16 April

Внешние накопители данных: от времен IBM 1311 до наших дней. Часть 1

Western Digital corporate blogData storageData storagesHistory of ITOld hardware

Что было, то и будет;
и что делалось, то и будет делаться,
и нет ничего нового под солнцем.


Книга Екклезиаста, 1:9

Вечная мудрость, вынесенная в эпиграф, применима практически к любой отрасли, в том числе и к такой стремительно меняющейся, как IT. На поверку оказывается, что многие ноу-хау, о которых начинают говорить только сейчас, основаны на изобретениях, сделанных несколько десятков лет назад и даже успешно (или не очень) использовавшихся в потребительских устройствах или в сфере B2B. Это касается и такого, казалось бы, новомодного направления, как мобильные гаджеты и портативные носители информации, о чем мы подробно поговорим в сегодняшнем материале.

За примерами далеко ходить не надо. Взять те же мобильные телефоны. Если вы полагаете, что первым «умным» устройством, у которого полностью отсутствовала клавиатура, является iPhone, появившийся лишь в 2007 году, то глубоко ошибаетесь. Идея создания самого настоящего смартфона, совмещающего в едином корпусе средство связи и возможности КПК, принадлежит отнюдь не Apple, а IBM, причем первый такой аппарат был представлен широкой общественности еще 23 ноября 1992 года в рамках выставки достижений телекоммуникационной отрасли COMDEX, прошедшей в Лас-Вегасе, а в серийное производство это чудо техники поступило уже в 1994 году.


Персональный коммуникатор IBM Simon — первый в мире смартфон с сенсорным экраном

Персональный коммуникатор IBM Simon стал первым мобильным телефоном, у которого в принципе отсутствовала клавиатура, а ввод информации осуществлялся исключительно с помощью сенсорного экрана. При этом гаджет совмещал в себе функциональность органайзера, позволял отправлять и получать факсы, а также работать с электронной почтой. При необходимости IBM Simon можно было подключить к персональному компьютеру для обмена данными или использования в качестве модема с производительностью 2400 bps. Кстати, ввод текстовой информации был реализован достаточно остроумным способом: у владельца был выбор между миниатюрной QWERTY-клавиатурой, которой, с учетом размера дисплея 4,7 дюйма и разрешения 160x293 пикселей, было не особо удобно пользоваться, и интеллектуальным помощником PredictaKey. Последний выводил на экран лишь следующие 6 символов, которые, по мнению предиктивного алгоритма, могли быть использованы с наибольшей вероятностью.

Лучший эпитет, которым можно охарактеризовать IBM Simon, — «опережающий время», что в конечном счете и определило полное фиаско данного устройства на рынке. С одной стороны, на тот момент еще не существовало технологий, способных сделать коммуникатор по-настоящему удобным: мало кому понравится таскать с собой девайс размером 200×64×38 мм и весом 623 грамма (а вместе с зарядной станцией — более 1 кг), действия аккумулятора которого хватало только на 1 час в режиме разговора и 12 часов — в режиме ожидания. С другой стороны, цена вопроса: 899 долларов с контрактом сотового оператора BellSouth, ставшего официальным партнером IBM в США, и свыше $1000 — без него. Также не забываем про возможность (а скорее даже необходимость) приобрести более вместительную батарею — «всего» за $78.


Визуальное сравнение IBM Simon, современных смартфонов и еловой шишки

С внешними накопителями информации тоже не все так просто. По гамбургскому счету, создание первого такого устройства можно приписать опять же IBM. 11 октября 1962 года корпорация анонсировала революционную систему хранения данных IBM 1311. Ключевой особенностью новинки являлось использование сменных картриджей, каждый из которых содержал шесть 14-дюймовых магнитных пластин. Хотя такой съемный накопитель весил 4,5 килограмма, это все равно стало важным достижением, так как, по крайней мере, можно было менять кассеты по мере заполнения и переносить их между установками, каждая из которых была размером с внушительный комод.


IBM 1311 — хранилище данных со сменными жесткими дисками

Но даже за такую мобильность пришлось расплачиваться производительностью и емкостью. Во-первых, дабы предотвратить повреждение данных, внешние стороны 1-й и 6-й пластин лишили магнитного слоя, и они, по совместительству, выполняли защитную функцию. Поскольку для записи теперь использовалось лишь 10 плоскостей, общая емкость съемного диска составила 2,6 мегабайта, что по тем временам было все еще достаточно много: один картридж успешно заменял ⅕ стандартной бобины с магнитной пленкой или 25 тысяч перфокарт, при этом обеспечивая произвольный доступ к данным.

