Get best of the week

Kehidupan Byte Data



Setiap penyedia cloud menawarkan layanan penyimpanan data. Ini bisa berupa penyimpanan dingin dan panas, sedingin es, dll. Menyimpan informasi di cloud cukup nyaman. Tetapi bagaimana mereka menyimpan data 10, 20, 50 tahun yang lalu? Cloud4Y telah menerjemahkan artikel yang menarik tentang hal itu.

Sebuah byte data dapat disimpan dalam berbagai cara, karena media penyimpanan yang baru, lebih maju, dan lebih cepat muncul setiap saat. Byte adalah unit penyimpanan dan pemrosesan informasi digital, yang terdiri dari delapan bit. Dalam satu bit, 0 atau 1 dapat ditulis.

Dalam kasus kartu berlubang, bit disimpan sebagai ada / tidaknya lubang di kartu di lokasi tertentu. Jika kita kembali sedikit lebih jauh ke Babbage Analytical Machine, maka register yang menyimpan nomor adalah persneling. Dalam perangkat penyimpanan magnetik seperti kaset dan disk, bit diwakili oleh polaritas area tertentu dari film magnetik. Dalam memori akses acak modern (DRAM), bit sering direpresentasikan sebagai muatan listrik dua tingkat yang disimpan dalam perangkat yang menyimpan energi listrik dalam medan listrik. Tangki yang diisi atau dikosongkan menyimpan bit data.

Pada Juni 1956, Werner Buchholz menciptakan byte kata untuk menunjukkan sekelompok bit yang digunakan untuk menyandikan satu karakter teks.. Mari kita bicara sedikit tentang pengkodean karakter. Mari kita mulai dengan kode standar Amerika untuk pertukaran informasi. ASCII didasarkan pada alfabet bahasa Inggris, sehingga setiap huruf, angka dan simbol (az, AZ, 0-9, +, -, /, ",!, Etc) diwakili sebagai bilangan bulat 7-bit dari 32 hingga 127. Itu tidak cukup "ramah" ke bahasa lain. Untuk mendukung bahasa lain, Unicode diperpanjang ASCII. Dalam Unicode, setiap karakter direpresentasikan sebagai titik kode atau karakter, misalnya, huruf kecil j - U + 006A, di mana U mewakili Unicode diikuti oleh angka heksadesimal.

UTF-8 adalah standar untuk mewakili karakter dalam bentuk delapan bit, memungkinkan Anda untuk menyimpan setiap titik kode dalam kisaran 0-127 dalam satu byte. Jika kita mengingat ASCII, maka ini cukup normal untuk karakter bahasa Inggris, tetapi karakter dalam bahasa lain sering dinyatakan dalam dua atau lebih byte. UTF-16 adalah standar untuk mewakili karakter sebagai 16 bit, dan UTF-32 adalah standar untuk mewakili karakter sebagai 32 bit. Dalam ASCII, setiap karakter adalah byte, dan dalam Unicode, yang seringkali tidak sepenuhnya benar, karakter dapat menempati 1, 2, 3, atau lebih byte. Artikel akan menggunakan berbagai pengelompokan dimensi bit. Jumlah bit dalam byte bervariasi tergantung pada desain medium.

Dalam artikel ini, kita akan bepergian dalam waktu melalui berbagai media penyimpanan untuk membenamkan diri dalam sejarah penyimpanan data. Dalam kasus apa pun kami tidak akan secara mendalam mempelajari setiap pembawa informasi individual yang pernah ditemukan. Ini adalah artikel informasi lucu yang sama sekali tidak mengklaim signifikansi ensiklopedis.

Ayo mulai. Misalkan kita memiliki byte data untuk penyimpanan: huruf j, baik sebagai byte 6a yang disandikan atau sebagai biner 01001010. Selama perjalanan waktu kita, byte data akan digunakan dalam beberapa teknologi penyimpanan yang akan dijelaskan.

1951




Kisah kami dimulai pada tahun 1951 dengan tape drive UNIVAC UNISERVO untuk komputer UNIVAC 1. Ini adalah tape drive pertama yang dirancang untuk komputer komersial. Rekaman itu terbuat dari strip tipis perunggu berlapis nikel selebar 12,65 mm (disebut Vicalloy) dan panjangnya hampir 366 meter. Byte data kami dapat disimpan pada kecepatan 7.200 karakter per detik pada pita bergerak pada kecepatan 2,54 meter per detik. Pada titik ini dalam cerita, Anda bisa mengukur kecepatan algoritma penyimpanan berdasarkan jarak yang ditempuh oleh rekaman itu.

1952




Maju cepat selama setahun, pada 21 Mei 1952, ketika IBM mengumumkan rilis unit pita magnetik pertamanya, IBM 726. Sekarang byte data kami dapat dipindahkan dari pita logam UNISERVO ke pita magnetik IBM. Rumah baru ini ternyata sangat nyaman untuk byte data kami yang sangat kecil, karena hingga 2 juta digit dapat disimpan dalam rekaman itu. Pita 7-track magnetik ini bergerak pada kecepatan 1,9 meter per detik dengan kecepatan transmisi 12.500 digit atau 7.500 karakter (kemudian disebut kelompok salinan) per detik. Untuk referensi: dalam artikel rata-rata tentang Habré sekitar 10.000 karakter.

