Obecnie obserwujemy jeden z etapów historii rozwoju cyfrowych nośników informacji: na rynek weszły najnowsze SSD – oszczędne pod względem zużycia energii nośniki bez ruchomych części. Obecnie konkurują z tradycyjnymi HDD z dyskiem twardym i głowicą magnetyczną do odczytu danych.
To tylko jeden z kamieni milowych ewolucji nośników informacji, która tak naprawdę rozpoczęła się kilka setek lat temu. Dziś przyjrzymy się wszystkim kluczowym wynalazkom, które utorowały drogę do nowoczesnych komputerów i serwerów, możliwości przechowywania informacji i wymiany nimi.
System binarny
Zanim zaczniemy mówić o nośniku, przypomnijmy sobie historię tego, co one właściwie niosą. Wszystkie informacje, które otrzymujemy przez Internet, przechowujemy w komputerach i smartfonach, są zakodowane w dwóch liczbach, umieszczonych w określonym porządku — 1 i 0. W przeciwieństwie do zwykłego systemu dziesiętnego, wartość cyfry zależy od jej pozycji wśród otaczających symboli. Dlatego system ten zalicza się do tzw. systemów pozycyjnych.
Nowoczesne zaawansowane technologie opierają się na systemie matematycznym, który został wprowadzony jeszcze przed początkiem nowej ery. Korzenie systemu binarnego sięgają starożytnych Indii — około III wieku p.n.e. uczony o imieniu Pingala stworzył system, który w pewnym sensie przypominał alfabet Morse'a, gdzie sens wiadomości był zakodowany w długich i krótkich sygnałach.
Podobne badania można zauważyć również w Chinach w postaci heksagramów. Zasady ich tworzenia zostały opisane w XI wieku przez chińskiego uczonego Shao Yunga. Jednak to jeszcze nie był system binarny w nowoczesnym rozumieniu, a jedynie próby wykorzystania dwóch znaków (krótkiej i długiej kreski) do kodowania informacji. Ten sposób korespondował z obrazami cyfr z tekstu I Ching, stworzonego w starożytnych Chinach około XIII wieku p.n.e. Autor używał prostej linii dla liczb nieparzystych, a łamanej — dla parzystych.
Jednak oficjalnie datą powstania kodu binarnego uznaje się XVII wiek, kiedy Gottfried Leibniz wynalazł arytmetykę binarną — najprostszą ze wszystkich możliwych, ponieważ system operuje tylko dwoma wartościami, dwoma stanami. Nie zalecał zastępowania nią tradycyjnego systemu dziesiętnego, ale zauważał, że jego odkrycie niesie duży potencjał do wykorzystania w nauce.
W tamtych czasach wynalazek ten rzeczywiście nie znalazł praktycznego zastosowania, przypomniano sobie o nim dopiero w latach 30. XX wieku, kiedy opracowywano pierwsze maszyny obliczeniowe oparte na tym systemie.
Przeczytaj także: «Jak internet zmienił świat: TOP-10 zwykłych rzeczy i zjawisk, których mogło nie być».
Karta perforowana — od kościoła do komputera
Karta perforowana — to pierwszy nośnik informacji, na którym zastosowano system binarny. Obecnie w cyfrowych nośnikach używane są znaki 1 i 0, wtedy było to po prostu istnienie lub brak otworu w określonym miejscu wiersza.
Pomysł kart perforowanych zrodził się już w XIV wieku i był używany do zarządzania licznymi dzwonami kościelnymi, na których grano całe utwory muzyczne. Dzwonów było wiele, wszystkie były różne, zarządzanie nimi było trudne. Aby ułatwić proces, wynaleziono specjalne bębny perforowane: specjalne ząbki na nich zaczepiały dźwignie, a te poruszały określonym dzwonem w zaprogramowanym czasie. Później na tej samej zasadzie działały muzyczne szkatułki i pozytywki.
Ten pomysł później wykorzystano w innych branżach — na przykład w tkactwie i dzianiu.
Papierowe karty perforowane zostały wynalezione w 1884 roku przez amerykańskiego inżyniera Hermana Holleritha — to w tym roku zarejestrowano patent «Sztuka tworzenia danych statystycznych». Opracował system kart, z których dane mogła odczytywać maszyna, a ta technologia została wykorzystana do spisu ludności w USA w 1890 roku.
Papierowa karta perforowana, wynaleziona w 1884 roku
W XX wieku był to jedna z podstawowych metod przechowywania informacji cyfrowej, która była używana w pierwszych elektronicznych maszynach obliczeniowych IBM. Tak zaczęła się historia komputerów.
