что такое байт данных

Что такое байт данных

Байт (англ. byte ) — единица хранения и обработки цифровой информации; совокупность битов, обрабатываемая компьютером одномоментно. В современных вычислительных системах байт считается равным восьми битам, в этом случае он может принимать одно из 256 (2 8 ) различных значений (состояний, кодов). Однако в истории компьютеров известны решения с другим размером байта (например, 6 битов, 32 бита, 36 битов), поэтому иногда в компьютерных стандартах и официальных документах для обозначения 8-битного слова используется термин «октет» (лат. octet ).

В большинстве вычислительных архитектур байт — это минимальный независимо адресуемый набор данных.

Содержание

История

Название «байт» (слово byte представляет собой сокращение словосочетания BinarY TErm — «двоичный терм») было впервые использовано в 1956 году В. Бухгольцем (англ. Werner Buchholz ) при проектировании первого суперкомпьютера IBM 7030 (англ.) для пучка одновременно передаваемых в устройствах ввода-вывода шести битов. Позже, в рамках того же проекта, байт был расширен до восьми бит.

Ряд ЭВМ 1950-х и 1960-х годов (БЭСМ-6, М-220) использовали 6-битовые символы в 48-битовых или 60-битовых машинных словах. В некоторых моделях ЭВМ производства Burroughs Computer Corporation (англ.) (ныне Unisys) размер символа был равен 9 битам. В советской ЭВМ Минск-32 использовался 7-битный байт.

Байтовая адресация памяти была впервые применена в системе IBM System/360. В более ранних компьютерах адресовать можно было только целиком машинное слово, состоявшее из нескольких байтов, что затрудняло обработку текстовых данных.

8-битные байты были приняты в System/360, вероятно, из-за использования BCD-формата представления чисел: одна десятичная цифра (0-9) требует 4 бита (тетраду) для хранения; один 8-битный байт может представлять две десятичные цифры. 6-битные байты могут хранить только по одной десятичной цифре, два бита остаются незадействованными.

По другой версии, 8-битный размер байта связан с 8-битным же числовым представлением символов в кодировке EBCDIC.

По третьей версии, из-за двоичной системы кодирования в компьютерах наиболее выгодными для аппаратной реализации и удобными для обработки данных являются длины слов кратные степеням 2, в том числе и 1 байт = 2 3 = 8 битов, системы и компьютеры с длинами слов не кратными степеням 2 отпали из-за невыгодности и неудобства.

Постепенно 8-битные байты стали стандартом де-факто и с начала 1970-х в большинстве компьютеров байты состоят из 8 бит и размер машинного слова кратен 8 битам.

Из соображений удобства единицы нетекстовых типов данных также делают кратными 8 битам, например:

Количество состояний (кодов) в байте

Количество состояний (кодов, значений), которое может принимать 1 восьмибитный байт с позиционным кодированием, определяется в комбинаторике, равно количеству размещений с повторениями и вычисляется по формуле:

Производные единицы

Иногда десятичные приставки используются и в прямом смысле, например, при указании ёмкости жёстких дисков: у них гигабайт может обозначать не 1 073 741 824=1024 3 байтов, а миллион килобайтов (то есть 1 024 000 000 байтов), а то и просто миллиард байтов.

Обозначение

Межгосударственный (СНГ) стандарт ГОСТ 8.417-2002 [1] («Единицы величин») в «Приложении А» для обозначения байта регламентирует использование русской заглавной буквы «Б». Кроме того, констатируется традиция использования приставок СИ вместе с наименованием «байт» для указания множителей, являющихся степенями двойки (1 Кбайт = 1024 байт, 1 Мбайт = 1024 Кбайт, 1 Гбайт = 1024 Мбайт и т. д., причём вместо строчной «к» используется заглавная «К»), и упоминается, что подобное использование приставок СИ не является корректным.

Использование заглавной буквы «Б» для обозначения байта соответствует требованиям ГОСТ и позволяет избежать путаницы между сокращениями от байт и бит. Однако следует учитывать, что в стандарте нет сокращения для «бит», поэтому использование записи вроде «Гб» как синонима для «Гбит» недопустимо.

Склонение

Источник

Что такое бит, байт килобайт, мегабайт, гигабайт, терабайт и как они связаны между собой?

Приветствую, на связи Алексей! Все, кто так или иначе работает или с компьютером, или с планшетом, сталкивается с такими понятиями, как «бит», «байт», «мегабайт» и пр.

А не сталкиваться с ними невозможно, поскольку это единицы измерения информации, которую мы получаем в интернете, копируем на флешки или переносим на диски. Представляя себе этот самый объем файлов, мы сможем выбирать необходимый носитель, чтобы хватило места для копируемых файлов.

В противном случае вы, просто на просто, не сможете сохранить информацию. Любой файл имеет свой определенный объем или, как еще говорят, «вес». Таким образом, байт, мегабайт, гигабайт, терабайт, петабайт и пр. определяют емкостное количество любого цифрового хранилища. У этих единиц есть родственные: мегабит, мегабайт и гигабит и многие их путают. Но, в отличие от битов, байтов, мегабит и мегабайт применимы при изменении скорости передачи данных, т. е. интернета.

Итак, давайте разберемся, что это за единицы объема информации, что они означают и как переводятся одна в другую.

Единицы измерения информации, история возникновения

Для чего нужны единицы измерения информации? Ведь это такое эфемерное понятие… До этого уже измеряли практически все, что можно измерить. Но вот как быть с информацией? Казалось бы, как можно измерить информацию заключенную, например, на листочке бумаги или же выраженную звуком. Однако можно. Для нее была придумана такая минимальная единица, как бит. И ввел ее в 1948 году Клод Элвуд Шеннон.

В своей статье «Математическая теория связи» он впервые ввел такое слово, как «bit», которым и обозначил наименьшую единицу количества информации. Правда слово это он позаимствовал у Джона Тьюки, который использовал это слово, как сокращенное от «binary digit». Родился Клод Шеннон в 1916 году в городе Гэйлорде штата Мичиган. С детства он увлекался техникой и математикой.

Это казалось бы рядовое событие явилось одним из тех кирпичиков, на котором стоит фундамент того, что мы называем «информационные технологии». С появлением единиц измерения информации, человечество постепенно осознало, что все знания на земле можно перевести в цифровые значения; в этом же виде информацию можно передать на расстояние хранить и обрабатывать.

В 1940 году Клод Шеннон защитил диссертацию, в которой доказал, что работу переключателей и реле в электрических схемах можно представить методами алгебры. Эта работа, впоследствии, стала основополагающей для развития такого раздела кибернетики, как теория информации. Таким образом, это понятие исчисления количества информации прижилось и сейчас имеет очень широкое применение.

Наравне с битом, существует и еще одна единица количества информации – байт.

Что такое бит и байт?

Что же такое эти самые бит и бай?. Как говорилось ранее, бит – это сокращенное слово от «binary digit», что означает двоичное или бинарное число. Таким образом бит воспринимает два числа – 0 или 1.

Но восемь бит представляют собой уже символ и называется это – байт. Таких последовательностей, состоящих из восьми бит 256. Этого вполне достаточно, что бы представить любой символ.

Таким образом, каждый символ равен восьми битам или одному байту. Термин «байт» был введен гораздо позже термина «бит». В 1964 году его ввел Вернер Бухгольц, который работал в IBM.

Название этого термина произошло от названия BInary digiT Eight, что означает двоичное число восемь. Что бы не путать новое название с уже имеющимся BIT (BInary digiT), буква I была заменена на букву Y. В результате и появилось новое название BYTE (байт).

Как и другие системы исчисления, веса, объема, расстояния, единицы измерения информации имеют несколько вариантов, обозначающихся приставками: килобайт, мегабайт, терабайт и пр.

Так же как, скажем граммы переводятся в килограммы и наоборот, единицы информации тоже могут переходить одна в другую. Используя их, мы можем четко определять каков у нас объем необходимой информации, и какое хранилище хорошо подойдет для ее переноса или хранения.

Способы перевода битов в байты

Самой маленькой единицей именно хранения информации, считается мегабайт, которое обозначается, как МБ. Например, одна песня занимает в среднем от 3 до 5 Мб. Популярные некогда CD-диски были объемом в 650 Мб. Впрочем, и самая «весомая» флешка была в 250 Мб. Сейчас эти объемы уже никого не устроят. В переводе мер, 1 мегабайт равен 1024 Килобайтам.

Сейчас оптимальной единицей хранения информации считается гигабайт – Гб. Посмотрите на свои накопители информации, они все измеряются в гигабайтах. Пришедший на смену CD-диску DVD-диск имеет объем уже в 4,7 ГБ. Жесткие диски компьютеров измеряются уже минимум в 500 Гб.

Но развитие технических характеристик носителей не стоит на месте и сейчас уже в ходу новые объемы, такие как «терабайты». При покупке нового компьютера жесткий диск в ГБ нас уже не устраивает, подавай в ТБ. На сегодня, практически вся информация, которая «гуляет» по сети интернет уже измеряется в терабайтах. Все эти единицы легко переводятся друг в друга.

Но и это еще не предел. Существуют такие единицы, как Петабайты Пб. В одном петабайте находится уже 1024 Тб, в одном Тб – 1024 ГБ, в одном Гб – 1024 Мб, в одном Мб – 1024 Кб. Можно подсчитать, сколько таких Кб будет содержаться в одном Пб.

Например, в стандартный лист А4 формата содержится около 100 килобайт печатного текста. В одном же Пб содержится уже пятьсот миллиардов страниц такого текста. И еще одна, самая большая единица хранения информации – Эксабайт Эб. В одном Эб содержится уже 1024 петабайтов. Это достаточно огромное хранилище, которое пока вряд ли необходимо рядовому пользователю.

Например, в 1 ЭБ можно «уместить» одиннадцать миллионов видео в стандарте высокого разрешения. Кто-то может облизнется от такого объема. Но, не отчаивайтесь, не далеко то время, когда наши компьютеры будут снабжены такими жесткими дисками.

Кстати, если говорить о звуках, то примерно подсчитано, что все слова, произнесенные людьми можно уместить в 5Эб. Что бы самостоятельно определить сколько в байтах битов, в гигабайтах килобайт и т.д., можно воспользоваться такой схемой.

Если вы не хотите заморачиваться математическими подсчетами, можно или в табличном редакторе MS Excel создать форму для пересчета, или же воспользоваться онлайн конвертерами.

Как видите, ничего сложного в понятии количества информации нет. Но представлять себе это необходимо, поскольку мы всегда храним нужную информацию, переносим ее с одного места на другое. От этого зависит выбор хранилища для нашей информации. Успехов!

Источник

Бит и байт — что это такое и отличия

Развитие компьютерных технологий принесло миру новые термины и понятия. Среди них часто можно увидеть такие слова, как бит и байт. Не каждый человек способен дать им определение или объяснить, в чем заключается разница между этими понятиями. Для того чтобы понять все особенности, нужно провести сравнение и сделать по их результатам выводы.

Определение понятий

Прежде чем дать определение, нужно подумать, что можно измерить в битах или байтах. Об этом не задумываются люди, которые используют компьютеры в бытовых целях, но для специалистов или просто интересующихся подобная информация является ценной и даже значимой. Причиной для того чтобы задуматься, в чем же состоит разница между битами и байтами, является постоянное совершенствование технологий. В результате на устройствах или комплектующих появляются новые сокращения, а в инструкциях – новые определения и значения. Если понятия с приставкой «кило» помогают понять, что речь идет о значениях, измеряемых в тысячах, то в случае с простыми словами, такими как бит или байт, все намного сложнее. Не все знают, что же это такое.

Битом принято называть минимальную систему измерения, в которой участвует определенное количество информации. Сравнить ее можно с буквами в составе алфавита. Если рассматривать особый элемент программирования – двоичную систему, то бит будет равен в ней одному разряду.

Байт является единицей, в которой измеряется хранение и обработка цифровой информации. Она представляет собой совокупность битов. Их система может обрабатывать одновременно. Если сравнивать с лингвистическими науками, то байт можно сравнить с целым словом, состоящим из букв – битов.

Сравнение

Проводить сравнение нужно по разным параметрам. Основным является объем. В случае с байтом он вмещает в себя 8 битов. Особенностью является тот факт, что бит может принимать значение 0 или 1,но байт — от 0 до 256. Когда речь идет о скорости передачи данных, применяются значения с указанием времени за которое происходит передача. Общепринято использовать для этого секунды. Указываться в этом случае будет так: бит/с и байт/с (Кбит/с и Кб/с, соответственно, когда речь идет о больших объемах). Эти параметры существенно отличаются друг от друга.

В килобитах считается скорость, которая требуется для проведения процесса подключения или количество полученной/переданной информации за определенную единицу времени (как уже упоминалось – в секунду). В килобайтах обычно отображается скорость скачивания любой информации в виде файлов. Таким образом, при скорости подключения 128 Кбит/с скорость скачивания будет составлять всего 16 Кб/с, то есть документ размером 160 Кб загрузится за 10 секунд, но при условии, что любые другие помехи будут отсутствовать. Биты и байты являются основой для измерения, они составляют другие более сложные единицы, которые применяются в программировании и компьютерной технике. Эти показатели остаются неизменными. Их можно рассматривать в качестве эталона, который применяется при разработки программ, технологий, деталей и компьютерных комплектующих. Минимальные значения сейчас практически не применяются в повседневных расчетах, но позволяют ориентироваться на данные или производить вычисления, когда речь идет о профессиональных применениях наработок в области компьютерных или информационных технологий.

