CityHost.UA
Допомога і підтримка

Історія розвитку цифрових носіїв інформації — від перфокарти до хмарних сховищ

 3023
25.08.2022
article

 

 

Зараз ми спостерігаємо один з етапів історії розвитку цифрових носіїв інформації: на ринок вийшли новітні SSD — економні у плані енергоспоживання накопичувачі без рухомих частин. Нині вони конкурують зі звичними HDD з жорстким диском та магнітною голівкою для зчитування даних. 

Це — лише одна з віх еволюції інформаційних носіїв, яка насправді почалася кілька сотень років тому. Сьогодні розглянемо всі ключові винаходи, які вибудували шлях до сучасних комп’ютерів і серверів, можливості зберігати інформацію та обмінюватися нею. 

Двійкова система числення

Перш ніж говорити про носії, давайте згадаємо історію того, що вони, власне, несуть. Вся інформація, яку ми отримуємо через Інтернет, зберігаємо в комп’ютерах та смартфонах, закодована у двох числах, розташованих у певному порядку — 1 та 0. На відміну від звичайної десяткової, тут значення цифри залежить від її позиції серед оточуючих символів. Тому ця система відноситься від так званих позиційних. 

Сучасні передові технології базуються на математичній системі, закладеній ще до початку нового літочислення. Витоки двійкової системи числення знаходять у древній Індії — приблизно у 3-му столітті до нашої ери вчений на ім’я Пінгала створив систему, дещо схожу на азбуку Морзе, де смисл повідомлення закодований у довгих і коротких сигналах. 

Подібні пошуки прослідковуються і в Китаї у вигляді гексаграм. Правила їхнього утворення були описані у 11-му столітті китайським вченим Шао Юнем. Втім, це ще не була двійкова система у сучасному розумінні, а тільки спроби використати два знаки (коротку і довгу риску) для кодування інформації. Цей спосіб перегукується із  зображеннями цифр із тексту І Цзін, створеного в Стародавньому Китаї приблизно у 13-му столітті до нашої ери. Автор використовував рівну лінію для непарних чисел, і ламану — для парних.

Але офіційно датою появи двійкового коду вважають 17-те століття, коли Готфрід Лейбніц винайшов двійкову арифметику — найпростішу серед усіх можливих, адже система оперує тільки двома значеннями, двома станами. Він не радив заміняти нею звичну десяткову систему, але наголошував, що його відкриття несе великий потенціал для використання в науці.

У ті часи винаходу дійсно не знайшли практичного застосування, і згадали про нього лише у 1930-х роках, коли розроблялися перші обчислювальні машини на основі цієї системи.

Читайте також: «Як інтернет змінив світ: ТОП-10 звичних речей та явищ, яких не могло бути».

Перфокарта — від церкви до комп’ютера

Перфокарта — це перший носій інформації, на якому застосовується двійкова система числення. Зараз у  цифрових носіях використовуються знаки 1 та 0, а тоді це була просто наявність або відсутність дірочки у певному місці рядка. 

Паперова перфокарта

Паперова перфокарта, винайдена у 1884 році

Ідея перфокарт зародилася ще в 14-му столітті та використовувалася для управління численними церковними дзвонами, на яких вигравали цілі музичні твори. Дзвонів було багато, всі вони були різні, керувати ними було складно. Для полегшення процесу були винайдені спеціальні перфобарабани: спеціальні зубчики на них чіпляли важелі, а ті рухали певний дзвін у запрограмований час. Пізніше за тим же принципом працювали музичні скриньки і шарманки. 

Ця ідея потім використовувалася в інших галузях — наприклад, у ткацтві та в’язанні. 

Паперові ж перфокарти були винайдені у 1884 році американським інженером Германом Холлерітом — саме цього року був зареєстрований патент «Мистецтво складання статистичних даних». Він розробив систему карток, дані з яких могла зчитувати машина, і ця технологія була використана для перепису населення США у 1890-му році. 