Во-вторых, расплатой за мобильность стало снижение производительности: скорость вращения шпинделя пришлось уменьшить до 1500 оборотов в минуту, и в итоге среднее время доступа к сектору выросло до 250 миллисекунд. Для сравнения, у предшественника данного аппарата, IBM 1301, скорость вращения шпинделя составляла 1800 rpm, а время доступа к сектору — 180 мс. Тем не менее, именно благодаря использованию съемных жестких дисков, IBM 1311 стала весьма популярна в корпоративной среде, поскольку такая конструкция в конечном счете позволила заметно снизить стоимость хранения единицы информации, дав возможность сократить количество закупаемых установок и площадь, необходимую для их размещения. Благодаря этому устройство оказалось одним из самых долгоживущих по меркам рынка компьютерного железа и было снято с производства лишь в 1975 году.

Преемник IBM 1311, получивший индекс 3340, стал результатом развития идей, заложенных инженерами корпорации в конструкцию предыдущей модели. Новая система хранения данных получила полностью герметичные картриджи, за счет чего удалось, с одной стороны, нивелировать влияние факторов окружающей среды на магнитные пластины, повысив их надежность, и в то же время существенно улучшить аэродинамику внутри кассет. Картину дополнял ответственный за перемещение магнитных головок микроконтроллер, наличие которого позволило значительно повысить точность их позиционирования.


IBM 3340, по кличке Винчестер

Как результат, емкость каждого картриджа возросла до 30 мегабайт, а время доступа к сектору снизилось ровно в 10 раз — до 25 миллисекунд. При этом скорость передачи данных достигла рекордных по тем временам 885 килобайт в секунду. Кстати, именно благодаря IBM 3340 в обиход вошел жаргонизм «винчестер». Дело в том, что аппарат был рассчитан на одновременную работу с двумя съемными накопителями, из-за чего получил дополнительный индекс «30-30». Такой же индекс имела и всемирно известная винтовка Winchester с той лишь разницей, что если в первом случае речь шла о двух дисках емкостью 30 МБ, то во втором — о калибре пули (0,3 дюйма) и весе пороха в капсюле (30 гран, то есть около 1,94 грамма).

Floppy Disk — прообраз современных внешних накопителей


Хотя именно картриджи для IBM 1311 можно считать прапрапрадедушками современных внешних жестких дисков, все же эти устройства были бесконечно далеки от потребительского рынка. Но для того чтобы продолжить генеалогическое древо мобильных носителей информации, сперва нужно определиться с критериями отбора. Очевидно, за бортом останутся перфокарты, так как являются технологией «додисковой» эпохи. Также вряд ли стоит учитывать накопители на основе магнитных лент: хотя формально катушка обладает таким свойством, как мобильность, ее производительность не идет ни в какое сравнение даже с первыми образцами винчестеров по той простой причине, что магнитная лента обеспечивает лишь последовательный доступ к записанным данным. Таким образом, ближе всего к жестким дискам с точки зрения потребительских свойств оказываются диски «мягкие». И правда: дискеты достаточно компактны, при этом, подобно винчестерам, выдерживают многократную перезапись и способны работать в режиме произвольного чтения. С них и начнем.

Если вы ожидаете вновь увидеть три заветные буквы, то… вы абсолютно правы. Ведь именно в лабораториях IBM исследовательская группа Алана Шугарта искала достойную замену магнитным лентам, которые прекрасно подходили для архивирования данных, но проигрывали винчестерам в повседневных задачах. Подходящее решение предложил присоединившийся к команде старший инженер Дэвид Нобль, спроектировавший в 1967 году съемный магнитный диск с защитным кожухом, работа с которым осуществлялась при помощи специального дисковода. Спустя 4 года IBM представила первую в мире дискету, имевшую объем 80 килобайт и диаметр 8 дюймов, а уже в 1972 году свет увидело второе поколение флоппи-дисков, емкость которых составила уже 128 килобайт.


8-дюймовая дискета IBM емкостью 128 килобайт

На волне успеха дискет уже в 1973 году Алан Шугарт принимает решение покинуть корпорацию и основать собственную фирму, получившую название Shugart Associates. Новое предприятие занялось дальнейшим усовершенствованием накопителей на гибких дисках: в 1976 году компания вывела на рынок компактные дискеты размером 5,25 дюйма и оригинальные дисководы, получившие обновленный контроллер и интерфейс. Стоимость Shugart SA-400 mini-floppy на старте продаж составила 390 долларов США за сам дисковод и $45 — за комплект из десяти дискет. За всю историю существования компании именно SA-400 стал наиболее успешным продуктом: темп отгрузки новых устройств достигал 4000 единиц в день, и постепенно 5,25-дюймовые дискеты вытеснили с рынка громоздких восьмидюймовых собратьев.

Однако и компания Алана Шугарта не смогла долго доминировать на рынке: уже в 1981 году эстафету приняла Sony, представив еще более миниатюрную дискету, диаметр которой составлял всего 90 мм, или 3,5 дюйма. Первым ПК, использовавшим встроенный дисковод нового формата, стал HP-150, выпущенный Hewlett-Packard в 1984 году.


