بزرگترین لحظات در تاریخچه هارد دیسک ها از RAMAC تا آینده SSDها

سال 2016 مصادف با شصتمین سالگرد اختراع هارد دیسک درایو است. با وجود اینکه کامپیوترهای جدید به طور فزاینده‌ای از درایوهای حالت جامد (Solid State Drives یا SSD) برای ذخیره‌سازی اصلی استفاده می‌کنند، هارد دیسک‌ها همچنان به عنوان قهرمانان ذخیره‌سازی داده با ظرفیت بالا و هزینه کم شناخته می‌شوند. این یکی از دلایل اصلی استفاده مداوم از آن‌ها در سیستم‌های ذخیره‌سازی مختلف است. بیایید نگاهی به تاریخچه هارد دیسک ها بیندازیم و آینده آن را بررسی کنیم.

آغاز داستان با RAMAC

اولین کامپیوتر تجاری مجهز به هارد دیسک درایو توسط شرکت IBM و با نام RAMAC (مخفف Random Access Method of Accounting and Control) معرفی شد. سیستم ذخیره‌سازی آن IBM 350 نام داشت. RAMAC دستگاهی بسیار بزرگ بود که به یک اتاق کامل برای عملیات نیاز داشت.

سیستم ذخیره‌سازی هارد دیسک آن از 50 دیسک 24 اینچی تشکیل شده بود و در نهایت کمتر از 5 مگابایت فضای ذخیره‌سازی ارائه می‌داد. هزینه اجاره این دستگاه در سال 1956 حدود 3200 دلار در ماه بود که با نرخ تورم سال 2016 معادل 28000 دلار در ماه می‌شد. هزینه هر مگابایت در آن زمان حدود 640 دلار بود.

تحول در ذخیره سازی قابل حمل

این روزها می‌توان 2 ترابایت اطلاعات را در یک کارت SD به اندازه یک تمبر ذخیره کرد، اما نیم قرن پیش داستان به کلی متفاوت بود. IBM همچنان به بهبود ذخیره‌سازی اولیه در هارد دیسک درایو (Hard Disk Drive) ادامه می‌داد، اما سیستم‌ها همچنان بزرگ و جاگیر بودند.

در اوایل دهه 1960، مشتریان سیستم‌های مین‌فریم IBM نیاز به ظرفیت ذخیره‌سازی بیشتری داشتند، اما فضای کافی برای نصب دستگاه‌های ذخیره‌سازی به اندازه یخچال وجود نداشت. بنابراین، مهندسان خلاق IBM یک راه‌حل ارائه کردند: ذخیره‌سازی قابل حمل.

دستگاه ذخیره‌سازی دیسک IBM 1311 که در سال 1962 معرفی شد، امکان استفاده از دیسک پک‌های IBM 1316 را فراهم کرد. این دیسک‌ها به مشتریان مین‌فریم IBM اجازه می‌دادند که ظرفیت ذخیره‌سازی خود را به میزان دلخواه (یا به میزانی که توانایی مالی داشتند) افزایش دهند. IBM اندازه دیسک‌ها را به طور چشمگیری کاهش داد؛ از قطر 24 اینچ به 14 اینچ. هر دیسک پک که وزنی حدود 9 پوند داشت، در دستگاهی به اندازه یک ماشین لباسشویی امروزی قرار می‌گرفت و ظرفیت ذخیره‌سازی حدود 2 مگابایت را ارائه می‌داد.

در دهه 1970، هارد دیسک‌ها و دستگاه‌های ذخیره‌سازی به طور چشمگیری وارد دنیای تجارت شده بودند و به جای وسایل گران‌قیمت و نادر، به ابزارهایی ضروری برای انجام کارها تبدیل شدند. سیستم/360 IBM به عنوان یک کامپیوتر مین‌فریم بسیار محبوب و تأثیرگذار ظاهر شد. این سیستم شامل مدل‌های مختلفی بود، اما برای موفقیت، نیاز به یک راه‌حل ذخیره‌سازی انعطاف‌پذیر داشت که بتواند بین تمام مدل‌ها کار کند.

IBM برای این منظور یک رابط استاندارد برای اتصال دستگاه‌های هارد دیسک ایجاد کرد. این استاندارد به سرعت مورد پذیرش سایر تولیدکنندگان قرار گرفت و منجر به ظهور یک صنعت فرعی شد: تولید و فروش ذخیره‌سازی هارد دیسک توسط شرکت‌های شخص ثالث.

