Dyski twarde kiedyś i dziś. Sześć dekad ewolucji

Dyski twarde kiedyś i dziś. Sześć dekad ewolucji
Pierwszy dysk twardy był koszmarnie powolny, ważył tonę i miał 5 MB pojemności. Dziś w
jego ogromnej obudowie, można by zmieścić tysiące współczesnych napędów HDD lub
SSD.
Pomimo groteskowych, według dzisiejszych standardów, rozmiarów i wagi, opracowany w
1956 roku dysk twardy IBM 350 przeszedł do historii jako jeden z kamieni milowych
przemysłu komputerowego.
Od szafy do walizki
IBM 350 okazał się prawdziwym przełomem technologicznym jeśli chodzi o magazynowanie
danych. Dzięki wykorzystaniu 50 talerzy magnetycznych o średnicy 24 cali, wirujących z
prędkością 1200 obrotów na minutę, praktycznie pod każdym względem wyprzedzał
popularne wówczas rozwiązania – karty dziurkowane oraz pamięć bębnową.
W latach 1956-61 koncern IBM wyprodukował ponad 1000 komputerów IBM 305 RAMAC
wyposażonych w napędy dyskowe. Pomimo upływu blisko 60 lat, współczesne dyski twarde
wciąż działają na tej samej zasadzie co IBM 350.
Idąc za ciosem i bazując na doświadczeniach z modelu 350, IBM tworzył w latach 60-tych
coraz bardziej zaawansowane konstrukcje. Dysk IBM 1301 z 1961 roku mieścił 28 MB danych
na 25 talerzach. Każdy z nich miał dedykowaną głowicę, co pozwoliło skrócić czas dostępu do
danych z 600 do 180 ms. W 1965 roku powstał moduł dyskowy IBM 2310, korzystający z
wymiennych kartridżów o pojemności 1 MB. Magazynowanie i przenoszenie danych stało się
proste, gdyż zawierający magnetyczny talerz kartridż mieścił się w walizce.
Mainframe kontra komputer dla każdego
W 1970 roku na rynku zadebiutował IBM 3300 (Model 1) z przełomowym mechanizmem
korekcji błędów. System składał się z dwóch modułów z wymiennymi nośnikami i kosztował
równowartość dzisiejszych 400 tys. dolarów. Pojedynczy nośnik danych (tzw. Disk Pack)
zawierał w sobie 11 talerzy o średnicy 14-cali i oferował pojemność 100 MB, a począwszy od
1974 roku – 200 MB. Moduły można było ze sobą łączyć, więc dyski twarde po raz pierwszy
były w stanie zaoferować gigabajtowe pojemności. Nadal poważną przeszkodą były duże
rozmiary napędu.
Magnetyczne dyski talerzowe po raz pierwszy spotkały się z realną konkurencją w 1976 roku.
Firma Dataram zaprezentowała wtedy napęd Bulk Core, który dziś uważany jest za przodka
dysków SSD (Solid State Drive). Wykorzystywał on tzw. pamięć ferrytową, której
charakterystyczną cechą był brak elementów mechanicznych. Czas dostępu do danych
wynosił zaledwie 2 ms. Rozwiązanie było interesujące, ale też niezwykle kosztowne i przez to
mało praktyczne. Gdyby przełożyć cenę pamięci Bulk Core na obecne warunki – 1 TB
przestrzeni dyskowej kosztowałby ok. 1,6 mld dolarów. Bill Gates za cały swój majątek,
mógłby więc kupić około 49 TB miejsca na dane. Niewiele jak na najbogatszego człowieka na
świecie.
Prawdziwa rewolucja w dyskach twardych nastąpiła dopiero w 1980 roku, gdy firma Shugart
Technology zaprezentowała napęd ST-506. Oferował on pojemność identyczną jak IBM 350
w 1956 roku, czyli 5 MB. Miał jednak „miniaturowy” format 5,25 cala i ważył zaledwie 3,2 kg.
Można go było zmieścić w obudowach pierwszych komputerów PC. ST-506 odniósł spory
rynkowy sukces, a firma Shugart dziś jest znana jako Seagate.
Kolejną istotną innowacją na rynku była premiera dysku Rodime RO352 w 1983 roku. Ta
nieistniejąca dziś szkocka firma zdołała zmieścić napęd HDD o pojemności 10 MB w 3,5calowej obudowie. Tak narodził się standard, z którego korzystają dziś wszystkie
„desktopowe” modele dysków HDD.
Pecetowa rewolucja
Lata 80-te na rynku dysków twardych były okresem pędzącej miniaturyzacji i standaryzacji.
Powstały interfejsy SCSI oraz IDE, a japoński koncern Toshiba opracował w drugiej połowie
dekady technologię pamięci półprzewodnikowych NAND flash.
W 1988 roku na rynku zadebiutował pierwszy dysk HDD w formacie 2,5 cala - PrairieTek 220
o pojemności 20 MB. Podobnie jak Rodime RO352, uznawany jest on za kamień milowy w
ewolucji HDD. Dekadę później dyski 2,5 cala zaczęły być masowo stosowane w laptopach. W
2006 roku format 2,5 cala stał się standardem na rynku napędów SSD z interfejsem SATA.
Na początku lat 90-tych dyski twarde puchły pod względem oferowanych pojemności i
przyspieszały, korzystając z boomu na komputery PC. IBM pierwszy gigabajtowy model HDD
wprowadził na rynek już w 1991 roku. Był to model 0663 Corsair - 3,5-calowa konstrukcja z 8
talerzami. Rok później firma Seagate zaprezentowała napęd o pojemności 2,1 GB z talerzami
wirującymi z prędkością 7200 RPM.
