Почему информационная емкость жестких дисков во много раз больше, чем у дискет

Обновлено: 25.02.2024

Несмотря на то, что дискеты появлялись из самых разных мест и имели самые разные формы и размеры на протяжении своего времени в качестве предпочтительного решения для хранения данных, они родились в лаборатории IBM.

Когда-то дискеты были вездесущими. На пике своего развития в середине 1990-х годов во всем мире продавалось более пяти миллиардов долларов в год. Маленькие пластиковые пакеты — это быстро исчезающие воспоминания. Широко сообщалось, что Sony, последний крупный производитель гибких дисков, прекратит их выпуск на основных рынках в этом году. Сегодня диски можно найти в основном на пыльных дне ящиков столов и картотечных шкафов. Тем не менее, дискета войдет в историю как уникальное достижение в истории вычислительной техники. Дискеты способствовали революции в ПК и появлению независимой индустрии программного обеспечения, в которую сейчас входят более 10 000 компаний. "Это оказалось одним из самых влиятельных представлений продуктов в отрасли", – говорит Джим Портер, давний аналитик по дисковым накопителям.

Эта дискета была создана на заводе IBM по хранению данных в Сан-Хосе, Калифорния. В 1967 году небольшая группа инженеров под руководством Дэвида Л. Ноубла начала работу над созданием надежной и недорогой системы для загрузки инструкций и установки обновлений программного обеспечения на мейнфреймы. Большие машины уже были оснащены жесткими дисками, также изобретенными инженерами IBM, но люди использовали бумажные перфокарты для ввода данных и программирования программного обеспечения. Сначала команда рассматривала возможность использования магнитной ленты, но затем в проекте под кодовым названием Minnow они переключились на использование гибкого майларового диска, покрытого магнитным материалом, который можно было вставлять через прорезь в дисковод и вращать на шпинделе. . «Я понятия не имел, насколько важным он станет и насколько широко распространится», — вспоминает Уоррен Л. Далзил, ведущий изобретатель дисковода для гибких дисков.

Перенесемся в конец 1970-х. Первые микрокомпьютеры использовали тумблеры и бумажную перфоленту, вариант бумажной перфокарты, для установки и хранения данных. Позже люди загружали программы в свои компьютеры с помощью кассетных магнитофонов. Большой прорыв в области хранения данных произошел в 1977 году, когда Apple представила Apple II, свой первый массовый компьютер. Он поставлялся с двумя 5-¼-дюймовыми дисководами для гибких дисков. Джордж Соллман, бывший исполнительный директор Shugart Associates, основанной сотрудниками IBM, вспоминает, как демонстрировал новый дисковод Шугарта на собрании Клуба домашних вычислений, членами которого были основатели Apple Стив Джобс и Стив Возняк. Через несколько дней ему сказали, что в вестибюле его офисного здания находится парень, который хочет его видеть. «Итак, я вышел в вестибюль, и этот парень сидел там с дырками в обоих коленях. …. У него были самые темные, интенсивные глаза. Он сказал: «У меня есть кое-что, что мы можем построить». Это был Джобс. Шугарт стал поставщиком дисководов для гибких дисков для Apple.

Благодаря появлению дискет обычные люди получили возможность загружать операционные системы и другие программы на свои персональные компьютеры. Первый IBM PC, проданный в 1981 году, имел два дисковода для гибких дисков. Пользователи обычно загружали приложение на один диск и сохраняли данные на дискете на другом.

Это был большой шаг вперед в плане удобства использования. Но, возможно, наибольшее влияние дискеты оказали не на отдельных людей, а на природу и структуру ИТ-индустрии. Вплоть до конца 1970-х годов большинство программных приложений для таких задач, как обработка текстов и бухгалтерский учет, писались самими владельцами персональных компьютеров. Но благодаря гибким дискам компании могли писать программы, записывать их на диски и продавать по почте или в магазинах. «Это позволило создать индустрию программного обеспечения», — говорит Ли Фельзенштейн, пионер индустрии ПК, разработавший Osborne 1, первый портативный компьютер массового производства. До того, как сети стали широко доступны для ПК, люди использовали дискеты для обмена программами и данными друг с другом, называя это «sneakernet».

IBM много лет производила дисководы для гибких дисков и продолжала внедрять инновации. В 1984 году компания представила гибкий диск высокой плотности для ПК, на котором можно было хранить 1,2 мегабайта данных, что по тем временам было большой емкостью. Она производила 3,5-дюймовые дисководы для гибких дисков, которые стали основой вычислительной техники в 1990-х годах. Затем, когда прибыль от дисководов для гибких дисков сократилась, IBM вышла из бизнеса. Но не раньше, чем он снова изменил технологический бизнес.

