Evolution des supports de stockage, partie 3: disques durs

Bonjour à tous! Nous continuons la série d'articles sur l'évolution des supports d'information. Nous avons déjà parlé des cartes perforées, des films magnétiques et des disquettes. De plus, nous avons suivi le développement des lecteurs optiques. Eh bien, cette fois, notre matériel sera consacré aux appareils les plus familiers pour nous - les disques durs.

Le premier disque dur de l'histoire a été introduit 15 ans plus tôt qu'une disquette - en 1956. L'ère du disque dur a ouvert le modèle IBM 305 RAMAC (Random Access Method of Accounting and Control). Sa conception était basée sur cinquante plaques d'aluminium d'un diamètre de 24 pouces (ou 61 cm). Extérieurement, l'IBM 305 RAMAC ressemblait à une immense armoire. Il pesait en conséquence: sa masse était presque d'une tonne.

Le principe de fonctionnement de l'appareil était basé sur le magnétisme. Et en général, le disque dur fonctionnait comme une bande magnétique. De chaque côté de la plaque d'aluminium était un métal projeté - un ferromagnet. Les informations ont été enregistrées en magnétisant certaines zones (domaines) sur une plaque, et la lecture a été effectuée en fixant le champ magnétique résiduel. Dans le même temps, la tête de lecture se déplaçait librement le long de la surface, ce qui garantissait une vitesse de lecture des données phénoménale pour cette période. Il a été possible d'extraire les informations nécessaires en seulement 600 millisecondes.

Le principal inconvénient de l'IBM 305 RAMAC était que l'appareil n'était pas du tout fiable. Le problème résidait dans la fragilité de la tête mobile, qui surchauffait souvent et échouait. De plus, les plaques d'aluminium s'usaient rapidement.

Le coût d'un mégaoctet dans l'IBM 305 RAMAC a atteint la barre des 10 mille dollars. Malgré le coût élevé, IBM a réussi à vendre environ un millier de ces appareils. Ce disque dur a été produit pendant 5 ans et ce n'est qu'en 1961 qu'IBM a décidé d'arrêter la production.

Le 305 RAMAC a été remplacé par l'IBM 1301. Il s'agissait essentiellement d'une version modifiée du 305 RAMAC. L'IBM 1301 utilisait les mêmes plaques d'aluminium et le problème de surchauffe de la tête de lecture a été résolu en utilisant la technologie Air Bearing. Le sens de cette technologie était que la tête de lecture n'était plus en contact avec la surface des plaques: entre elles il y avait 0,5 microns d'espace d'air.

L'IBM 1301 était plus rapide que le 305e modèle. Le temps d'accès aux données nécessaires a été réduit de 5 fois et s'est élevé à 180 millisecondes. Dans le même temps, la capacité du disque a également augmenté et s'élève à 28 Mo, soit presque 6 fois plus que celle de l'IBM 305 RAMAC.

Après IBM 1301, la sortie du modèle avec l'index 1311 a suivi. C'était le premier disque dur avec des disques amovibles. Il était composé de 14 plaques et sa capacité était de 2,6 Mo. L'appareil n'était plus aussi massif que ses prédécesseurs. Le modèle a connu un tel succès qu'IBM ne l'a retiré de la chaîne de montage qu'en 1975.

Cependant, le périphérique IBM 3340, sorti en 1973, est considéré comme l'ancêtre des disques durs modernes. Ce fut le premier appareil dans lequel une puce spéciale a été utilisée pour contrôler la rotation des disques et le mouvement de la tête de lecture.

En outre, la conception de ce disque dur a utilisé des plaques plus légères et aérodynamiques, qui ont été placées dans une enceinte scellée. Il y avait deux de ces plaques dans l'IBM 3340, et l'une d'entre elles était amovible. Le volume de chaque plaque était de 30 Mo.

Pour cette raison, l'étiquetage du disque dur indiquait généralement "30-30", ce qui provoquait des associations avec le légendaire fusil Winchester 30/30. Bientôt, le nom "Winchester" a été fermement ancré dans l'IBM 3340, et après cela - pour d'autres disques durs.

En 1980, IBM a présenté au monde le disque dur IBM 3380. C'était le premier périphérique du genre auquel la limite de gigaoctets était soumise. La capacité d'un tel disque était de 2,52 Go. Et le taux de transfert de données a atteint 3 Mo / s.

Il convient de noter que tous les disques durs IBM commercialisés avant cette date étaient destinés à une utilisation à l'échelle industrielle. Et seulement en 1980, Seagate a sorti le premier disque dur pour les ordinateurs personnels. Le modèle s'appelait ST-506. Il a été exécuté dans un facteur de forme de 5,25 "et son volume était de 5 Mo. Il en a coûté 1 500 $. Eh bien, un an plus tard, un lecteur plus rapide et plus spacieux est apparu avec l'interface Seagate ST-412, qui a été installée sur les ordinateurs IBM PC / XT .

La transition vers le facteur de forme 3,5 "a eu lieu en 1983 lorsque la petite société écossaise Rodime a introduit le dispositif RO351 de 6,38 Mo. Et le premier appareil avec le facteur de forme 2,5" a été commercialisé par la société américaine PrairieTek en 1988. La même année, un disque dur Toshiba Tanba-1 de 2,5 mégaoctets de 2,5 pouces est apparu, conçu pour être installé dans les ordinateurs portables.