Taśma perforowana
Taśma perforowana zrodziła się z pomysłu połączenia kilku kart perforowanych w jedną. Następnie zaczęto je drukować na papierowych taśmach, czyniąc tym samym strumień informacji ciągłym. Były próby drukowania taśm perforowanych na plastiku, ale to było droższe, dlatego materiał nie zyskał szerokiego zastosowania.
Papierowa taśma perforowana
Takie taśmy były aktywnie używane w wielu dziedzinach:
-
Wiadomość telegraficzna;
-
Teletype;
-
Przesyłanie kluczy kryptograficznych (zakodowane informacje);
-
Programowanie maszyn CNC;
-
Kasy fiskalne.
Taśmy perforowane były aktywnie używane do lat 90-tych, obecnie zostały całkowicie wypchnięte przez nowocześniejsze nośniki informacji.
Bęben magnetyczny
Urządzenie do zapamiętywania informacji, rozpowszechnione w komputerach lat 50-60. XX wieku. Komputery, w których używano takich nośników, nazywano — «komputerami bębnowymi».
Technicznie był to szybko obracający się cylinder, pokryty materiałem ferromagnetycznym, a kilka głowic magnetycznych odczytywało informacje, każda na swojej ścieżce.
Po prawej — komputer, w którym zainstalowano bęben magnetyczny jako nośnik
Bęben magnetyczny został wynaleziony w 1932 roku przez Austriaka Gustava Tauscheka i mieścił zaledwie 62,5 kilobajta informacji.
Oprócz przechowywania informacji, takie bębny były również używane do celów operacyjnych — przetwarzania danych i przechowywania programów. Dlatego bęben magnetyczny można uznać za protoplastę RAM, pamięci operacyjnej.
Taśma magnetyczna
W 1928 roku wynaleziono taśmę magnetyczną, która spowodowała rewolucję w nagrywaniu dźwięku i telewizji w drugiej połowie XX wieku. Wiele osób pamięta, jak korzystaliśmy z kaset, a wcześniej z szpul, oglądaliśmy filmy na wideo. Wszystko to stało się możliwe dzięki taśmie magnetycznej.
Była ona również używana w technice komputerowej do nagrywania informacji cyfrowej. Jej główną zaletą w porównaniu do poprzednich nośników — znacznie wyższa pojemność, możliwość wielokrotnego zapisu i ponownego użycia, niska cena, dłuższy czas przechowywania danych i kompaktowość.
Wykorzystywano tę technologię do zapisywania danych dla komputerów. Co więcej! Nośniki na taśmach magnetycznych przeżywają odrodzenie — obecnie korzystają z nich centra danych, usługi chmurowe i giganci IT, tacy jak Google.
Biblioteki taśm magnetycznych – kiedyś i teraz
W 2020 roku IBM i Fujifilm ogłosiły wspólne wydanie nośnika, zapewniającego rekordową pojemność 580 TB.
Dysketki
Dyskietka, elastyczny dysk magnetyczny lub floppy — to nazwy nowego nośnika, zaprezentowanego przez IBM w 1971 roku. Sama idea zapisywania informacji na elastycznych dyskach została zaproponowana w 1967 roku przez Davida Nobla, jednego z inżynierów firmy.
Podstawą był kruchy dysk, pokryty warstwą ferromagnetyczną i chroniony plastikowym etui. Dyskietki pozwalały na wielokrotny zapis informacji i miały większą prędkość zapisu i odczytu danych niż poprzednie nośniki.
Dysketki
Dyskietki miały nowe interesujące funkcje — na przykład ochronę przed zapisem, kiedy dysk można było używać tylko do odczytu, a także możliwość zapisania dużego pliku na kilku dyskietkach, tworząc ciągłą sesję.
Dyskietki były powszechnie stosowane od lat 70. do 90. XX wieku, po czym ustąpiły miejsca bardziej pojemnym dyskom optycznym i pamięciom flash.
Dyski optyczne
Pierwszy dysk optyczny pojawił się w Kijowie i został wynaleziony przez Wjaczesława Petrowa, doktoranta Instytutu Cybernetyki.
Przy okazji, opublikowaliśmy na blogu artykuł o wynalazkach Ukraińców w dziedzinie IT — z niego możesz dowiedzieć się, jak nasi rodacy zmienili świat technologii.