Выводы

На основе произведенных сравнений можно сделать вывод о том, что бит является минимальной из возможных единиц, применяющихся для измерения информации. Байтом же принято называть единицу, которая обозначает параметр, применяющийся для обработки цифровой информации и ее последующего хранения. В одном байте содержится 8 бит. При определении скорости подключения обычно пользуются битами. Для определения показателей скорости скачивания различных файлов — байтами.

Источник

Бит и Байт — основные единицы измерения информации

Чтобы досканально разобраться что такое Биты, что такое Байты и зачем всё это нужно, давайте сначала стоит немного остановимся на понятии «Информация», так как именно на ней построена работа вычислительной техники и сетей передачи данных, в том числе и нашего любимого Интернета.
Для человека, Информация — это некие знания или сведения, которыми обмениваются люди в процессе общения. Сначала знаниями обменивались устно, передавая друг другу, затем появилась письменность и информацию стали передавать уже с помощью рукописей, а затем уже и книг. Для вычислительных систем Информация — это данные которые собираются, обрабатываются, сохраняются и передаются дальше между звеньями системы, либо между разными компьютерными системами. Но если раньше информация помещалась в книги и её объём можно было хоть как-то наглядно оценить, например в библиотеке, то в условиях цифровых технологий она стала вирутальной и её нельзя измерить с помощью обычной и привычной метрической системы, к которой мы привыкли. Поэтому были введены единицы измерения информации — Биты и Байты.

Бит информации

В компьютере информация хранится на специальных носителях. Вот самые основные и знакомые большинству из нас:

Ваш персональный компьютер или ноутбук получает информацию, в основном в виде файлов с различным объёмом данных. Каждый из этих файлов любой носитель данных на аппаратном уровне получает, обрабатывает, хранит и передаёт в виде последовательности сигналов. Есть сигнал — единица, нет сигнала — ноль. Таким образом вся храняшаяся на жестком диске информация — документы, музыка, фильмы, игры — предствалена в виде нулей: 0 и единиц: 1. Эта система исчисления называется двоичной (используется всего два числа).
Вот одна единица информации (без разницы 0 это или 1) и называеся бит. Само слово bit пришло к нам как аббревиатура от binary digit — двоичное число. Что примечательно, в английском языке есть слово bit — немного, кусочек. Таким образом, бит — это самая наименьшая единица объёма информации.

Сколько битов в Байте

Как Вы уже поняли выше, сам по себе, бит — это самая маленькая единица в системе измерения информации. Оттого и пользоваться ею совсем неудобно. В итоге, в 1956 году Владимир Бухгольц ввёл ещё одну единицу измерения — Байт, как пучок из 8 бит. Вот наглядный пример байта в двоичной системе:

Таким образом, вот эти 8 бит и есть Байт. Он представляет собой комбинацию из 8 цифр, каждая из которых может быть либо единицей, либо нулем. Всего получается 256 комбинаций. Вот как то так.

Килобайт, Мегабайт, Гигабайт

Со временем, объёмы информации росли, причём в последние годы в геометрической прогрессии. Поэтому, решено было использовать приставки метрической системы СИ: Кило, Мега, Гига, Тера и т.п.
Приставка «кило» означает 1000, приставка «мега» подразумевает миллион, «гига» — миллиард и т.д. При этом нельзя проводить аналогии между обычным килобитом и килобайтом. Дело в том, что килобайт — это отнюдь не тысяча байт, а 2 в 10-й степени, то есть 1024 байт.

Соответственно, мегабайт — это 1024 килобайт или 1048576 байт.
Гигабайт получается равен 1024 мегабайт или 1048576 килобайт или 1073741824 байт.

Для простоты можно использовать такую таблицу:

Для примера хочу привести вот такие цифры:
Стандартный лист А4 с печатным текстом занимает в средем около 100 килобайт
Обычная фотография на простой цифровой фотоаппарат — 5-8 мегабайт
Фотографии, сделанные на профессиональный фотоаппарат — 12-18 мегабайт
Музыкальный трек формата mp3 среднего качества на 5 минут — около 10 мегабайт.
Обычный фильм на 90 минут, сжатый в обычном качестве — 1,5-2 гигабайта
Тот же фильм в HD-качестве — от 20 до 40 гигабайт.

Источник

Жизнь байта данных

Любой облачный провайдер предлагает услугу хранения данных. Это могут быть холодные и горячие хранилища, Ice-cold, и т.д. В облаке хранить информацию довольно удобно. Но как вообще хранили данные 10, 20, 50 лет назад? Cloud4Y перевёл интересную статью, рассказывающую как раз об этом.

Байт данных может храниться самыми разными способами, так как всё время появляются новые, более совершенные и быстрые носители информации. Байт — это единица хранения и обработки цифровой информации, которая состоит из восьми бит. В одном бите может быть записан либо 0 либо 1.

В случае перфокарт бит хранится как наличие/отсутствие отверстия в карте в определенном месте. Если вернуться чуть дальше в прошлое к «Аналитической машине Бэббиджа», то регистры, хранящие числа, представляли собой зубчатые колёса. У магнитных устройств хранения, таких как ленты и диски, бит представлен полярностью определённой области магнитной пленки. В современной динамической памяти с произвольным доступом (DRAM) бит часто представлен в виде двухуровневого электрического заряда, хранящегося в устройстве, которое накапливает электрическую энергию в электрическом поле. Заряженная или разряженная ёмкость хранит бит данных.

UTF-8 — это стандарт для представления символов в виде восьми бит, позволяя хранить каждую кодовую точку в диапазоне 0-127 в одном байте. Если мы вспомним ASCII, то это вполне нормально для английских символов, но символы другого языка часто выражены в двух или более байтах. UTF-16 является стандартом для представления символов в виде 16 бит, а UTF-32— стандартом для представления символов в виде 32 бит. В ASCII каждый символ является байтом, а в Юникоде, что зачастую не совсем верно, символ может занимать 1, 2, 3 или более байтов. В статье будут использоваться различные размерные группировки битов. Количество битов в байте варьируется в зависимости от конструкции носителя.

В этой статье мы совершим путешествие во времени по различным носителям информации в целях погружения в историю хранения данных. Ни в коем случае не станем глубоко изучать каждый отдельный носитель информации, который когда-либо был изобретён. Перед вами забавная информационная статья, ни в коей мере не претендующая на энциклопедическую значимость.

Давайте начнём. Предположим, у нас есть байт данных для хранения: буква j, или в виде закодированного байта 6a, или в виде двоичного 01001010. По ходу нашего путешествия во времени байт данных будет использоваться в некоторых технологиях хранения, которые будут описываться.

