดั้งเดิมมาก ข้อแตกต่างเพียงอย่างเดียวคือในแผ่นเสียงนั้นสไตลัสจะสัมผัสทางกายภาพกับแผ่นเสียง เมื่อจานหมุน อากาศที่สัมผัสกับจานจะทำให้เกิดลมพัดเบาๆ เช่นเดียวกับที่อากาศบนปีกเครื่องบินสร้างแรงยก อากาศก็สร้างแรงยกบนส่วนหัวของฟอยล์อากาศเช่นกัน . หัวจะเปลี่ยนสนามแม่เหล็กอย่างรวดเร็วของบริเวณแม่เหล็กหนึ่งของเมล็ดข้าว เพื่อให้ขั้วแม่เหล็กชี้ขึ้นหรือลง ระบุ 1 หรือ 0
บรรพบุรุษของ PMR คือการบันทึกแม่เหล็กตามยาวหรือ LMR ความหนาแน่นในการบันทึกของ PMR อาจมากกว่า XNUMX เท่าของ LMR ความแตกต่างที่สำคัญระหว่าง PMR และ LMR ก็คือ โครงสร้างเกรนและการวางแนวแม่เหล็กของข้อมูลที่จัดเก็บของสื่อ PMR จะเป็นแบบเรียงเป็นแนวแทนที่จะเป็นแนวยาว PMR มีเสถียรภาพทางความร้อนดีขึ้นและอัตราส่วนสัญญาณต่อเสียงรบกวน (SNR) ดีขึ้น เนื่องจากการแยกเกรนและความสม่ำเสมอดีขึ้น นอกจากนี้ยังมีความสามารถในการบันทึกที่ดีขึ้นด้วยช่องส่วนหัวที่แข็งแรงขึ้นและการจัดตำแหน่งสื่อแม่เหล็กที่ดีขึ้น เช่นเดียวกับ LMR ข้อจำกัดพื้นฐานของ PMR ขึ้นอยู่กับความเสถียรทางความร้อนของบิตข้อมูลที่เขียนโดยแม่เหล็ก และความจำเป็นที่จะต้องมี SNR ที่เพียงพอในการอ่านข้อมูลที่เขียน
2007
ในปี พ.ศ. 2007 ได้มีการประกาศเปิดตัวฮาร์ดไดรฟ์ขนาด 1 TB ตัวแรกจาก Hitachi Global Storage Technologies Hitachi Deskstar 7K1000 ใช้จานขนาด 3,5 นิ้ว 200GB จำนวน XNUMX จานและหมุนไปที่ รอบต่อนาที นี่เป็นการปรับปรุงที่สำคัญเหนือฮาร์ดไดรฟ์ตัวแรกของโลกอย่าง IBM RAMAC 350 ซึ่งมีความจุประมาณ 3,75 เมกะไบต์ โอ้ยในรอบ 51 ปี มาไกลแค่ไหน! แต่เดี๋ยวก่อนมีบางอย่างมากกว่านั้น
2009
ในปี 2009 งานด้านเทคนิคเริ่มสร้างหน่วยความจำด่วนแบบไม่ลบเลือนหรือ . หน่วยความจำแบบไม่ลบเลือน (NVM) เป็นหน่วยความจำประเภทหนึ่งที่สามารถจัดเก็บข้อมูลได้อย่างถาวร ซึ่งต่างจากหน่วยความจำชั่วคราวซึ่งต้องใช้พลังงานคงที่ในการจัดเก็บข้อมูล NVMe ตอบสนองความต้องการอินเทอร์เฟซตัวควบคุมโฮสต์ที่ปรับขนาดได้สำหรับส่วนประกอบต่อพ่วงที่ใช้เซมิคอนดักเตอร์ที่รองรับ PCIe จึงเป็นที่มาของชื่อ NVMe มีบริษัทมากกว่า 90 แห่งเข้าร่วมเป็นคณะทำงานเพื่อพัฒนาโครงการนี้ ทั้งหมดนี้อิงจากงานเพื่อกำหนด Non-Volatile Memory Host Controller Interface Specification (NVMHCIS) ไดรฟ์ NVMe ที่ดีที่สุดในปัจจุบันสามารถรองรับการอ่านได้ประมาณ 3500 เมกะไบต์ต่อวินาที และการเขียนได้ 3300 เมกะไบต์ต่อวินาที การเขียนไบต์ข้อมูล j ที่เราเริ่มต้นนั้นรวดเร็วมาก เมื่อเทียบกับหน่วยความจำเชือกทอมือไม่กี่นาทีสำหรับ Apollo Guidance Computer
ปัจจุบันและอนาคต
หน่วยความจำคลาสที่เก็บข้อมูล
ตอนนี้เราได้เดินทางย้อนเวลากลับไปแล้ว (ฮ่า!) เรามาดูสถานะปัจจุบันของ Storage Class Memory กันดีกว่า SCM เช่นเดียวกับ NVM นั้นแข็งแกร่ง แต่ SCM ยังให้ประสิทธิภาพที่เหนือกว่าหรือเทียบเท่ากับหน่วยความจำหลัก และ . เป้าหมายของ SCM คือการแก้ปัญหาแคชในปัจจุบัน เช่น ความหนาแน่นของหน่วยความจำเข้าถึงโดยสุ่มแบบคงที่ (SRAM) ต่ำ ด้วย Dynamic Random Access Memory (DRAM) เราจึงสามารถบรรลุความหนาแน่นที่ดีขึ้นได้ แต่สิ่งนี้มาพร้อมกับค่าใช้จ่ายในการเข้าถึงที่ช้ากว่า DRAM ยังประสบปัญหาจากความต้องการพลังงานคงที่เพื่อรีเฟรชหน่วยความจำ มาทำความเข้าใจเรื่องนี้กันหน่อย จำเป็นต้องใช้พลังงานเนื่องจากประจุไฟฟ้าบนตัวเก็บประจุจะรั่วไหลออกมาทีละน้อย ซึ่งหมายความว่าหากไม่มีการแทรกแซง ข้อมูลบนชิปก็จะสูญหายไปในไม่ช้า เพื่อป้องกันการรั่วไหล DRAM ต้องใช้วงจรรีเฟรชหน่วยความจำภายนอกซึ่งจะเขียนข้อมูลในตัวเก็บประจุใหม่เป็นระยะ เพื่อคืนค่าให้เป็นประจุเดิม
หน่วยความจำเปลี่ยนเฟส (PCM)
ก่อนหน้านี้ เราได้ดูว่าระยะของ CD-RW เปลี่ยนแปลงไปอย่างไร PCM ก็คล้ายกัน วัสดุที่ใช้เปลี่ยนเฟสโดยทั่วไปคือ Ge-Sb-Te หรือที่เรียกว่า GST ซึ่งสามารถมีอยู่ได้ในสองสถานะที่แตกต่างกัน: ไม่มีรูปร่างและผลึก สถานะอสัณฐานมีความต้านทานสูงกว่า แสดงถึง 0 มากกว่าสถานะผลึก แสดงถึง 1 โดยการกำหนดค่าข้อมูลให้กับความต้านทานระดับกลาง PCM สามารถใช้ในการจัดเก็บหลายสถานะเป็น .