Первый персональный компьютер с 3,5-дюймовым дисководом Hewlett-Packard HP-150

Дискета от Sony оказалась настолько удачной, что быстро вытеснила все альтернативные решения, представленные на рынке, а сам форм-фактор просуществовал практически 30 лет: массовое производство 3,5-дюймовых дискет закончилось лишь в 2010 году. Популярность нового продукта была обусловлена несколькими факторами:

  • жесткий пластиковый корпус и сдвижная металлическая заслонка обеспечивали надежную защиту самого диска;
  • благодаря наличию металлической втулки с отверстием для правильного позиционирования, отпала необходимость проделывать отверстие непосредственно в магнитном диске, что также благоприятно сказалось на его сохранности;
  • с помощью сдвижного переключателя была реализована защита от перезаписи (ранее, чтобы блокировать возможность повторной записи, на дискете приходилось заклеивать скотчем контрольный вырез).


Нестареющая классика — 3,5-дюймовая дискета Sony

Наряду с компактностью, 3,5-дюймовые дискеты отличались и куда более высокой емкостью по сравнению с предшественниками. Так, наиболее совершенные 5,25-дюймовые дискеты высокой плотности, появившиеся в 1984 году, вмещали 1200 килобайт данных. Хотя первые 3,5-дюймовые образцы имели емкость 720 Кб и были в этом плане идентичны 5-дюймовым дискетам четырехкратной плотности, уже в 1987 году появились дискеты высокой плотности на 1,44 МБ, а в 1991 году — расширенной плотности, вмещающие уже 2,88 МБ данных.

Некоторые компании предприняли попытки создать еще более миниатюрные дискеты (например, Amstrad разработала дискеты диаметром 3 дюйма, которые использовались в ZX Spectrum +3, а Canon выпускала 2-дюймовые специализированные дискеты для записи и хранения композитного видео), однако они так и не прижились. Зато на рынке стали появляться внешние устройства, которые идеологически были уже куда ближе к современным внешним накопителям.

Ящик Бернулли от Iomega и зловещие «щелчки смерти»


Как ни крути, объемы дискет были слишком малы для хранения достаточно больших массивов информации: по современным меркам их можно сравнить с флешками начального уровня. Но что же в таком случае можно назвать аналогом внешнего жесткого диска или твердотельного накопителя? Лучше всего на эту роль подходит продукция компании Iomega.

Первым их устройством, представленным в 1982 году, стал так называемый ящик Бернулли (Bernoulli Box). Несмотря на большую для того времени вместимость (первые накопители имели емкость 5, 10 и 20 МБ), оригинальное устройство не пользовалось популярностью из-за, без преувеличения, гигантских размеров: «дискеты» от Iomega имели габариты 21 на 27,5 см, что идентично листу бумаги формата A4.


Так выглядели оригинальные картриджи для ящика Бернулли

Устройства компании обрели популярность начиная с Bernoulli Box II. Размеры накопителей удалось заметно снизить: они уже имели длину 14 см и ширину 13,6 см, (что сопоставимо со стандартными 5,25-дюймовыми дискетами, если не брать во внимание толщину 0,9 см), при этом отличаясь куда более внушительной емкостью: от 20 МБ у моделей стартовой линейки до 230 МБ у дисков, поступивших в продажу в 1993 году. Такие устройства были доступны в двух форматах: в виде внутренних модулей для ПК (благодаря уменьшенным размерам их можно было устанавливать на место считывателей 5,25-дюймовых дискет) и внешних систем хранения, подключаемых к компьютеру по интерфейсу SCSI.


Ящик Бернулли второго поколения

Прямыми наследниками ящика Бернулли стали Iomega ZIP, представленные компанией в 1994 году. Их популяризации во многом способствовало партнерство с Dell и Apple, которые стали устанавливать ZIP-приводы в свои компьютеры. Первая модель, ZIP-100, использовала накопители емкостью 100 663 296 байт (около 96 МБ), могла похвастаться скоростью передачи данных порядка 1 МБ/с и временем произвольного доступа не более 28 миллисекунд, причем внешние приводы могли подключаться к ПК по интерфейсу LPT или SCSI. Несколько позднее появились ZIP-250 емкостью 250 640 384 байт (239 МБ), а на закате серии — ZIP-750, имеющие обратную совместимость с накопителями ZIP-250 и поддерживающие работу с ZIP-100 в режиме legacy (с устаревших накопителей можно было только считывать информацию). Кстати, внешние флагманы даже успели получить поддержку USB 2.0 и FireWire.