Наша история начинается в 1951 году с ленточного накопителя UNIVAC UNISERVO для компьютера UNIVAC 1. Это был первый ленточный накопитель, созданный для коммерческого компьютера. Лента была изготовлена из тонкой полоски никелированной бронзы шириной 12,65 мм (называемой Vicalloy) и длиной почти 366 метров. Наши байты данных могли сохраняться со скоростью 7 200 символов в секунду на ленте, движущейся со скоростью 2,54 метра в секунду. На этом этапе истории вы могли измерить скорость алгоритма хранения по расстоянию, пройденному лентой.

Перенесёмся на год вперед, к 21 мая 1952 года, когда IBM объявила о выпуске своего первого магнитного ленточного блока, IBM 726. Теперь наш байт данных может быть перемещен с металлической ленты UNISERVO на магнитную ленту IBM. Этот новый дом оказался очень уютным для нашего очень маленького байта данных, так как на ленте может храниться до 2 миллионов цифр. Эта магнитная 7-дорожечная лента двигалась со скоростью 1,9 метра в секунду со скоростью передачи 12 500 цифр или 7500 символов (в то время называемых копировальными группами) в секунду. Для справки: в средней статье на Хабре примерно 10 000 символов.

Лента IBM 726 насчитывала семь дорожек, шесть из которых служили для хранения информации, а одна — для контроля чётности. На одной бобине помещалось до 400 метров ленты шириной 1,25 см. Скорость передачи данных теоретически достигала 12,5 тыс. символов в секунду; плотность записи — 40 бит на сантиметр. В этой системе использовался метод «вакуумного канала», при котором петля ленты циркулировала между двумя точками. Это позволяло ленте запускаться и останавливаться за доли секунды. Этого удалось добиться за счёт размещения длинных вакуумных колонок между катушками ленты и головками для чтения/записи для того, чтобы поглощать внезапное увеличение натяжения в ленте, без которого лента, как правило, разорвалась бы. Съёмное пластиковое кольцо в задней части катушки ленты обеспечило защиту от записи. На одной катушке ленты можно хранить около 1,1 мегабайта.

Вспомните VHS кассеты. Что нужно было сделать для того, чтобы посмотреть фильм заново? Перемотать ленту! А сколько раз вы вертели на карандаше кассету для плеера, чтобы не тратить лишний раз батарейки и не получить порванную или зажёванную ленту? То же самое можно сказать и про ленты, используемые для компьютеров. Программы не могли просто перескочить через какой-то участок ленты вокруг ленты или случайно получать доступ к данным, они могли читать и записывать данные строго последовательно.

Если перенестись на несколько лет вперед, в 1956 год, то эра хранения магнитных дисков началась с завершения компанией IBM разработки компьютерной системы RAMAC 305, которую компания Zellerbach Paper поставит в Сан-Франциско. В этом компьютере впервые был использован жесткий диск с подвижной головкой. Дисковый накопитель RAMAC состоял из пятидесяти намагниченных металлических пластин диаметром 60,96 см, способных хранить около пяти миллионов символов данных, 7 бит на символ, и вращаться со скоростью 1200 оборотов в минуту. Ёмкость хранилища составляла около 3,75 мегабайт.

RAMAC позволял в режиме реального времени получить доступ к большим объёмам данных, в отличие от магнитной ленты или перфокарт. Компания IBM рекламировала RAMAC как устройство, способное хранить эквивалент 64 000 перфокарт. Раньше в RAMRAC была введена концепция непрерывной обработки транзакций по мере их осуществления, чтобы данные можно было извлекать сразу же, пока они еще свежие. Теперь доступ к нашим данным в RAMAC мог осуществляться со скоростью 100 000 бит в секунду. Ранее при использовании лент нам приходилось записывать и считывать последовательные данные, и мы не могли случайно перепрыгивать на различные участки ленты. Произвольный доступ к данным в режиме реального времени был поистине революционным в то время.

Давайте перенесёмся в 1963 год, когда была представлена DECtape. Название произошло от корпорации Digital Equipment Corporation, известной как DEC. DECtape была недорогой и надежной, поэтому она использовалась во многих поколениях компьютеров DEC. Это была 19-мм лента, заламинированная и зажатая между двумя слоями майлара на четырехдюймовой (10,16 см) катушке.

В отличие от её тяжелых, крупных предшественников, ленту DECtape можно было переносить вручную. Это делало ее отличным вариантом для персональных компьютеров. В отличие от 7-дорожечных аналогов, у DECtape было 6 дорожек данных, 2 дорожки меток и 2 для тактовых импульсов. Данные записывались со скоростью 350 бит на дюйм (138 бит на см). Наш байт данных, который составляет 8 бит, но может быть расширен до 12, мог передаваться на DECtape со скоростью 8325 12-битных слов в секунду при скорости ленты 93 (±12) дюймов в секунду. Это на 8% больше цифр в секунду, чем на металлической ленте UNISERVO в 1952 году.

Четыре года спустя, в 1967 году, небольшая команда IBM начала работать над дисководом IBM под кодовым названием Minnow. Тогда перед командой была поставлена задача разработать надежный и недорогой способ загрузки микрокодов в мейнфреймы IBM System/370. Впоследствии проект был переназначен и перепрофилирован для загрузки микрокода в контроллер для IBM 3330 Direct Access Storage Facility под кодовым названием Merlin.

Теперь наш байт может храниться на доступных только для чтения 8-дюймовых гибких дисках Mylar с магнитным покрытием, известных сегодня как дискеты. На момент выпуска продукт получил название IBM 23FD Floppy Disk Drive System. Диски могли вмещать 80 килобайт данных. В отличие от жестких дисков, пользователь мог легко переносить дискету в защитной оболочке с одного диска на другой. Позже, в 1973 году, IBM выпустила дискету для чтения/записи, которая затем стала промышленным стандартом.

В 1969 году на борту космического корабля «Аполлон-11», который доставлял американских астронавтов на Луну и обратно, был запущен бортовой компьютер AGC (Apollo Guidance Computer) с «верёвочной памятью» (rope memory). Эта веревочная память была сделана вручную и могла вмещать 72 килобайта данных. Производство веревочной памяти было трудоемким, медленным и требовало навыков, аналогичных ткацкой работе; на вплетение программы в веревочную память, могли уйти месяцы. Но это был правильный инструмент для тех времен, когда важно было вместить максимум в жёстко ограниченное пространство. Когда проволока проходила через одну из круговых жил, она представляла собой 1. Проволока, проходящая вокруг жилы, представляла собой 0. Наш байт данных требовал от человека нескольких минут вплетений в веревку.