Rekaman IBM 726 terdiri dari tujuh trek, enam di antaranya berfungsi untuk menyimpan informasi, dan satu untuk paritas. Hingga 400 meter dari pita 1,25 cm ditempatkan pada satu reel. Kecepatan transfer data secara teoritis mencapai 12,5 ribu karakter per detik; kerapatan rekaman - 40 bit per sentimeter. Dalam sistem ini, metode "saluran vakum" digunakan, di mana loop rekaman beredar antara dua titik. Ini memungkinkan kaset untuk memulai dan berhenti dalam sepersekian detik. Hal ini dicapai dengan menempatkan kolom vakum yang panjang antara gulungan kaset dan kepala baca / tulis untuk menyerap peningkatan ketegangan yang tiba-tiba dalam rekaman itu, yang tanpanya kaset biasanya akan pecah. Cincin plastik yang dapat dilepas di bagian belakang reel tape memberikan perlindungan penulisan. Sekitar 1,1 dapat disimpan pada satu gulungan kasetmegabita .

Ingat kaset VHS. Apa yang harus dilakukan untuk menonton film lagi? Putar ulang kasetnya! Dan berapa kali Anda memutar kaset untuk pemain dengan pensil, agar tidak membuang-buang baterai dan mendapatkan kaset yang sobek atau macet? Hal yang sama dapat dikatakan tentang kaset yang digunakan untuk komputer. Program tidak bisa hanya melompati beberapa bagian rekaman di sekitar rekaman itu atau secara tidak sengaja mengakses data, mereka dapat membaca dan menulis data secara berurutan.

1956




Jika Anda melangkah maju beberapa tahun, pada tahun 1956, era penyimpanan disk magnetik dimulai dengan selesainya pengembangan sistem komputer RAMAC 305 dari IBM, yang akan dikirimkan Zellerbach Paper di San Francisco . Komputer ini adalah yang pertama menggunakan hard drive kepala yang bergerak. Disk drive RAMAC terdiri dari lima puluh pelat logam bermagnet berdiameter 60,96 cm, yang mampu menyimpan sekitar lima juta karakter data, 7 bit per karakter, dan berputar pada kecepatan 1.200 rpm. Kapasitas penyimpanan sekitar 3,75 megabita.

RAMAC memungkinkan akses real-time ke sejumlah besar data, tidak seperti pita magnetik atau kartu punch. IBM memuji RAMAC sebagai perangkat yang mampu menyimpan setara dengan 64.000kartu punch . RAMRAC sebelumnya memperkenalkan konsep pemrosesan transaksi berkelanjutan saat proses berlangsung, sehingga data dapat diambil segera saat masih segar. Sekarang, akses ke data kami dalam RAMAC dapat dilakukan pada kecepatan 100.000 bit per detik . Sebelumnya, ketika menggunakan kaset, kami harus menulis dan membaca data berurutan, dan kami tidak dapat secara tidak sengaja melompat ke bagian kaset yang berbeda. Akses acak real-time ke data benar-benar revolusioner pada saat itu.

1963




Mari kita maju ke tahun 1963 ketika DECtape diperkenalkan. Nama ini berasal dari Digital Equipment Corporation, yang dikenal sebagai DEC. DECtape tidak mahal dan dapat diandalkan, itulah sebabnya ia telah digunakan di banyak generasi komputer DEC. Itu adalah pita 19 mm yang dilaminasi dan diapit di antara dua lapisan mylar pada gulungan 10,16 cm.

Tidak seperti pendahulunya yang berat dan besar, pita DECtape dapat dibawa secara manual. Ini menjadikannya pilihan yang bagus untuk komputer pribadi. Berbeda dengan rekan 7-track, DECtape memiliki 6 trek data, 2 tag lagu, dan 2 untuk pulsa clock. Data direkam pada 350 bps (138 bps). Byte data kami, yaitu 8 bit, tetapi dapat diperluas ke 12, dapat ditransmisikan ke DECtape pada kecepatan 8325 kata 12-bit per detik pada kecepatan pita 93 (± 12) inci per detik . Ini adalah 8% lebih banyak digit per detik daripada pada pita logam UNISERVO pada tahun 1952.
 

1967




Empat tahun kemudian, pada tahun 1967, sebuah tim kecil IBM mulai mengerjakan drive IBM, yang diberi nama kode Minnow . Kemudian tim ini ditugaskan untuk mengembangkan cara yang dapat diandalkan dan murah untuk memuat microcodes ke IBM System / 370 mainframe . Selanjutnya, proyek dipindahkan dan dirancang ulang untuk mengunduh mikrokode ke dalam pengontrol untuk Fasilitas Penyimpanan Akses Langsung IBM 3330, yang diberi nama kode Merlin.

Sekarang byte kami dapat disimpan pada disk floppy Mylar berlapis magnetik hanya baca 8 inci, yang sekarang dikenal sebagai floppy disk. Pada saat rilis, produk itu dinamai IBM 23FD Floppy Disk Drive System. Disk dapat menampung 80 kilobyte data. Tidak seperti hard drive, pengguna dapat dengan mudah mentransfer floppy disk dalam cangkang pelindung dari satu drive ke drive lain. Kemudian, pada tahun 1973, IBM merilis floppy disk baca / tulis, yang kemudian menjadi standar industri .
 