Внешний привод Iomega ZIP-100

С появлением CD-R/RW, творения Iomega закономерно канули в Лету — продажи устройств пошли на спад, снизившись к 2003 году практически в четыре раза, а уже в 2007-м полностью сошли на нет (хотя ликвидация производства состоялась лишь в 2010 году). Возможно, все обернулось бы иначе, если бы у ZIP не было определенных проблем с надежностью.

Все дело в том, что впечатляющая для тех лет производительность устройств обеспечивалась за счет рекордного показателя RPM: гибкий диск вращался со скоростью 3000 оборотов в минуту! Наверняка вы уже догадались, почему первые аппараты назывались не иначе как ящик Бернулли: благодаря высокой скорости вращения магнитной пластины ускорялся и воздушный поток между пишущей головкой и ее поверхностью, давление воздуха падало, вследствие чего диск сближался с сенсором (закон Бернулли в действии). Теоретически эта особенность должна была сделать устройство более надежным, однако на практике потребители столкнулись с таким неприятным явлением, как Clicks of Death — «щелчки смерти». Любой, даже самый маленький, заусенец на магнитной пластине, движущейся с огромной скоростью, мог необратимо повредить пишущую головку, после чего привод парковал актуатор и повторял попытку считывания, что сопровождалось характерными щелчками. Подобная неисправность была «заразной»: если пользователь сразу не сориентировался и вставлял в поврежденный аппарат другую дискету, то она после пары попыток считываний также приходила в негодность, так как пишущая головка с нарушенной геометрией уже сама повреждала поверхность гибкого диска. В то же время дискета с заусенцами могла на раз «убить» и другой считыватель. Поэтому тем, кто работал с продукцией Iomega, приходилось тщательно проверять исправность дискет, а на более поздних моделях даже появились соответствующие предупреждающие надписи.

Магнитооптические диски: HAMR в стиле ретро


Наконец, если уж зашел разговор о портативных носителях информации, нельзя не упомянуть такое чудо техники, как магнитооптические диски (МО). Первые устройства данного класса появились еще в начале 80-х годов XX века, однако наиболее широкое распространение получили лишь в 1988 году, когда компания NeXT представила свой первый ПК под названием NeXT Computer, который оснащался магнитооптическим приводом производства Canon и поддерживал работу с дисками емкостью 256 МБ.


NeXT Computer — первый ПК, оснащенный магнитооптическим приводом

Само существование магнитооптических дисков лишний раз подтверждает верность эпиграфа: хотя о технологии термомагнитной записи (HAMR) активно заговорили лишь в последние годы, однако данный подход успешно использовался в МО более 30 лет назад! Принцип записи на магнитооптические диски аналогичен HAMR, за исключением некоторых нюансов. Сами диски изготавливались из ферромагнетиков — сплавов, способных сохранять намагниченность при температурах ниже точки Кюри (около 150 градусов Цельсия) в отсутствие воздействия внешнего магнитного поля. Во время записи поверхность пластины предварительно прогревалась лазером до температуры точки Кюри, после чего магнитная головка, расположенная с обратной стороны диска, изменяла намагниченность соответствующего участка.

Ключевое отличие данного подхода от HAMR состояло в том, что считывание информации осуществлялось также с помощью лазера малой мощности: поляризованный лазерный луч проходил сквозь пластину диска, отражался от подложки, а затем, пройдя сквозь оптическую систему считывателя, попадал на датчик, который фиксировал изменение плоскости поляризации лазера. Здесь можно наблюдать практическое применение эффекта Керра (квадратичный электрооптический эффект), суть которого заключается в изменении показателя преломления оптического материала пропорционально квадрату напряженности электромагнитного поля.


Принцип считывания и записи информации на магнитооптические диски

Первые магнитооптические диски не поддерживали перезапись и обозначались аббревиатурой WORM (Write Once, Read Many), однако позже появились модели, поддерживающие многократную запись. Перезапись осуществлялась за три прохода: сперва информация стиралась с диска, затем осуществлялась непосредственно запись, после чего проводилась проверка целостности данных. Такой подход обеспечивал гарантированное качество записи, что делало МО даже более надежными, чем CD- и DVD-диски. А в отличие от дискет, магнитооптические носители были практически не подвержены размагничиванию: по оценкам производителей, время хранения данных на перезаписываемых МО составляет не менее 50 лет.

Уже в 1989 году на рынке появились двусторонние 5,25-дюймовые накопители емкостью 650 МБ, обеспечивающие скорость чтения до 1 МБ/с и время произвольного доступа от 50 до 100 мс. На закате популярности МО на рынке можно было встретить модели, вмещавшие до 9,1 ГБ данных. Однако наибольшее распространение получили компактные 90-миллиметровые диски емкостью от 128 до 640 МБ.