หน่วยความจำเข้าถึงโดยสุ่มแรงบิดการถ่ายโอนการหมุน (STT-RAM)
STT-RAM ประกอบด้วยชั้นแม่เหล็กถาวรที่เป็นเฟอร์โรแมกเนติกสองชั้น คั่นด้วยไดอิเล็กทริก ซึ่งเป็นฉนวนที่สามารถส่งแรงไฟฟ้าได้โดยไม่ต้องนำไฟฟ้า มันเก็บบิตข้อมูลตามความแตกต่างในทิศทางแม่เหล็ก ชั้นแม่เหล็กชั้นหนึ่งเรียกว่าชั้นอ้างอิง มีทิศทางแม่เหล็กคงที่ ในขณะที่ชั้นแม่เหล็กอีกชั้นหนึ่งเรียกว่าชั้นอิสระ มีทิศทางแม่เหล็กที่ถูกควบคุมโดยกระแสที่ไหลผ่าน สำหรับ 1 ทิศทางการดึงดูดของสองชั้นจะอยู่ในแนวเดียวกัน สำหรับ 0 ทั้งสองชั้นมีทิศทางแม่เหล็กตรงกันข้าม
หน่วยความจำเข้าถึงโดยสุ่มแบบต้านทาน (ReRAM)
เซลล์ ReRAM ประกอบด้วยอิเล็กโทรดโลหะ XNUMX อิเล็กโทรดคั่นด้วยชั้นโลหะออกไซด์ คล้ายกับการออกแบบหน่วยความจำแฟลชของ Masuoka ที่อิเล็กตรอนเจาะชั้นออกไซด์และติดอยู่ในประตูลอยน้ำ หรือในทางกลับกัน อย่างไรก็ตาม เมื่อใช้ ReRAM สถานะของเซลล์จะพิจารณาจากความเข้มข้นของออกซิเจนอิสระในชั้นโลหะออกไซด์
แม้ว่าเทคโนโลยีเหล่านี้จะมีแนวโน้มดี แต่ก็ยังมีข้อเสียอยู่ PCM และ STT-RAM มีเวลาในการตอบสนองการเขียนสูง เวลาแฝงของ PCM นั้นสูงกว่า DRAM ถึงสิบเท่า ในขณะที่เวลาแฝงของ STT-RAM นั้นสูงกว่า SRAM ถึงสิบเท่า PCM และ ReRAM มีข้อจำกัดเกี่ยวกับระยะเวลาในการเขียนก่อนที่จะเกิดข้อผิดพลาดร้ายแรง ซึ่งหมายความว่าองค์ประกอบหน่วยความจำค้างอยู่ .
ในเดือนสิงหาคม 2015 Intel ได้ประกาศเปิดตัว Optane ซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์ที่ใช้ 3DXPoint Optane อ้างว่าประสิทธิภาพของ NAND SSD ถึง 1000 เท่าในราคาที่สูงกว่าหน่วยความจำแฟลชสี่ถึงห้าเท่า Optane เป็นเครื่องพิสูจน์ว่า SCM เป็นมากกว่าเทคโนโลยีทดลอง การพัฒนาเทคโนโลยีเหล่านี้จะน่าสนใจ
ฮาร์ดไดร์ฟ (HDD)
ฮีเลียม HDD (HHDD)
ดิสก์ฮีเลียมคือฮาร์ดดิสก์ไดรฟ์ (HDD) ความจุสูงที่บรรจุฮีเลียมและปิดผนึกอย่างแน่นหนาในระหว่างกระบวนการผลิต เช่นเดียวกับฮาร์ดไดรฟ์อื่นๆ อย่างที่เรากล่าวไว้ข้างต้น มันคล้ายกับเครื่องเล่นแผ่นเสียงที่มีจานหมุนเคลือบด้วยแม่เหล็ก ฮาร์ดไดรฟ์ทั่วไปจะมีอากาศอยู่ภายในช่อง แต่อากาศนี้ทำให้เกิดแรงต้านในขณะที่จานหมุน
ลูกโป่งฮีเลียมลอยได้เพราะฮีเลียมเบากว่าอากาศ ในความเป็นจริง ฮีเลียมคือ 1/7 ของความหนาแน่นของอากาศ ซึ่งลดแรงเบรกในขณะที่จานหมุน ส่งผลให้ปริมาณพลังงานที่ต้องใช้ในการหมุนจานเบรกลดลง อย่างไรก็ตาม คุณลักษณะนี้ถือเป็นคุณสมบัติรอง โดยลักษณะเด่นหลักๆ ของฮีเลียมคือช่วยให้คุณสามารถบรรจุเวเฟอร์ได้ 7 แผ่นในรูปแบบเดียวกับที่ปกติจะบรรจุได้เพียง 5 แผ่นเท่านั้น หากเราจำความคล้ายคลึงของปีกเครื่องบินของเราได้ นี่คืออะนาล็อกที่สมบูรณ์แบบ . เนื่องจากฮีเลียมลดการลาก ความปั่นป่วนจึงหมดไป
เรายังรู้ด้วยว่าบอลลูนฮีเลียมจะเริ่มจมหลังจากผ่านไป 1,03-1,06 วันเนื่องจากมีฮีเลียมหลุดออกมา เช่นเดียวกันอาจกล่าวได้เกี่ยวกับอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูล ต้องใช้เวลาหลายปีกว่าที่ผู้ผลิตจะสามารถสร้างคอนเทนเนอร์ที่ป้องกันไม่ให้ฮีเลียมหลุดออกจากฟอร์มแฟคเตอร์ได้ตลอดอายุการใช้งานของไดรฟ์ Backblaze ทำการทดลองและพบว่าฮาร์ดไดรฟ์ฮีเลียมมีอัตราข้อผิดพลาดต่อปีอยู่ที่ XNUMX% เทียบกับ XNUMX% สำหรับไดรฟ์มาตรฐาน แน่นอนว่าความแตกต่างนี้น้อยมากจนใครๆ ก็สามารถสรุปได้อย่างจริงจัง .
