Когда говорят о "высокотехнологичных" вещах, может создаться впечатление, что все они были изобретены и реализованы совсем недавно, не более 20-30 лет назад. Однако действительность несколько отличается: в 2026 году исполнится уже 70 лет с момента начала коммерческой эксплуатации жестких дисков - тех самых HDD, которые по сей день используются во многих компьютерах и вращаются "блинами".
Итак, изначально идея эффективной записи компьютерных данных на вращающиеся пластины пришла в голову не только Рейнолду Джонсону. Однако именно он смог продемонстрировать все преимущества этой идеи и привлечь внимание компании IBM.
Рейнолд Джонсон родился в 1906 году в штате Миннесота. Вначале его биография была обычной: школа, потом университет, где в 1929 году получил степень бакалавра наук. После этого он начал преподавать математику и науку в одной из школ. Однако у молодого Рейнолда был еще один интерес - научная фантастика. Его увлечение романами Жюля Верна, вероятно, заставило его по-новому оценить существующие технологии и задуматься над их усовершенствованием.
В 1931 (по другим источникам - в 1932) году Джонсон, преподающий в школе, решил попробовать автоматизировать процесс проверки тестов учеников, когда они отмечают ответы на специальных карточках. Таким образом, от ручной проверки и выставления оценок можно было отказаться. Чтобы создать рабочий прототип, Джонсон попросил двух школьников, которые были отправлены под его наблюдение для исправления (ранее они похитили радио из школы), помочь ему.
Примерно в это же время исследователь из Колумбийского университета и консультант IBM Бенджамин Вуд также занимался поиском автоматизированного способа проверки стандартизированных тестов. Однако разработанный им алгоритм имел некоторые недостатки. В его решении машина не могла хорошо обнаружить отметки на бланке ответов, если нажатие карандаша было слабым, из-за изменений электропроводных свойств графита на бумаге. Джонсон нашел решение этой проблемы. Его машина не обращала внимание на толщину галочки напротив ответа. Школьный учитель узнал о интересе Вуда к решению той же проблемы и связался с консультантом IBM в 1934 году.
Бенджамин остался пораженным после увиденного, однако менеджеры IBM отнеслись к презентации с некоторым скепсисом: они не видели в ней потенциала или возможных прибылей. Тем не менее, Вуд не отчаивался и решил рассказать о своей идее Томасу Уотсону - старшему генеральному директору компании. Слова консультанта имели значительный вес, и глава IBM был практически в восторге от данной технологии.
В 1934 году Бенджамин Джонсон был принят на работу в лабораторию Endicott Engineering Laboratory компании IBM. Здесь он занялся разработкой электромеханического устройства, известного как IBM 805 Test Scoring Machine. Это было в 1937 году. Но, собственно, при чëм тут жëсткие диски? После создания IBM 805, Бенджамин стал одним из наиболее ценных инженеров в IBM, а некоторые принципы работы этой системы впоследствии были использованы при создании первого жесткого диска - много лет спустя.
__________________________
В 1952 году компания отправила Джонсона в Сан-Хосе, Калифорния (в то время Кремниевая долина только начинала свое развитие), с задачей создания исследовательского центра.
Рейнолд отвечал за подбор опытного персонала и руководство проектами по разработке новых эффективных систем хранения и передачи данных - это было одной из главных целей центра, назначенной генеральным директором. Это было необходимо для создания будущих вычислительных машин, предтечами которых были ENIAC и UNIVAC. Кроме того, тогда главными носителями данных были перфокарты, которые планировалось заменить магнитными лентами, впервые использованными в UNIVAC 1. В этой области была серьезная конкуренция, и Уотсон не собирался отставать от нее.
Среди предложенных вариантов рассматривалась "бесконечная" лента с перфокартами. Однако ее скорость работы была слишком низкой для обеспечения случайного доступа, поэтому от этой идеи отказались. Также была рассмотрена возможность использования магнитной ленты, но и она не отвечала требованиям по скорости, так как требовалось постоянно перематывать пленку.
Кроме того, был рассмотрен вариант создания цилиндра с данными на его поверхности и специальным механизмом для считывания. Этот способ представлялся эффективным с точки зрения скорости доступа, но его реализация была дорогой. Объем данных ограничивался диаметром цилиндра, а стоимость магнитного считывателя была выше, чем ожидалось для коммерчески успешного изделия.
Между 1952 и 1953 годами возникла современная конструкция жесткого диска, но с некоторыми отличиями. Идея не принадлежит только одному человеку. Инженер Яков Рабинов, не связанный с IBM, описал систему с дисками, размещенными в трубе на закольцованном валу и отверстиями на краю для перемещения читающего механизма между дисками. Далее, технология была изучена инженером IBM Джоффри Хотхэмом в ходе исследовательской работы, который добавил эффективность в дизайн, и передал его своему коллеге по лаборатории Артуру Критчлоу.