Устройства хранения, такие как дисководы, хранят ваши документы (файлы данных) и программы (исполняемые файлы), когда они в данный момент не используются для обработки. В отличие от содержимого оперативной памяти, данные, хранящиеся на этих устройствах, не исчезают при отключении питания.

Основные категории запоминающих устройств – магнитные, твердотельные и оптические.

Жесткий диск

Жесткий диск содержит диски, изготовленные из металла и покрытые оксидом металла, который может намагничиваться.Крошечная электромагнитная головка чтения/записи на конце рычага поиска намагничивает крошечные точки на диске для хранения данных. Магнитные пятна, намагниченные в одном направлении, представляют собой единицу; пятна, намагниченные в противоположном направлении, представляют ноль (хорошо, я немного упростил, но вы поняли идею). Та же самая электромагнитная головка может позже определять магнитные поля пятен, когда они проходят под головкой, что позволяет считывать данные с диска.

Жесткие диски оцениваются по емкости , обычно это десятки или сотни гигабайт. Они также оцениваются по скорости вращения дисков (в об/мин, оборотов в минуту), которая обычно составляет тысячи об/мин. Другой способ оценки жесткого диска — это среднее время доступа (измеряемое в миллисекундах, мс), которое говорит о среднем времени, которое потребуется диску для извлечения любого бита данных с диска. Типичное время поиска составляет около 6 мс.

Электроника, управляющая жестким диском, часто включает кэш-память. Диск считывает данные из нескольких секторов вместо одного — таким образом, если ЦП запрашивает эти следующие сектора, диск может отправить их немедленно, не дожидаясь, пока диск снова повернется обратно.

Электроника контроллера для жесткого диска может быть IDE, или ATA, или SCSI, или чем-то еще. Не беспокойтесь об этой детали здесь, но вам нужно получить правильный тип, чтобы войти в ваш компьютер, если вы хотите добавить дополнительные диски. При желании вы также можете подключить дополнительные внешние жесткие диски к портам USB или Firewire компьютера.

Диска


В дискете диск сделан из гибкого майларового пластика, покрытого оксидом металла, который может намагничиваться. Дискеты имеют размер 3,5 дюйма (дискеты старого образца для первых ПК были размером 5,25 дюйма).

Шторка защищает поверхность диска от грязи и отпечатков пальцев; заслонка выдвигается, когда диск вставляется в дисковод, чтобы головки чтения/записи могли добраться до диска.

Небольшой пластиковый ползунок можно сдвинуть, чтобы разблокировать отверстие в углу дискеты, чтобы защитить диск от записи (чтобы данные не могли быть случайно стерты).

Диски высокой плотности содержат 1,44 МБ. Время доступа намного медленнее, чем для жесткого диска, и они несколько ненадежны. Многие новые компьютеры не имеют дисковода для гибких дисков, но при необходимости вы можете приобрести внешний дисковод для подключения.

Заархивировать диск


Zip-диск по размеру похож на дискету, но толще. По сути, это «супердискета», но более высокие допуски конструкции и меньшие головки чтения/записи позволяют Zip-диску хранить больше данных, чем дискета. Первые Zip-диски содержали 100 МБ. Более поздние Zip-диски могли читать 250-мегабайтные Zip-файлы (в дополнение к старым 100-мегабайтным дискам). В Zip-приводе еще более новой модели используются диски емкостью 750 МБ.

Как Zip-диск, так и дискета имеют преимущество в том, что они являются съемными носителями. Данные, хранящиеся на этих дисках, могут быть удалены и перенесены в другие места. И Zip-файлы, и дискеты могут быть отформатированы как для ПК, так и для Macintosh (Mac могут читать оба формата).

У нас были Zip-накопители на наших предыдущих ПК и Mac в UNM-LA, но наши новые компьютеры не используют их, поэтому вам, возможно, никогда не придется иметь с ними дело.

Флэш-накопитель


Zip-диск (250 МБ)

USB-накопитель – это портативное твердотельное запоминающее устройство, которое подключается к USB-порту компьютера. У них есть много других названий (например, ключевой накопитель, карманный накопитель, флэш-накопитель, флеш-накопитель). Они заменили дискеты и Zip-диски в UNM-LA в качестве нашего предпочтительного средства переноса файлов. Они работают как на Mac, так и на ПК.