ฟอร์มแฟคเตอร์ที่เติมฮีเลียมสามารถประกอบด้วยฮาร์ดไดรฟ์ที่ห่อหุ้มโดยใช้ PMR ซึ่งเราได้กล่าวถึงข้างต้น หรือการบันทึกแม่เหล็กไมโครเวฟ (MAMR) หรือการบันทึกแม่เหล็กช่วยด้วยความร้อน (HAMR) เทคโนโลยีการจัดเก็บแม่เหล็กใดๆ สามารถใช้ร่วมกับฮีเลียมแทนอากาศได้ ในปี 2014 HGST ได้รวมเทคโนโลยีล้ำสมัยสองเทคโนโลยีไว้ในฮาร์ดไดรฟ์ฮีเลียมขนาด 10TB ซึ่งใช้การบันทึกแม่เหล็กแบบ Shingle ที่ควบคุมโดยโฮสต์ หรือ SMR (การบันทึกแบบแม่เหล็กแบบ Shingled) มาพูดคุยกันเล็กน้อยเกี่ยวกับ SMR แล้วดูที่ MAMR และ HAMR
เทคโนโลยีการบันทึกแม่เหล็กแบบกระเบื้อง
ก่อนหน้านี้ เราพิจารณาการบันทึกแม่เหล็กตั้งฉาก (PMR) ซึ่งเป็นรุ่นก่อนของ SMR ต่างจาก PMR ตรงที่ SMR จะบันทึกแทร็กใหม่ที่ทับซ้อนส่วนหนึ่งของแทร็กแม่เหล็กที่บันทึกไว้ก่อนหน้านี้ ซึ่งจะทำให้แทร็กก่อนหน้าแคบลง ส่งผลให้มีความหนาแน่นของแทร็กสูงขึ้น ชื่อของเทคโนโลยีมาจากการที่รางรถไฟมีลักษณะคล้ายกับรางหลังคากระเบื้องมาก
SMR ส่งผลให้เกิดกระบวนการเขียนที่ซับซ้อนมากขึ้น เนื่องจากการเขียนลงในแทร็กหนึ่งจะเขียนทับแทร็กที่อยู่ติดกัน สิ่งนี้จะไม่เกิดขึ้นเมื่อพื้นผิวของดิสก์ว่างเปล่า และข้อมูลเป็นไปตามลำดับ แต่ทันทีที่คุณบันทึกเป็นชุดแทร็กที่มีข้อมูลอยู่แล้ว ข้อมูลที่อยู่ติดกันที่มีอยู่จะถูกลบ หากแทร็กที่อยู่ติดกันมีข้อมูล จะต้องเขียนใหม่ ซึ่งค่อนข้างคล้ายกับแฟลช NAND ที่เราพูดถึงก่อนหน้านี้
อุปกรณ์ SMR ซ่อนความซับซ้อนนี้โดยการจัดการเฟิร์มแวร์ ส่งผลให้อินเทอร์เฟซคล้ายกับฮาร์ดไดรฟ์อื่นๆ ในทางกลับกัน อุปกรณ์ SMR ที่จัดการโฮสต์จะไม่อนุญาตให้ใช้ไดรฟ์เหล่านี้โดยไม่มีการปรับแต่งแอปพลิเคชันและระบบปฏิบัติการเป็นพิเศษ โฮสต์ต้องเขียนลงอุปกรณ์ตามลำดับอย่างเคร่งครัด ในขณะเดียวกันประสิทธิภาพของอุปกรณ์ก็สามารถคาดเดาได้ 100% Seagate เริ่มจัดส่งไดรฟ์ SMR ในปี 2013 โดยอ้างว่ามีความหนาแน่นสูงขึ้น 25% ความหนาแน่นของพีเอ็มอาร์
การบันทึกแม่เหล็กไมโครเวฟ (MAMR)
การบันทึกด้วยแม่เหล็กช่วยด้วยไมโครเวฟ (MAMR) เป็นเทคโนโลยีหน่วยความจำแม่เหล็กที่ใช้พลังงานคล้ายกับ HAMR (จะกล่าวถึงต่อไป) ส่วนสำคัญของ MAMR คือ Spin Torque Oscillator (STO) STO นั้นตั้งอยู่ใกล้กับหัวบันทึก เมื่อกระแสถูกจ่ายไปที่ STO สนามแม่เหล็กไฟฟ้าทรงกลมที่มีความถี่ 20-40 GHz จะถูกสร้างขึ้นเนื่องจากการโพลาไรเซชันของการหมุนของอิเล็กตรอน
