Geekly articles weekly

60 عامًا مع محركات الأقراص الثابتة

قبل ثلاثين عامًا ، كان محرك الأقراص الثابتة خيارًا باهظًا. لعقود ، اكتسبت حالة محرك الأقراص اليومي ، حتى أن هناك سببًا للضحك - هل لديك محرك به قرص دوار في جهاز الكمبيوتر الخاص بك؟ لماذا لا تضيء الذاكرة ، التي تكون سرعة الوصول إليها أعلى بكثير؟

على مدى ستة عقود ، زادت سعة القرص الصلب مليون مرة ، وانخفضت تكلفة الميغابايت بضعة ملايين مرة ، وزادت سرعة القراءة مائة ألف مرة. من جهاز ضخم لتطبيقات الأعمال ، أصبح محرك الأقراص الثابتة شائعًا في أي جهاز كمبيوتر منزلي.

في فئات معينة ، تختفي "الفطائر الممغنطة" لصالح ذاكرة الفلاش ، والتي ، على الرغم من أنها أكثر تكلفة ، إلا أنها أسرع ولا تخاف من الاهتزاز. ولكن في بعض الأماكن ، ستهيمن محركات الأقراص الثابتة لفترة طويلة جدًا.

الحاجة


قبل ظهور مترو موسكو ، سافر الناس العاديون سيرًا على الأقدام أو بالترام ، على الرغم من الشعور بالازدحام في شوارع العاصمة المزدهرة. في نفس الوقت تقريبًا ، كان للقرص الصلب طرقه الخاصة لتخزين البيانات المستمرة ، والتي تلبي الاحتياجات الأساسية ، ولكن من الواضح أنها غير كافية لأجهزة الكمبيوتر المستقبلية.

إدخال رمز البرنامج يدويًا في كل مرة أمر صعب وغير مريح للغاية. سيوافق مالكو الموظفين الرخيصون من الثمانينيات على هذا: كان عليهم إعادة كتابة العديد من الشخصيات من مجلة الكمبيوتر ، لمجرد لعب لعبتهم المفضلة مرة واحدة. ثم لفترة طويلة للبحث عن خطأ في الطلب. ثم أدخل البرنامج نفسه مرة أخرى للعبة ثانية أو اترك الكمبيوتر قيد التشغيل لعدة أيام لمنع البرنامج من إعادة الضبط.

لم يكن قارئ البيانات الأول والكاتب لأجهزة الكمبيوتر الكهرومغناطيسية ، ولكن الورق. تعمل الثقوب الموجودة في البطاقات المثقبة على تشفير المعلومات التي يقرأها الكمبيوتر. يمكن لبعض الأجهزة ثقب المعلومات على بطاقات الثقب غير المستخدمة. تم قياس سرعة القراءة بالبطاقات في الدقيقة. رقم نموذجي  من 300 إلى 2000 بطاقة / دقيقة ، أي أن هذه الأجهزة يمكنها قراءة بضعة آلاف من الأحرف في الثانية. كان التسجيل أبطأ - حتى 300 بطاقة في الدقيقة ، حوالي 400 حرف في الثانية.

بعد الحرب العالمية الثانية ، بدأ الشريط المغناطيسي يتجول حول العالم ، قبل ذلك كان سرًا عسكريًا ألمانيًا. مثل الصوت ، يمكن تسجيل المعلومات على شريط مغناطيسي لقراءتها لاحقًا ، وستبقى هناك حتى بعد إيقاف تشغيل الطاقة. تم استخدام هذا الناقل لأول مرة لأجهزة الكمبيوتر التجارية فيأنا من UNIVAC . اصطدمت صفوف من الآلات ذات بكرات الغزل من الشريط المغناطيسي إلى الأبد في التصور العام مثل أجهزة الكمبيوتر في الستينات. هذه الطريقة أسرع بالفعل: ما يصل إلى 10 محركات أقراص شريط UNISERVO توفر 128 بت لكل بوصة على شريط مغناطيسي نصف بوصة. القراءة وسرعة الكتابة كانت 7200 حرفا في الثانية الواحدة - أعلى بكثير من الشريط ورقة والبطاقات المثقبة. الشريط المغناطيسي له عيب كبير: يجب قراءة البيانات بالتسلسل من هذه الوسيلة. لتحقيق الجزء المطلوب ، تحتاج إلى لف الشريط ، مما يؤثر على سرعة الاستجابة.





