История магнитных дисков

Следующим шагом было создание накопителей со сменными пакетами диаметром 14 дюймов. Эти практичные устройства позволяли многократно увеличивать объем хранимых на дисках данных без существенных затрат. Из-за их габаритов и внешнего сходства эти дисководы называли «стиральными машинами». С таких конструкций началось серийное тиражирование дисков, которыми комплектовались до середины 80-х годов ми

ни-ЭВМ и мэйнфреймы.

Но самым радикальным изобретением, изменившим дисковую индустрию, стали диски-винчестеры. Первый накопитель такого типа, IBM 3340, хранил 30 Мбайт на сменном пакете и еще 30 Мбайт — на фиксированном. С 1973 года винчестерами стали называть неразборные диски, расположенные вместе с головками в замкнутом пространстве. (Утверждается, что такое название было дано по имени винтовки «Винчестер 30-30», которой владел менеджер проекта; а может, дело состояло в том, что одна из исследовательских лабораторий IBM расположена в английском городе Винчестер.) Выпускавшиеся в 80-е годы винчестеры имели емкость, измерявшуюся сотнями мегабайт, и были довольно громоздкими — они весили десятки килограмм.

Дальнейшая эволюция дисков была связана с входящими в их состав компонентами. При этом приходилось решать множество конструктивных, аэродинамических и материаловедческих задач, а также проблем, связанных с управлением в процессе перемещения головок. Управление сервоприводами и точное динамическое позиционирование головок относительно дорожек составляют одно из самых интересных направлений в современной теории автоматического регулирования. Общий тренд в развитии дисков определяется тем, что качество поверхности диска, допускаемая материалом плотность записи, высота «полета» головки и другие характеристики взаимозависимы. Эта зависимость определяется прежде всего законами физики: напряженность магнитного поля падает пропорционально кубу расстояния между головкой и носителем. К тому же чем меньше диаметр диска, тем меньше линейная скорость на периметре и вызываемая вращением турбулентность. Уменьшение размеров диска, напрямую приводящее к увеличению его емкости, ограничивается только имеющимися технологиями.

Первым серьезным шагом в этом направлении было создание в 1979 году 8-дюймового дисковода IBM Piccolo (IBM 3350). Поначалу такие дисководы уступали по емкости более распространенным на тот момент 14-дюймовым дисководам, но со временем превзошли их. В 1980 году компания Seagate Technology создала диски размером 5,25 дюйма, в 1983 году Rodime запустила в продажу 3,5-дюймовые диски, а в 1988-м PrairieTek уменьшила размер дисков до 2,5 дюймов. В настоящее время миниатюризация дисков, преодолев барьер в 1 дюйм (IBM Microdrive), достигла показателя 0,85 дюйма. Компьютеры IBM PC и их многочисленные клоны комплектовались 5-дюймовыми дисками емкостью 10 Мбайт, с которых и началось производство дисков миллионными тиражами.

Одновременно с уменьшением диметра совершенствовались материалы, используемые для создания магнитной поверхности и самих вращающихся дисков, а электрический привод сместился вовнутрь шпинделя. Наиболее заметным было повышение скорости вращения. Первый диск RAMAC вращался со скоростью 1200 оборотов в минуту, 14-дюймовые — со скоростью 5400 оборотов в минуту, а скорость вращения дисков диаметром 5,25, 3,5 и 2,5 дюймов возросла с 7200 до 10 тыс. и даже до 15 тыс. оборотов. Но, пожалуй, самым ярким показателем прогресса дисковых технологий является снижение удельной стоимости хранения. В 60-е годы она превышала 2 тыс. долл. за мегабайт, а сейчас за тот же объем нужно заплатить десятые доли цента.

Современные диски подключаются по одному из следующих типов интерфейсов: ATA (IDE, EIDE), SCSI, FireWire/IEEE 1394, USB и Fibre Channel. Их собирают в дисковые массивы, но это уже другая история. В конце 2002 года был предложен последовательный интерфейс Serial ATA, позволивший создавать недорогие массивы большой емкости, что открывает новые возможности для оперативного хранения данных.

Как измерять емкость дисков

Быстрый рост емкости дисков обнажил на первый взгляд неожиданную проблему, а именно — недостаточную определенность единиц измерения этой емкости. Несколько лет назад в Соединенных Штатах состоялись судебные процессы в связи с обвинением производителей компьютеров в том, что заявленные ими емкости дисков не соответствуют тому, что показывает операционная система. Скажем, в спецификации компьютера указано, что в нем установлен диск 120 Гбайт, а система показывает только 115. Многие из нас пытались понять, почему на 30-гигабайтном диске можно записать только 28 Гбайт данных, для чего соотносили значения степени двойки со степенью десятки. А виной всему — несогласованность терминов, использование вперемежку десятичных (кило-, мега-) префиксов и двоичных значений, коварная близость пресловутых значений 1024 и 1000, побуждающая приравнять их, чтобы при дальнейших расчетах отождествлять 103 и 210.

К чему это приводит, станет ясно, если в качестве примера рассмотреть такую единицу измерения, как мегабайт. Оказывается, ее можно трактовать тремя различными способами.

1. Международная электротехническая комиссия (International Electrotechnical Commission, IEC), придерживающаяся системы СИ, считает, что 1 Мбайт равен 1 млн. байт (106). В такой трактовке эту единицу измерения используют некоторые производители жестких дисков и DVD.

2. Память компьютеров тоже измеряется мегабайтами, но по определению, является «чисто двоичной», поэтому в этом случае 1 Мбайт равен 1048576 байт (220).

3. Производители гибких дисков породили промежуточный подход. Они сохранили двоичный килобайт, поэтому у них 1 Мбайт равен 1 тыс. Кбайт, то есть 1024000 байт (1024 x 1000). Отсюда следует, что дискета емкостью 1,44 Мбайт на деле может хранить 1474560 байт.

По очевидным арифметическим причинам расхождение между двоичными значениями и десятичными будет тем больше, чем больше абсолютная величина. Между десятичной тысячей байт и килобайтом (1024 байт) — разница всего 2,4%; однако между йоттабайтом (280) и обычно ставящимся ему в соответствие числом 1024 различие составляет уже 20,8%. На гигабайтном уровне различие меньше, но и его оказалось достаточно для того, чтобы организации, защищающие права потребителей, возбудили судебные процессы против производителей дисков. Имели место попытки доказать, что они вводят в заблуждение покупателей, завышая истинные объемы дисков, но это совсем не так. Использование десятичных единиц измерения в накопителях является инженерной традицией, которая началась еще со времен перфолент, а двоичная интерпретация дискового пространства связана с особенностями операционной системы.

Для преодоления противоречия в 1999 году IEC разработала новый стандарт IEC 60027-2, в котором предлагается заменить десятичные префиксы двоичными, отличающимися двумя буквами bi (от binary), и полностью отказаться от использования основания 10 в пользу основания 2. За прошедшие с тех пор годы наблюдался определенный рост популярности новой системы измерений, и в 2005 году ее приняли американский институт IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) и Международный комитет мер и весов (Comite International des Poids et Mesures, CIPM).

 Скачать реферат