Память с движущимися частями:«Диски»

Самыми ранними формами хранения цифровых данных с движущимися частями были перфокарты.

Жозеф Мари Жаккард изобрел ткацкий станок в 1780 году, который автоматически выполнял инструкции по ткачеству, аккуратно вставляя отверстия в бумажных карточках.

Эта же технология была адаптирована к электронным компьютерам в 1950-х годах, когда карты считывались механически (контакт металла с металлом через отверстия), пневматически (воздух, продуваемый через отверстия, наличие отверстия, обнаруживаемое противодавлением воздушного сопла), или оптически (свет сквозь отверстия).

Улучшением по сравнению с бумажными картами является бумажная лента, которая до сих пор используется в некоторых промышленных средах (особенно в производстве станков с ЧПУ), где требования к хранению данных и скорости невысоки, а надежность высоко ценится.

Вместо древесноволокнистой бумаги часто используется майлар, причем наиболее популярным методом является оптическое считывание ленты.

Магнитная лента (очень похожая на аудио- или видеокассету) была следующим логическим усовершенствованием носителей информации.

Он по-прежнему широко используется сегодня в качестве средства хранения «резервных» данных для архивирования и аварийного восстановления для других, более быстрых методов хранения данных.

Как и бумажная лента, магнитная лента имеет последовательный, а не произвольный доступ. В ранних домашних компьютерных системах для хранения данных в модулированной форме использовалась обычная аудиокассета, при этом двоичные единицы и нули представлялись разными частотами (аналогично передаче данных с ЧМН).

Скорость доступа была ужасно низкой (если вы читали текст ASCII с ленты, вы могли почти не отставать от скорости появления букв на экране компьютера!), Но это было дешево и довольно надежно.

Лента страдала тем недостатком, что обеспечивала последовательный доступ. Чтобы устранить это слабое место, были созданы магнитные накопители с носителями в форме диска или барабана.

Электродвигатель обеспечивал движение с постоянной скоростью. Была предоставлена ​​подвижная катушка чтения / записи (также известная как «головка»), которую можно было расположить с помощью серводвигателей в различных местах по высоте барабана или по радиусу диска, обеспечивая почти случайный доступ (вы могли бы по-прежнему приходится ждать, пока барабан или диск повернутся в правильное положение, когда катушка чтения / записи достигнет нужного положения).

Форма диска лучше всего подходит для портативных носителей, поэтому гибкий диск родился.

Дискеты (так называемые, потому что магнитные носители тонкие и гибкие) изначально выпускались в форматах диаметром 8 дюймов.

Позже была представлена ​​разновидность 5-1 / 4 дюйма, которая стала практичной благодаря достижениям в области плотности частиц среды. При прочих равных, на большем диске больше места для записи данных.

Однако плотность хранения можно улучшить, сделав меньшие по размеру зерна оксида железа на подложке диска.

Сегодня 3-1 / 2-дюймовые гибкие диски являются выдающимся форматом с емкостью 1,44 МБ (2,88 МБ на дисках SCSI).

Другие форматы портативных накопителей становятся популярными:диски IoMega размером 100 Мбайт «ZIP» и 1 Гбайт «JAZ» появляются в качестве оригинального оборудования на некоторых персональных компьютерах.

Тем не менее, недостатком дисководов для гибких дисков являются жесткие условия эксплуатации, поскольку они постоянно извлекаются из приводного механизма, который считывает, записывает и вращает носитель.

Первые диски были закрытыми, изолированными от пыли и других твердых частиц и определенно не портативный.

Хранение носителя в замкнутом пространстве позволило инженерам полностью избежать пыли, а также паразитных магнитных полей.

Это, в свою очередь, позволило значительно уменьшить расстояние между головкой и магнитным материалом, в результате чего магнитное поле, сфокусированное на более жесткой фокусировке, могло записывать данные на магнитный материал.

На следующей фотографии показана «пластина» жесткого диска емкостью примерно 30 Мбайт. Шариковая ручка установлена ​​в нижней части подноса для справки по размеру:

В современных дисковых накопителях используется несколько пластин из жесткого материала (отсюда и название «жесткий диск») с несколькими головками чтения / записи для каждой пластины.

Зазор между головой и тарелкой намного меньше диаметра человеческого волоса. Если герметичная среда внутри жесткого диска будет загрязнена наружным воздухом, жесткий диск выйдет из строя. Между пластинами и пластинами будет скапливаться пыль, вызывая повреждение поверхности носителя.

Вот винчестер с четырьмя пластинами, хотя угол съемки позволяет смотреть только на верхнюю пластину.

Это устройство укомплектовано приводным двигателем, головками чтения / записи и сопутствующей электроникой. Его емкость составляет 340 Мбайт, а длина примерно такая же, как у шариковой ручки, показанной на предыдущей фотографии:

Хотя технология неподвижных частей неизбежно заменит механические приводы в будущем, современные электромеханические приводы продолжают конкурировать с «твердотельными» энергонезависимыми запоминающими устройствами по плотности хранения и более низкой стоимости. В 1998 году был анонсирован жесткий диск емкостью 250 Мбайт, размером примерно с четверть (меньше, чем металлический диск в центре последней фотографии жесткого диска)! В любом случае плотность и надежность хранения, несомненно, продолжат улучшаться.

Стимулом для развития технологий хранения цифровых данных стало появление музыки с цифровым кодированием.

Совместное предприятие Sony и Phillips привело к выпуску «компакт-аудиодиска» (CD) для широкой публики в конце 1980-х.

Эта технология предназначена только для чтения, поскольку носитель представляет собой прозрачный пластиковый диск с тонкой алюминиевой пленкой.

Двоичные биты кодируются как ямки в пластике, которые изменяют длину пути маломощного лазерного луча. Данные считываются маломощным лазером (луч которого может быть сфокусирован более точно, чем обычный свет), отражаясь от алюминия к приемнику фотоэлемента.

Преимуществ компакт-дисков перед магнитной лентой великое множество. Информация в цифровом формате устойчива к коррупции.

Поскольку в работе нет контакта, износ во время игры отсутствует. Будучи оптическими, они невосприимчивы к магнитным полям (которые могут легко повредить данные на магнитной ленте или дисках).

Можно приобрести приводы для записи компакт-дисков, которые содержат мощный лазер, необходимый для записи на чистый диск.

Вслед за музыкальной индустрией индустрия видео-развлечений использовала технологию оптического хранения, представив Digital Video Disc , или DVD.

При использовании пластикового диска такого же размера, как и в музыкальном компакт-диске, на DVD используются более мелкие углубления для достижения гораздо большей плотности хранения.

Эта увеличенная плотность позволяет кодировать полнометражные фильмы на DVD-носителях вместе с мелочами о фильме, заметками режиссера и т. Д.

Много усилий направлено на разработку практичного оптического диска для чтения / записи (CD-W). Был обнаружен успех в использовании химических веществ, цвет которых может быть изменен под воздействием яркого лазерного света, а затем «прочитан» светом меньшей интенсивности. Эти оптические диски сразу идентифицируются по их характерным цветным поверхностям, в отличие от серебристой нижней стороны стандартного компакт-диска.

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ТАБЛИЦЫ:

• Рабочий лист устройств памяти