W 1995 roku izraelska firma M-Systems stworzyła pierwszy dysk FFD (Fast Flash Disk), który
swoim formatem 3,5 cala nawiązywał do klasycznych dysków twardych, jednak oparty został
na kościach pamięci NAND. Nie posiadał żadnych ruchomych elementów, oferował bardzo
krótki czas dostępu i co istotne, uważany był za nośnik wyjątkowo trwały i niezawodny.
Rozwiązania spod znaku FFD kosztowały krocie ze względu na bardzo wysokie ceny
zastosowanych w nich pamięci, ale przypadły do gustu m.in. wojskowym. Trafiły również do
rejestratorów lotu, popularnie nazywanych czarnymi skrzynkami.
Koniec XX wieku to czasy talerzy wirujących z zawrotnymi prędkościami. W 1996 roku
Seagate stworzył dyski twarde z rodziny Cheetah. Pierwsze modele rozpędzały się do 10000
RPM, a w modelu Cheetah X15 z 2000 roku talerze obracały się z prędkością 15000 RPM.
Były to najszybsze dyski z interfejsem IDE. Doceniano je za wydajność, przeklinano za
generowany hałas.
SATA zmienia wszystko
Można śmiało powiedzieć, że XXI wiek nastał dla dysków twardych pod koniec 2002 roku,
wraz z premierą uniwersalnego interfejsu SATA. Nową generację napędów HDD pokochali
gracze. Szczególnie ci, których stać było na zakup dwóch dysków i połączenie ich w macierz
RAID0. Złącze SATA szybko stało się standardem i równie szybko ewoluowało. W 2004 roku
debiutowała jego druga generacja (SATA 3 Gb/s), a pięć lat później trzecia (SATA 6 Gb/s).
Gdy w 2006 roku magnetycznym dyskom talerzowym stuknął piąty krzyżyk, zaczęły tanieć
drogie wcześniej pamięci NAND flash. HDD zyskały groźnego konkurenta w postaci
pierwszych, dostępnych dla Kowalskiego, dysków SSD.
Pionierami nowej technologii byli dwaj rynkowi potentaci – Samsung oraz SanDisk. W 2010
roku do peletonu dołączyła firma Plextor, znana z produkcji wysoko cenionych napędów
optycznych. Wprowadzony na rynek przełomie 2010/2011 model Plextor M2S był jednym z
pierwszych dysków SSD korzystających z interfejsu SATA 6 Gb/s.
Pojemność czy szybkość?
Magiczna bariera pojemności dysków HDD wynosząca 1 TB została przekroczona w 2007
roku przez firmę Hitachi. Aby osiągnąć tą samą pojemność przy pomocy pierwszego dysku
twardego, musielibyśmy połączyć ze sobą 200 tys. modułów IBM 350. Zakładając, że każdy z
nich ważył tonę, uzyskalibyśmy masę odpowiadającą wyporności dwóch atomowych
lotniskowców lub jednego supertankowca. To było osiem lat temu. Dziś dyski twarde są w
stanie zmieścić na 3,5-calowym nośniku nawet 10 TB danych.
Współczesne dyski wciąż nie oferują takich pojemności, jednak mają inny, ważniejszy atut –
nieosiągalną dla napędów HDD szybkość odczytu oraz zapisu danych. Połączenie wydajnych
kontrolerów i coraz tańszych pamięci NAND flash o błyskawicznym czasie dostępu,
doprowadziło do kolejnej rewolucji. Dziś coraz częściej dyski talerzowe są traktowane jako
magazyny danych, wracając niejako do swoich korzeni. W nowych komputerach, zamiast
powolnych ale pojemnych napędów HDD, coraz częściej znajdziemy mniejsze ale
wielokrotnie wydajniejsze dyski SSD.
Skąd ta zmiana? Generują ją spadające ceny SSD oraz rosnące potrzeby użytkowników –
szczególnie graczy. Blisko dekadę temu, pierwsze dostępne w sklepach dyski SSD oferowały
32 GB miejsca na dane i kosztowały tyle ile nowy laptop średniej klasy (ok. 700 dolarów).
Dziś popularne modele o pojemności 256 GB, możemy kupić za siedmiokrotnie niższą cenę –
wydając mniej niż 400 złotych (ok. 100 dolarów). Pojemność takiego nośnika jest w
zupełności wystarczająca dla kogoś, kto dane przechowuje poza komputerem – na dysku
zewnętrznym lub w internetowej chmurze. W 2007 roku Kowalski mógł o dysku SSD tylko
pomarzyć. Dziś może z jego pomocą, stosunkowo niewielkim kosztem, zmodernizować
swojego peceta.
Autor: Plextor, www.plextor.com
Materiały źródłowe, które wykorzystano przy tworzeniu tego artykułu:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
https://en.wikipedia.org/wiki/History_of_IBM_magnetic_disk_drives
https://www.cs.auckland.ac.nz/historydisplays/FifthFloor/MagneticDataStorage/MagneticDisks.php
https://www.staff.ncl.ac.uk/roger.broughton/museum/DASD/index.htm#200426
https://www-03.ibm.com/ibm/history/index.html
www.seagate.com
www.plextor.com
http://www.storagesearch.com/chartingtheriseofssds.html
http://chmhdd.wikifoundry.com/