Компактный магнитооптический диск емкостью 640 МБ производства Olympus

К 1994 году удельная стоимость 1 МБ данных, сохраненных на таком накопителе, варьировалась от 27 до 50 центов в зависимости от фирмы-изготовителя, что наряду с высокой производительностью и надежностью сделало их вполне конкурентным решением. Дополнительным преимуществом магнитооптических устройств по сравнению с теми же ZIP, являлась поддержка широкого спектра интерфейсов, включая ATAPI, LPT, USB, SCSI, IEEE-1394a.

Несмотря на все преимущества, магнитооптика имела и ряд недостатков. Так, например, накопители от разных брендов (а МО выпускали многие крупные компании, включая Sony, Fujitsu, Hitachi, Maxell, Mitsubishi, Olympus, Nikon, Sanyo и другие) оказывались несовместимыми друг с другом из-за особенностей форматирования. В свою очередь, высокое энергопотребление и необходимость в дополнительной системе охлаждения ограничивали использование таких приводов в лэптопах. Наконец, троекратный цикл существенно увеличивал время записи, причем данную проблему удалось решить лишь к 1997 году с появлением технологии LIMDOW (Light Intensity Modulated Direct Overwrite), объединившей два первых этапа в один за счет добавления встроенных в картридж с диском магнитов, которые и осуществляли стирание информации. В итоге магнитооптика постепенно утратила актуальность даже на поприще долгосрочного хранения данных, уступив место классическим стримерам LTO.

А мне всегда чего-то не хватает…


Все изложенное выше наглядно иллюстрирует тот простой факт, что каким бы гениальным ни было изобретение, оно, кроме всего прочего, должно быть своевременным. IBM Simon был обречен на провал, так как на момент его появления у людей не было потребности в абсолютной мобильности. Магнитооптические диски стали неплохой альтернативой HDD, однако остались уделом профессионалов и энтузиастов, так как на тот момент массовому потребителю куда важнее были скорость, удобство и, разумеется, дешевизна, ради которых рядовой покупатель был готов пожертвовать надежностью. Те же ZIP при всех преимуществах так и не смогли стать подлинным мейнстримом из-за того, что людям не особо хотелось разглядывать каждую дискету под лупой, выискивая заусенцы.

Именно поэтому естественный отбор в конечном счете четко разграничил рынок на два параллельных направления: съемные носители информации (CD, DVD, Blu-Ray), флеш-накопители (для хранения малых объемов данных) и внешние жесткие диски (для больших объемов). Среди последних негласным стандартом стали компактные 2,5-дюймовые модели в индивидуальных корпусах, появлению которых мы обязаны в первую очередь ноутбукам. Другая причина их популярности — экономичность: если классические 3,5-дюймовые HDD во внешнем кейсе сложно было назвать «портативными», при этом они в обязательном порядке требовали подключения дополнительного источника питания (а значит, с собой еще необходимо было таскать адаптер), то максимум, что могло понадобиться 2,5-дюймовым накопителям — дополнительный USB-разъем, а более поздним и энергоэффективным моделям не требовалось и этого.

Кстати, появлению миниатюрных HDD мы обязаны PrairieTek — небольшому предприятию, основанному Терри Джонсоном в 1986 году. Спустя всего три года с момента открытия PrairieTek представила первый в мире 2,5-дюймовый винчестер емкостью 20 МБ, получивший название PT-220. На 30% более компактный по сравнению с десктопными решениями, накопитель имел высоту всего 25 мм, став оптимальным вариантом для использования в ноутбуках. К сожалению, даже будучи пионерами рынка миниатюрных HDD, PrairieTek так и не смогли завоевать рынок, допустив фатальную стратегическую ошибку. Наладив производство PT-220, они сосредоточили усилия на дальнейшей миниатюризации, вскоре выпустив модель PT-120, которая при той же емкости и скоростных характеристиках имела толщину всего 17 мм.


2,5-дюймовый жесткий диск второго поколения PrairieTek PT-120

Просчет заключался в том, что, пока инженеры PrairieTek сражались за каждый миллиметр, конкуренты в лице JVC и Conner Peripherals наращивали объем винчестеров, и это оказалось решающим в таком неравном противостоянии. Пытаясь успеть на уходящий поезд, PrairieTek включилась в гонку вооружений, подготовив модель PT-240, вмещавшую 42,8 МБ данных и отличающуюся рекордно низким по тем временам энергопотреблением — всего 1,5 Вт. Но увы, даже это не спасло компанию от разорения, и в результате уже в 1991 году она прекратила свое существование.

История PrairieTek — еще одна наглядная иллюстрация того, как технические достижения, какими бы значительными они ни казались, в силу своей несвоевременности могут быть попросту невостребованы рынком. В начале 90-х потребитель еще не был избалован ультрабуками и сверхтонкими смартфонами, поэтому острой потребности в подобных дисках не было. Достаточно вспомнить первый планшет GridPad, выпущенный GRiD Systems Corporation в 1989 году: «портативное» устройство весило более 2 кг, а его толщина достигала 3,6 см!