У 20-му столітті це був один з основних методів зберігання цифрової інформації, який використовувався у перших електронно-обчислювальних машинах IBM. Так і почалася історія комп'ютерів. 

Перфострічка

Перфострічка зародилася з ідеї об’єднати кілька перфокарт в одну. Потім їх почали друкувати на паперових стрічках, тим самим зробивши потік інформації безперервним. Були спроби друкувати перфострічки на пластику, але це було дорожче, тому матеріал не отримав широкого розповсюдження. 

Паперова перфострічка

Паперова перфострічка

Такі стрічки активно використовувалися у багатьох сферах:

  • Телеграфне сполучення;

  • Телетайп;

  • Передача криптографічних ключів (зашифрована інформація);

  • Програмування станків ЧПУ; 

  • Касові апарати.

Перфострічки активно використовувалися до 1990-х років, зараз вони повністю витіснені більш сучасними носіями інформації. 

Магнітний барабан

Пристрій для запам’ятовування інформації, який був поширений у комп'ютерах 1950-60-х років. ЕОМ, у яких використовували такі накопичувачі, так і називалися — «барабанні комп’ютери».

Технічно це був циліндр, вкритий феромагнітним матеріалом, який швидко обертався, а декілька магнітних голівок зчитували інформацію, кожна на своїй доріжці.  

Магнітний барабан

Праворуч — комп’ютер, у якому встановлено магнітний барабан як носій

Магнітний барабан був винайдений у 1932 році австрійцем Густавом Таушеком і вміщував всього 62 з половиною кілобайти інформації. 

Крім зберігання інформації такі барабани використовувалися ще і для оперативних цілей — обробки даних та зберігання програм. Тому магнітний барабан можна вважати прообразом RAM, оперативної пам’яті. 

Магнітна стрічка

У 1928 році була винайдена магнітна стрічка, яка спровокувала революцію у звукозаписі та телебаченні у другій половині 20-го століття. Багато хто пам’ятає, як ми користувалися касетами, а перед тим — бобінами, дивилися відео на відеомагнітофонах. Все це стало можливим завдяки магнітній стрічці. 

Використовувалася вона і в комп’ютерній техніці для запису цифрової інформації. Її основна перевага порівняно з попередніми носіями — набагато вища ємність, можливість перезапису та багаторазового використання, дешевизна, більша тривалість зберігання даних та компактність.

Використовували цю технологію і для запису даних для комп’ютерів. Ба більше! Накопичувачі на магнітних стрічках переживають відродження — ними користуються дата-центри, хмарні сервіси та IT-гіганти, такі як Google.

Сховище магнітних стрічок

Бібліотеки магнітних стрічок — раніше і зараз 

У 2020 році IBM і Fujifilm оголосили про спільний випуск накопичувача, який забезпечує рекордну ємність у 580 ТБ. 

Дискети

Дискета, гнучкий магнітний диск або floppy — це назви нового носія, який був представлений IBM у 1971 році. Сама ж ідея запису інформації на гнучкі диски була запропонована у 1967 Девідом Ноблем, одним з інженерів компанії. 

Основою був тендітний диск, вкритий феромагнітним шаром і захищений пластиковим футляром. Дискети дозволяли багаторазово перезаписувати інформацію та мали більшу швидкість запису та зчитування даних, ніж попередні носії.  

Дискети

Дискети

У дискет були нові цікаві функції — наприклад, захист від запису, коли диск можна було використовувати тільки для читання, а також можливість записати великий файл на кілька дискет, створивши безперервну сесію. 

Дискети були поширені з 1970-х до 1990-х років, після чого поступилися більш ємним оптичним дискам та флешкам. 

Оптичні диски

Перший оптичний диск з’явився у Києві та був винайдений В’ячеславом Петровим, аспірантом Інституту Кібернетики. 

До речі, ми публікували у блозі статтю про винаходи українців у галузі IT — з неї ви можете дізнатися, як наші земляки змінили світ технологій. 

Перше виробництво було налагоджене спільно компаніями Philips і MCA у 1970-х роках. Музичні компакт-диски, CD та DVD-диски для запису даних можна зустріти і досі, хоча у сучасних комп’ютерах все рідше передбачена наявність дисковода CD-ROM. 

