Nośniki danych [cz. 1-4]

Nośniki danych [cz. 1-4]14.12.2008 15:43
Pradawny arkusz kalkulacyjny - inkaskie kipu (Fot. Wikimedia Commons/Claus Ableiter/Lic. CC by-sa)
Pradawny arkusz kalkulacyjny - inkaskie kipu (Fot. Wikimedia Commons/Claus Ableiter/Lic. CC by-sa)
Mariusz Kamiński

Czym są nośniki danych? Poza oczywistymi skojarzeniami, jak pendrive, twardy dysk czy płyta Blu-ray, które zostaną opisane w kolejnych częściach cyklu, są nimi również gliniane tabliczki czy skóry zwierząt. Zmiany, jakie zaszły na przestrzeni wieków w sposobie gromadzenia informacji, to fascynujący zapis rozwoju wiedzy i technologii. Jakie były najstarsze nośniki danych?

Za najbardziej pierwotny nośnik informacji można uznać ludzką pamięć. Ten sposób przechowywania ma jednak liczne wady – nośnik okazuje się bardzo nieodporny na działanie czasu, a „kopiowanie” danych prowadzi do licznych przekłamań, czego dobrym przykładem może być choćby zabawa w głuchy telefon.

Choć nośnikami informacji mogą być różnego rodzaju przedmioty – od pradawnych budowli, wznoszonych zgodnie z rygorystycznie przestrzeganą symboliką, poprzez pomniki, inskrypcje czy narzędzia - powstały metody nieco bardziej praktyczne i uniwersalne. Pamiętając o kilometrowych archiwach z papierową dokumentacją czy przepastnych dyskach serwerów, warto zadać sobie pytanie: od czego się to wszystko zaczęło?

Szkoła latania jetpackiem

Gliniane tabliczki (5500 lat temu)

Pierwszym nośnikiem danych, który dobrze radził sobie z próbą czasu, były gliniane tabliczki. Ich wynalazcy – starożytni Sumerowie – pozostawili po sobie ślady wspaniałej cywilizacji.

Obok pozostałości dawnych miast, które mogły liczyć nawet 50 tys. mieszkańców, potomni odziedziczyli po Sumerach takie wynalazki, jak struktury państwa, panteon powiązanych z siłami natury bogów, teokrację, system miar i wag, matematykę  i – choć autorstwo tego wynalazku jest dyskusyjne – pismo klinowe.

W jaki sposób prowadzono pradawne zapiski? Sumeryjski Hemingway zamiast pióra używał rylca, którym często był kawałek trzciny. Rolę notatnika Moleskine pełniła tabliczka z miękkiej gliny - można było w niej żłobić. Początkowo żłobiono prymitywne obrazki – ideogramy - symbolizujące konkretne wyrazy. W miarę rozwoju pisma zastępowały je bardziej abstrakcyjne zestawy linii z czasem wyrażające również sylaby.

Miękka glina były jednak nietrwała, co – paradoksalnie – stanowiło jej istotną zaletę. Tabliczkę można było zetrzeć, ponownie ugnieść i uformować, jednak – gdy zapisane na niej treści były szczególnie ważne – poprzez wypalanie gliny łatwo można było je utrwalić. Dzięki temu zapiski dokonane przed tysiącami lat przetrwały próbę czasu.

Poczuj się jak na Księżycu. NASA testuje symulator zmniejszonej grawitacji

Do naszych czasów przetrwała również wymyślona w starożytności forma – prostokąt. Choć stosowano różne kształty tabliczek, najpraktyczniejsze okazały się te przypominające współczesne książki czy kartki papieru. Przedmioty o regularnym, prostokątnym kształcie można było w prosty sposób przechowywać i magazynować.

Kipu (ok. 5000 lat temu)

O ile mezopotamskie gliniane tabliczki można uznać za dalekiego przodka naszych zeszytów, w odległym zakątku świata popularność zdobyła zupełnie inna koncepcja nośnika danych. Zamiast tabliczek i alfabetu, zastosowano w niej sznurki i węzły.