GridPad — первый в мире планшет

И такой «малыш» в те времена считался вполне компактным и удобным: конечный пользователь попросту не видел ничего лучше. В то же время куда острее стоял вопрос дискового пространства. Тот же GridPad, к примеру, вообще не имел жесткого диска: хранение информации было реализовано на базе RAM-чипов, заряд в которых поддерживался встроенными аккумуляторами. На фоне подобных устройств появившийся позже Toshiba T100X (DynaPad) выглядел настоящим чудом уже благодаря тому, что нес на борту полноценный жесткий диск емкостью 40 МБ. То, что «мобильное» устройство имело толщину 4 сантиметра, мало кого смущало.


Планшет Toshiba T100X, более известный в Японии под названием DynaPad

Но, как известно, аппетит приходит во время еды. С каждым годом запросы пользователей росли, и удовлетворить их становилось все сложнее. По мере того, как емкость и быстродействие носителей информации увеличивались, все больше людей стало задумываться о том, что мобильные устройства могли бы быть и покомпактнее, да и возможность иметь в своем распоряжении переносной накопитель, способный вместить все нужные файлы, пришлась бы как нельзя кстати. Иными словами, на рынке появился спрос на принципиально иные с точки зрения удобства и эргономики девайсы, который было необходимо удовлетворить, и противостояние IT-компаний продолжилось с новой силой.

Здесь стоит вновь обратиться к сегодняшнему эпиграфу. Эра твердотельных накопителей началась задолго до нулевых: первый прототип флеш-памяти был создан инженером Фудзио Масуокой в недрах корпорации Toshiba еще в 1984 году, а первый коммерческий продукт на ее основе в лице Digipro FlashDisk появился на рынке уже в 1988-м. Чудо техники вмещало 16 мегабайт данных, а его цена составляла 5000 долларов США.


Digipro FlashDisk — первый коммерческий SSD-накопитель

Новый тренд поддержала Digital Equipment Corporation, представившая в начале 90-х 5,25-дюймовые устройства серии EZ5x с поддержкой интерфейсов SCSI-1 и SCSI-2. Не осталась в стороне и израильская компания M-Systems, анонсировавшая в 1990 году семейство твердотельных накопителей под названием Fast Flash Disk (или FFD), уже более-менее напоминавших современные: SSD имели формат 3,5 дюйма и могли вмещать от 16 до 896 мегабайт данных. Первая модель, получившая название FFD-350, увидела свет в 1995 году.


M-Systems FFD-350 на 208 МБ — прообраз современных SSD

В отличие от традиционных винчестеров, SSD были куда компактнее, обладали более высокой производительностью и, что главное, устойчивостью к ударам и сильной вибрации. Потенциально это делало их практически идеальными кандидатами для создания мобильных накопителей, если бы не одно «но»: высокие цены на единицу хранения информации, из-за чего подобные решения оказались практически непригодными для потребительского рынка. Они пользовались популярностью в корпоративной среде, применялись в авиации при создании «черных ящиков», устанавливались в суперкомпьютеры научно-исследовательских центров, однако о создании розничного продукта на тот момент не могло быть и речи: их никто не стал бы покупать даже в том случае, если бы какая-либо корпорация решилась продавать подобные накопители по себестоимости.

Но изменения рынка не заставили себя долго ждать. Развитию потребительского сегмента съемных SSD-накопителей в немалой степени поспособствовала цифровая фотография, ведь именно в данной отрасли ощущалась острая нехватка компактных и энергоэффективных носителей информации. Судите сами.

Первый в мире цифровой фотоаппарат появился (вновь вспоминаем слова Екклезиаста) еще в декабре 1975 года: его изобрел Стивен Сассон, инженер компании Eastman Kodak Company. Опытный образец состоял из нескольких десятков печатных плат, оптического блока, заимствованного у Kodak Super 8, и магнитофона (фотографии записывались на обычные аудиокассеты). В качестве источника питания для камеры использовались 16 никель-кадмиевых батарей, а весило все это добро 3,6 кг.


Первый прототип цифрового фотоаппарата, созданный Eastman Kodak Company

Разрешение ПЗС-матрицы такого «малыша» составляло всего 0,01 мегапикселя, что позволяло получать кадры 125×80 пикселей, причем на формирование каждого фото уходило 23 секунды. С учетом столь «впечатляющих» характеристик подобный агрегат проигрывал по всем фронтам традиционным пленочным зеркалкам, а значит, о создании коммерческого продукта на его основе не могло быть и речи, хотя в дальнейшем изобретение было признано одной из важнейших вех в истории развития фотографии, а сам Стив был официально включен в Зал славы потребительской электроники (Consumer Electronics Hall of Fame).