В 1977 году был выпущен Commodore PET — первый (успешный) персональный компьютер. В PET был использован Commodore 1530 Datasette, что означает данные плюс кассета. PET преобразовывал данные в аналоговые звуковые сигналы, которые затем хранились на кассетах. Это позволило создать экономичное и надёжное решение для хранения данных, хотя и очень медленное. Наш маленький байт данных мог передаваться со скоростью около 60-70 байт в секунду. Кассеты могли вмещать около 100 килобайт на 30-минутную сторону, с двумя сторонами на ленту. Например, на одной стороне кассеты можно было бы разместить около двух 55 КБ изображений. Datasette также использовались в Commodore VIC-20 и Commodore 64.

Спустя год, в 1978, MCA и Philips представили LaserDisc под названием «Discovision». Фильм «Челюсти» стал первым фильмом, проданным на LaserDisc в США. Качество звука и видео на нём было намного лучше, чем у конкурентов, но лазерный диск оказался слишком дорогим для большинства потребителей. На LaserDisc нельзя было записывать, в отличие от VHS кассет, на которые люди записывали телевизионные программы. Лазерные диски работали с аналоговым видео, аналоговым FM стереозвуком и импульсно-кодовой модуляцией, или PCM, цифровым аудио. Диски имели диаметр 12 дюймов (30,47 см) и состояли из двух односторонних алюминиевых дисков, покрытых пластмассой. Сегодня LaserDisc помнят как основу CD и DVD.

Годом позже, в 1979, Алан Шугарт и Финис Коннер основали компанию Seagate Technology с идеей масштабирования жесткого диска до размера, равного 5 ¼-дюймовой дискеты, которая в то время была стандартной. Их первым продуктом в 1980 г. стал жесткий диск Seagate ST506 — первый жесткий диск для компактных компьютеров. Диск вмещал пять мегабайт данных, что в то время было в пять раз больше, чем стандартная дискета. Основатели сумели достичь своей цели — уменьшить размер диска до размера 5¼-дюймовой дискеты. Новое устройство хранения данных представляло собой жёсткую металлическую пластину, покрытую с обеих сторон тонким слоем магнитного материала для хранения данных. Наши байты данных могли передаваться на диск со скоростью 625 килобайт в секунду. Это примерно такая гифка.

Перенесемся на пару лет вперёд, к 1981 году, когда Sony представила первые 3,5-дюймовые дискеты. Компания Hewlett-Packard стала первым последователем этой технологии в 1982 году со своим HP-150. Это прославило 3,5-дюймовые дискеты и дало им широкое распространение в индустрии. Дискеты были односторонними с форматированной емкостью 161.2 килобайт и неформатированной емкостью 218.8 килобайт. В 1982 году была выпущена двухсторонняя версия, и консорциум Microfloppy Industry Committee (MIC) состоящий из 23 медиа-компаний, основал спецификацию 3,5-дюймовой дискеты на оригинальном дизайне Sony, закрепив формат в истории в том виде, в каком мы его знаем. Теперь наши байты данных могут храниться на ранней версии одного из самых распространенных носителей: 3,5-дюймовой дискете. Позже пара 3,5-дюймовых дискет с Орегонской тропой стали самой важной частью моего детства.

Вскоре после этого, в 1984 году, было объявлено о выпуске компакт-диска с данными, доступными только для чтения (англ. Compact Disc Read-Only Memory, CD-ROM). Это были CD-ROM объемом 550 мегабайт от компаний Sony и Philips. Формат вырос из компакт-дисков с цифровым аудио, или CD-DA, которые использовались для распространения музыки. CD-DA был разработан Sony и Philips в 1982 году, его ёмкость составляла 74 минуты. Согласно легенде, когда Sony и Philips вели переговоры о стандарте CD-DA, один из четырех человек настаивал на том, чтобы он мог вмещать всю «Девятую симфонию». Первым продуктом, выпущенным на компакт-диске, стала «Электронная энциклопедия Гролье», вышедшая в 1985 году. Энциклопедия содержала девять миллионов слов, что заняло всего 12% от имеющегося дискового пространства, а это 553 мебибайт. У нас было бы более чем достаточно места для энциклопедии и байта данных. Вскоре после этого, в 1985 году, компьютерные компании работали вместе над созданием стандарта для дисков, чтобы любой компьютер мог считывать с них информацию.

Также в 1984 году Фудзио Маусока (Fujio Masuoka) разработал новый тип памяти с плавающим затвором, названный флэш-памятью, которая была способна стираться и перезаписываться многократно.

Давайте немного остановимся на флэш-памяти, использующей транзистор с плавающим затвором. Транзисторы — это электрические затворы, которые можно включать и выключать по отдельности. Так как каждый транзистор может находиться в двух различных состояниях (включенном и выключенном), он может хранить два разных числа: 0 и 1. Плавающий затвор относится ко второму затвору, добавленному к среднему транзистору. Этот второй затвор изолирован тонким оксидным слоем. Эти транзисторы используют небольшое напряжение, приложенное к затвору транзистора, для обозначения того, включен он или выключен, что, в свою очередь, переводится в 0 или 1.

С плавающими затворами, когда через оксидный слой подается соответствующее напряжение, электроны проходят через него и застревают на затворах. Поэтому даже при отключении питания электроны остаются на них. Когда на плавающих затворах нет электронов, они представляют собой 1, а когда электроны застряли — 0. Обратный ход этого процесса и применение подходящего напряжения через оксидный слой в обратном направлении заставляет электроны проходит через плавающие затворы и восстанавливать транзистор обратно в его первоначальное состояние. Поэтому ячейки сделаны программируемыми и энергонезависимыми. Наш байт может быть запрограммирован в транзисторе, как 01001010, с электронами, с электронами, застрявшими в плавающих затворах, для представления нулей.

Конструкция Масуока была немного более доступной, но менее гибкой, чем электрически стираемый PROM (EEPROM), так как она требовала нескольких групп ячеек, которые должны были быть стерты вместе, но это также объяснялось его скоростью.

В то время Масуока работал на Toshiba. В конце концов, он ушел работать в Университет Тохоку, так как был недоволен тем, что компания не вознаградила его за его работу. Масуока подал в суд на Toshiba, требуя компенсации. В 2006 году ему выплатили 87 миллионов юаней, что эквивалентно 758 тысячам долларов США. Это до сих пор кажется несущественным, учитывая то, насколько влиятельной оказалась флэш-память в индустрии.

Раз уж мы говорим о флэш-памяти, стоит также отметить в чем разница между NOR и NAND флэш-памятью. Как мы уже знаем от Масуока, флэш хранит информацию в ячейках памяти, состоящих из транзисторов с плавающим затвором. Названия технологий напрямую связаны с тем, как организованы ячейки памяти.

