Jak nauczyliśmy maszyny liczyć i myśleć za nas? Część 9: Dyski twarde i elastyczne

Przy malejących rozmiarach zewnętrznych rosła pojemność dysków twardych. Pierwsze dyski IBM 350 miały pojemność zaledwie 5 MB. W 1992 r. firma Seagate zaoferowała dysk ST12400 o rozmiarze 3,5 cala i pojemności 2,1 GB. To był przełom.

Publikacja: 30.09.2021 21:00

Dyski elastyczne, tzw. dyskietki, o wymiarach: 8 cali, 5,25 oraz 3,5 cala. Produkcję dyskietek zakoń

Dyski elastyczne, tzw. dyskietki, o wymiarach: 8 cali, 5,25 oraz 3,5 cala. Produkcję dyskietek zakończono w 2009 r.

Foto: George Chernilevsky / Wikimedia Commons

W poprzednim odcinku tego cyklu pisałem o początkach pamięci masowych w burzliwych dziejach informatyki. Opisałem powstanie i rozwój pamięci na taśmach magnetycznych i pierwsze konstrukcje pamięci na twardych dyskach magnetycznych. W tym felietonie temat rozwinę i przybliżę historię tych dysków aż do dnia dzisiejszego. Wprowadzę też nowy obiekt, który zdominował informatykę w latach 1977–2009, ale potem odszedł w niepamięć: dysk elastyczny.

Problem mapy uszkodzeń dysku

Użytkownikom pierwszych pamięci dyskowych utrudniało pracę to, że warstwa magnetyczna na powierzchni dysku bywała w niektórych miejscach uszkodzona. Czasem było to wynikiem wady powstałej w trakcie produkcji, czasem – skutkiem uszkodzenia w trakcie eksploatacji. To zdarza się zwłaszcza w laptopach, które są narażone na wstrząsy. Trzeba sobie zdawać sprawę, że nad pędzącą z ogromną szybkością powierzchnią wirującego dysku zawieszone są głowice magnetyczne zapisujące i odczytujące informacje. Odstęp między dyskiem a głowicą jest rzędu pojedynczych mikronów. To mniej niż rozmiar typowej bakterii! W tej sytuacji wstrząs może doprowadzić do zetknięcia głowicy z powierzchnią dysku, a to powoduje nieodwracalne uszkodzenie magnetycznej powierzchni. Z reguły niewielkie, ale informacja zapisana w takim błędnym sektorze uszkodzonej ścieżki będzie nieodwracalnie stracona.

Czytaj więcej

Historia wynalazków Jak nauczyliśmy maszyny liczyć i myśleć za nas? Część 8: Taśmy magnetyczne i dyski

Problem rozwiązano po raz pierwszy w systemie IBM 3330 udostępnionym w 1970 r. Zawierał on mechanizmy pozwalające na automatyczną korekcję błędów zapisu i na omijanie wadliwych sektorów zaznaczanych w procesie formatowania jako tzw. bad sector. Obecnie to rozwiązanie jest stosowane rutynowo.

Coraz większe pojemności

Jak opisywałem w poprzednim felietonie („Recz o Historii”, 17 września 2021 r.), pierwsze dyski twarde były duże i ciężkie (zajmowały całe szafy!). Na początku innych nie umiano wyprodukować. Ale postęp techniki wytwarzania samych dysków i głowic magnetycznych, a także stale doskonalone metody zapisu oraz odczytu informacji na takich dyskach spowodowały, że w latach 80. XX wieku zaczęły się pojawiać dyski twarde o coraz mniejszych rozmiarach. Opiszę krótko ten proces, podając rozmiary kolejnych „pokoleń” dysków w calach, bo pomimo przyjęcia jako obowiązującego w całym świecie systemu metrycznego w informatyce ciągle operuje się calami. System dyskowy IBM 350, od którego to wszystko się zaczęło (w 1956 r.), zawierał 50 dysków o średnicy 24 cali (1 cal = 2,54 cm). System IBM 1301 z 1961 r. miał mniej dysków (25 zamiast 50), ale średnica była taka sama. W 1970 r. pojawił się system IBM 3300 z 11 dyskami o średnicy 14 cali.

Gdyby na dysku o pojemności 1 TB nagrać filmy w standardzie DVD, to ich obejrzenie wymagałoby 18 dni nieprzerwanej projekcji.

Pierwszym zminiaturyzowanym dyskiem był mający rozmiar 5,25 cala dysk ST-506 firmy Shugart (obecnie Seagate) Technology. Pojawił się w 1980 r. i początkowo budził nieufność: zamiast szafy urządzenie wielkości dużej pocztówki? Ale potem pojawił się 3,5-calowy dysk RO 352 firmy Rodime. A na koniec w 1988 r. dysk PrairieTek 220 osiągnął rozmiar 2,5 cala, obowiązujący do dziś. Takich rozmiarów dyski mamy najczęściej w naszych komputerach stacjonarnych oraz w laptopach. Dostępne są już jednak także dyski o rozmiarach 1,8 cala oraz 1 cal. Pierwszym twórcom dysków twardych coś takiego nie mieściło się w głowie!