Спустя 6 лет инициативу у Kodak перехватила Sony, анонсировав 25 августа 1981 года беспленочный видеофотоаппарат Mavica (название является аббревиатурой от Magnetic Video Camera).


Опытный образец цифрового фотоаппарата Sony Mavica

Камера от японского гиганта выглядела куда интереснее: опытный образец использовал ПЗС-матрицу размером 10 на 12 мм и мог похвастаться максимальным разрешением в 570 х 490 пикселей, а запись велась на компактные 2-дюймовые дискеты Mavipack, которые были способны вместить от 25 до 50 кадров в зависимости от режима съемки. Все дело в том, что формируемый кадр состоял из двух телевизионных полей, каждое из которых записывалось как композитное видео, причем имелась возможность фиксировать как оба поля сразу, так и только одно. В последнем случае разрешение кадра падало в 2 раза, но зато и весила такая фотография вдвое меньше.

Изначально Sony планировала начать серийное производство Mavica в 1983 году, а розничная цена на камеры должна была составить $650. На практике первые промышленные образцы появились лишь в 1984 году, а коммерческая реализация проекта в лице Mavica MVC-A7AF и Pro Mavica MVC-2000 увидела свет лишь в 1986-м, причем камеры стоили практически на порядок дороже, чем планировалось изначально.


Цифровой фотоаппарат Sony Pro Mavica MVC-2000

Несмотря на баснословную цену и инновационность, назвать первые Mavica идеальным решением для профессионального использования не поворачивался язык, хотя в определенных ситуациях такие фотоаппараты оказывались практически идеальным решением. Так, например, репортеры телеканала CNN использовали Sony Pro Mavica MVC-5000 при освещении событий 4 июня на площади Тяньаньмэнь. Усовершенствованная модель получила две независимые ПЗС-матрицы, одна из которых формировала яркостный видеосигнал, а другая — цветоразностный. Такой подход позволил отказаться от использования цветного фильтра Байера и повысить горизонтальное разрешение до 500 ТВЛ. Однако главным преимуществом фотокамеры стала поддержка прямого подключения к модулю PSC-6, позволяющему передавать полученные снимки по радиоканалу напрямую в редакцию. Именно благодаря этому CNN смогли первыми опубликовать репортаж с места событий, а Sony впоследствии даже получила специальную премию «Эмми» за вклад в развитие цифровой передачи новостных фотографий.


Sony Pro Mavica MVC-5000 — та самая камера, благодаря которой Sony стала лауреатом премии «Эмми»

Но что, если фотографу предстоит длительная командировка вдали от цивилизации? В таком случае он мог взять с собой один из замечательных фотоаппаратов Kodak DCS 100, увидевших свет в мае 1991 года. Монструозный гибрид малоформатной зеркальной камеры Nikon F3 HP с цифровой приставкой DCS Digital Film Back, оснащенной вайндером, соединялся с внешним блоком хранения данных Digital Storage Unit (его приходилось носить на плечевом ремне) с помощью кабеля.


Цифровой фотоаппарат Kodak DCS 100 — воплощение «компактности»

Kodak предлагал две модели, каждая из которых имела несколько вариаций: цветную DCS DC3 и черно-белую DCS DM3. Все фотоаппараты линейки оснащались матрицами с разрешением 1,3 мегапикселя, однако отличались размером буфера, который определял максимально допустимое количество кадров при серийной съемке. Например, модификации с 8 МБ на борту могли снимать со скоростью 2,5 кадра в секунду сериями по 6 кадров, а более продвинутые, 32-мегабайтные, допускали длину серии в 24 кадра. В случае превышения данного порога скорость съемки падала до 1 кадра за 2 секунды до тех пор, пока буфер полностью не очищался.

Что же касается блока DSU, то он был оснащен 3,5-дюймовым жестким диском на 200 МБ, способным вместить от 156 «сырых» фото до 600 сжатых с помощью аппаратного JPEG-конвертера (докупался и устанавливался дополнительно), и ЖК-дисплеем для просмотра снимков. Умное хранилище даже позволяло добавлять к фотографиям краткие описания, однако для этого было необходимо подключать внешнюю клавиатуру. Вместе с аккумуляторами его вес составлял 3,5 кг, тогда как общий вес комплекта достигал 5 кг.

Несмотря на сомнительное удобство и цену от 20 до 25 тысяч долларов (в максимальной комплектации), за три последующих года было реализовано около 1000 подобных устройств, которыми, помимо журналистов, заинтересовались медицинские учреждения, полиция и ряд промышленных предприятий. Одним словом, спрос на такую продукцию был, как была и острая потребность в более миниатюрных носителях информации. Подходящее решение предложила компания SanDisk, представив в 1994 году стандарт CompactFlash.


