Мы все уже привыкли к «флешкам», и практически забыли про оптические диски и дискеты, ещё относительно недавно использовавшиеся для переноса информации между компьютерами.
Более того, я думаю, что в ближайшие 20 лет флешки тоже практически выйдут из употребления. Уже сейчас намного удобнее использовать для переноса информации сеть Интернет ввиду её практически тотального проникновения, что уж говорить про ближайшие десятилетия с их 5G и 6G.
Более того, всё большее распространения получают облачные хранилища информации, благодаря которым вообще зачастую отпадает необходимость в каком-либо переносе информации между компьютерами. Вместо этого всё чаще можно говорить о переносе информации между аккаунтами облачных хранилищ.
Думаю, что всё идёт к тому, что и компьютеры большинства пользователей превратятся в обычные терминалы дистанционного доступа к виртуальной рабочей машине, фактически расположенной в том же облаке. Уже не столь важно будет, с какого устройства с каким процессором осуществлять доступ к своему виртуальному рабочему столу.
Операционная система может снова превратиться в простейшую прошивку того или иного гаджета, вся функция которой — открыть браузер. В этом случае наличие каких бы то ни было физических сменных носителей информации становится вообще не нужным.
Но давайте вспомним славный путь этого вида носителя, который, кстати, зародился ещё задолго до вычислительных машин.
Классификация
Существуют следующие виды памяти в сменных носителях (расположены в хронологическом порядке расцвета их применения):
- Механическая
- Магнитная
- Оптическая и магнитооптическая
- Полупроводниковая
Давайте рассмотрим их поподробнее.
Механическая память (перфорация)
Перфоленты
В 1725 году Базиль Бушон (Basile Bouchon) придумывает перфорированную бумажную ленту для записи программы, чтобы упростить изготовления сложных узоров на ткацком станке. Лионский ткач склеивает ленту в петлю и использует свое изобретение для программирования ткацких станков.
Много позже перфоленты стали применять и для хранения программ в ЭВМ.
Перфокарты
В 1728 году Жан-Баптист Фалькон (Jean-Baptiste Falcon) усовершенствует изобретение Бушона. Он заменяет перфорированную ленту перфокартами, соединенными в цепочку. Это позволяет легко заменять фрагменты программы.
Ткацкие станки Бушона-Фалькона были полуавтоматическими и требовали ручной подачи программы. Громадного успеха в автоматизации добился Жозеф Мари Жаккард (Joseph-Marie Jacquard), французский изобретатель, сын лионского ткача.
В 1801 году он создал автоматический ткацкий станок, управляемый при посредстве перфокарт. Наличие или отсутствие отверстий в перфокарте заставляло нить подниматься или опускаться при ходе челнока, создавая тем самым запрограммированный рисунок.
Станок Жаккарда был первым массовым промышленным устройством, автоматически работающим по заданной программе. Этот станок был отмечен медалью Парижской выставки, и вскоре только во Франции работало более 10 тысяч таких станков.
Перфокарты ткацких станков Жаккарда:
В 1884 году Herman Hollerith оформляет первый патент на хранение данных на перфокартах.
Почти век спустя перфокарты стали применяться для хранения компьютерных программ. В середине XX века наибольшее распространение в СССР получила 80-колонная перфокарта, представленная ниже. Каждая колонка кодировала 1 байт. 8 байт из 80 были служебными. Также были ещё 45-колонные варианты перфокарт.
По ГОСТу, перфокарте предписывалось быть 187,4 миллиметра в длину и 82,5 миллиметра в ширину. Информация на нее заносилась двумерной матрицей, эдакой таблицей, состоящей, как правило, из 12 строк и 40 или 80 колонок.
Скорость обработки машинных перфокарт достигало 2000 карт в 1 мин. Воспроизведение (считывание) информации осуществлялось с помощью электромеханических считывателей или фотоэлементами. За рубежом применялись также перфокарты с 90, 40 и 21 колонкой с 6, 12 и 10 строками соответственно.
Большую систематизированную коллекцию перфокарт можно посмотреть на http://www.cs.uiowa.edu/~jones/cards/
Магнитная память
Впервые мысль о том, что намагничивание может быть использовано для записи звука, была высказана неким Оверлингом Смитом в 1888 г. Описанное Смитом устройство имело все отличительные признаки магнитофона: магнитный носитель информации, механизм для его подачи и магнитную головку.
