Самарский портал "Технологии, компьютеры"

Первый винчестер классической конструкции был создан компанией IBM 60 лет назад. Именно создала, а не изобрела, потому что не всякий патент превращается в промышленно выпускаемое изделие, а чтобы в целое направление, да ещё такое мощное – подобное можно по пальцам пересчитать. В жизни успешных технических решений всегда присутствует момент, когда оно из экзотики, доступной узкому кругу богатых энтузиастов, превращается в продукт массового потребления или в качестве собственности (автомобиль), или в качестве коммерческого использования (автобус). Винчестерам покорились обе эти бизнес-модели, и перелом произошёл вместе с широким распространением персональных компьютеров. В свою очередь успех ПК напрямую связан с уровнем и, главное, с распределением доходов в свободном обществе, где вместо декларируемого принципа «каждому по труду» («где мерилом работы считают усталость») больший доход был у тех, кто своим интеллектом двигал прогресс.

Даже если на минутку представить, что в СССР не было дефицита и ПК свободно продавались бы в магазинах – разве мог бы «простой инженер» позволить себе такую покупку? А простому рабочему или товароведу обувного отдела он просто ни к чему.

Итак, спрос родил предложение, объёмы продаж росли по экспоненте, за счёт увеличения объёмов производства падала цена, на НИОКР были брошены огромные ресурсы. Плюс, конечно, везение – ведь не каждое решение поддаётся столь серьёзному совершенствованию. Если первый 5-мегабайтный винчестер был, судя по картинке,

выше человеческого роста, то нынешние ноутбучные (форм-фактор 2,5”), ёмкостью в гигабайт, имеют высоту несколько миллиметров. Трёхдюймовые диски для стационарных устройств сегодня достигли фантастической ёмкости 8 терабайт, то есть превосходят первый диск IBM более чем в миллион раз.

Однако, при всех усовершенствованиях, принципиальное изменение было всего одно, да и так ли оно принципиально: если у первых винчестеров пакеты блинов (поскольку термин «диск» уже занят, приходится называть их так) были сменными, что в какой-то мере напоминало нынешние оптические приводы, то впоследствии вся конструкция стала герметичной.

Замысел тут очевиден: зазор между головкой и диском столь мал и всё там такое нежное, что любая пылинка может нанести непоправимый ущерб (потеря данных, в отличие от неисправности оборудования, может быть непоправимой, мы знаем, но об этом позже).

Главное направление совершенствования винчестеров, это повышение плотности записи, которая зависит от технологии намагничивания, материала блинов и точности позиционирования головок. Как раз в канун полувекового юбилея (а он широко отмечался в 2006 году во всём мире, в том числе и в Самаре, к тому же на этом мероприятии представитель компании Hitachi Андрей Состин дал мне «техническое» интервью) в технологии намагничивания произошло принципиальное изменение: если до этого полюсы магнитной головки были одинаковой формы,

то теперь их стали делать так, что индукции (напряжённости магнитного поля), способной перемагнитить домен, хватает только у одного полюса. «Удар» стал более точечным, появилась возможность поставить домены «на попа» и уменьшить их площадь.

Усовершенствования коснулись и конструкции «руки», на конце которой находятся головки записи-чтения – на ней появилось что-то вроде кисти,

обеспечивающей более быстрое и точное позиционирование после того, как рука уже осуществила грубый подвод к нужному радиусу. Тут надо вспомнить название первого диска: IBM 305 RAMAC, что расшифровывается как Random Access Method of Accounting and Control, что в вольном переводе будет «Метод произвольного доступа к данным для чтения и записи». Разумеется, ключевым здесь является слово «произвольного», и это суть самой идеи конструкции жёсткого диска: для того, чтобы попасть на выбранный участок дорожки для записи или чтения, головке следует всего лишь переместиться на нужный радиус и дождаться, пока этот участок к ней подъедет сам. Как уже было сказано, над конструкцией головки вместе с «рукой» хорошо поработали, а «обычная» скорость вращения жёстких дисков на сегодня составляет 5600 или 7200 оборотов в минуту, так что ждать нужного участка дорожки головке приходится недолго.