Эти небольшие диски хранят данные на микросхемах флэш-памяти (разновидность EEPROM). Флэш-память можно стирать и перезаписывать ограниченное количество раз (обычно много тысяч раз). Некоторые устройства имеют переключатель защиты от записи.

Емкость хранилища варьируется, но доступна от 16 МБ до более гигабайта.

Карты флэш-памяти


Тот же тип флэш-памяти, что и в приведенных выше USB-накопителях, используется в небольших картах памяти (карта Secure Data SD и карта Compact Flash показаны справа). Эти карты используются карманными компьютерами, цифровыми камерами, музыкальными проигрывателями MP3 и другими цифровыми устройствами. Вы также можете подключить к компьютеру устройство чтения карт флэш-памяти, чтобы считывать и записывать данные на эти карты. Эти карты памяти (и другие типы, не показанные здесь) имеют различную емкость от десятков мегабайт до более гигабайта.

CD-ROM


Пример карты флэш-памяти (SD-карта слева, Compact Flash-карта справа)

CD-ROM (компакт-диск только для чтения) — это оптический носитель информации объемом около 670 МБ. «Оптический» означает, что свет используется для считывания данных с диска (это не магнитный носитель). Производство компакт-дисков в больших количествах обходится очень дешево, поэтому большая часть программного обеспечения распространяется на компакт-дисках.

Данные хранятся на компакт-диске в виде небольших углублений в пластике внутреннего слоя, который затем алюминируется и покрывается другим прозрачным слоем. Лазерный луч внутри привода CD-ROM отражается от диска, и последовательности ямок и не ямок (отражательная способность разная) преобразуются в единицы и нули данных.

Приводы CD-ROM оцениваются по скорости, например, 32x, что означает в 32 раза больше, чем у первых приводов CD-ROM.

CD-R и CD-RW


CD-R (компакт-диск — записываемый) и CD-RW (компакт-диск — перезаписываемый) — это компакт-диски, на которые можно записывать (если на вашем компьютере есть привод CD-RW).

Диски CD-R имеют слой красителя, который заменяется более мощным лазером в приводе для записи данных (считывающий лазер малой мощности не изменяет данные). Поверхность данных CD-R может быть изменена только ОДИН РАЗ в каждом месте (хотя вы можете записывать несколько сессий на один диск, пока он не заполнится). После этого он доступен только для чтения. Диски CD-R могут содержать 700 МБ данных.

Диски CD-RW содержат материал с изменяемой фазой, который могут считывать, записывать и стирать лазерные лучи различной мощности, поэтому эти диски можно использовать много раз (но их необходимо стереть перед повторной записью).

Диски DVD-ROM (DVD = универсальный цифровой диск) — это оптические носители данных, аналогичные компакт-дискам, но с большей емкостью. DVD-диски используют меньшие места для записи данных, а диски могут быть двухслойными и двусторонними, при этом каждый слой содержит 4,7 ГБ данных (таким образом, двухслойный/двусторонний DVD может содержать 18 ГБ данных).

Как и у компакт-дисков, у DVD-дисков также есть варианты для записи, хотя есть несколько форматов (DVD-R и DVD+R), конкурирующих за господство. Однослойный диск DVD-R может содержать 4,7 ГБ данных (двухслойные диски могут вместить в два раза больше).

Скорость привода DVD оценивается с точки зрения того, во сколько раз она выше, чем у оригинального привода DVD (6-кратный привод DVD в 6 раз быстрее)

Прошел 51 год, прежде чем объем жестких дисков достиг 1 ТБ (терабайта, т. е. 1000 ГБ). Это произошло в 2007 году. В 2009 году появился первый жесткий диск с объемом памяти 2 ТБ. Таким образом, если для достижения первого терабайта потребовался 51 год, то для достижения второго потребовалось всего два года.

Перенесемся на 10 лет вперед. В 2019 году самые большие доступные в продаже жесткие диски могут хранить не менее 15 ТБ данных. Мир твердотельных накопителей предлагает еще больше места — не менее 100 ТБ.

В этой статье рассказывается о том, как эволюционировали жесткие диски с тех пор, как они впервые появились на рынке в 1956 году. Мы рассмотрим радикальные изменения с течением времени для трех различных аспектов жестких дисков: размера, места для хранения и цены.

Изменения физического размера с течением времени

Первый жесткий диск, как и многие инновации в вычислительной технике, был разработан IBM. Он назывался IBM Model 350 Disk File и представлял собой огромное устройство. У него было 50 24-дюймовых дисков внутри шкафа, который был размером со шкаф и совсем не легким. Этот массивный накопитель может хранить колоссальные 5 МБ данных.