یکی از تجربه‌های جالبی که در این دوره ثبت شده، مربوط به دیدن از نزدیک دیسک پک‌های IBM است. در اواسط دهه 1970، در بازدیدی از یک مرکز داده، دیسک پک‌های قابل جابجایی IBM از نزدیک دیده می‌شدند. این دیسک‌ها به اندازه جعبه‌هایی بودند که برای حمل کیک تولد استفاده می‌کنید: محفظه‌های پلاستیکی بزرگ، با دسته‌هایی در بالا که به راحتی حمل می‌شدند.

انقلاب رایانه‌های شخصی

تا دهه 1970، کامپیوترها دستگاه‌هایی بزرگ، گران‌قیمت و بسیار تخصصی بودند که تنها شرکت‌های بزرگ، دانشگاه‌ها و مؤسسات دولتی توانایی خرید آنها را داشتند. اما کاهش قیمت قطعات الکترونیکی، افزایش تراکم تراشه‌های حافظه، و سایر عوامل باعث ظهور یک صنعت جدید شدند: کامپیوترهای شخصی.

در ابتدا، کامپیوترهای شخصی قابلیت‌های ذخیره‌سازی بسیار محدود و تقریباً ناچیزی داشتند. برخی از آنها از نوارهای کاغذی سوراخ‌دار برای ذخیره‌سازی استفاده می‌کردند، در حالی که برخی دیگر به نوارهای کاست صوتی متکی بودند. با گذشت زمان، کامپیوترهای شخصی توانستند داده‌ها را بر روی دیسک‌های فلاپی بنویسند.
در نهایت، با کاهش هزینه‌های تولید هارد دیسک‌ها، کاربران رایانه‌های شخصی نیز توانستند به این فناوری دسترسی پیدا کنند و این نوآوری انقلابی را تجربه کنند.

تحول در فناوری هارد دیسک با ظهور کامپیوترهای شخصی

در سال 1980، شرکت تازه‌کاری به نام Shugart Technology یک هارد دیسک 5 مگابایتی معرفی کرد که برای قرارگیری در کامپیوترهای شخصی آن زمان طراحی شده بود. این هارد دیسک تنها 5.25 اینچ قطر داشت و قیمت آن 1,500 دلار بود. این محصول به اندازه‌ای محبوب شد که استانداردی برای کامپیوترهای شخصی در دهه 1980 گردید.

این شرکت پس از مدتی نام خود را به Seagate Technology تغییر داد. بله، همان Seagate معروف!

کوچکتر شدن فناوری در طول 25 سال

در بازه زمانی 25 سال، فناوری هارد دیسک از دستگاهی به اندازه یک یخچال به ابعادی کمتر از 6 اینچ کاهش یافت. با این حال، این تحول تنها آغاز راه بود و پیشرفت‌های چشمگیرتری در 25 سال بعدی در انتظار این صنعت بود.

پیدایش فناوری RAID

یکی از مهم‌ترین فصل‌های تاریخ ذخیره‌سازی داده‌ها به اواخر دهه 1980 بازمی‌گردد، زمانی که سه دانشمند کامپیوتر از دانشگاه U.C. Berkeley اصطلاح RAID را در مقاله‌ای تحقیقاتی معرفی کردند. این مقاله در کنفرانس SIGMOD ارائه شد؛ رویدادی سالانه که همچنان برگزار می‌شود.

RAID مخفف عبارت Redundant Array of Inexpensive Disks است، به معنی «آرایه افزونه‌ای از دیسک‌های ارزان‌قیمت». ایده پشت RAID این است که چندین دستگاه ذخیره‌سازی مستقل در اینجا، هارد دیسک‌ها را می‌توان در قالب یک واحد منطقی ترکیب کرد.

مزایای فناوری RAID

• سرعت بیشتر: تقسیم وظیفه نوشتن و خواندن داده‌ها بین چندین دستگاه باعث افزایش سرعت انتقال داده‌ها می‌شود.
• کاهش خطر از دست دادن داده‌ها: افزونگی اطلاعات در دستگاه‌ها احتمال از دست رفتن داده‌ها را کاهش می‌دهد.

ریشه ایده RAID : ایده اولیه RAID از دهه 1970 در حال بررسی بود، اما پژوهشگران دانشگاه برکلی بودند که این مفهوم را سامان‌دهی کرده و مخففی را که همچنان استفاده می‌شود، ابداع کردند.

