Historie a vývojové trendy v oblasti pevných disků

Marek Kumpošt

http://sestka.sh.cvut.cz/~niclo/SemPrace-NM/obrazky/disk.jpg

I. Konstrukce a princip fungování prvních paměťových médií

Prvním magnetickým médiem, které kdy bylo použito, byl ocelový drát. Tento vynález byl patentován 1. prosince 1898 panem Valdemarem Poulsenem, který pracoval v kodaňské telefonní společnosti. Svůj vynález nazval "telegrafon". Magnetizovaný ocelový drát byl používán k záznamu hlasu. Jednalo se o dlouhý drát, podél kterého přejíždělo nahrávací zařízení. Drát byl schopen uchovávat změny magnetického pole, takže po čase bylo možné původní záznam za použití čtecího zařízení zrekonstruovat. Tímto byly položeny základy budoucím magnetofonům. Později byla tato původní technologie zdokonalena. Drát byl svinut do cívky a čtecím zařízením se pohyboval rychlostí 2,13 m/s.

V roce 1927 byl ocelový drát nahrazen kovovou páskou s magnetizovaným povrchem a k průlomu došlo o několik let později, kdy se v Německu místo kovové pásky začal používat plast pokrytý tenkou vrstvou magnetického materiálu (železné rudy). V poslední fázi vývoje došlo k vytvoření skutečného magnetického pásku, takového, jaký známe dnes. Na něj bylo možné zvuky ukládat, číst je a přepisovat. Tak vznikl magnetofon, jehož prvním uživatelem se stal Adolf Hitler, který jej používal k nahrávání svých projevů.

II. Od analogových záznamů k digitálním

Po válce se výzkum paměťových médií přesunul na půdu Spojených států, konkrétně to bylo na univerzitu v Berkley. Zde totiž probíhal vývoj skutečných počítačů. Tento vývoj navazoval na projekt válečného elektronkového superpočítače ENIAC. V té době ještě nebylo pro počítače žádné využití v komerční sféře a proto byl vývoj omezen pouze na akademické a vojenské prostředí. Koncem 40. let byl v rámci projektu ONR vyvinut první skutečný magnetický disk (byla to ale pouze jedna plotna). Výhodou oproti magnetické pásce byla možnost přímého přístupu k požadovaném záznamu. Magnetické pásky je nutné číst sekvenčně, což je v porovnání s diskem mnohem pomalejší. Hustota záznamu tohoto disku byla 800 bitů na čtvereční palec. Počátkem padesátých let se o technologii vývoje magnetických disků začala zabývat i společnost IBM.

První skutečný pevný disk byl představen 13. září 1953 společností IBM. Jednalo se o systém RAMAC (Random Access Method of Accounting and Control). Tento disk už byl postaven na stejných principech, na kterých fungují současné pevné disky. Data byla uložena ve stopách na magnetickém povrchu diskové plotny. Tato plotna se otáčela a nad jejím povrchem se pohybovala čtecí a zapisovací hlava. Na adrese http://sestka.sh.cvut.cz/~niclo/SemPrace-NM/obrazky/305-ramac.jpg je umístěn obrázek tohoto prvního disku. Tvořilo jej 50 24" (60cm) diskových ploten nad sebou, vážil jednu tunu a pronájem na rok činil $35000. Vzhledem k jeho kapacitě 5MB je to $7000 ročně za jeden megabajt diskového prostoru. K této ceně je ještě nutné připočítat poměrně vysokou poruchovost a nutnost umístit disk v klimatizovaném sále. Z těchto důvodů dávala většina firem v této době stále přednost děrným páskám, které byly mnohem levnější.

Od 60. let se hojně používaly magnetické pásky. V této době společnost IBM vyvinula vyjímatelné disky a feritové paměti, čímž postupně docházelo k tomu, že se přestaly používat děrné štítky a děrné pásky. V roce 1962 IBM uvedlo první "vyjímatelný" disk s označením IBM 2310. Nejednalo se o vyjímatelný disk takový, jaký známe z nynější doby, ale vyměňovaly se pouze jednotlivé plotny. Po čase bylo jasné, že tento trend bude mít v budoucnosti široké uplatnění. První disk s feritovou hlavou byl taktéž vyvinut firmou IBM a nesl označení IBM 2314. Rok 1971 byl rokem, od kterého došlo k rozlišení pojmů pevný a pružný disk. V tomto roce totiž IBM představila prototyp prvního "pružného" disku, který se stal předchůdcem dnešních disket.

V roce 1973 přišla firma IBM s další novinkou v oblasti pevných disků. IBM 3340 byl skutečně moderní disk, který měl kapacitu 30MB pouze pro čtení a 30MB pro čtení a zápis. První kotouč byl v disku umístěn napevno a druhý byl výměnný. Vzhledem k tomu, že disk byl charakterizován kapacitami 30MB-30MB, napadla Kena Haughtena, který byl vedoucím tohoto projektu, myšlenka pojmenovat disk podle slavné pušky Winchester 3030. Princip disků typu Winchester kraloval v oblasti vývoje pevných disků po celou následující dekádu. Změna nastala až s příchodem osobních počítačů...

Vývoje nových technologií se ujímají i další organizace. V roce 1973 byla založena firma Shugart Associates. Založil ji bývalý zaměstnanec IBM pan Alan Shugart. Ze své funkce byl ale po roce odvolán a v roce 1979 založil spolu s Finisem Connerem novou firmu, která se jmenovala Shugart Technologi. Kvůli ochranným známkám ale firma po půl roce existence změnila název na Seagate Technology. Právě Seagate představil v roce 1980 nový model disku, který se lišil od Winchesteru. Šlo o 5,25" disk se zcela novým rozhraním. Toto rozhraní se stalo standardem na více než deset let a bylo označováno ST-506

III. 80. a 90. léta

Od roku 1980 se vývoj pevných disků zaměřil především na zpřesnění výrobního procesu, tj. aby se na plotnu vešlo více stop, a na zdokonalení mechaniky disků, tj. aby se mohly otáčet rychleji. Také se zvyšovala přenosová rychlost a doby přístupu. V následující části jsou uvedené nejvýznamnější okamžiky v oblasti vývoje pevných disků:
IV. situace ve vývoji disků za posledních 5 let

Rychlost, s jakou přicházejí na trh nové disky se stále lepšími parametry je tak vysoká, že je pro běžného uživatele stále obtížnější zvolit z této široké nabídky takový disk, který odpovídá jeho požadavkům. Za posledních pět let došlo u pevných disků ke zlepšení mnoha důležitých parametrů, což vede k neustálému zvyšování výkonu a kapacity. V závěru práce bych chtěl uvést ty nejdůležitější z nich.
Došlo samozřejmě i k rozvoji diskových rozhranní a dalších technologií. Ve výčtu jsem uvedl jen ty údaje, které zajímají běžného uživatele při rozhodování o tom, který disk si pro svůj počítač vybrat.

V. Použitá literatura