CD-DVD

Оптичні диски та програвач для них

Накопичувач являв собою пластиковий або алюмінієвий диск, інформація з якого зчитувалася за допомогою лазера. Існували диски як із можливістю повторного перезапису, так і без неї. Після запису можна було побачити неозброєним оком утворені доріжки у вигляді борізд. Тому процес називали «нарізати на диск».

Флешки

Флеш-накопичувачі або USB-накопичувачі з’явилися у 1984 році у Японії, а звичний нам стандарт USB-входу був запроваджений у 1994-1996 році. Це вже були носії нового покоління, засновані не на принципах магнетизму, а на транзисторах. 

Флешки моментально відібрали пальму першості у дисків, оскільки були меншими за розмірами, не потребували коробок для зберігання, з ними можна було не боятися подряпин. Ємність же у них була більшою. 

Флешки з незвичайним дизайном

Незвичайний дизайн флешок

Втім, виявилися у USB-флешок і недоліки. Наприклад, вони перетворилися на масових рознощиків вірусів, які можна було підхопити навіть просто вставивши флешку у чужий комп’ютер. Тим самим вони спровокували більшу увагу до безпеки та пришвидшили розвиток антивірусних програм.

HDD та SSD-накопичувачі

Давайте повернемося назад по хронології та відволічемося від переносних носіїв інформації, за допомогою яких транспортували дані від комп’ютера до комп’ютера. У галузі розробки ПК паралельно відбувалися свої процеси. Одним із важливих винаходів був жорсткий диск або вінчестер, який став невід’ємною складовою сучасних комп’ютерів та серверів.

Тверді диски як такі були створені IBM у 1956 році, а вінчестери, у яких суміщувався в одній коробці диск та голівка для зчитування і запису даних, розроблені у 1973 році. Назву «жорсткий диск» носій отримав завдяки тому, що на відміну від попередників, які виготовлялися здебільшого з пластику, його дискова частина була виготовлена з металу.   

Жорсткий диск і твердотільний накопичувач

Внутрішня будова HDD та SSD

Це був настільки грандіозний прорив у галузі, що HDD-дисками користуються і досі. На початку статті ми згадували про те, що їх останні роки почали витісняти SSD-пристрої. Новітні твердотільні носії були розроблені у 1978 році у США. Спочатку з’явилися напівпровідникові накопичувачі на основі динамічної пам’яті, по типу RAM — оперативної пам’яті. І вже пізніше, у 1995 році, були розроблені носії на основі флеш-пам’яті. Так, вони працюють за тим же принципом, що і флешки.  

SSD більш швидкі, компактні, безшумні, не так швидко зношуються. Але є у них і недоліки порівняно з HDD, які є значно дешевшими, відмовостійкими та мають більшу кількість циклів перезапису. Тому наразі ці два типи накопичувачів працюють паралельно. 

Хмарні сховища

Хмарне сховище — це унікальний за своєю ідеєю спосіб збереження та обробки даних. Ряд серверів об’єднується у спільний хмарний простір, з якого кожному користувачу виділяється частина ресурсів у вигляді віртуального сервера або акаунта хостингу

«Хмари» дозволяють легко і швидко масштабувати послугу, зменшувати та збільшувати кількість спожитих ресурсів без зайвих переналаштувань. Завдяки тому, що сервери дублюють роботу один одного, можливість втрати даних через збій на стороні провайдера доволі низька.

Читайте також: «Облік бізнесу у хмарі: варто чи ні».

Ми розглянули основні віхи розвитку цифрових носіїв, здійснили подорож крізь роки і століття. Уявіть собі — для того, щоб ми могли читати статті, писати повідомлення та скачувати додатки, відбулося так багато подій. Над кожним із цих відкриттів працювали безліч людей, які зробили свій внесок у розвиток цифрового суспільства і увійшли в історію.


Сподобалася стаття? Розкажіть про неї друзям: