Samara Portal Technology, Computers

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.

----

Цифровизация 2023: что это такое

Цифровизация 2023: что это такое. Статья Владислава Боярова. 09.03.2023 г.

Галопом по вычислительным Европам. Часть 6. Спецпроцессоры.

Галопом по вычислительным Европам. Часть 6. Спецпроцессоры. Часть 5. Память. Статья Ильи Вайцмана. 15.03.2023 г.

«Домашний компьютер». Конкурс в Самаре.

«Домашний компьютер». Конкурс в Самаре.

Blood, Sweat & Tears, или Кровь, пот и слёзы – часть третья, объединительная

ИТ-Перестройка-2023 от OCS

ИТ-Перестройка-2023 от OCS. Статья Владислава Боярова. 10.03.2023 г.