1969



 Pada tahun 1969, komputer AGC (Apollo Guidance Computer) on-board dengan memori tali diluncurkan di atas pesawat ruang angkasa Apollo 11, yang mengantarkan para astronot Amerika ke bulan dan kembali. Memori tali ini dibuat dengan tangan dan dapat menampung 72 kilobyte data. Produksi ingatan tali memakan waktu, keterampilan lambat dan diperlukan, mirip dengan menenun; berbulan - bulan bisa memakan waktu berbulan - bulan untuk menenun program menjadi ingatan . Tapi itu adalah alat yang tepat untuk saat-saat ketika itu penting untuk memenuhi maksimum dalam ruang yang sangat terbatas. Ketika kawat melewati salah satu vena melingkar, itu adalah 1. Kawat yang melewati vena adalah 0. Byte data kami membutuhkan beberapa menit tenun ke dalam tali dari seseorang.

1977




Commodore PET, komputer pribadi pertama (sukses), diluncurkan pada tahun 1977. PET menggunakan Commodore 1530 Datasette, yang berarti data plus kaset. PET mengubah data menjadi sinyal audio analog, yang kemudian disimpan dalam kaset . Ini memungkinkan kami untuk membuat solusi penyimpanan data yang ekonomis dan andal, meskipun sangat lambat. Data kecil byte kami dapat ditransmisikan dengan kecepatan sekitar 60-70 byte per detik . Kaset dapat menampung sekitar 100 kilobyte pada sisi 30 menit, dengan dua sisi per pita. Misalnya, di satu sisi kaset, sekitar dua gambar 55 KB dapat ditempatkan. Datasette juga digunakan pada Commodore VIC-20 dan Commodore 64.

1978




Setahun kemudian, pada tahun 1978, MCA dan Philips memperkenalkan LaserDisc dengan nama Discovision. Jaws adalah film pertama yang dijual di LaserDisc di Amerika Serikat. Kualitas suara dan videonya jauh lebih baik daripada pesaing, tetapi laser disc terlalu mahal bagi sebagian besar konsumen. Tidak mungkin merekam di LaserDisc, tidak seperti kaset VHS di mana orang merekam program televisi. Cakram laser bekerja dengan video analog, suara stereo FM analog, dan modulasi kode pulsa , atau PCM, audio digital. Disk memiliki diameter 12 inci (30,47 cm) dan terdiri dari dua disk aluminium satu sisi yang dilapisi dengan plastik. Hari ini LaserDisc dikenang sebagai dasar CD dan DVD.

1979




Setahun kemudian, pada tahun 1979, Alan Schugart dan Finis Conner mendirikan Seagate Technology dengan gagasan untuk menskalakan hard drive ke ukuran floppy disk 5 ¼ inci, yang kemudian menjadi standar. Produk pertama mereka pada 1980 adalah hard drive Seagate ST506, hard drive pertama untuk komputer kompak. Disk berisi lima megabita data, yang pada waktu itu lima kali lebih besar dari disket standar. Para pendiri berhasil mencapai tujuan mereka - untuk mengurangi ukuran disk menjadi ukuran disket 5¼ inci. Perangkat penyimpanan data baru adalah pelat logam kaku yang dilapisi di kedua sisi dengan lapisan tipis bahan magnetik untuk penyimpanan data. Byte data kami dapat ditransfer ke disk dengan kecepatan 625 kilobyte per detik . Ini tentang GIF semacam itu .

1981




Maju cepat beberapa tahun, hingga 1981, ketika Sony memperkenalkan disket 3,5 inci pertama. Hewlett-Packard adalah yang pertama mengikuti teknologi ini pada tahun 1982 dengan HP-150-nya. Ini memuliakan disket 3,5 inci dan memberi mereka distribusi luas di industri . Floppy disk satu sisi dengan kapasitas terformat 161,2 kilobyte dan kapasitas tidak terformat 218,8 kilobyte. Versi dua sisi dirilis pada tahun 1982, dan konsorsium Microfloppy Industry Committee (MIC), yang terdiri dari 23 perusahaan media, mendasarkan spesifikasi floppy disk 3,5 inci pada desain asli Sony, memperbaiki format dalam sejarah seperti yang kita ketahui. Sekarang byte data kami dapat disimpan pada versi sebelumnya dari salah satu media yang paling umum: floppy disk 3,5 inci. Kemudian, sepasang floppy disk 3,5 inci dengan Oregon Trail menjadi bagian terpenting dari masa kecil saya.

1984




Tak lama setelah itu, pada tahun 1984, sebuah CD dengan data hanya-baca diumumkan (Compact Disc Read-Only Memory, CD-ROM). Ini adalah 550 megabita CD-ROM dari Sony dan Philips. Formatnya tumbuh dari CD audio digital, atau CD-DA, yang digunakan untuk mendistribusikan musik. CD-DA dikembangkan oleh Sony dan Philips pada tahun 1982 dengan kapasitas 74 menit. Menurut legenda, ketika Sony dan Philips sedang menegosiasikan standar CD-DA, satu dari empat orang bersikeras bahwa itu dapat mengakomodasi seluruh Ninth Symphony. Produk pertama yang dirilis pada CD adalah Grolier Electronic Encyclopedia, dirilis pada tahun 1985. Ensiklopedia itu berisi sembilan juta kata, yang hanya mengambil 12% dari ruang disk yang tersedia, yaitu 553mebibyte . Kami akan memiliki lebih dari cukup ruang untuk ensiklopedia dan byte data. Tak lama kemudian, pada tahun 1985, perusahaan komputer bekerja bersama untuk membuat standar untuk disk sehingga komputer mana pun dapat membaca informasi dari mereka.