Czytaj więcej

Jak nauczyliśmy maszyny liczyć i myśleć za nas? Część 7

Przy malejących rozmiarach zewnętrznych rosła pojemność dysków twardych. Pierwsze dyski IBM 350 miały pojemność 5 MB. Dyski IBM 1301 mieściły 28 MB danych. Pakiet dysków IBM 3300 w 1970 r. oferował pojemność 100 MB, a w 1974 r. 200 MB. Potem ogromne zapotrzebowanie na duże pamięci masowe w komputerach osobistych (PC) spowodowało, że już w 1991 r. przekroczona została bariera 1 GB. Pierwszy był 0663 Corsair, zaoferowany przez IBM w 1991 r., ale do prawdziwego przełomu na rynku doprowadziła wspomniana wyżej firma Seagate, która zaoferowała w 1992 r. dysk ST12400 o rozmiarze 3,5 cala i pojemności 2,1 GB.

W 2007 r. firma Hitachi pokazała HDD o pojemności 1 TB (terabajta). Jest to pojemność odpowiadająca informacji zawartej we wszystkich książkach w dużej bibliotece. Gdyby na dysku o pojemności 1 TB nagrać filmy w standardzie DVD, to ich obejrzenie wymagałoby 18 dni nieprzerwanej projekcji. I jeszcze jedno porównanie. Żeby uzyskać taką pojemność za pomocą dysków IBM 350 (od których to wszystko się zaczęło), to trzeba by było zgromadzić takich modułów 200 tysięcy! Ponieważ każdy z nich ważył tonę, to waga takiej „kolektywnej pamięci” byłaby większa niż dwóch atomowych lotniskowców! A dziś dostępne są HDD o rozmiarze 3,5 cala i pojemności 10 TB...

Szybsze wirowanie

Stale doskonalono także trzeci parametr dysków twardych: szybkość działania. Dyski wirowały coraz szybciej, co zasadniczo skracało czas dostępu (gdy potrzebujemy jakiejś informacji z dysku, to trzeba zaczekać, aż właściwy sektor „podjedzie” pod głowicę odczytującą – a to jest średnio połowa czasu jednego pełnego obrotu dysku). Pierwszy dysk (IBM 350) wirował z prędkością 1200 obrotów na minutę (RPM). Dyski Seagate w latach 90. miały typowo 7200 RPM, a w 2000 r. przekroczyły granicę 15 tys. RPM. Coraz szybciej działały też interfejsy przesyłające informacje między komputerem a dyskiem twardym. Na początku były to sterowniki IDE, potem SCSI, obecnie zaś stosowane są złącza SATA (opracowane w 2002 r.), które umożliwiają przesyłanie informacji między komputerem a dyskiem twardym z szybkością 6 Gb/s.

Dyski elastyczne

Do historii dysków twardych trzeba dodać – jako niezbędne uzupełnienie – historię dysków elastycznych (floppy disc), nazywanych zwykle dyskietkami, które pojawiły się w 1969 r. i na trzy dekady zdominowały rynek. Do pamięci w pełnym znaczeniu masowych dyskietek zaliczyć nie można, bo cechowała je dość ograniczona pojemność. Ale informacje zapisane na dyskietce były trwałe (podobnie jak na dysku twardym, a odmiennie niż w pamięci RAM), a ponadto miały tę zaletę, że można je było przenosić z komputera na komputer, wygodnie przechowywać, łatwo zabezpieczać przed skasowaniem zawartości, odręcznie opisywać (na specjalnych nalepkach), jakie dane zawiera konkretna dyskietka, i bez trudu zmieniać te opisy.

Czytaj więcej

Jak nauczyliśmy maszyny myśleć za nas? Ucieczka do przodu

Dysk elastyczny był krążkiem elastycznej folii, najczęściej mylaru, na której naniesiono warstwę magnetycznego nośnika. Krążek ten był umieszczony w plastikowej kwadratowej kopercie. Dysk elastyczny nie miał własnego napędu ani własnych głowic zapisujących i odczytujących informacje, dlatego nie mógł działać samodzielnie. Żeby zapisać lub odczytać informację, trzeba było umieścić dyskietkę w urządzeniu zawierającym napęd oraz stosowne głowice. Urządzenie to Amerykanie nazywali Floppy Disk Drive (FDD), a w Polsce nazywaliśmy je napędem.