مع سرعة وصول أفضل من سلف القرص الصلب - أسطوانة مغناطيسية. يشبه محرك الأقراص هذا أسطوانة معدنية تدور بسرعة مغطاة بطبقة مغناطيسية. في معظم التصاميم ، تقوم عدة رؤوس قراءة ثابتة بتسجيل أو قراءة البيانات من المسارات المغناطيسية الموجودة على السطح الخارجي. غالبًا ما كانت الطبول المغناطيسية ذاكرة وصول عشوائي ، وكانت تعمل أحيانًا كمحرك خارجي. في هذه الحالة ، لمس العديد من الرؤوس 192 سطح الأسطوانة - وهو خطر مألوف لمحركات الأقراص الصلبة. السعة المقدرة: ربع ميجابايت. كريج ستيب . كذاكرة الوصول العشوائي ، استبدلت الطبول الذاكرة على النوى المغناطيسية. بالنسبة للذاكرة الخارجية ، ظهر محرك جديد ، حيث عملت رؤوس القراءة مع السطح المغناطيسي للألواح.






الميلاد


ظهرت العديد من الأشياء الجيدة في عالم الحوسبة ، والتي تعتبر الآن المعيار ، لأول مرة في IBM. في وقت لاحق ، باع العملاق وحدات بسبب زيادة المنافسة. عانى القرص الصلب من نفس المصير: ولد في IBM في عام 1956 ، لسنوات عديدة كان أحد المنتجات الرائدة للشركة ، ولكن في وقت لاحق ، في عام 2002 ، تم بيع مرافق الإنتاج لشركة Hitachi Global Storage Technologies.

غالبًا ما يُطلق على والد القرص الصلب رينولد جوسون . قبل HDD ، كان يعمل بالفعل مع أنظمة تخزين البيانات: اخترع نظام علامة الإحساس ، الذي جعل من الممكن وضع علامة ببيانات بالقلم الرصاص على البطاقات التي تم تحويلها إلى بطاقات مثقبة. في عام 1952 ، أرسلت شركة IBM ، ومقرها نيويورك ، جونسون إلى مدينة سان خوسيه في كاليفورنيا لإنشاء مختبر على الساحل الغربي للولايات المتحدة.


مواد ترويجية لشركة آي بي إم حول إنجازات المختبر الجديد.

بحلول عام 1954 ، اخترع فريق جونسون نوعًا جديدًا من الوسائط. تم تقديمه لأول مرة في 13 سبتمبر 1956. ربما ، يمكن اعتبار هذا اليوم عيد ميلاد القرص الصلب. كانت آلة تتكون من 50 صفائح ألومنيوم بقطر 24 بوصة (≈61 سنتيمتر). يصلح فقط 5 ملايين كلمة ذات 6 بت - 3.75 ميجا بايت. اليوم ، هذا هو حجم صفحة ويب غير متضخمة للغاية على موقع على الإنترنت . الصورة الأكثر عرضًا: تحميل IBM 305 RAMAC على متن طائرة. عرض صور مرحلي بشكل صريح: للتحميل تحتاج إلى تدوير 180 درجة. من غير المحتمل أن يتمكن فريق من المحركين من التقاط صندوق يزن طنًا.




لم تبيع شركة IBM المكونات ، لكنها أنهت أجهزة الكمبيوتر. جهاز IBM 350 - نفس القرص الثابت - كان جزء واحد من جهاز الكمبيوتر IBM RAMAC 305. كما يوحي الاسم ، طريقة الوصول العشوائي للمحاسبة والتحكم ، كان حلاً لإدارة وحفظ البيانات المالية في الشركات. ظهر أول نموذج هندسي أولي للقرص في يونيو 1956 ، وبدأت عمليات التسليم التجارية الحقيقية للنظام في يناير 1958.