1984


Juga pada tahun 1984, Fujio Masuoka mengembangkan jenis memori baru dengan rana mengambang yang disebut memori flash, yang dapat dihapus dan ditulis ulang berkali-kali.

Mari kita memikirkan memori flash menggunakan transistor gerbang mengambang. Transistor adalah gerbang listrik yang dapat dinyalakan dan dimatikan secara individual. Karena setiap transistor dapat berada dalam dua keadaan yang berbeda (on dan off), ia dapat menyimpan dua angka yang berbeda: 0 dan 1. Gerbang mengambang mengacu pada gerbang kedua yang ditambahkan ke transistor tengah. Gerbang kedua ini diisolasi dengan lapisan oksida tipis. Transistor ini menggunakan tegangan kecil yang diterapkan pada gerbang transistor untuk menunjukkan apakah transistor dalam keadaan hidup atau mati, yang pada gilirannya berarti 0 atau 1.
 
Dengan gerbang mengambang, ketika tegangan yang sesuai diterapkan melalui lapisan oksida, elektron melewatinya dan terjebak di gerbang. Karena itu, bahkan ketika daya dimatikan, elektron tetap berada di sana. Ketika tidak ada elektron di gerbang mengambang, mereka adalah 1, dan ketika elektron macet - 0. Arah sebaliknya dari proses ini dan menerapkan tegangan yang sesuai melalui lapisan oksida dalam arah yang berlawanan menyebabkan elektron melewati gerbang mengambang dan mengembalikan transistor ke keadaan semula. Oleh karena itu, sel-sel dibuat diprogram dan tidak mudah menguap . Byte kami dapat diprogram dalam transistor, seperti 01001010, dengan elektron, dengan elektron yang terjebak di gerbang mengambang, untuk mewakili nol.

Desain Masuoka sedikit lebih terjangkau, tetapi kurang fleksibel daripada PROM yang dapat dihapus secara elektrik (EEPROM), karena membutuhkan beberapa kelompok sel yang harus dihapus bersama, tetapi ini juga karena kecepatannya.

Masuoka bekerja untuk Toshiba pada saat itu. Pada akhirnya, dia pergi bekerja di Universitas Tohoku, karena dia tidak senang bahwa perusahaan tidak menghadiahinya untuk pekerjaannya. Masuoka menuntut Toshiba untuk kompensasi. Pada 2006, ia dibayar 87 juta yuan atau setara dengan 758 ribu dolar AS. Ini masih nampaknya tidak penting mengingat bagaimana memori flash berpengaruh di industri.

Karena kita berbicara tentang flash, perlu juga diperhatikan perbedaan antara flash NOR dan NAND. Seperti yang sudah kita ketahui dari Masuoka, flash menyimpan informasi dalam sel memori yang terdiri dari transistor gerbang mengambang. Nama teknologi terkait langsung dengan bagaimana sel memori diatur.

Dalam memori flash NOR, masing-masing sel memori terhubung secara paralel, memberikan akses acak. Arsitektur ini mengurangi waktu membaca yang diperlukan untuk akses acak ke instruksi mikroprosesor. Memori flash NOR sangat ideal untuk aplikasi dengan kepadatan lebih rendah, yang sebagian besar hanya baca. Itulah sebabnya kebanyakan CPU memuat firmware mereka, sebagai aturan, dari memori flash NOR. Masuoka dan rekannya mempresentasikan penemuan flash NOR pada tahun 1984 dan flash NAND pada tahun 1987.

Pengembang NAND Flash telah meninggalkan kemungkinan akses acak untuk mendapatkan ukuran sel memori yang lebih kecil. Ini memberikan ukuran chip yang lebih kecil dan biaya per bit yang lebih rendah. Arsitektur flash NAND terdiri dari delapan bagian transistor memori yang terhubung secara seri. Berkat ini, kepadatan penyimpanan yang tinggi, ukuran sel memori yang lebih kecil, serta perekaman dan penghapusan data yang lebih cepat tercapai, karena secara bersamaan dapat memprogram blok data. Ini dicapai karena kebutuhan untuk menimpa data ketika mereka tidak ditulis secara berurutan dan data sudah ada di blok .

1991


Mari kita beralih ke 1991, ketika prototipe solid-state drive (SSD) dibuat oleh SanDisk, yang kemudian dikenal sebagai SunDisk . Desainnya menggabungkan serangkaian memori flash, chip memori non-volatile, dan pengontrol cerdas untuk secara otomatis mendeteksi dan memperbaiki sel yang rusak. Kapasitas disk adalah 20 megabyte dengan faktor bentuk 2,5 inci, dan biayanya diperkirakan sekitar $ 1.000. Disk ini digunakan oleh IBM pada komputer ThinkPad .