Рост скорости записи и чтения данных у новых поколений дисков требовал адекватных шин и протоколов передачи этих данных. Попытка распараллелить потоки данных для обеспечения большей пропускной способности шины, в общем, была успешной, но имела естественный предел: на высоких частотах (а именно они определяют скорость передачи данных), малейшие расхождения в характеристиках жил кабеля приводили к тому, что когда по одной жиле приходил только первый такт, по другой мог успеть прийти второй, и сборка сигналов со всех жил (а их всего было 40) получалась некорректной. Тут, на счастье, подоспела мощная и дешёвая электроника, позволяющая кодировать сигнал, и мир перешёл с параллельного на последовательный интерфейс. Этот интерфейс под именем SATA совершенствовался и досовершенствовался до того (электроника всё же), что за последней ревизией диски с головками уже не могли поспеть. Даже доведение оборотов до 15 000 в минуту ничего не решало – электроника явно ушла далеко вперёд механики.

И тут случилось то, что должно было рано или поздно случиться: на смену вращающемуся диску с головками пришли микросхемы энергонезависимой памяти со своим контроллером. Как и положено, поначалу небольшой ёмкости и очень большой цены, но, как говорится, процесс пошёл. Что SSD, в отличие от HDD, не нужен корпус, было понятно с самого начала, но куда деваться, если отсеки в ноутбуках создавались именно под винчестеры – пришлось делать этакий муляж.

Однако, оперившись, SSD приобрели адекватный форм фактор: сначала mSATA (оказавшийся неудачным),

а потом и M.2.

Аналогичные процессы происходили и на серверном направлении, только там самые быстрые и ёмкие накопители оседлали интерфейс PCIe. И главное: SSD превзошли HDD не только скоростью, но и ёмкостью: мне попадались сообщения об SSD ёмкостью 32 ТБ, в то время как HDD доросли всего до 8 ТБ, и рост их очевидно замедлился.

Что будет дальше, во многом зависит от модели использования компьютеров. Сам я уже несколько лет живу с планшьютером Acer IconiaTab W700 с SSD ёмкостью всего 64 ГБ – и не жмёт! Причина проста: дома стоит NAS, на котором и находится весь необходимый контент, а планшьютер является клиентским устройством. На SSD планшьютера я держу только несколько материалов, над которыми работаю, вот как сейчас. Что же до дисков NAS`а, то там единственный критерий – цена за единицу объёма, поскольку скорость обращения за контентом вполне устраивает. Просмотр фильмов, фотографий, чтение книг, воспроизведение музыки – для всего этого скорости SSD не нужны, в этих моделях использования носителей разницы с HDD нет никакой.

Как только SSD станут намного дешевле HDD, буду менять «диски» и на NAS`е, а пока в этом нет нужды. Если же соберусь покупать (собирать) десктоп, то там точно будет SSD, потому что при объёмах 100-200 ГБ по цене они уже выгоднее HDD, скорость у них намного (точнее, во много раз) выше, а ёмкости мне с запасом хватит.

Пожалуй, стоит сказать об одной важной особенности NAS`а: внутри него находятся не просто диски, доступные по сети (как по локальной (домашней), так и через интернет, с любого места на планете), а дисковый массив (RAID). Оптимальным для небольшого NAS`а является RAID 5, позволяющий сохранить все данные при выходе из строя любого диска. Платить за это приходится уменьшением доступного дискового пространства на один диск: если в RAID 5 установлены 4 диска по 6 ТБ, то ёмкость массива будет не 24 ТБ, а 18 ТБ. Но это совсем небольшая плата за то, чтобы, к примеру, не потерять семейный фотоархив.