50 صفيحة على سطحين للتسجيل مغلفة بطبقة مغناطيسية. فقط 100 طبقة للتسجيل ، على كل طبقة - 100 مسار. تم تدوير الأقراص بسرعة 1200 دورة في الدقيقة. كانت سرعة الوصول 8،800 كلمة من 6 بت في الدقيقة (حوالي 51 كيلوبايت / ثانية). كان هناك زوج واحد فقط من رؤوس القراءة والكتابة ، والتي دفعتها آلية خاصة لأعلى ولأسفل لتحديد اللوحة المطلوبة. كان وزن الرأس هذا يزن حوالي 1.4 كجم ، ولكن يمكن أن ينزلق من اللوح العلوي إلى الأسفل في أقل من ثانية.


فيلم تعليمي من شركة IBM عن كمبيوتر RAMAC. تشغيل القرص الصلب ملحوظ.

تم توفير كمبيوتر IBM RAMAC 305 مع محرك أقراص IBM 350 واحد مقابل رسوم قدرها 3200 دولار شهريًا (ما يعادل تقريبًا 27000 دولار اليوم). أراد المهندسون إنشاء نسخة بسعة أعلى ، لكن المسوقين لم يعرفوا سبب احتياج شخص ما لها.

بعد ثلاثين سنة


تحتوي أجهزة الكمبيوتر الأحدث من IBM على محركات أقراص ثابتة أكبر. قام مواطنو الشركة والمتخصصون الآخرون بإنشاء مؤسساتهم الخاصة لإنتاج عناصر جديدة.

لقد مر عصر الحواسيب الكبيرة ، التي لا يمكن الوصول إليها إلا للشركات الكبيرة. كان لا يزال بعيدًا عن التوفر العام ، ولكن ظهرت أجهزة الكمبيوتر الشخصية الأولى تدريجيًا. في البداية ، كانت هذه آلات ضعيفة بدون واجهة رسومية. ازداد حجم ذاكرة الوصول العشوائي ، وأصبحت المعالجات أكثر قوة ، ولدت أنظمة النوافذ.


تدور ST-506 مقاس 5.25 بوصة من Shugart Technology (الآن Seagate). 5 ميغا بايت ، 1500 دولار. 1980 سنة.

ولكن في أوائل الثمانينيات ، كان محرك الحواسيب الصغيرة الأولى في الغالب أقراص مرنة أو خراطيش أو شريط مغناطيسي. في الحالات القصوى ، كان يجب كتابة البرنامج في ذاكرة الكمبيوتر بمفرده. كانت محركات الأقراص الصلبة باهظة الثمن. غالبًا ما بدوا مثل الأجهزة الخارجية المتصلة بشكل منفصل. على سبيل المثال ، كان لدى Macintosh الأصلي (2495 دولارًا أمريكيًا ، 1984) محرك أقراص مرنة فقط. تم توصيل جهاز Apple Lisa باهظ الثمن (9.995 دولارًا) بمحرك أقراص Apple ProFile الصلب ، بقيمة 3499 دولارًا.

كان سعر محركات الأقراص الصلبة مشابهًا لتكلفة أجهزة الكمبيوتر ، وكان هناك الكثير من معايير الاتصال. زاد عدد الشركات المصنعة: لم يكن من بينها فقط Seagate المألوفة و Western Digital ، ولكن أيضًا Rodime و Shugart Associates و Control Data. تعاون العديد منهم وطوروا معايير اتصال موحدة: SCSI و 40-pin IDE و ESDI . بعد حجم الأقراص المرنة ، أصبحت الأقراص الصلبة أصغر: 5.25 بوصة ، بعد أن أتقن المصنعون معيار 3.5 بوصة ، ثم حاولوا 2.5 بوصة.


أصوات ويسترن ديجيتال WD93028-X 3.5 بوصة. 20 ميغا بايت ، 1989.

بحلول عام 1985 ، وصل عدد المشاركين في سوق محركات الأقراص الصلبة إلى 75. ومنذ ذلك الحين ، انخفض عدد عمليات الاستحواذ والاندماج والإفلاس. بحلول نهاية الثمانينيات ، أصبح القرص الصلب أرخص ، وبدأ في الظهور كمعيار في الكمبيوتر. بحلول نهاية الثمانينيات ، انخفضت تكلفة الميغابايت من محرك الأقراص إلى أقل من خمسين دولارًا. تبلغ تكلفة محرك ويسترن ديجيتال 20 ميجا بايت في مارس 1989 899 دولارًا فقط. في بداية العقد ، كان محرك بنفس الحجم أربع مرات أكثر تكلفة.