В 1898 году датчанин Вальдемар Пульсен создал и запатентовал телеграфон — аппарат для магнитной записи звука. Он представлял собой медный цилиндр, обмотанный тонкой стальной проволокой и движущийся вдоль него электромагнит. в 30-е годы 20 века в Германии вместе с идеей использовать для записи не проволоку, а ленту с напылённым на нее магнитным порошком.
В 1932 году австрийский ученый G. Taushek изобретает «Drum memory» — цилиндрическую магнитную память.
Бобины
В 1952 году, в качестве внешнего носителя информации, в вычислительной машине IBM Model 701 впервые использовали магнитную ленту . Магнитная лента называлась Model 726. Первая магнитная лента могла содержать 1,4 МБ данных.
Плотность ленты составляла 800 бит/дюйм, и была рассчитана на 9-дорожечную запись. Скорость считывания составляла 7500 байт/секунду, если учитывать также скорость ленты – 75 дюймов/сек. Лента была разработана компанией 3М (в последствии Imation). Примерно в это же время были изобретены и магнитные барабаны.
В 1962 году фирма IBM выпустила первые устройства внешней памяти со съемными дисками.
Дискеты
В 1967 компания IBM изобретает первую дискету. Гибкие диски фирма IBM стала разрабатывать после создания этой же фирмой в 1956 первого жесткого диска. 13 сентября 1956 года IBM начала поставки первого жесткого диска с произвольным доступом. Это устройство носило название RAMAC (Random Access Method of Accounting and Control — «Метод учета и контроля с произвольным доступом»).
Размером RAMAC был с приличный шкаф весом больше тонны. Объем памяти – 5 МБ. В состав накопителя входило 50 дисков диаметром 24 дюйма (61 см), которые вращались со скоростью 1200 об/мин. Головки чтения и записи поочередно подводились к каждому диску с помощью сервопривода.
В среднем, время доступа в RAMAC составляло 0,6 секунды, скорость передачи данных могла достигать 9 Кбайт/с. Покрытие пластин было сделано из оксида железа.
Опытный образец первой дискеты представлял собой диск без защитного конверта. После многочисленных доработок в 1971 году, компания IBM поставила на рынок 8-дюймовые гибкие диски, которые состояли из простого гибкого пластмассового диска, покрытого окисью железа и помещенного в картонный конверт. 8-дюймовые дискеты вмещали 80, 256, 512, 800 КБ и 1,2 МБ.
Позже появились 5-дюймовые дискеты (110, 360, 720 КБ и 1,2МБ) а затем и 3,5-дюймовые (720 КБ, 1,44 МБ и 2,88 МБ), уже в жёстком пластмассовом корпусе. На фотографии ниже представлена моя коллекция дискет без защитных конвертов и корпусов на фоне магнитного диска от ЕС ЭВМ:
Существовали также и дискеты других форм-факторов и плотностей записи, но они были гораздо менее распространены.
Кстати, в 90-е годы была в моде конфигурация системного блока «косые флопы», что означало, что в блоке присутствовал как 5-дюймовый, так и 3,5-дюймовый привод.
В отдельных случаях ёмкости дискет не хватало, и появились сменные магнитные носители большой ёмкости, т.н. zip-диски. Они были разработаны компанией Iomega в конце 1994 года.
Носители первого поколения накопителей имели ёмкость около 100 мегабайт, в накопителях второго и третьего поколения ёмкость носителей была увеличена до 250 и 750 мегабайт соответственно.
Привод для работы с zip-дисками очень напоминал обычный дисковод для 3,5" гибких дисков:
Магнитооптическая память
Помимо магнитных zip-дисков существовали и магнитооптические диски:
Но они были менее распространены.
Оптическая память
Оптические диски
В 1972 году фирма Philips впервые представила устройство, в котором информация считывалась с прозрачного пластмассового диска оптическим способом. Новый носитель позволял записать 5...7-минутный видеоклип либо высококачественную стереофоническую звукозапись длительностью 70 минут. Запись и считывание осуществлялись в аналоговом виде.
В 1978 году той же фирмой Philips была создана система цифровой оптической звукозаписи с современным компакт-диском в роли носителя.
В 1981 году Philips совместно с фирмой Sony представила доработанную систему цифровой оптической звукозаписи, параметры которой стали мировым стандартом де-факто и в 1982 году были утверждены Международной электротехнической комиссией (МЭК).
Эти стандартные параметры таковы: диаметр диска 120 мм; запись в виде непрерывной спиральной дорожки с началом у центра диска; ширина дорожки 1 мкм; шаг спирали 1,6 мкм; запись с постоянной линейной скоростью 1,2...1,4 м/с; поверхностная плотность записи 106 Мбит/см2; скорость считывания информации 2 Мбит/с; модуляция EFM; коррекция ошибок двойным кодом Рида-Соломона с перемежением.