В флэш-памяти NOR отдельные ячейки памяти соединяются параллельно, обеспечивая произвольный доступ. Такая архитектура позволяет сократить время считывания, необходимое для произвольного доступа к инструкциям микропроцессора. Флэш-память NOR идеально подходит для приложений с более низкой плотностью, которые в основном только для считывания. Именно поэтому большинство CPU загружают свою прошивку, как правило, с флэш-памяти NOR. Масуока и его коллеги представили изобретение NOR flash в 1984 году и NAND flash в 1987.

Разработчики NAND Flash отказались от возможности произвольного доступа, чтобы получить меньший размер ячейки памяти. Это даёт меньший размер чипа и более низкую стоимость в расчёте на бит. Архитектура флэш-памяти NAND состоит из последовательно соединенных транзисторов памяти, состоящих из восьми частей. Благодаря этому достигается высокая плотность хранения, меньший размер ячейки памяти, а также более быстрая запись и стирание данных, так как она может одновременно программировать блоки данных. Это достигается за счет необходимости перезаписи данных, когда они не записываются последовательно и данные уже существуют в блоке.

Перейдём к 1991 году, когда был создан прототип твердотельного диска (SSD) компанией SanDisk, в то время известной под названием SunDisk. Конструкция сочетала в себе массив флэш-памяти, энергонезависимые чипы памяти и интеллектуальный контроллер для автоматического обнаружения и исправления дефектных ячеек. Объем диска составлял 20 мегабайт при форм-факторе 2,5 дюйма, а его стоимость оценивалась примерно в 1000 долларов США. Этот диск был использован компанией IBM в компьютере ThinkPad.

Одним из лично мною любимых с детства носителей информации был Zip Disks. В 1994 году компания Iomega выпустила Zip Disk, 100-мегабайтный картридж в 3,5-дюймовом форм-факторе, примерно немного толще стандартного 3,5-дюймового диска. Более поздние версии дисков могли хранить до 2 гигабайт. Удобство этих дисков в том, что они были размером с дискету, но имели возможность хранить больший объем данных. Наши байты данных можно было записывать на Zip-диск со скоростью 1,4 мегабайта в секунду. Для сравнения: в то время 1,44 мегабайта 3,5-дюймовой дискеты записывались со скоростью около 16 килобайт в секунду. На Zip-диске головки бесконтактно считывают/записывают данные, как бы летая над поверхностью, что похоже на работу жесткого диска, но отличается от принципа работы других дискет. Вскоре Zip-диски устарели из-за проблем с надёжностью и доступностью.

В тот же год SanDisk представила CompactFlash, который широко использовался в цифровых видеокамерах. Как и в случае с компакт-дисками, скорость CompactFlash основана на «х»-рейтингах, таких как 8x, 20x, 133x и др. Максимальная скорость передачи данных рассчитывается на основе скорости передачи оригинального аудио CD, 150 килобайт в секунду. Скорость передачи выглядит как R = Kх150 кБ/с, где R — скорость передачи, а K — номинальная скорость. Таким образом, для 133x CompactFlash, наш байт данных будет записан на 133х150 кБ/с или около 19 950 кБ/с или 19,95 Мб/с. Ассоциация CompactFlash была основана в 1995 году с целью создания промышленного стандарта для карт памяти на основе флэш-памяти.

Несколько лет спустя, в 1997 году, был выпущен компакт-диск с возможностью перезаписи (CD-RW). Этот оптический диск использовался для хранения данных, а также для копирования и передачи файлов на различные устройства. Перезаписывать компакт-диски можно около 1000 раз, что в то время не было ограничивающим фактором, так как пользователи редко перезаписывали данные.

CD-RW основаны на технологии изменения отражающей способности поверхности. В случае CD-RW фазовые сдвиги в специальном покрытии, состоящем из серебра, теллура и индия, вызывают способность отражать или не отражать считывающий луч, что означает 0 или 1. Когда соединение находится в кристаллическом состоянии, оно является полупрозрачным, что означает 1. Когда соединение расплавляется в аморфном состоянии, оно становится непрозрачным и неотражающим, что означает 0. Таким образом, мы могли бы записать наш байт данных как 01001010.

DVD-диски в конечном итоге заняли большую часть рынка с CD-RW.

Давайте перейдем к 1999 году, когда IBM представила самые маленькие на то время жёсткие диски в мире: микродиски IBM емкостью 170 и 340 МБ. Это были небольшие жесткие диски размером 2,54 см, предназначенные для установки в слоты CompactFlash Type II. Планировалось создать устройство, которое будет использоваться как CompactFlash, но с большей ёмкостью памяти. Тем не менее, вскоре они были заменены USB-флэш-накопителями, а затем и более крупными карточками CompactFlash, когда они стали доступны. Как и другие жесткие диски, микродиски были механическими и содержали небольшие вращающиеся диски.

Годом позже, в 2000 году, были представлены USB флэш-накопители. Накопители состояли из флэш-памяти, заключенной в небольшой форм-фактор с интерфейсом USB. В зависимости от версии используемого интерфейса USB скорость могла меняться. USB 1.1 ограничен 1,5 мегабит в секунду, в то время как USB 2.0 может обрабатывать 35 мегабит в секунду, а USB 3.0 — 625 мегабит в секунду. Первые накопители USB 3.1 типа C были анонсированы в марте 2015 года и имели скорость чтения/записи 530 мегабит в секунду. В отличие от дискет и оптических дисков, USB-устройства сложнее поцарапать, но при этом они имеют те же возможности по хранению данных, а также по передаче и резервном копировании файлов. Дисководы для дискет и компакт-дисков быстро были вытеснены USB-портами.

В 2005 году производители жестких дисков (HDD) начали поставлять продукцию с использованием перпендикулярной магнитной записи, или PMR. Довольно интересно, что это произошло в то же время как IPod Nano объявила об использовании флэш-памяти вместо 1-дюймовых жестких дисков в iPod Mini.

Типичный жесткий диск содержит один или несколько жестких дисков, покрытых магниточувствительной пленкой, состоящей из крошечных магнитных зерен. Данные записываются, когда магнитная записывающая головка пролетает чуть выше вращающегося диска. Это очень похоже на традиционный граммофонный проигрыватель, отличие лишь в том, что в граммофоне игла находится в физическом контакте с пластинкой. По мере вращения дисков воздух, соприкасающийся с ними, создает легкий ветерок. Подобно тому, как воздух на крыле самолета создаёт подъёмную силу, воздух генерирует подъёмную силу на головке аэродинамической поверхности головки диска. Головка быстро меняет намагниченность одной магнитной области зерен так, что ее магнитный полюс указывает вверх или вниз, обозначая 1 или 0.

