История магнитных дисков

История магнитных дисков

В 2006 году устройства хранения данных на магнитных дисках отметят полувековой юбилей.

Идея хранения больших объемов данных на внешних магнитных носителях возникла практически одновременно с самими компьютерами. Первыми появились ленты, а вслед за ними — барабаны. Преимуществом лент была практически неограниченная площадь носителя, а недостатком — необходимость последовательного доступа. Напротив, достоинство барабанов состояло в возможности прямого доступа, зато увеличить площадь их магнитной поверхности в заданном объеме было нельзя. С «геометрической» точки зрения единственной альтернативой этим типам носителей оказались накопители, в которых магнитная поверхность располагается на стеке вращающихся дисков, в просторечии — «блинов». Во-первых, их площадь можно увеличивать за счет количества «блинов», а во-вторых, возможен прямой доступ к записанным данным. Магнитные диски впервые были реализованы в начале 50-х годов в исследовательской лаборатории корпорации IBM, расположенной в Сан-Хосе (Калифорния).

С тех пор прошло более полувека, но чего-то иного, способного заменить диски, пока не придумано. По всей Земле вращается свыше 2 млрд шпинделей, на которых записаны петабайты данных, и так будет, по всей видимости, еще много лет. При этом «привязанность» процессоров, содержащих сотни миллионов транзисторов на одном кристалле, к довольно примитивному на первый взгляд механическому устройству выглядит довольно странной. Не случайно на протяжении долгой истории дисков им (как, к примеру, и мэйнфреймам), неоднократно предсказывали неизбежную кончину. Однако и те и другие с завидной регулярностью реинкаринировались, появлялись все новые и новые технические решения, которые позволяли отложить казавшееся делом решенным расставание на неопределенное время. Современные диски настолько миниатюрны и совершенны, что пользователи забывают или даже не догадываются об их механической природе. Твердотельные диски, которые, несомненно, когда-то придут на смену традиционным механическим устройствам, уже сейчас превосходят их по всем показателям, но стоят на порядки дороже и в обозримом будущем вряд ли смогут с ними конкурировать.

Одна из самых важных технических тенденций, обеспечившая дискам долгожительство, — уменьшение их физических размеров. Миниатюризация позволяет радикально снижать необходимую для вращения потребляемую мощность, величина которой пропорциональна диаметру в четвертой степени. Обычно при переходе на стандарт, подразумевающий меньший диаметр дисков, их емкость сначала уменьшается, но потом, благодаря повышению плотности записи, резко растет. В свою очередь, уменьшение размеров и потребляемой мощности приводит к расширению сферы применения. Когда-то диски могли использоваться только в компьютерных центрах, затем — в персональных компьютерах, а в современных условиях — в мобильных устройствах. На каждой новой «волне» рынок возрастает на порядки.

Дисковый накопитель, как и большинство изобретений, связанных с компьютерами, появился в результате индивидуального творчества. Создатель этого незаменимого устройства Рейнолд Джонсон (1906-1998) — неутомимый изобретатель-универсал и обладатель множества патентов — почти всю свою долгую жизнь проработал в IBM. Даже уйдя в отставку, Джонсон продолжал творить и в дополнение к славе изобретателя дисков получил широкую известность как автор игрушек.

Изобретательская карьера Джонсона началась с создания электронного устройства для считывания бланков в 30-е годы XX века, когда он работал школьным учителем. Предложенный им прибор оказался настолько эффективным, что компания IBM пригласила его к себе на работу. Использованная в этом приборе технология (в последующем она была названа электрографией) позволяла переводить метки, нанесенные специальным карандашом, с бумажного бланка на единственный существовавший в ту пору машинный носитель — перфокарты. Потом Джонсон сделал множество других изобретений, в том числе создал кассетные магнитные ленты, но, разумеется, главное его достижение — первый в истории компьютерных систем дисковый накопитель. За свои изобретения Джонсон был награжден в 1986 году Национальной технологической медалью.

В 1953 году Джонсон был назначен на должность руководителя исследовательской лаборатории IBM, расположенной в Сан-Хосе, и в последующем она стала для корпорации основным центром разработки технологий магнитных дисков. Географическая удаленность лаборатории от штаб-квартиры обеспечивала относительную свободу действий и позволяла вести несанкционированную разработку прибора, получившего название RAMAC (Random-Access Method of Accounting and Control — «произвольный метод доступа и управления»). Самодеятельность Джонсона не сразу была оценена по достоинству, и по результатам инспекционной поездки высшее руководство сначала выразило недоверие к проекту, посчитав его излишне затратным. Но Джонсон проявил упорство и в феврале 1954 года сумел впервые переписать данные с перфокарт на диск.

В ноябре того же года разработка RAMAC получила официальное признание, а в 1956 году был выпущен серийный дисковый накопитель IBM 350 — первое устройство с подвижной головкой для чтения и записи. Этот диск стал частью системы IBM 305, в состав которой входили также считыватель с карт и принтер. RAMAC весил более тонны и был способен хранить 5 млн символов в 7-битовой кодировке на 50 (!) «блинах» диаметром 24 дюйма, покрытых краской с окисью железа. Кстати,