Для фиксации информации используется покадровая система записи. Компакт-диск получился настолько удачным и емким, что на него практически сразу же обратили внимание создатели персональных компьютеров. В 1986 году первые CD-ROM начали встраиваться в ПК.
Сначала широкое распространение получили оптические носители CD-RW, чаще всего ёмкостью около 700 МБ, записываемые инфракрасным полупроводниковым лазером (лазерным светодиодом). Затем появились более ёмкие DVD-RW, чаще всего на 4,7 ГБ, записываемые красным полупроводниковым лазером, формат которого был предложен ещё в 1995 году.
Позже появились диски HD-DVD и BR-DVD ёмкостью уже десятки гигабайт, использующие фиолетовый полупроводниковый лазер с длиной волны 405 нм.
На картинке ниже показано различие между вышеописанными оптическими технологиями:
Разрабатывались также гибридные диски, на которые возможно было производить запись сразу в нескольких форматах. Кроме того, шли разработки голографических оптических дисков (HVD), хранящих страницы информации в объёмных голограммах. Ёмкость таких дисков должна была составлять сотни гигабайт.
Прорабатывались также и более отдалённые перспективы развития оптического способа записи. Например, атомно-голографическая запись, в которой голографический оптический привод будет использовать Теорию Эйнштейна/Планка квантово-электронной энергии для управления свойствами молекулы посредством перемещения электронов атома:
В этой технологии ожидалась плотность хранения оптических данных до 40000 Терабит на кубический сантиметр.
Но столь радужные (в прямом смысле этого слова) перспективы оптической записи на самом интересном месте внезапно прервались резким удешевлением полупроводниковой флеш-памяти.
Полупроводниковая память
В 1984 году появилась Flash-память (Flash Erase EEPROM). Первый вариант флэш-памяти был разработан компанией Toshiba, и только в 1988 году сходное решение представила компания Intel.
Главное отличие flash от предшественников состояло в ином способе стирания информации: данные можно было обнулять или в определенном минимальном объеме (чаще всего берется блок размером 256 или 512 байт), или очищать сразу весь чип.
Первыми накопителями на флэш-памяти, появившимися на рынке, были карты ATA Flash. Эти накопители изготавливались в виде стандартных карт PC Card. Карта имела встроенный АТА контроллер, благодаря чему она при работе эмулировала обычный жесткий диск.
Существовало три типа PC-CARD ATA (I, II, III). Все они отличались толщиной (3,3 5,0 и 10,5 мм соответственно). Все типы обратно совместимы между собой — в более толстом разъеме всегда можно использовать более тонкую карту, так как толщина разъемов у всех типов одинакова - 3,3 мм.
USB-флэш-память (USB-память, «флэшка»), используемая сегодня вместо дискет и оптических дисков — новый тип флэш-накопителей, появившийся на рынке только в 2001 г.
По форме USB-память напоминает брелок продолговатой формы, чаще всего состоящий из двух половинок — защитного колпачка и собственно накопителя с USB-разъемом (внутри него размещаются одна или несколько микросхем флэш-памяти и USB-контроллер).
Также широкое распространение получили SD-флеш-карты, использующиеся в фотоаппаратах и смартфонах.
Сегодня ёмкость USB-флешек может достигать нескольких терабайт.
Заключение
Флешки в виде USB- и SD-памяти ещё довольно популярны сегодня. Различные варианты SD-карт как по форм-фактору (SD, miniSD, microSD, nanoSD) так и по стандарту (SD, SDHC, SDXC, SDUC, SD Express) будут ещё долго использоваться в гаджетах, а вот судьба USB-памяти, на мой взгляд, более быстротечна.
Распространение Интернета и интернет-сервисов, как я уже упоминал в начале своей статьи, в ближайшие десятилетия почти полностью вытеснит этот тип носителей из повседневного использования. Так что мы присутствуем, не побоюсь этого слова, при закате самой концепции сменных носителей информации.
P.S. от 06.01.2024: Тема вызвала живой отклик читателей, по характеру которого я понял, что требуется некоторое продолжение статьи с дополнительными пояснениями. Новая статья называется «Конец «флешек» из-за перехода в «облака» — население не согласно!».
На сегодня всё. Ставьте нравлики, делитесь своими соображениями в комментариях и подписывайтесь на мой канал. Удачи! :-)