1994




Salah satu media favorit pribadi saya sejak kecil adalah Zip Disks. Pada tahun 1994, Iomega merilis Zip Disk, kartrid 100-megabyte dalam faktor bentuk 3,5 inci, sekitar sedikit lebih tebal daripada disk standar 3,5 inci. Nantinya disk dapat menyimpan hingga 2 gigabytes. Kenyamanan disk ini adalah ukurannya sebesar disket, tetapi memiliki kemampuan untuk menyimpan lebih banyak data. Byte data kami dapat ditulis ke drive Zip pada kecepatan 1,4 megabyte per detik. Sebagai perbandingan: pada waktu itu 1,44 megabyte floppy disk 3,5 inci direkam dengan kecepatan sekitar 16 kilobyte per detik. Pada Zip-disk, kepala membaca / menulis data non-kontak, seolah-olah terbang di atas permukaan, yang mirip dengan operasi hard disk, tetapi berbeda dari prinsip pengoperasian disket lain. Segera, Zip disk menjadi usang karena masalah keandalan dan ketersediaan.

1994




Pada tahun yang sama, SanDisk memperkenalkan CompactFlash, yang banyak digunakan dalam kamera video digital. Seperti halnya compact disc, kecepatan CompactFlash didasarkan pada peringkat x seperti 8x, 20x, 133x, dll. Kecepatan transfer data maksimum dihitung berdasarkan kecepatan transmisi CD audio asli, 150 kilobyte per detik. Laju transfer terlihat seperti R = Kx150 kB / s, di mana R adalah laju transfer dan K adalah kecepatan nominal. Jadi, untuk CompactFlash 133x, byte data kami akan ditulis pada 133x150 kB / s atau sekitar 19 950 kB / dtk atau 19,95 Mb / dtk. CompactFlash Association didirikan pada 1995 dengan tujuan menciptakan standar industri untuk kartu memori flash.

1997


Beberapa tahun kemudian, pada tahun 1997, compact disc yang dapat ditulis ulang (CD-RW) dirilis. Disk optik ini digunakan untuk menyimpan data, serta untuk menyalin dan mentransfer file ke berbagai perangkat. CD dapat ditulis ulang sekitar 1000 kali, yang pada waktu itu bukan faktor pembatas, karena pengguna jarang menjuluki data.

CD-RW didasarkan pada teknologi reflektansi permukaan. Dalam kasus CD-RW, fasa bergeser dalam lapisan khusus yang terdiri dari perak, telurium dan indium menyebabkan kemampuan untuk memantulkan atau tidak memantulkan sinar baca, yang berarti 0 atau 1. Ketika senyawa berada dalam keadaan kristal, itu tembus, yang berarti 1. Ketika senyawa meleleh dalam keadaan amorf, menjadi buram dan non-reflektif, yangberarti 0. Dengan demikian, kita dapat menulis byte data kami sebagai 01001010.

DVD akhirnya menduduki sebagian besar pasar dengan CD-RW.

1999


Mari kita beralih ke tahun 1999, ketika IBM memperkenalkan hard drive terkecil di dunia pada saat itu: IBM microdisks dengan kapasitas 170 dan 340 MB. Ini adalah hard drive 2,54 cm kecil yang dirancang untuk instalasi dalam slot CompactFlash Type II. Rencananya akan membuat perangkat yang akan digunakan sebagai CompactFlash, tetapi dengan kapasitas memori yang lebih besar. Namun, mereka segera diganti oleh USB flash drive, dan kemudian kartu CompactFlash yang lebih besar ketika tersedia. Seperti hard drive lain, mikrodrives bersifat mekanis dan berisi disk berputar kecil.

2000


Setahun kemudian, pada tahun 2000, USB flash drive diperkenalkan. Drive terdiri dari memori flash tertutup dalam faktor bentuk kecil dengan antarmuka USB. Tergantung pada versi antarmuka USB yang digunakan, kecepatan dapat bervariasi. USB 1.1 terbatas hingga 1,5 megabit per detik, sedangkan USB 2.0 dapat menangani 35 megabit per detik , dan USB 3.0 dapat menangani 625 megabit per detik. Drive USB 3.1 tipe C pertama diumumkan pada Maret 2015 dan memiliki kecepatan baca / tulis 530 megabit per detik. Tidak seperti floppy disk dan disk optik, perangkat USB lebih sulit tergores, tetapi pada saat yang sama mereka memiliki kemampuan yang sama untuk menyimpan data, serta untuk mentransfer dan membuat cadangan file. Floppy dan CD-ROM drive dengan cepat digantikan oleh port USB.

2005




Pada tahun 2005, produsen hard drive (HDD) mulai mengirimkan produk menggunakan perekaman magnetik tegak lurus, atau PMR. Yang cukup menarik, ini terjadi pada saat yang bersamaan ketika iPod Nano mengumumkan penggunaan memori flash bukannya hard drive 1 inci di iPod Mini.

Hard drive biasa berisi satu atau lebih hard drive yang dilapisi dengan film yang sensitif secara magnetis yang terdiri dari butiran magnetik kecil. Data direkam ketika kepala perekam magnetik terbang tepat di atas disk yang berputar. Ini sangat mirip dengan pemutar gramofon tradisional, satu-satunya perbedaan adalah bahwa dalam gramofon, jarum berada dalam kontak fisik dengan catatan. Saat disk berputar, udara yang bersentuhan dengan mereka menciptakan angin sepoi-sepoi. Sama seperti udara di sayap pesawat terbang yang menciptakan daya angkat, udara menghasilkan daya angkat di kepala permukaan aerodinamis dari kepala disk . Kepala dengan cepat mengubah magnetisasi dari satu daerah magnet butir sehingga kutub magnetnya menunjuk ke atas atau ke bawah, menunjukkan 1 atau 0.
 