2009 rok

zakończono produkcję dyskietek

Do połączenia dyskietki z napędem w kopercie ukrywającej krążek folii były dwa otwory. W środku był otwór okrągły, za pomocą którego obrotowy trzpień napędu chwytał krążek folii i mógł nim obracać. Od brzegu dyskietki prawie do samego okrągłego otworu napędowego rozciągał się otwór podłużny (w kształcie prostokąta z zaokrąglonymi narożnikami). Przez ten otwór z dyskietką kontaktowały się głowice zapisujące i odczytujące informacje. Ze względu na wspomniane otwory dyskietki były wrażliwe na zabrudzenie i gdy nie były umieszczone w napędzie, musiały być przechowywane w papierowych kopertach.

Dysk elastyczny wynaleźli Ralph Flores i Herbert E. Thompson. 6 czerwca 1972 r. uzyskali oni patent na konstrukcję dyskietki, a 18 lipca 1972 r. ich współpracownicy opatentowali także napęd, dzięki któremu na dyskietce można było zapisywać i odczytywać z nich informacje.

Kolejno używano dyskietek o rozmiarze 8 cali (krótko), 5,25 cala (dłużej) oraz 3,5 cala (pod koniec). Dyskietki 8-calowe produkowano od 1972 do 1977 r., ale ze względu na duże rozmiary nie odegrały większej roli w historii informatyki. Natomiast ogromnie popularne były w latach 70. i 80. ubiegłego wieku dyskietki o rozmiarach 5,25 cala. Wprowadzone w 1976 r. przez firmę Shugart cieszyły się dużym powodzeniem, zwłaszcza od momentu zastosowania w 1978 r. standardu DSDD (dwustronny zapis z podwójną gęstością, Double Side Double Density), który pozwalał na jednej dyskietce zapisać 360 kB danych. W 1984 r. zastosowano jeszcze gęściejszy zapis w standardzie DD, który umożliwiał zapisanie na jednej dyskietce 720 MB danych, a w standardzie DSHD – nawet 1,2 MB.

Dyskietki 5-calowe wykorzystywały zwłaszcza komputery osobiste: IBM PC, Apple, Atari. Natomiast od 1991 r. wprowadzono powszechnie dyskietki o rozmiarze 3,5 cala – nadal elastyczne, jeśli idzie o sam krążek magnetycznej folii, ale w sztywnej obudowie ochronnej. Dyskietki w tym rozmiarze były już wcześniej używane w komputerach Macintosh (firma Apple, 1983 r.) oraz Amiga (firma Atari, 1984 r.), ale dopiero od modelu Floptical (1991 r.) zaczęły być używane powszechnie.

Czytaj więcej

Jak nauczyliśmy maszyny liczyć i myśleć za nas?

Pewna anegdota wyjaśnia, skąd się wzięły takie właśnie rozmiary dyskietek. Otóż ich wynalazcy (Flores i Thompson), rozmawiając o swoim pomyśle podczas obiadu w 1972 r., umówili się, że dyskietka będzie miała rozmiar papierowej serwetki, jakiej używali podczas jedzenia. Flores zabrał tę serwetkę i przekazał swojemu asystentowi, a ten wykonał prototyp dyskietki dokładnie na wymiar tej serwetki – i tak powstała dyskietka 8-calowa. Natomiast po kilku latach, gdy dyskietki już zyskały popularność, ale użytkownicy narzekali na ich zbyt duże rozmiary, decyzję o rozmiarze 5,25 cala podjęto, mając na względzie także rozmiar serwetki śniadaniowej, lecz poczwórnie złożonej. Z kolei rozmiar 3,5 cala wynikał (podobno) z rozmiarów kieszonki w męskiej koszuli (żeby było łatwo dyskietki przenosić).

Produkcję dyskietek zakończono w 2009 r. Później zaprzestano dodawania stacji do ich nagrywania i odtwarzania, bo oto na scenie pamięci masowych pojawił się nowy bohater. Ale o nim napiszę już w następnym felietonie.

W poprzednim odcinku tego cyklu pisałem o początkach pamięci masowych w burzliwych dziejach informatyki. Opisałem powstanie i rozwój pamięci na taśmach magnetycznych i pierwsze konstrukcje pamięci na twardych dyskach magnetycznych. W tym felietonie temat rozwinę i przybliżę historię tych dysków aż do dnia dzisiejszego. Wprowadzę też nowy obiekt, który zdominował informatykę w latach 1977–2009, ale potem odszedł w niepamięć: dysk elastyczny.

Pozostało 96% artykułu
2 / 3
artykułów
Czytaj dalej. Kup teraz
Historia
Stanisław Ulam. Ojciec chrzestny bomby termojądrowej, który pracował z Oppenheimerem
Historia
Nie tylko Barents. Słynni holenderscy żeglarze i ich odkrycia
Historia
Jezus – największa zagadka Biblii
Historia
„A więc Bóg nie istnieje”. Dlaczego Kazimierz Łyszczyński został skazany na śmierć
Historia
Tadeusz Sendzimir: polski Edison metalurgii