بعد ستين سنة وما بعدها


بحلول عام 1999 ، انخفض عدد الشركات المصنعة إلى 15. في عام 2009 ، كان هناك 6. في الوقت الحاضر ، تنتج ثلاث شركات فقط في العالم محركات الأقراص الصلبة.

على مدى ستين عامًا ، وصلت سعة القرص الصلب إلى عشرة تيرابايت. إذا كنا نتحدث عن سيارة ، فعلى مدى ستين عامًا من التطوير ، ستناسب مدينة صغيرة سيارة سيدان بأربعة أبواب ، وستكلفها علبة الثقاب.

تتزايد قدرة الألواح بسبب مجموعة متنوعة من الحيل. تم تغطية لوحات محركات الأقراص الصلبة الأولى بطبقة مغناطيسية واحدة ، واليوم هناك الكثير منها ، وكل منها يؤدي وظيفته. تم استبدال الرؤوس بناءً على تأثير المقاومة المغناطيسية العملاقة برؤوس ذات تأثير مغناطيسي مقاوم للنفق. لا يكتب الرؤوس البيانات أفقياً ، بل رأسياً ، مما يسمح بزيادة كثافة التسجيل. يمتلئ هرمون بعض الأقراص بالهيليوم لزيادة عدد الصفائح. على مر العقود ، بدأ القرص الصلب في التقلص إلى أحجام لا يمكن تصورها. توجد أقراص بقطر بوصة أو أقل . يبدو أنه سيكون هناك أقراص صلبة في كل جهاز: من أجهزة الكمبيوتر الإباحية مقاس 3.5 بوصة على أجهزة الكمبيوتر المكتبية إلى الهواتف المحمولة. مرسوم الواقع خلاف ذلك.






ستة تنسيقات: محركات الأقراص الصلبة 8 ، 5.25- ، 3.5- ، 2.5- ، 1.8- و 1 بوصة.

اليوم ، ذاكرة فلاش أرخص ، مصنوعة في شكل رقائق بدون أجزاء متحركة. أولاً ، أنهت تنسيقات تنسيقات محركات الأقراص الثابتة الصغيرة في مشغلات الصوت ، ثم بدأت في الظهور على أجهزة الكمبيوتر المحمولة وأجهزة الكمبيوتر المكتبية. الأقراص الموجودة عليه أسرع وتستهلك طاقة أقل وأكثر هدوءًا في العمل ولا تخاف من الاهتزاز. لا توجد أجزاء متحركة - الاستجابة أقل بكثير. لا تزال SSDs أكثر تكلفة ، وخلاياها لديها مورد إعادة كتابة محدود. ومع ذلك ، يستمر السعر في الانخفاض ، ودورات كتابة حالة صلبة إلى مستخدم غير صبور لتغيير الأدوات تزيد عن الحد.

ومع ذلك ، في المستقبل القريب ، لن تذهب محركات الأقراص الصلبة إلى أي مكان. سيخدمون العالم لأكثر من عقد من الزمن ، وربما يظلون بمثابة تنسيق أرشيف لفترة طويلة. الشريط المغناطيسي ، الذي يبدو أنه اختفى ، لا يزال موجودًا كجهاز تخزين أرشيف. ذات مرة ، قد تكون محركات الأقراص الصلبة مهددة بشيء من هذا القبيل - العديد من التطبيقات المتخصصة للغاية. يقول المصنعون أنفسهم أن التسجيل المغناطيسي المدعوم حراريًا وتطويره الإضافي سيسمحان لمحركات الأقراص الصلبة بالبقاء تنافسية لمدة عشرين عامًا أخرى. ربما في غضون عشر سنوات ، سيتسع القرص الصلب العادي لمائة تيرابايت.



Source: https://habr.com/ru/post/ar398819/

More articles:


All Articles