این پیشرفت شگفت‌انگیز در مقایسه با RAMAC، اولین هارد دیسک جهان که 5 مگابایت فضای ذخیره‌سازی در اندازه‌ای برابر با یک یخچال داشت، نشان‌دهنده یک جهش تاریخی است. در واقع، سیستم‌های امروزی 96 میلیون برابر ظرفیت بیشتری ارائه می‌دهند.

تصویری بالا از یک Storage Pod با طراحی جدید که هارد دیسک‌ها و ساختار RAID را نمایش دهد، می‌تواند درک بصری بهتری از این فناوری پیشرفته را به شما ارائه دهد.

تحول صنعت هارد دیسک: بزرگتر، بهتر، سریعتر

در طول دهه‌های 1980 و 1990، نوآوری‌های مستمر سازندگان هارد دیسک و رایانه‌های شخصی، بازار را به طور غیرقابل بازگشتی تغییر داد. این تغییر اندازه ها در دهه های زیر انجام شدند.

• دهه 1980: هارد دیسک‌های 5.25 اینچ به عنوان استاندارد معرفی شدند.
• دهه 1990: این اندازه به 3.5 اینچ کاهش یافت و هنوز هم در سیستم‌ها استفاده می‌شود.
• رایانه‌های قابل حمل: محبوبیت لپ‌تاپ‌ها باعث شد اندازه هارد دیسک‌ها به 2.5 اینچ کاهش یابد. هارد دیسک‌های 2.5 اینچ امروزه در بیشتر لپ‌تاپ‌ها رایج هستند.

پیشرفت در رابط ها : نیاز به ذخیره‌سازی سریع‌تر و مطمئن‌تر باعث ظهور رابط‌های متنوعی شد که از جمله این رابط ها: IDE، SCSI، ATA، SATA و PCIe میتوان نام برد.

پیشرفت در افزایش سرعت دیسک ها: اوایل سرعت استاندارد چرخش موتور (spindle speed) در ابتدا 5400 دور در دقیقه (RPM) بود. سپس مدل‌های 7200 دور در دقیقه تولید شد و توانستند عملکرد بهتری ارائه دهند.

سپس شرکت‌های Seagate و Western Digital با معرفی دیسک‌های 10000 و سپس 15000 دور در دقیقه، رقابت را شدت بخشیدند.

ظهور درایوهای حالت جامد (SSD)

حتی زمانی که هارد دیسک‌ها جایگاهی در سیستم‌های کامپیوتری اولیه پیدا کردند، سیستم‌های ذخیره‌سازی مبتنی بر RAM نیز در حال توسعه بودند. هزینه بسیار بالای حافظه‌های کامپیوتری، پیچیدگی، اندازه و نیاز به برق مداوم برای عملکرد صحیح، مانع از پذیرش گسترده این سیستم‌ها شد. با این حال، سیستم‌های بسیار تخصصی و گران‌قیمت در بازارهای ابررایانه‌ها و کامپیوترهای مین‌فریم مورد استفاده قرار گرفتند.

مطالعه بیشتر : مقایسه انواع هارد ssd

در نهایت، حافظه‌های غیر فرار به اندازه‌ای سریع، قابل‌اعتماد و ارزان شدند که تولید انبوه SSD‌ها امکان‌پذیر شد، اما این روند به تدریج صورت گرفت. SSD‌ها در ابتدا بسیار گران بودند. اوایل دهه 1990، یک SSD با ظرفیت 20 مگابایت برای رایانه شخصی حدود 1000 دلار قیمت داشت، معادل 50 دلار به ازای هر مگابایت. در مقایسه، هزینه یک مگابایت هارد دیسک‌های چرخان به کمتر از 1 دلار کاهش یافته بود و در سال‌های بعد نیز به شدت کاهش یافت.

تحول واقعی با معرفی SSDهای مبتنی بر فلش اتفاق افتاد. در اواسط دهه 2000، شرکت‌هایی مانند سامسونگ و SanDisk SSDهای فلشی به بازار عرضه کردند که می‌توانستند به‌راحتی جایگزین هارد دیسک‌ها شوند. SSDها سریع‌تر، کوچک‌تر و متنوع‌تر شدند. امروزه کامپیوترهای شخصی، مک‌ها و گوشی‌های هوشمند همگی شامل حافظه فلش در اشکال و اندازه‌های مختلف هستند و همچنان در این مسیر حرکت می‌کنند.