Pendahulu dari PMR adalah rekaman magnetik longitudinal, atau LMR. Kerapatan perekaman PMR dapat melebihi kerapatan perekaman LMR lebih dari tiga kali. Perbedaan utama antara PMR dan LMR adalah bahwa struktur butiran dan orientasi magnetik dari data media PMR yang disimpan lebih berbentuk kolom daripada longitudinal. PMR memiliki stabilitas termal yang lebih baik dan peningkatan signal to noise ratio (SNR) karena pemisahan dan keseragaman butir yang lebih baik. Ia juga menghadirkan kemampuan merekam yang lebih baik berkat bidang kepala yang lebih kuat dan penyejajaran media yang lebih baik. Seperti LMR, batasan mendasar PMR didasarkan pada stabilitas termal dari bit data yang direkam secara magnetis dan kebutuhan untuk memiliki cukup SNR untuk membaca informasi yang direkam.

2007


Pada tahun 2007, hard drive 1 TB pertama dari Hitachi Global Storage Technologies diumumkan. Hitachi Deskstar 7K1000 menggunakan lima lempeng 200-gigabyte 3,5 inci dan diputar pada kecepatan 7200 rpm. Ini adalah keuntungan utama dibandingkan dengan hard drive IBM RAMAC 350 pertama di dunia, yang kapasitasnya sekitar 3,75 megabyte. Oh, seberapa jauh kita telah datang dalam 51 tahun! Tapi tunggu, ada hal lain.

2009


Pada tahun 2009, pekerjaan teknis dimulai pada pembuatan memori express non-volatile, atau NVMe. Non-volatile memory (NVM) adalah jenis memori yang dapat menyimpan data secara permanen, tidak seperti memori non-volatile, yang membutuhkan daya konstan untuk menyimpan data. NVMe memenuhi kebutuhan untuk antarmuka pengontrol host yang dapat diskalakan untuk komponen periferal yang didasarkan pada drive semikonduktor yang mendukung teknologi PCIe, karenanya dinamai NVMe. Lebih dari 90 perusahaan dimasukkan dalam kelompok kerja pengembangan proyek. Semua ini didasarkan pada hasil pendefinisian spesifikasi antarmuka memori non-volatile dari host controller (NVMHCIS). Drive NVMe terbaik hingga saat ini dapat menangani sekitar 3.500 megabita per detik saat membaca dan 3.300 megabita per detik saat menulis. Tulis byte data j, dari mana kita mulai,bisa sangat cepat dibandingkan dengan beberapa menit menenun tali secara manual untuk Apollo Guidance Computer.

Sekarang dan masa depan


Memori kelas penyimpanan


Sekarang kita telah melalui waktu (ha!), Mari kita lihat keadaan Memory Kelas Penyimpanan saat ini. SCM, seperti NVM, kuat, tetapi SCM juga memberikan kinerja yang unggul atau sebanding dengan memori utama, serta kemampuan addressable byte.. Tujuan SCM adalah untuk memecahkan beberapa masalah cache saat ini, seperti memori akses acak kepadatan rendah (SRAM). Menggunakan dynamic random access memory (DRAM) kita bisa mendapatkan kepadatan yang lebih baik, tetapi ini dicapai melalui akses yang lebih lambat. DRAM juga menderita karena kebutuhan daya konstan untuk memperbarui memori. Mari kita cari tahu sedikit. Catu daya diperlukan, karena muatan listrik pada kapasitor secara bertahap bocor, yaitu, tanpa gangguan, data pada chip akan segera hilang. Untuk mencegah kebocoran seperti itu, DRAM membutuhkan sirkuit pembaruan memori eksternal yang secara berkala menimpa data dalam kapasitor, mengembalikannya ke muatan semula.

Memori perubahan fase (PCM)


Kami sebelumnya memeriksa bagaimana fase berubah untuk CD-RW. PCM serupa. Bahan untuk perubahan fase biasanya Ge-Sb-Te, juga dikenal sebagai GST, yang dapat ada di dua negara yang berbeda: amorf dan kristal. Keadaan amorf memiliki resistansi yang lebih tinggi yang menunjukkan 0 daripada keadaan kristalin yang menunjukkan 1. Dengan menetapkan nilai data ke resistansi antara, PCM dapat digunakan untuk menyimpan beberapa keadaan dalam bentuk MLC .

Memori akses acak putar-transfer torsi (STT-RAM)


STT-RAM terdiri dari dua lapisan magnetik permanen feromagnetik yang dipisahkan oleh dielektrik, yaitu isolator yang dapat mentransmisikan gaya listrik tanpa melakukan. Ini menyimpan bit data berdasarkan pada perbedaan arah magnetik. Satu lapisan magnetik, disebut referensi, memiliki arah magnet tetap, sedangkan lapisan magnetik lainnya, disebut bebas, memiliki arah magnet, yang dikendalikan oleh arus yang ditransmisikan. Untuk 1, arah magnetisasi dari dua lapisan selaras. Untuk 0, kedua lapisan memiliki arah magnet yang berlawanan.

Memori akses acak resistif (ReRAM)
Sel ReRAM terdiri dari dua elektroda logam yang dipisahkan oleh lapisan oksida logam. Agak seperti desain memori flash Masuoka, di mana elektron menembus lapisan oksida dan terjebak di gerbang mengambang atau sebaliknya. Namun, ketika menggunakan ReRAM, keadaan sel ditentukan berdasarkan konsentrasi oksigen bebas dalam lapisan oksida logam.