เมื่อสัมผัสกับสนามแม่เหล็กดังกล่าว เสียงสะท้อนจะเกิดขึ้นในแม่เหล็กเฟอร์โรแม่เหล็กที่ใช้สำหรับ MAMR ซึ่งนำไปสู่การนำโมเมนต์แม่เหล็กของโดเมนในสนามแม่เหล็กนี้ โดยพื้นฐานแล้ว โมเมนต์แม่เหล็กจะเบี่ยงเบนไปจากแกนของมัน และเพื่อเปลี่ยนทิศทาง (พลิก) หัวบันทึกจะต้องใช้พลังงานน้อยลงอย่างมาก
การใช้เทคโนโลยี MAMR ทำให้สามารถรับสารเฟอร์โรแมกเนติกที่มีแรงบีบบังคับมากขึ้น ซึ่งหมายความว่าขนาดของโดเมนแม่เหล็กสามารถลดลงได้โดยไม่ต้องกลัวว่าจะทำให้เกิดเอฟเฟกต์ซุปเปอร์พาราแมกเนติก เครื่องกำเนิด STO ช่วยลดขนาดของหัวบันทึก ซึ่งทำให้สามารถบันทึกข้อมูลบนโดเมนแม่เหล็กที่มีขนาดเล็กลงได้ ดังนั้นจึงเพิ่มความหนาแน่นในการบันทึก
Western Digital หรือที่รู้จักกันในชื่อ WD เปิดตัวเทคโนโลยีนี้ในปี 2017 หลังจากนั้นไม่นานในปี 2018 โตชิบาก็สนับสนุนเทคโนโลยีนี้ ในขณะที่ WD และ Toshiba กำลังติดตามเทคโนโลยี MAMR แต่ Seagate ก็เดิมพันกับ HAMR
การบันทึกเทอร์โมแมกเนติก (HAMR)
การบันทึกด้วยแม่เหล็กช่วยด้วยความร้อน (HAMR) เป็นเทคโนโลยีจัดเก็บข้อมูลแม่เหล็กแบบประหยัดพลังงานที่สามารถเพิ่มปริมาณข้อมูลที่สามารถจัดเก็บไว้ในอุปกรณ์แม่เหล็ก เช่น ฮาร์ดไดรฟ์ ได้อย่างมาก โดยใช้ความร้อนที่ส่งมาจากเลเซอร์เพื่อช่วยในการเขียน ข้อมูลลงบนพื้นผิวฮาร์ดไดรฟ์ การให้ความร้อนทำให้บิตข้อมูลถูกวางชิดกันมากขึ้นบนพื้นผิวของดิสก์ ทำให้มีความหนาแน่นและความจุของข้อมูลเพิ่มขึ้น
เทคโนโลยีนี้ค่อนข้างยากที่จะนำไปใช้ เลเซอร์เร็ว 200 mW พื้นที่เล็กๆ สูงถึง 400 °C ก่อนการบันทึก โดยไม่รบกวนหรือทำลายข้อมูลที่เหลือในดิสก์ กระบวนการทำความร้อน การบันทึกข้อมูล และการทำให้เย็นลงจะต้องเสร็จสิ้นภายในเวลาไม่ถึงนาโนวินาที การจัดการกับความท้าทายเหล่านี้จำเป็นต้องมีการพัฒนาพลาสมอนพื้นผิวระดับนาโนหรือที่เรียกว่าเลเซอร์นำทางพื้นผิว แทนที่จะให้ความร้อนด้วยเลเซอร์โดยตรง เช่นเดียวกับแผ่นแก้วชนิดใหม่และการเคลือบการจัดการความร้อนเพื่อให้ทนต่อการให้ความร้อนเฉพาะจุดอย่างรวดเร็วโดยไม่ทำลายหัวบันทึกหรือสิ่งอื่นใดในบริเวณใกล้เคียง ข้อมูลและความท้าทายด้านเทคนิคอื่นๆ อีกมากมายที่ต้องเอาชนะ
แม้จะมีข้อความที่น่าสงสัยมากมาย แต่ Seagate ก็สาธิตเทคโนโลยีนี้เป็นครั้งแรกในปี 2013 แผ่นดิสก์ชุดแรกเริ่มจัดส่งในปี 2018
จบหนัง ไปที่จุดเริ่มต้น!