Dans les années 90, deux nouvelles technologies développées par IBM ont influencé le développement des disques durs. La première est constituée de têtes magnétiques à effet magnétorésistif géant. Cette technologie a permis d'atteindre des densités d'enregistrement plus élevées allant jusqu'à 2,7 Gbps par pouce carré. La deuxième technologie innovante était une nouvelle façon de formater les plaques appelée No-ID. Son essence réside dans le fait que les informations d'identification du secteur ne sont pas stockées sur la surface du disque, mais dans la mémoire permanente du disque dur. Cela a permis d'augmenter la densité d'enregistrement de 10% supplémentaires.

Les fabricants n'ont pas oublié d'augmenter la vitesse des disques durs. Pendant longtemps, la vitesse de broche standard était de 5400 tr / min, puis elle a légèrement augmenté et était déjà de 7200 tr / min. De temps en temps, des appareils dotés d'indicateurs plus impressionnants sont apparus sur le marché. Ainsi, en 1999, Seagate a présenté la gamme de disques durs rapides Cheetah. Leur haute performance a été assurée par une vitesse de broche de 15 000 tr / min, soit plus de 2 fois la vitesse standard. Le volume d'un tel appareil était de 36 Go.

La série Winchester, appelée Raptor par Western Digital, est devenue beaucoup plus populaire. Initialement, ces disques durs ont été développés pour être utilisés dans des systèmes de serveurs, mais ensuite solidement ancrés dans le segment des ordinateurs de jeu. Les plaquettes du modèle Western Digital Raptor tournaient légèrement plus lentement que dans le Seagate Cheetah. La vitesse de la broche n'était «que» de 10 000 tr / min, mais c'était largement suffisant pour laisser les disques durs conventionnels loin derrière en termes de performances. Malheureusement, la gamme WD Raptor n'était pas fiable.

Fin 2005, la méthode d'enregistrement perpendiculaire a été maîtrisée. Jusqu'à présent, absolument tous les disques durs fonctionnaient selon la méthode d'enregistrement parallèle. Quelle était l'essence de la nouvelle technologie? Lors de l'utilisation de l'enregistrement parallèle, les particules magnétiques sont disposées de sorte que le vecteur magnétique passe parallèlement au plan de la plaque. Cette approche est la plus simple, mais elle a un inconvénient: entre les domaines (cellules d'informations minimales), des zones tampons assez grandes sont nécessaires pour réduire les forces d'interaction entre elles.

Au contraire, lors de l'utilisation de la méthode d'enregistrement perpendiculaire, le vecteur magnétique est déjà perpendiculaire à la surface du disque, ce qui réduit considérablement les forces d'interaction. Par conséquent, la taille requise des zones tampons diminue également. Cela vous permet d'augmenter la densité d'enregistrement.

Grâce à la méthode d'enregistrement perpendiculaire de l'industrie des disques durs, un jalon de téraoctets a été atteint: en 2007, Hitachi a présenté le premier 1 To au monde, le Deskstar 7K1000.

Malgré le fait que les disques SSD occupent une part de plus en plus importante du marché du stockage de données, les technologies de disque dur ne sont pas mises de côté et continuent de s'améliorer. Ainsi, la technologie de Western Digital appelée HelioSeal semble très prometteuse, ce qui permet d'utiliser de l'hélium au lieu de l'air à l'intérieur du boîtier du disque dur. En raison du fait que l'hélium est plus léger que l'air, l'environnement idéal pour les plaques se déplaçant à grande vitesse est créé à l'intérieur du disque dur. De plus, les vibrations entre les plaques et la tête de lecture sont réduites.

Les premiers disques durs "hélium" ont été introduits fin 2013 sous le nom d'Ultrastar He6. Et début décembre, Western Digital a annoncé la sortie d'une gamme mise à jour d'appareils Ultrastar He10. Ces appareils utilisent la méthode d'enregistrement perpendiculaire et leur densité est de 816 Gbps par pouce carré. La capacité du modèle Ultrastar He10 est de 10 To.

Seagate SMR (enregistrement magnétique bardé) est une autre technologie intéressante - une méthode d'enregistrement perpendiculaire avec des pistes qui se chevauchent. Contrairement à l'approche perpendiculaire ordinaire, où les pistes d'informations sont situées côte à côte, dans la technologie SMR, les pistes se chevauchent, formant quelque chose ressemblant à un toit en tuiles. L'utilisation de SMR peut augmenter la densité d'enregistrement d'environ 25%. Soit dit en passant, Seagate et Western Digital ont déjà adopté cette technologie.

Dans un avenir proche, il est également prévu d'établir la production de disques durs utilisant la technologie HAMR (enregistrement magnétique assisté par la chaleur), qui combine la lecture magnétique et l'enregistrement magnéto-optique. Le principe de son fonctionnement est que l'information est enregistrée en chauffant le domaine avec un laser et une inversion de magnétisation. Cette approche augmentera encore la densité d'enregistrement. Selon les prévisions de Seagate, le volume de disques durs classiques de 3,5 pouces utilisant la technologie HAMR à long terme peut atteindre la marque de 50 To. Eh bien, le premier disque dur HAMR devrait déjà apparaître en 2020.

(À suivre ...)

Source: https://habr.com/ru/post/fr388585/