Файл диска IBM 350


Вверху: Дисковый файл IBM Model 350 доставляется. Да, это ОДИН жесткий диск.

Несмотря на то, что жесткие диски продолжали совершенствоваться, самые современные диски создавались в соответствии с концепцией "чем больше, тем лучше" еще в 80-х годах. Жесткие диски обычно использовались вместе с большими мэйнфреймами, так что это не имело большого значения. Под компьютеры уже отведены целые комнаты.

Например, ниже представлен жесткий диск емкостью 250 МБ 1979 года.

Жесткий диск 1970-х годов


Вверху: ультрасовременный жесткий диск 70-х годов.

В 1980 году компания IBM представила первый жесткий диск, преодолевший барьер в 1 ГБ. Он назывался IBM 3380 и мог хранить 2,52 ГБ ("2,52 миллиарда символов информации", согласно данным IBM). Его шкаф был размером с холодильник, и все это весило 550 фунтов (250 кг). Это дало пользователям быстрый доступ к большому объему данных благодаря передаче информации со скоростью три миллиона символов в секунду.

Дисковой модуль IBM 3380


Вверху: модуль дисковода IBM 3380.

В начале 80-х годов, после появления первого микрокомпьютера Altair 8800, начали появляться «потребительские» жесткие диски меньшего размера, предназначенные для использования с набирающими популярность персональными компьютерами (теперь известными как ПК). Самые ранние диски, установленные на этих машинах, доступные с 1980 года, имели размер 5 МБ и форм-фактор 5,25 дюйма (Seagate ST506).

Эволюция размера жесткого диска


Вверху: три десятилетия усадки.

Изменения объема хранилища с течением времени

Первый жесткий диск (RAMAC 305 производства IBM) еще в 1956 году мог хранить 5 МБ данных, что в то время было огромным объемом. По совпадению, это также размер первого «маленького» 5,25-дюймового жесткого диска, появившегося в 1980 году. Мы перешли от потребности в специальном помещении для жесткого диска и его компьютера к тому, что мы могли поместиться внутри настольного компьютера.

Десять лет спустя, в 1990 году, "обычный" жесткий диск (например, производимый Maxtor) вмещал около 40 МБ, а более дорогие модели могли хранить более 100 МБ.

Перенесемся в наши дни: вы можете купить 3,5-дюймовый жесткий диск емкостью 15 ТБ.

Чтобы проиллюстрировать огромное увеличение объема хранилища, которое мы наблюдаем за последние 38 лет (по сути, с момента появления персональных компьютеров), мы составили параллельную сравнительную диаграмму 1980 года, 2010 и 2019 годов.

Обратите внимание, что на этой диаграмме мы использовали логарифмическую шкалу. Каждый шаг по оси Y в 10 раз больше, чем шаг под ним. Если бы мы использовали обычный линейный масштаб, высота столбцов для 1980 года была бы меньше пикселя.


Примечание. Чтобы оценить нормальный размер жесткого диска на диаграмме, мы использовали данные о средней емкости жестких дисков Seagate.

Как видите, разрыв между обычным жестким диском и первоклассным жестким диском с точки зрения объема памяти стал намного меньше, чем в прошлом. Интересно, что сегодня и максимальный, и «нормальный» накопитель могут иметь одинаковый физический размер, чего точно не было в 1980 году. Никто больше не производит жесткие диски размером с холодильник.

Конечно, в настоящее время у нас есть специальные устройства хранения данных с огромным количеством обычных жестких дисков, забитых внутри, которые взяли на себя корону «смехотворно дорогих».

Кстати, о цене…

Изменение цены во времени

Как и любой другой редкий товар, первые жесткие диски были очень дорогими и использовались с такими же огромными и дорогими мейнфреймами.

Первый жесткий диск, IBM Model 350 Disk File, о котором мы упоминали выше, не был чем-то отдельным. Это даже не то, что вы купили. Вместо этого вы можете арендовать компьютер IBM 305 RAMAC, поставляемый с 350 Disk File, за 3200 долларов в месяц. В 50-х это было намного больше, чем сейчас.

Самые большие и лучшие жесткие диски оставались дорогим предложением. Когда он наконец начал продаваться в 1981 году после некоторых первоначальных проблем с доставкой, цена на IBM 3380 размером с холодильник объемом 2,52 ГБ начиналась с 81 000 долларов. И тогда вам, конечно, нужен был компьютер, чтобы использовать его с…

Первые 5,25-дюймовые жесткие диски емкостью 5 МБ (т. е. потребительский вариант) в 80-х годах стоили более 3000 долларов США. Аналогичные цены остались и на 10-мегабайтные диски, которые вскоре их заменили. Это, вероятно, объясняет, почему большинство ПК изначально продавались без жесткого диска, а вместо этого полагались на дисководы для гибких дисков.