เราเริ่มต้นในปี 1951 และจบบทความนี้โดยพิจารณาถึงอนาคตของเทคโนโลยีการจัดเก็บข้อมูล การจัดเก็บข้อมูลมีการเปลี่ยนแปลงอย่างมากเมื่อเวลาผ่านไป ตั้งแต่เทปกระดาษไปจนถึงโลหะและแม่เหล็ก หน่วยความจำแบบเชือก ดิสก์หมุนได้ ดิสก์แบบออปติคอล หน่วยความจำแฟลช และอื่นๆ ความก้าวหน้าส่งผลให้อุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลเร็วขึ้น เล็กลง และทรงพลังยิ่งขึ้น
หากคุณเปรียบเทียบ NVMe กับเทปโลหะ UNISERVO ตั้งแต่ปี 1951 NVMe สามารถอ่านตัวเลขได้มากกว่า 486% ต่อวินาที เมื่อเปรียบเทียบ NVMe กับไดรฟ์ Zip ที่ฉันชื่นชอบในวัยเด็ก NVMe สามารถอ่านตัวเลขได้มากกว่า 111% ต่อวินาที
สิ่งเดียวที่ยังคงเป็นจริงคือการใช้ 0 และ 1 วิธีการที่เราดำเนินการนี้แตกต่างกันอย่างมาก ฉันหวังว่าครั้งต่อไปที่คุณเขียนแผ่น CD-RW เพลงให้เพื่อนหรือบันทึกโฮมวิดีโอลงใน Optical Disc Archive คุณจะลองคิดดูว่าพื้นผิวที่ไม่สะท้อนแสงแปลเป็น 0 และพื้นผิวสะท้อนแสงแปลเป็น 1 ได้อย่างไร หรือหากคุณบันทึกมิกซ์เทปลงบนเทปคาสเซ็ต โปรดจำไว้ว่าสิ่งนี้มีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับชุดข้อมูลที่ใช้ใน Commodore PET สุดท้ายนี้อย่าลืมใจดีและย้อนกลับด้วย
ขอบคุณ и สำหรับเกร็ดเล็กๆ น้อยๆ (ช่วยไม่ได้) ตลอดทั้งบทความ!
คุณสามารถอ่านอะไรได้อีกในบล็อก
→
→
→
→
→
สมัครสมาชิกของเรา -channel เพื่อให้คุณไม่พลาดบทความถัดไป! เราเขียนไม่เกินสัปดาห์ละสองครั้งและเขียนเกี่ยวกับธุรกิจเท่านั้น นอกจากนี้เรายังขอเตือนคุณด้วยว่า Cloud4Y สามารถให้การเข้าถึงแอปพลิเคชันทางธุรกิจและข้อมูลที่จำเป็นจากระยะไกลที่ปลอดภัยและเชื่อถือได้ เพื่อให้มั่นใจในความต่อเนื่องทางธุรกิจ การทำงานจากระยะไกลเป็นอุปสรรคเพิ่มเติมต่อการแพร่กระจายของไวรัสโคโรนา สอบถามรายละเอียดเพิ่มเติมติดต่อผู้จัดการของเราได้ที่ .
ที่มา: will.com