Карты памяти CompactFlash, выпущенные компанией SanDisk, и адаптер PCMCIA для их подключения к ПК

Новый формат получился настолько удачным, что успешно применяется и в настоящее время, а созданная в 1995 году CompactFlash Association насчитывает на сегодняшний день более 200 компаний-участников, среди которых Canon, Eastman Kodak Company, Hewlett-Packard, Hitachi Global Systems Technologies, Lexar Media, Renesas Technology, Socket Communications и многие другие.

Карты памяти CompactFlash могли похвастаться габаритными размерами 42 мм на 36 мм при толщине 3,3 мм. Физический интерфейс накопителей по сути представлял собой урезанный PCMCIA (50 штырьков вместо 68), благодаря чему такую карту можно было легко подключить к разъему для карт расширения PCMCIA Type II с помощью пассивного адаптера. Посредством опять же пассивного переходника CompactFlash мог обмениваться данными с периферийными устройствами через IDE (ATA), а специальные активные адаптеры позволяли работать с последовательными интерфейсами (USB, FireWire, SATA).

Несмотря на сравнительно малую емкость (первые CompactFlash могли вместить лишь 2 МБ данных), карты памяти этого типа были востребованы в профессиональной среде благодаря компактности, экономичности (один такой накопитель потреблял около 5% электроэнергии по сравнению с обычными 2,5-дюймовыми HDD, что позволяло продлить срок автономной работы портативного девайса) и универсальности, которая достигалась за счет как поддержки множества различных интерфейсов, так и возможности работы от источника питания с напряжением 3,3 или 5 вольт, а главное — впечатляющей устойчивости к перегрузкам свыше 2000 g, что было практически недостижимой планкой для классических винчестеров.

Все дело в том, что создать по-настоящему ударопрочные жесткие диски в силу их конструкционных особенностей технически невозможно. При падении любой объект подвергается кинетическому воздействию в сотни, а то и тысячи g (стандартное ускорение свободного падения, равное 9,8 м/с2) за менее чем 1 миллисекунду, что для классических HDD чревато рядом весьма неприятных последствий, в числе которых необходимо выделить:

  • проскальзывание и смещение магнитных пластин;
  • появление люфта в подшипниках, их преждевременный износ;
  • шлепок головок по поверхности магнитных пластин.

Наиболее опасной для накопителя является именно последняя ситуация. Когда энергия удара направлена перпендикулярно или под незначительным углом к горизонтальной плоскости HDD, магнитные головки сперва отклоняются от своего исходного положения, а затем резко опускаются к поверхности блина, задевая ее кромкой, в результате чего магнитная пластина получает поверхностные повреждения. Причем страдает отнюдь не только то место, куда пришелся удар (которое, к слову, может иметь значительную протяженность в том случае, если в момент падения осуществлялись запись или чтение информации), но и участки, по которым рассеялись микроскопические осколки магнитного покрытия: будучи намагниченными, они не смещаются под действием центробежной силы к периферии, оставаясь на поверхности магнитной пластины, препятствуя нормальным операциям чтения/записи и способствуя дальнейшему повреждению как самого блина, так и пишущей головки. Если же удар достаточно силен, это может и вовсе привести к отрыву сенсора и полному выходу накопителя из строя.

В свете всего вышеперечисленного, для фоторепортеров новые накопители были по-настоящему незаменимы: куда лучше иметь при себе десяток-другой неприхотливых карточек, чем таскать за спиной штуковину размером с видеомагнитофон, которая практически со 100-процентной вероятностью выйдет из строя от мало-мальски сильного удара. Однако для розничного потребителя карты памяти были все еще слишком дороги. Именно поэтому на рынке «мыльниц» успешно доминировала Sony с «кубиком» Mavica MVC-FD, сохранявшим фото на стандартные 3,5-дюймовые дискеты, отформатированные в DOS FAT12, что обеспечивало совместимость почти с любым ПК того времени.


Любительский цифрофой фотоаппарат Sony Mavica MVC-FD73

И так продолжалось практически до конца десятилетия, пока в дело не вмешалась IBM. Впрочем, об этом мы расскажем уже в следующем материале.

А с какими необычными девайсами сталкивались вы? Быть может вам довелось снимать на Mavica, собственными глазами наблюдать агонию Iomega ZIP или пользоваться Toshiba T100X? Делитесь своими историями в комментариях.

Внешние накопители данных: от времен IBM 1311 до наших дней. Часть 2
Tags:western digitalwdhddssdкарты памятиистория itжесткие дискитвердотельные накопителиинтересные фактынакопители данныхнакопителигаджеты и девайсыгаджеты
Hubs: Western Digital corporate blog Data storage Data storages History of IT Old hardware
+14
6.8k 37
Comments 17