SSDها عملکرد بهتر، بهره‌وری انرژی بیشتر، و امکان طراحی کامپیوترهای باریک‌تر و سبک‌تر را فراهم می‌کنند، بنابراین جای تعجب نیست که این فناوری به محبوبیت بالایی دست یافته است.

مطالعه بیشتر : بررسی کامل SSD نسل 5

اما همچنان هارد دیسک‌های سنتی با چرخش مکانیکی، که اکنون 60 سال قدمت دارند، از نظر هزینه به ازای هر گیگابایت حرف اول را می‌زنند. تولیدکنندگان SSD در حال نزدیک شدن به برابری قیمت با هارد دیسک‌ها هستند، اما هنوز چند سال با این هدف فاصله دارند. یک هارد دیسک سنتی همچنان بهترین ارزش را از نظر قیمت ارائه می‌دهد.

آینده ذخیره ساز ها

با انتقال کامپیوترها و دستگاه‌های موبایل از هارد دیسک‌ها به SSDها، ممکن است هارد دیسک را به‌عنوان یک فناوری قدیمی در نظر بگیریم که به زودی از رده خارج می‌شود. با این حال، من توصیه می‌کنم که کمی محتاطانه‌تر به این موضوع نگاه کنید. هر چند وقت یک‌بار، فردی اعلام می‌کند که هارد دیسک مرده است، اما در عین حال تولیدکنندگان هارد دیسک همچنان راه‌هایی برای باقی ماندن در رقابت پیدا می‌کنند.

در مقاله 3 حقیقت درباره هارد دیسک ها و SSD ها ما درمورد اینکه آیا هارد دیسک‌ها به زودی از بین میروند؟ صحبت کردیم میتوانید آن را مطالعه کنید.

شکی نیست که بازار هارد دیسک‌ها در حال گذار و کاهش است. فروش هارد دیسک‌ها سال به سال کاهش پیدا کرده است. مصرف‌کنندگان به SSDها روی آورده‌اند یا از کامپیوترهای شخصی و مک‌ها دور شده‌اند و بیشتر کارهایشان را روی دستگاه‌های موبایل انجام می‌دهند.

با این حال، نوآوری و توسعه در زمینه هارد دیسک‌ها همچنان ادامه دارد. ما در Storage Podهای خود از هارد دیسک‌های 8 ترابایتی استفاده می‌کنیم. هارد دیسک‌های 10 ترابایتی در حال ارسال هستند و هارد دیسک‌های 3.5 اینچی با ظرفیت‌های بالاتر در آینده نزدیک به بازار خواهند آمد.

مطالعه بیشتر : نسل جدید هارد دیسک های با ظرفیت های بسیار بالا در راه است.

تولیدکنندگان هارد دیسک به طور مداوم در حال بهبود چگالی سطحی هستند، مقدار اطلاعاتی که می‌توان بر روی یک دیسک فیزیکی قرار داد. آنها همچنین راه‌هایی پیدا کرده‌اند تا تعداد بیشتری صفحات دیسک را در یک مکانیزم دیسک قرار دهند و سپس آن را با هلیوم پر کنند. متاسفانه این کار باعث نمی‌شود که هارد دیسک در هوا شناور شود، و بنابراین رویاهای من برای ساخت یک بالن دیتاسنتر Backblaze بر باد رفت.

آیا SSD تنها آینده ذخیره‌سازی داده‌ها است؟ نه، حداقل برای مدتی نه. Seagate هنوز به آینده هارد دیسک‌ها باور دارد. مدیر مالی این شرکت پیش‌بینی می‌کند که هارد دیسک‌ها برای 15 تا 20 سال دیگر در بازار خواهند بود. محققان پیش‌بینی می‌کنند که هارد دیسک‌هایی که در دهه آینده به بازار خواهند آمد، داده‌هایی با ظرفیت بسیار بیشتر از حالا ذخیره خواهند کرد، 100 ترابایت یا بیشتر.

فکر می‌کنید این موضوع غیرممکن است؟ تصور کنید که در سال 1956 یک اپراتور RAMAC را به هارد دیسک 10 ترابایتی بدهید و به او بگویید که دستگاه 3.5 اینچی در دستانش دو میلیون بار بیشتر از آن جعبه بزرگ داده ذخیره می‌کند. او احتمالاً فکر می‌کرد شما دیوانه‌اید.