Из всех вариантов выбор Джонсона пал на пластины. Именно в это время инженер, работающий в исследовательской лаборатории, внушал своим коллегам концепцию, которая получила широкую поддержку и была быстро усовершенствована. Конструкция состояла из нескольких пластин, вращающихся синхронно в вертикальной тубе (Рабинов предлагал вращать только одну пластину с данными, но изменения оказались более глубокими). Инженеры постепенно решали проблемы с балансировкой дисков и точным позиционированием считывающих элементов на минимальном расстоянии от вращающейся поверхности: меняли толщину пластин, использовали разные материалы для их изготовления.
В 1955 году был представлен первый функционирующий жесткий диск RAMAC (Метод произвольного доступа к учету и управлению), который IBM представила своему руководству. Хотя устройство было не компактным и весило около тонны, оно соответствовало первоначальным характеристикам. В системе использовались 50 алюминиевых дисков диаметром 24 дюйма, которые вращались со скоростью 1200 оборотов в минуту и имели две головки для чтения и записи. Скорость доступа была невысокой по современным стандартам: поиск нужных байтов занимал в среднем секунду (минимум - 0,8 секунды). Общая емкость этого громадного жесткого диска составляла 5 мегабайт (или по другим данным - 3,75 мегабайт).
В 1956 году был выпущен коммерческий образец RAMAC 350, который был приобретен корпорацией Crown Zellerbach. Стоимость использования вычислительных компонентов составляла $3,2 тыс. в месяц, а аренда жесткого диска - $650 (с учетом инфляции сегодня это соответственно $36,3 тыс. и $7,3 тыс.). В то время IBM работала над усовершенствованием системы, которая позволяла подключать больше жестких дисков к вычислительной системе. Конкурентами RAMAC была система Univac File-Computer System, которая была более быстрой, но стоила больше и имела меньшую емкость хранения данных.
Серия RAMAC имела три поколения, каждое следующее поколение удваивало емкость хранения при выходе новой модели. В 1961 году было представлено новое решение - IBM 1301 Disk Storage Unit, которое имело в 13 раз более высокую плотность записи на дисках по сравнению с оригинальной моделью RAMAC. Цена также снижалась, хотя по современным меркам она была довольно высокой: $115 тыс. за модель 1 и $185 тыс. за модель 2, без учета инфляции.
В течение следующих десятилетий хранение и передача данных были доступны только для крупных компаний, исследователей и военных. Однако к началу 80-х годов ситуация начала меняться, в том числе благодаря появлению на рынке первых персональных компьютеров во второй половине 70-х годов (изначально без магнитных жестких дисков, но вскоре это изменилось).
__________________________
Уже в 1971 году Джонсон решил отойти от дел и заняться своими собственными проектами. Однако его концепция жесткого диска, разработанная им и его командой, все еще является основой для современных моделей.
Интересные факты
- В 1962 году размер пластины в жестком диске уменьшился с 24 до 14 дюймов, но ее вес все еще превышал 4 килограмма.
- Первый жесткий диск, объем которого превышал один гигабайт, появился в 1980 году. Это был IBM 3380, и он не имел схожести с современными моделями: его вес составлял 445 кг, он был размером с холодильник и цена его составляла $316 тысяч по сегодняшнему курсу валюты.
- В 1980 году появился один из первых компактных жестких дисков формата 5,25 дюйма с емкостью 5 МБ. Устройство называлось ST-506 и было разработано компанией Shugart Technology, основанной в 1979 году Аланом Ф. Шугартом. Ранее Шугарт работал в IBM и принимал участие в создании RAMAC, однако в 1969 году он покинул корпорацию. В настоящее время Shugart Technology известна под названием Seagate Technology. Цена ST-506 составляла $1,5 тыс. (соответствует примерно $5,8 тыс. сегодняшних денег).
- В 1988 году компания PrairieTek представила первый жёсткий диск в формфакторе 2,5 дюйма. Модель PT220 имела емкость 20 МБ и стала значимым событием в развитии мобильных компьютеров. Однако, к моменту начала продаж этих HDD, они уже устарели с точки зрения морального и технического развития (поскольку уже существовали устройства с емкостью свыше 100 МБ), и сама компания PrairieTek объявила о банкротстве в 1991 году.
- Во второй половине 2023 года Seagate планирует выпустить жёсткий диск с емкостью 32 ТБ.