Meskipun teknologi ini menjanjikan, mereka masih memiliki kelemahan. PCM dan STT-RAM memiliki penundaan penulisan yang tinggi. Latensi PCM sepuluh kali lebih tinggi dari DRAM, sementara STT-RAM sepuluh kali lebih tinggi dari SRAM. PCM dan ReRAM memiliki batas pada panjang rekaman sebelum kesalahan serius terjadi, yang berarti bahwa elemen memori macet pada nilai tertentu .

Pada Agustus 2015, Intel mengumumkan rilis Optane, produk berbasis 3DXPoint-nya. Optane mengklaim bahwa kinerjanya 1.000 kali lebih tinggi daripada solid state drive NAND, dan harganya empat sampai lima kali lebih tinggi daripada memori flash. Optane adalah bukti bahwa SCM bukan hanya teknologi eksperimental. Akan menarik untuk mengamati perkembangan teknologi ini.

Hard disk (HDD)


Hard Disk Helium (HHDD)


Disk helium adalah hard disk drive (HDD) kapasitas besar yang diisi dengan helium dan tertutup rapat selama produksi. Seperti hard drive lain, seperti yang kami katakan sebelumnya, ini terlihat seperti meja putar dengan pelat pemintalan berlapis magnet. Hard drive khas hanya memiliki udara di dalam rongga, namun udara ini menyebabkan beberapa perlawanan ketika pelat berputar.

Bola helium terbang karena helium lebih ringan dari udara. Faktanya, helium adalah 1/7 dari kerapatan udara, yang mengurangi gaya pengereman selama rotasi lempeng, menyebabkan penurunan jumlah energi yang dibutuhkan untuk memutar cakram. Namun demikian, fitur ini bersifat sekunder, karakteristik utama pembeda dari helium adalah memungkinkan Anda untuk mengemas 7 pelat dalam faktor bentuk yang sama, yang biasanya hanya berisi 5. Jika kita mengingat analogi dengan sayap pesawat kita, maka ini adalah analog yang ideal. Karena helium mengurangi drag, turbulensi dikesampingkan.

Kita juga tahu bahwa bola helium mulai turun dalam beberapa hari, karena helium meninggalkannya. Hal yang sama dapat dikatakan untuk drive. Bertahun-tahun berlalu sebelum produsen dapat membuat wadah yang mencegah helium meninggalkan faktor bentuk selama masa pakai drive. Backblaze bereksperimen dan menemukan bahwa disk helium memiliki kesalahan tahunan 1,03%, sedangkan kesalahan standar 1,06%. Tentu saja, perbedaan ini sangat kecil sehingga cukup sulit untuk menarik kesimpulan serius darinya .

Faktor bentuk yang diisi helium dapat berisi hard drive yang dienkapsulasi menggunakan PMR yang telah kita bahas di atas, atau microwave magnetic recording (MAMR) atau magnetic heating recording (HAMR). Setiap teknologi penyimpanan magnetik dapat dikombinasikan dengan helium, bukan udara. Pada 2014, HGST menggabungkan dua teknologi canggih dalam hard drive helium 10TB-nya menggunakan perekaman magnetik yang digerakkan oleh host, atau SMR (Shingled magnetic recording). Mari kita membahas SMR sedikit, dan kemudian mempertimbangkan MAMR dan HAMR.

Teknologi Rekaman Magnetik Ubin


Sebelumnya, kami melihat rekaman magnetik tegak lurus (PMR), yang merupakan pendahulu SMR. Tidak seperti PMR, SMR merekam trek baru yang tumpang tindih dengan track magnetik yang sebelumnya direkam. Ini, pada gilirannya, membuat trek sebelumnya lebih sempit, memberikan kepadatan trek yang lebih tinggi. Nama teknologi ini disebabkan oleh fakta bahwa jalur putaran sangat mirip dengan jalur ubin di atap.

SMR mengarah ke proses penulisan yang jauh lebih rumit, seperti ketika merekam pada satu trek, trek yang berdekatan ditimpa. Ini tidak terjadi ketika bagian belakang disk kosong dan data konsisten. Tapi begitu Anda merekam ke serangkaian trek yang sudah berisi data, data tetangga yang ada dihapus. Jika trek yang berdekatan berisi data, maka itu harus ditulis ulang. Ini sangat mirip dengan flash NAND yang telah kita bicarakan sebelumnya.

Perangkat SMR menyembunyikan kompleksitas ini dengan mengontrol firmware, menghasilkan antarmuka yang mirip dengan hard drive lain. Di sisi lain, perangkat SMR yang digerakkan oleh host tidak akan mengizinkan penggunaan drive ini tanpa adaptasi khusus dari aplikasi dan sistem operasi. Tuan rumah harus menulis ke perangkat ketat secara berurutan. Pada saat yang sama, kinerja perangkat 100% dapat diprediksi. Seagate mulai mengirimkan disk SMR pada 2013, mengklaim bahwa kepadatannya 25% lebih tinggi dari PMR.

Rekaman Magnetik Microwave (MAMR)


Rekaman magnetik berbantuan gelombang mikro (MAMR) adalah teknologi memori magnetik yang menggunakan energi yang mirip dengan HAMR (lihat di bawah) Bagian penting dari MAMR adalah Spin Torque Oscillator (STO) atau "generator putaran-putar". STO sendiri terletak di dekat kepala rekaman. Ketika arus diterapkan ke STO, medan elektromagnetik melingkar dengan frekuensi 20-40 GHz dihasilkan karena polarisasi elektron berputar.