Pierwsza produkcja została uruchomiona wspólnie przez firmy Philips i MCA w latach 70. XX wieku. Muzyczne płyty kompaktowe, płyty CD i DVD do zapisywania danych można spotkać do dziś, chociaż w nowoczesnych komputerach coraz rzadziej przewiduje się obecność napędu CD-ROM.
Dyski optyczne i odtwarzacz do nich
Nośnik stanowił plastikowy lub aluminiowy dysk, z którego informacje były odczytywane za pomocą lasera. Istniały dyski zarówno z możliwością ponownego zapisu, jak i bez niej. Po zapisaniu można było zobaczyć gołym okiem powstałe ścieżki w postaci rowków. Dlatego proces ten nazywano «nacinaniem na dysk».
Pamięci USB
Pamięci flash lub pamięci USB pojawiły się w 1984 roku w Japonii, a znany standard wejścia USB został wprowadzony w latach 1994-1996. To już były nośniki nowej generacji, oparte nie na zasadach magnetyzmu, ale na tranzystorach.
Pamięci USB natychmiast zdobyły palmę pierwszeństwa nad dyskami, ponieważ były mniejsze, nie wymagały pudełek do przechowywania, z nimi nie trzeba było obawiać się zarysowań. Ich pojemność była większa.
Nietypowy design pamięci USB
Jednak pamięci USB miały też wady. Na przykład stały się masowymi nosicielami wirusów, które można było złapać nawet po prostu wkładając pamięć do obcego komputera. W ten sposób zmusiły użytkowników do większej uwagi na bezpieczeństwo i przyspieszyły rozwój programów antywirusowych.
Dyski HDD i SSD
Wracając do chronologii, odwróćmy się od przenośnych nośników informacji, za pomocą których transportowano dane z komputera do komputera. W obszarze rozwoju PC równolegle zachodziły swoje procesy. Jednym z ważnych wynalazków był dysk twardy lub winchester, który stał się nieodłącznym elementem nowoczesnych komputerów i serwerów.
Dyski twarde zostały stworzone przez IBM w 1956 roku, a winchestery, w których połączono w jednej obudowie dysk i głowicę do odczytu i zapisu danych, opracowano w 1973 roku. Nazwa «dysk twardy» nośnik otrzymał dzięki temu, że w przeciwieństwie do poprzedników, produkowanych głównie z plastiku, jego część dyskowa była wykonana z metalu.
Wnętrze HDD i SSD
To był tak ogromny przełom w branży, że dyski HDD są używane do dziś. Na początku artykułu wspomnieliśmy, że w ostatnich latach zaczęły być wypierane przez urządzenia SSD. Najnowsze nośniki półprzewodnikowe zostały opracowane w 1978 roku w USA. Najpierw pojawiły się nośniki półprzewodnikowe na bazie pamięci dynamicznej, podobnej do RAM — pamięci operacyjnej. A już później, w 1995 roku, opracowano nośniki na bazie pamięci flash. Tak, działają na tej samej zasadzie, co pamięci USB.
SSD są szybsze, kompaktowe, ciche, nie zużywają się tak szybko. Ale mają też wady w porównaniu do HDD, które są znacznie tańsze, odporne na awarie i mają większą liczbę cykli zapisu. Dlatego te dwa typy nośników działają równolegle.
Chmury obliczeniowe
Chmura obliczeniowa – to unikalny w swoim pomyśle sposób przechowywania i przetwarzania danych. Szereg serwerów łączy się w wspólną przestrzeń chmurową, z której każdemu użytkownikowi przydzielana jest część zasobów w postaci wirtualnego serwera lub konta hostingu.
«Chmury» pozwalają łatwo i szybko skalować usługę, zmniejszać i zwiększać ilość zużywanych zasobów bez zbędnych przestawień. Dzięki temu, że serwery duplikują swoją pracę, możliwość utraty danych z powodu awarii po stronie dostawcy jest dość niska.
Przeczytaj także: «Księgowość biznesu w chmurze: warto czy nie».
Przyjrzeliśmy się głównym kamieniom milowym rozwoju cyfrowych nośników, odbyliśmy podróż przez lata i wieki. Wyobraź sobie — abyśmy mogli czytać artykuły, pisać wiadomości i pobierać aplikacje, wydarzyło się tak wiele wydarzeń. Nad każdym z tych odkryć pracowało wielu ludzi, którzy wnieśli swój wkład w rozwój społeczeństwa cyfrowego i zapisali się w historii.
Podobał Ci się artykuł? Powiedz o nim znajomym: 