Предшественником PMR была продольная магнитная запись, или LMR. Плотность записи PMR может превышать плотность записи LMR более чем в три раза. Основное отличие PMR от LMR заключается в том, что структура зерна и магнитная ориентация хранимых данных PMR носителей является столбчатой, а не продольной. PMR имеет лучшую термическую стабильность и улучшенное соотношение сигнал-шум (SNR) благодаря лучшему разделению зерна и равномерности. Она также отличается улучшенной записываемостью благодаря более сильным полям головки и лучшему магнитному выравниванию носителя. Как и LMR, фундаментальные ограничения PMR основаны на термической стабильности записываемых магнитом битов данных и необходимости иметь достаточное количество SNR для считывания записанной информации.

В 2007 было объявлено о выпуске первого жесткого диска емкостью 1 ТБ от Hitachi Global Storage Technologies. Hitachi Deskstar 7K1000 использовал пять 3,5-дюймовых 200-гигабайтных пластин и вращался со скоростью 7200 об/мин. Это серьезное превосходство в сравнении с первым в мире жестким диском IBM RAMAC 350, емкость которого составляла примерно 3,75 мегабайта. О, как далеко мы продвинулись за 51 год! Но подождите, есть кое-что еще.

В 2009 году начались технические работы по созданию энергонезависимой экспресс-памяти, или NVMe. Энергонезависимая память (NVM) — это такой тип памяти, который может хранить данные постоянно, в отличие от энергозависимой памяти, нуждающейся в постоянном питании для сохранения данных. NVMe удовлетворяет потребность в масштабируемом интерфейсе хост-контроллера для периферийных компонентов на базе полупроводниковых накопителей с поддержкой технологии PCIe, отсюда и название NVMe. Более 90 компаний вошли в рабочую группу по разработке проекта. Все это было основано на результатах работы по определению спецификации интерфейса энергонезависимой памяти хост-контроллера (NVMHCIS). Лучшие на сегодняшний день диски NVMe могут обрабатывать около 3500 мегабайт в секунду при чтении и 3300 мегабайт в секунду при записи. Записать байт данных j, с которого мы начали, можно очень быстро по сравнению с парой минут ручного плетения веревочной памяти для Apollo Guidance Computer.

Настоящее и будущее

Storage Class Memory

Теперь, когда мы совершили путешествие во времени (ха!), давайте взглянем на современное состояние памяти Storage Class Memory. SCM, как и NVM, является устойчивым, но SCM еще и обеспечивает производительность, превосходящую или сопоставимую с основной памятью, а также адресуемость байтов. Целью SCM является решение некоторых сегодняшних проблем с кэшем, таких как низкая плотность статической памяти случайного доступа (SRAM). С помощью динамической оперативной памяти (DRAM) мы можем получить лучшую плотность, но это достигается за счет более медленного доступа. DRAM также страдает от потребности в постоянной мощности для обновления памяти. Давайте немного разберемся с этим. Питание необходимо, так как электрический заряд на конденсаторах мало-помалу утекает, то есть без вмешательства данные на чипе скоро будут потеряны. В целях предотвращения такой утечки DRAM требует внешней схемы обновления памяти, которая периодически перезаписывает данные в конденсаторах, восстанавливая их до первоначального заряда.

Память на основе фазового перехода (Phase-change memory, PCM)

Ранее мы рассматривали, как меняется фаза для CD-RW. PCM похож. Материалом для изменения фазы обычно является Ge-Sb-Te, также известный как GST, который может существовать в двух различных состояниях: аморфном и кристаллическом. Аморфное состояние имеет более высокое сопротивление, обозначающее 0, чем кристаллическое состояние, обозначающее 1. Присваивая значения данных промежуточным сопротивлениям, PCM может использоваться для хранения множественных состояний в виде MLC.

Spin-transfer torque random access memory (STT-RAM)

STT-RAM состоит из двух ферромагнитных, постоянных магнитных слоев, разделенных диэлектриком, то есть изолятором, который может передавать электрическую силу без проведения. Она хранит биты данных, основанных на разнице магнитных направлений. Один магнитный слой, называемый опорным, имеет фиксированное магнитное направление, в то время как другой магнитный слой, называемый свободным, имеет магнитное направление, которое контролируется пропускаемым током. Для 1 направление намагничивания двух слоев выравнивается. Для 0 оба слоя имеют противоположные магнитные направления.

Резистивная память с произвольным доступом (Resistive random access memory, ReRAM)
Ячейка ReRAM состоит из двух металлических электродов, разделенных оксидным слоем металла. Немного похоже на дизайн флэш-памяти Masuoka, где электроны проникают через оксидный слой и застревают в плавающих воротах или наоборот. Однако при использовании ReRAM состояние ячейки определяется на основе концентрации свободного кислорода в оксидном слое металла.

Несмотря на то, что эти технологии многообещающие, у них все же есть недостатки. PCM и STT-RAM имеют высокую задержку при записи. Задержки PCM в десять раз выше, чем у DRAM, в то время как у STT-RAM они в десять раз выше, чем у SRAM. PCM и ReRAM имеют ограничение на длительность записи до возникновения серьезной ошибки, что означает, что элемент памяти застревает на определенном значении.

В августе 2015 года компания Intel объявила о выпуске Optane, своего продукта, построенного на базе 3DXPoint. Optane утверждает, что производительность в 1000 раз выше, чем у твердотельных накопителей NAND, а цена в четыре-пять раз выше флэш-памяти. Optane — доказательство того, что SCM является не просто экспериментальной технологией. Интересно будет понаблюдать за развитием этих технологий.

Жесткие диски (HDD)

Гелиевый жесткий диск (HHDD)

Гелиевый диск — это жесткий диск большой емкости (HDD), заполненный гелием и герметично закрытый в процессе производства. Как и другие жесткие диски, как мы уже говорили ранее, он похож на проигрыватель с вращающейся пластинкой с магнитным покрытием. Типичные жесткие диски просто имеют воздух внутри полости, однако этот воздух вызывает некоторое сопротивление при вращении тарелок.

Гелиевые шарики летают, потому что гелий легче воздуха. Фактически гелий составляет 1/7 от плотности воздуха, что позволяет уменьшить силу торможения при вращении пластин, вызывая уменьшение количества энергии, необходимой для вращения дисков. Тем не менее, эта особенность вторична, основная отличительная характеристика гелия заключалась в том, что он позволяет упаковывать 7 пластин в том же форм-факторе, который обычно вмещал только 5. Если мы вспомним аналогию с крылом нашего самолета, то это идеальный аналог. Поскольку гелий уменьшает сопротивление, турбулентность исключается.

Также нам известно то, что гелиевые шарики через несколько дней начинают опускаться, потому что гелий из них выходит. То же самое можно сказать и о накопителях. Прошли годы, прежде чем производители смогли создать контейнер, предотвращающий выход гелия из форм-фактора в течение всего срока службы привода. Компания Backblaze провела эксперименты и обнаружила, что у жестких дисков с гелием годовая погрешность составляла 1,03%, в то время как у стандартных 1,06%. Конечно, эта разница настолько мала, что сделать из неё серьезный вывод довольно сложно.

Форм-фактор, заполненный гелием, может содержать жесткий диск, инкапсулированный с использованием PMR, о котором мы говорили выше, либо микроволновую магнитную запись (MAMR) или магнитную запись с нагревом (HAMR). Любую магнитную технологию хранения данных можно совместить с гелием вместо воздуха. В 2014 году компания HGST объединила две передовые технологии в своем жестком диске с гелием емкостью 10 ТБ, в котором использовалась управляемая хостом черепичная магнитная запись, или SMR (Shingled magnetic recording). Немного остановимся на SMR, а затем рассмотрим MAMR и HAMR.

Технология черепичной магнитной записи

Ранее мы рассмотрели перпендикулярную магнитную запись (PMR), которая была предшественницей SMR. В отличие от PMR, SMR записывает новые дорожки, которые перекрывают часть ранее записанной магнитной дорожки. Это, в свою очередь, делает предыдущую дорожку более узкой, обеспечивая более высокую плотность дорожек. Название технологии связано с тем, что дорожки внахлест очень похожи на черепичные дорожки на крыше.

SMR приводит к гораздо более сложному процессу написания, так как при записи на одну дорожку перезаписывается соседняя дорожка. Это не проявляется, когда подложка диска пустая, а данные последовательные. Но как только вы записываете на серию дорожек, которые уже содержат данные, существующие соседние данные стираются. Если смежная дорожка содержит данные, то её необходимо переписать. Это довольно похоже на NAND флэш, о которой мы говорили ранее.

Устройства SMR позволяют скрыть эту сложность за счет управления встроенным ПО, в результате чего получается интерфейс, подобный любому другому жесткому диску. С другой стороны, устройства SMR, управляемые хостом, без специальной адаптации приложений и операционных систем не позволят использовать эти диски. Хост должен выполнять запись на устройства строго последовательно. При этом производительность устройств на 100% предсказуема. Компания Seagate начала поставки дисков SMR в 2013 г., утверждая, что их плотность на 25% превышает плотность PMR.

Микроволновая магнитная запись (MAMR)

Microwave-assisted magnetic recording (MAMR) — это технология магнитной памяти, использующая энергию, аналогичную HAMR (рассмотрим далее) Важной частью MAMR является Spin Torque Oscillator (STO) или «генератор на основе вращения спинов». Сам STO располагается в непосредственной близости к головке записи. При прикладывании тока в STO возникает генерация кругового электромагнитного поля с частотой 20-40 ГГц за счет поляризации спинов электронов.

При воздействии такого поля в ферромагнетике, используемом для MAMR, происходит резонанс, что приводит к прецессии магнитных моментов доменов в этом поле. По сути, магнитный момент отклоняется от своей оси и для изменения его направления (переворота) головке записи нужно значительно меньше энергии.

Использование технологии MAMR позволяет взять ферромагнитные вещества с большей коэрцитивной силой, а значит можно уменьшить размер магнитных доменов без опасения вызвать суперпарамагнитный эффект. Генератор STO помогает уменьшить размеры головки записи, что дает возможность записывать информацию на магнитные домены меньшего размера, а значит и увеличивает плотность записи.

Компания Western Digital, также известная как WD, представила эту технологию в 2017 году. Вскоре после этого, в 2018 году, компания Toshiba поддержала эту технологию. В то время как компании WD и Toshiba заняты поиском технологии MAMR, компания Seagate делает ставки на HAMR.

Термомагнитная запись (HAMR)

Heat-assisted magnetic recording (HAMR) — это энергосберегающая магнитная технология хранения данных, позволяющая значительно увеличить объем данных, которые могут быть сохранены на магнитном устройстве, например, на жестком диске, за счет использования тепла, подаваемого лазером, чтобы помочь записать данные на поверхность подложки жесткого диска. Благодаря нагреву биты данных располагаются на дисковой подложке гораздо ближе друг к другу, что позволяет увеличить плотность и емкость данных.

Эту технологию довольно трудно реализовать. Лазер мощностью 200 мВт быстро нагревает крохотную область до 400 °С перед записью, при этом не мешая и не повреждая остальные данные на диске. Процесс нагрева, записи данных и охлаждения должен быть завершен менее чем за наносекунду. Для решения этих задач потребовалась разработка наноразмерных поверхностных плазмонов, также известных как лазер с поверхностным наведением, вместо прямого нагрева лазером, а также новых типов стеклянных пластин и терморегулирующих покрытий, позволяющих выдерживать быстрый точечный нагрев без повреждения записывающей головки или любых близлежащих данных, и различные другие технические проблемы, которые необходимо было преодолеть.

Несмотря на многочисленные скептические высказывания компания Seagate впервые продемонстрировала эту технологию, в 2013 году. Первые диски начали поставляться в 2018 году.

Конец пленки, мотай на начало!

Мы начали с 1951 года и завершаем статью, заглянув в будущее технологии хранения. Хранилища данных со временем сильно изменилось: от бумажной ленты до металлической и магнитной, веревочной памяти, вращающихся дисков, оптических дисков, флэш-памяти и других. В ходе прогресса появились более быстрые, компактные и производительные устройства для хранения данных.

Если сравнить NVMe с металлической лентой UNISERVO 1951 года, то NVMe может считывать на 486 111% больше цифр в секунду. Если сравнить NVMe с моим любимцем детства, Zip-дисками, NVMe может читать на 213,623% больше цифр в секунду.

Единственное, что остается верным, это использование 0 и 1. Способы, с помощью которых мы это делаем, сильно варьируются. Я надеюсь, что в следующий раз, когда вы запишите CD-RW с песнями для друга или сохраните домашнее видео в Optical Disc Archive, вы подумаете о том, как не отражающая поверхность переводят значение в 0, а отражающее — в 1. Или если вы пишете микстейп на кассету, помните, что это очень тесно связано с Datasette, используемой в Commodore PET. Наконец, не стоит забывать быть добрым и перемотать.

Спасибо Роберту Мустакки и Рику Альтерру за лакомые кусочки (ничего не могу с собой поделать) на протяжении всей статьи!

Что ещё полезного можно почитать в блоге Cloud4Y

Подписывайтесь на наш Telegram-канал, чтобы не пропустить очередную статью! Пишем не чаще двух раз в неделю и только по делу. А ещё напоминаем, что Cloud4Y может предоставить безопасный и надёжный удаленный доступ к бизнес-приложениям и информации, необходимыми для обеспечения непрерывности бизнеса. Удалённая работа — дополнительный барьер на пути распространения коронавируса. Подробности — у наших менеджеров на сайте.

Источник