Поскольку объем хранилища увеличился, он стал намного доступнее. Средняя стоимость гигабайта за последние 30 лет выросла со 100 000 долларов до нескольких центов. Вот это инфляция...

Фактоид: в 1981 году жесткий диск Apple емкостью 5 МБ стоил 3 500 долларов США. Это 700 000 долларов США за гигабайт.

Сегодня мы платим около 18 долларов США за 1 ТБ места на жестком диске.

И, конечно же, 38 лет назад объем хранилища в ТБ был неслыханным.

Рекламный ролик первого жесткого диска

В завершение этой ретроспективы мы приводим несколько старинных рекламных материалов о компьютере IBM 305 RAMAC 1956 года и его удивительном новшестве — дисковом файле IBM 350. Это техническое золото. Если вы можете смотреть это без улыбки на лице, обратитесь за помощью.

Еще 30 лет в будущее

Учитывая, что теперь у нас есть крошечные дешевые USB-накопители, которые легко вмещают 256 ГБ данных (а дорогие — 1 ТБ и более), что примерно в 6 500 раз больше, чем у обычного жесткого диска в 1990 году (40 МБ), мы можем сказать: что дела определенно продвинулись вперед.

Точно так же, как сейчас мы оглядываемся назад и качаем головами при мысли о поразительной разнице между сегодняшним днем ​​и несколькими десятилетиями ранее, мы можем оглянуться на 2019 год и с таким же изумлением покачать головой. «Неужели тогда хранилище действительно было таким примитивным?»

Изучите историю ИТ вместе с Royal Pingdom

Ищете другие публикации по истории ИТ? Обязательно прочитайте об истории аппаратного обеспечения ПК, а также о нашей тщательно отобранной подборке первых компьютеров (1940–1960-е годы).

Википедия, как это часто бывает, очень помогла при проверке фактов и цифр.

Примечание. Впервые эта статья появилась в этом блоге в 2010 году, и мы немного подправили ее содержание.

USB-накопители отлично подходят для хранения цифровых файлов и заменяют компакт-диски и DVD-диски в качестве предпочтительных носителей информации.

Преимущество флэш-накопителей заключается в том, что они портативны, долговечны и имеют невероятную емкость (от 64 МБ до 256 ГБ по состоянию на 2010 год). Кроме того, они способны сохранять память даже после отключения питания. Но вечна ли память? Стоит ли использовать их для хранения важных документов и файлов? Как долго они длятся?

Если вы просто запишете данные на USB-накопитель и поместите его в безопасное место на 10 лет, он снова заработает, и все данные останутся на нем.

Но если вы продолжите использовать его снова и снова, со временем он обязательно изнашивается.

Пользовательские USB-накопители

У USB-накопителей есть конечное количество циклов записи/стирания

Срок службы флэш-накопителя USB можно измерить количеством циклов записи или стирания. Флэш-накопители USB могут выдерживать от 10 000 до 100 000 циклов записи/стирания в зависимости от используемой технологии памяти.

При достижении предела часть памяти может работать неправильно, что приведет к потере данных и повреждению.

 < бр />

Конечно, срок службы флэш-накопителя также может закончиться преждевременно, если вы неправильно используете его или подвергаете его воздействию экстремальных условий окружающей среды. Кроме того, если используются компоненты памяти низкого качества, флэш-накопители могут выйти из строя гораздо раньше.

Остерегайтесь неизвестных брендов, так как они могут использовать низкокачественные компоненты и сокращать углы в производственных процессах, чтобы снизить затраты. Если вам нужны высококачественные флэш-накопители USB, найдите поставщиков, которые используют только память класса A и имеют заводы, сертифицированные по стандарту ISO-9001:2008.

Следует ли использовать флэш-накопители для хранения важных файлов?

Флеш-накопители лучше всего использовать для копирования и передачи файлов с одного компьютера на другой. Если вы хотите использовать его для хранения важных файлов, таких как семейные фотографии и видео, рекомендуется сделать дубликаты копий.




Уход за флешкой

Чтобы продлить срок службы вашего флэш-накопителя и обеспечить его правильную работу на долгие годы, необходимо соблюдать некоторые меры предосторожности:

Читайте также: