Еволюція комп’ютерних носіїв інформації


Эволюция компьютерных носителей информации

Потреба зберігати будь-яку інформацію у людини з'явилася ще в доісторичні часи, чому яскравий приклад — наскальний живопис, яка збереглася й донині. Наскальні малюнки можна по праву назвати самим зносостійким носієм інформації на даний момент, хоча з портативністю та зручністю використання є деякі труднощі. З появою ЕОМ (і ПК зокрема) розробка ємних і зручних у використанні носіїв інформації стала особливо актуальною.

Паперові носії

Эволюция компьютерных носителей информации-2

У перших комп'ютерах використовувалася перфокарти і перфорована паперова стрічка, намотана на бобіни, так звана перфолента. Її прабатьками були автоматизовані ткацькі верстати, зокрема машина Жаккара, фінальний варіант якої був створений винахідником (на честь якого вона і названа) в 1808 році. Для автоматизації процесу подачі ниток використовувалися перфоровані пластини:

Эволюция компьютерных носителей информации-3

Перфокарти — картонні картки, які використовували подібний метод. Їх було багато різновидів, як з отворами, які відповідали за "1" в двійковому коді, так і текстового вигляду. Найпоширенішим був формат IBM: розмір карти становив 187х83 мм, на ній інфомація розташовувалася в 12 рядків і 80 стовпців. У сучасних термінах, одна перфокарта зберігала 120 байт інформації. Для введення інформації перфокарти потрібно було подавати в певній послідовності.

Эволюция компьютерных носителей информации-4

В перфоленте використовується той же принцип. Інформація зберігається на ній у вигляді отворів. Перші комп'ютери, створені в 40-х роках нашого століття працювали як з вводяться за допомогою перфострічки в реальному часі даними, так і використовували якусь подобу оперативної пам'яті, переважно з використанням електронно-променевих трубок. Паперові носії активно використовувалися в 20-50 роках, після чого поступово почали замінюватися магнітними носіями.

Магнітні носії

В 50-х роках почався активний розвиток магнітних носіїв. За основу взято було явище електромагнетизму (освіта магнітного поля в провіднику при пропущенні струму через нього). Магнітний носій складається з поверхні, покритої феромагнетиком і зчитує / пишучої головки (сердечник з обмоткою). За обмотці протікає струм, з'являється магнітне поле певної полярності (залежно від напрямку струму). Магнітне поле впливає на феромагнетик і магнітні частинки в ньому поляризуються в напрямку дії поля і створюють залишкову намагніченість. Для запису даних на різні ділянки виробляється вплив магнітним полем різної полярності, а при зчитуванні даних реєструються зони, в яких змінюється напрямок залишкової намагніченості феромагнетика. Першими такими носіями були магнітні барабани: великі металеві циліндри, покриті феромагнетиком. Навколо них встановлювалися зчитувальні головки.

Эволюция компьютерных носителей информации-5

Після них з'явився жорсткий диск в 1956 році, це був 305 RAMAC компанії IBM, який складався з 50 дисків діаметром 60 см, по розміром був співмірний з великим холодильником сучасного формату Side-by-Side і важив трохи менше тонни. Його обсяг становив неймовірні на ті часи 5 МБ. Головка вільно переміщалася по поверхні диска і швидкість роботи була вище, ніж у магнітних барабанів. Процес вантаження 305 RAMAC в літак:

Эволюция компьютерных носителей информации-6

Обсяг швидко почав збільшуватися і в кінці 60-х років IBM випустила високошвидкісний накопичувач з двома дисками ємністю по 30 МБ. Виробники активно працювали над зменшенням габаритів і до 1980 року жорсткий диск мав розміри 5.25-дюймового приводу. З тих часів конструкція, технології, обсяг, щільність і розміри зазнали колосальних змін і найпопулярнішими стали форм-фактори і 3.5, 2.5 дюйма, в меншій мірі — 1.8 дюйма, а обсяги вже досягають десятка терабайт на одному носії.

Эволюция компьютерных носителей информации-7

Деякий час використовувався ще формат IBM Microdrive, який вдавав із себе мініатюрний жорсткий диск у форм-факторі карти пам'яті CompactFlash тип II. Випущений в 2003 році, пізніше проданий компанії Hitachi.

Эволюция компьютерных носителей информации-8

Паралельно розвивалася магнітна стрічка. З'явилася вона разом з виходом першого американського комерційного комп'ютера UNIVAC I в 1951 році. Знову ж постаралася компанія IBM. Магнітна стрічка представляла з себе тонку пластикову смугу з магніточутливого покриттям. З тих часів використовувалася в самих різних форм-факторах.

Эволюция компьютерных носителей информации-9

Починаючи з бобін, стрічкових картриджів і закінчуючи компакт-касетами і відеокасетами VHS. У комп'ютерах використовувалися починаючи з 70 років і закінчуючи 90-ми (вже в значно менших кількостях). Часто в якості зовнішнього носія до ПК використовувався підключається магнітофон.

Эволюция компьютерных носителей информации-10

Накопичувачі на магнітній стрічці під назвою Стримери застосовуються і зараз, переважно у промисловості та великому бізнесі. На даний момент використовуються бобіни стандарту Linear Tape-Open (LTO), а рекорд в цьому році поставили IBM і FujiFilm, примудрившись записати на стандартну бобіну 154 терабайта інформації. Попередній рекорд — 2.5 терабайт, LTO 2012 року.

Эволюция компьютерных носителей информации-11

Ще один тип магнітних носіїв — дискети або флоппі-диск. Тут шар феромагнетика наноситься на гнучку, легку основу і поміщається в пластиковий корпус. Такі носії були прості з точки зору виготовлення і відрізнялися невисокою вартістю. Перша дискета мала форм-фактор 8 дюймів і з'явилася наприкінці 60-х. Творець — знову IBM. До 1975 року ємність досягла 1 МБ. Хоча популярність дискети заробили завдяки вихідцям з IBM, які заснували власну компанію Shugart Associates і в 1976 році випустили дискету формату 5.25 дюйма, ємність становила 110 КБ. До 1984 року ємність вже становила 1.2 МБ, а Sony підметушилась з більш компактним форм-фактором 3.5 дюйма . Такі дискети досі можна знайти у багатьох вдома.

Эволюция компьютерных носителей информации-12

Компанія Iomega випустила в 1980-х картриджі з магнітними дисками Bernoulli Box, ємністю 10 і 20 МБ, а в 1994 році — так звані Zip розміру 3.5 дюйма об'ємом 100 МБ, до кінця 90-х вони досить активно використовувалися, але конкурувати з компакт дисками їм було не по зубам.

Эволюция компьютерных носителей информации-13

Оптичні носії

Оптичні носії мають форму дисків, читання з них ведеться за допомогою оптичного випромінювання, зазвичай лазера. Промінь лазера прямує на спеціальний шар і відбивається від нього. При відображенні промінь модулюється найдрібнішими виїмками на спеціальному шарі, при реєстрації та декодуванні цих змін відновлюється записана на диск інформація. Вперше технологію оптичного запису з використанням світлопропускаючого носія була розроблена Девідом Полом Греггом в 1958 році і запатентована в 1961 і 1990 роках, а в 1969 році компанія Philips створила так званий LaserDisc, в якому світло відбивалося. Вперше публіці LaserDisc був показаний в 1972 році, а в продаж надійшов в 1978. За розміром він був близький до вінілових пластинках і призначався для фільмів.

Эволюция компьютерных носителей информации-14

В сімдесятих роках почалася розробка оптичних носіїв нового зразка, в результаті Philips і Sony представили в 1980 році формат CD (Compact Disk), який був вперше продемонстрований в 1980 році. У продаж компакт-диски та апаратура надійшли в 1982 році. Спочатку використовувалися для аудіо, поміщалося до 74 хвилин. У 1984 році Philips і Sony створили стандарт CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory) для будь-яких типів даних. Обсяг диска становив 650 МБ, пізніше — 700 МБ. Перші диски, які можна було записувати в домашніх умовах, а не на заводі були випущені в 1988 році і отримали назву   CD-R (Compact Disc Recordable), а CD-RW, що дозволяють багаторазову перезапис даних на диску, з'явилися вже в 1997.

Эволюция компьютерных носителей информации-15

Форм-фактор не змінювався, збільшувалася щільність запису. У 1996 році з'явився формат DVD (Digital Versatile Disc), який мав ту ж форму і діаметр 12 см, а об'єм — 4.7 ГБ або 8.5 ГБ у двошарового. Для роботи з DVD-дисками були випущені відповідні приводи, назад сумісні з CD. У наступні роки було випущено ще декілька стандартів DVD.

Эволюция компьютерных носителей информации-16

У 2002 році світу були представлені два різних і несумісних формату оптичних дисків нового покоління: HD DVD і Blu-ray Disc (BD). В обох випадках для запису і читання даних використовується блакитний лазер з довжиною хвилі 405 нм, що дозволило ще збільшити щільність. HD DVD здатний зберігати 15 ГБ, 30 ГБ або 45 ГБ (один, два або три шари), Blu-ray — 25, 50, 100 і 128 ГБ. Останній став більш популярний і 2008 році компанія Toshiba (один з творців) відмовилася від HD DVD.

Эволюция компьютерных носителей информации-17

Напівпровідникові носії

Эволюция компьютерных носителей информации-18

У 1984 році компанія Toshiba запропонувала напівпровідникові носії, так звану флеш-пам'ять NAND, яка стала популярна через десятиліття після винаходу. Другий варіант NOR був запропонований Intel в 1988 році і використовується для зберігання програмних кодів, наприклад BIOS. NAND-пам'ять використовується зараз в картах пам'яті, флешках, SSD-накопичувачах і гібридних жорстких дисках.

Эволюция компьютерных носителей информации-19

Технологія NAND дозволяє створювати чіпи з високою щільністю запису, вона компактна, менш енергозатратна у використанні і має більш високу швидкість роботи (в порівнянні з жорсткими дисками). Основним мінусом на даний момент є досить висока вартість.

Эволюция компьютерных носителей информации-20

Хмарні сховища

Эволюция компьютерных носителей информации-21

З розвитком всесвітньої мережі, збільшенням швидкостей і мобільного інтернету з'явилися численні хмарні сховища, в яких дані зберігаються на численних розподілених в мережі серверах. Дані зберігаються і обробляються в так званому віртуальному хмарі і користувач має до них доступ за наявності доступу в інтернет. Фізично сервери можуть знаходитися віддалено один від одного. Є як спеціалізовані сервіси типу Dropbox, так і варіанти компаній-виробників ПЗ або пристроїв. У Microsoft — OneDrive (раніше SkyDrive), iCloud у Apple, Google Диск і так далі.