Di bawah pengaruh medan seperti itu, resonansi terjadi pada ferromagnet yang digunakan untuk MAMR, yang mengarah pada presesi momen magnetik domain di bidang ini. Bahkan, momen magnetik menyimpang dari porosnya dan untuk mengubah arahnya (flip) head rekaman membutuhkan energi yang jauh lebih sedikit.

Menggunakan teknologi MAMR memungkinkan seseorang untuk mengambil zat feromagnetik dengan kekuatan koersif yang lebih besar, yang berarti memungkinkan untuk mengurangi ukuran domain magnetik tanpa takut menyebabkan efek superparamagnetik. Generator STO membantu mengurangi ukuran kepala perekaman, yang memungkinkan untuk merekam informasi pada domain magnetik yang lebih kecil, dan karenanya meningkatkan kepadatan perekaman.

Western Digital, juga dikenal sebagai WD, memperkenalkan teknologi ini pada tahun 2017. Segera setelah itu, pada tahun 2018, Toshiba mendukung teknologi ini. Sementara WD dan Toshiba mencari teknologi MAMR, Seagate bertaruh pada HAMR.

Perekaman Termomagnetik (HAMR)


Rekaman magnetik berbantuan panas (HAMR) adalah teknologi penyimpanan data magnetik hemat energi yang dapat secara signifikan meningkatkan jumlah data yang dapat disimpan pada perangkat magnetik, seperti hard disk, dengan menggunakan panas yang disediakan oleh laser untuk membantu menulis data ke permukaan. mendasari hard disk. Berkat pemanasan, bit data terletak pada substrat disk yang lebih dekat satu sama lain, yang memungkinkan untuk meningkatkan kepadatan dan kapasitas data.

Teknologi ini cukup sulit diimplementasikan. Laser 200 mW memanas dengan cepatarea kecil hingga 400 ° C sebelum merekam, sementara tidak mengganggu atau merusak sisa data pada disk. Proses pemanasan, perekaman data dan pendinginan harus diselesaikan dalam waktu kurang dari satu nanodetik. Untuk mengatasi masalah ini, pengembangan plasmon permukaan berskala nano, juga dikenal sebagai laser yang dipandu permukaan, alih-alih pemanasan laser langsung, serta pelat kaca jenis baru dan pelapis termoregulasi yang dapat menahan pemanasan spot cepat tanpa merusak kepala rekaman atau data di sekitarnya, dan berbagai lainnya. masalah teknis yang perlu diatasi.

Meskipun banyak skeptisisme, Seagate pertama kali menunjukkan teknologi ini pada 2013. Cakram pertama mulai dikirim pada tahun 2018.

Akhir film, lompat ke awal!


Kami mulai pada tahun 1951 dan menyelesaikan artikel dengan melihat ke masa depan teknologi penyimpanan. Gudang data telah banyak berubah dari waktu ke waktu: dari pita kertas menjadi logam dan magnet, memori tali, disk pemintalan, disk optik, memori flash, dan lainnya. Dalam perkembangannya, perangkat penyimpanan yang lebih cepat, lebih ringkas, dan lebih efisien telah muncul.

Jika Anda membandingkan NVMe dengan pita logam UNISERVO 1951, NVMe dapat membaca 486 111% lebih banyak digit per detik. Jika Anda membandingkan NVMe dengan favorit masa kecil saya, Zip disk, NVMe dapat membaca 213,623% lebih banyak per detik.

Satu-satunya hal yang tetap benar adalah penggunaan 0 dan 1. Cara kita melakukan ini sangat bervariasi. Saya berharap bahwa lain kali Anda merekam CD-RW dengan lagu untuk teman atau menyimpan video rumah Anda di Optical Disc Archive, Anda akan memikirkan bagaimana permukaan non-reflektif menerjemahkan nilai ke 0, dan yang reflektif ke 1. Atau jika Anda tulis mixtape pada kaset, ingat bahwa ini sangat erat kaitannya dengan Datasette yang digunakan dalam Commodore PET. Akhirnya, jangan lupa untuk baik dan mundur.

Terima kasih kepada Robert Mustakki dan Rick Alterra untuk informasi rahasia (saya tidak bisa menahan diri) di seluruh artikel!

Apa lagi yang berguna untuk dibaca di blog Cloud4Y

→Telur paskah di peta topografi Swiss
→ Merek komputer tahun 90-an, bagian 1
→ Bagaimana ibu peretas masuk penjara dan menginfeksi komputer bos
→ Diagnostik koneksi jaringan pada router virtual EDGE
→ Bagaimana bank "pecah"

Berlangganan ke saluran Telegram kami agar tidak ketinggalan artikel lain! Kami menulis tidak lebih dari dua kali seminggu dan hanya untuk bisnis. Kami juga mengingatkan Anda bahwa Cloud4Y dapat menyediakan akses jarak jauh yang aman dan andal ke aplikasi bisnis dan informasi yang diperlukan untuk memastikan kelangsungan bisnis. Pekerjaan jarak jauh merupakan penghalang tambahan untuk penyebaran coronavirus. Rinciannya dari manajer kami di situs .

More articles:


All Articles