Używane w prekolumbijskiej Ameryce kipu to pęk bawełnianych lub wykonanych z włosia lamy sznurków z supłami. Choć powszechnie nazywane jest pismem supełkowym, najprawdopodobniej nie ma wiele wspólnego z literaturą, jednak całkiem sporo łączy je z gromadzeniem danych.

Okazuje się, że motorem postępu w dawnej Ameryce była… skarbówka. Ówczesna administracja musiała znaleźć skuteczną metodę pozwalającą na instytucjonalne łupienie poddanych za pomocą podatków. Rozwiązaniem okazały się sznurki i węzły, nie był to jednak odpowiednik współczesnego notatnika, a raczej protoplasta arkusza kalkulacyjnego.

Robot Amstaff – bardziej wredny niż psi pierwowzór?

Jak wynika z badań przeprowadzonych przez Gary’ego Urtona i Carrie J. Brezine z Wydziału Antropologii Uniwersytetu Harvarda, kipu zawierało zestawienia dotyczące ludności i liczby dni, jakie poszczególne grupy mają do przepracowania na rzecz lokalnego władcy.

Kipu mogło również zawierać dane, takie jak nazwy geograficzne czy wskazówki, czego dotyczą zawarte w nim obliczenia. Zapiski mogły być bardzo rozbudowane – kipu mogło liczyć nawet 2 tysiące sznurków.

Prace nad odczytaniem kipu wciąż trwają – badacze odkryli wprawdzie rodzaj zapisywanych za jego pomocą danych, jednak wciąż nie potrafią odtworzyć pełnej informacji przechowywanej przez sznurki i supły.

Choć ten sposób zapisu kojarzony jest przede wszystkim z imperium Inków, sznurki i węzły w roli nośnika danych pojawiły się również w innych rejonach świata. Stosował je m.in. mezopotamski lud Caral. O takim sposobie przechowywania informacji wspomina również żyjący w II wieku naszej ery chiński historyk Zheng Xuan.

Niestety, istnienie chińskiego pisma węzełkowego znajduje potwierdzenie w źródłach, ale żaden egzemplarz azjatyckiego kipu nie przetrwał do naszych czasów.

Papirus (co najmniej 4400 lat temu)

Gliniane tabliczki – choć przełomowe – nie były pozbawione wad. Zajmowały stosunkowo dużo miejsca, sporo ważyły, a na dodatek łatwo mogły skończyć tak, jak kończą strącone ze stołu talerze zmieniające się w bezwartościową stertę skorup. Jeszcze mniej praktyczne – ale niezwykle trwałe – były kamienne tablice, na których ryto najważniejsze informacje.

Motorem postępu stała się ewolucja pisma i narzędzi piśmienniczych oraz coraz bardziej rozrastająca się biurokracja wymagająca prostego i dostępnego sposobu gromadzenia danych. Wygodnym rozwiązaniem okazał się papirus produkowany z rośliny o tej samej nazwie porastającej przed laty deltę Nilu.

Zobacz, jak się surfuje w stylu Matrixa

Do produkcji papirusu wykorzystywano łodygę rośliny ciętą na możliwie szerokie, a zarazem cienkie paski. Układano je na zwilżonej desce, tak by brzegi pasków zachodziły na siebie, a następnie przykrywano – w poprzek – drugą warstwą. Po sprasowaniu i wysuszeniu powstawał w ten sposób arkusz nadający się do zapisania.

Arkusze łączono z sobą za pomocą kleju z mąki i octu i wygładzano do połysku muszlą albo kością słoniową. Tworzono w ten sposób zwój liczący ok. 20 arkuszy. Stosowano dwa rodzaje papirusu – jasny, nazywany hieratycznym, służył do prowadzenia zapisków. Brunatny papirus gorszego gatunku – kupiecki – używany był do pakowania towarów.

Początkowo papirus zapisywany był z obu stron, jednak z czasem utrwaliła się praktyka prowadzenia zapisków tylko na jednej z nich – tam gdzie w arkuszach włókna rośliny biegły poziomo. Odczytanie zwoju polegało na rozwijaniu go z jednej strony i jednoczesnym zwijaniu z drugiej.

Gładka powierzchnia nadawała się znacznie lepiej do kreślenia skomplikowanych znaków od najlepszej nawet glinianej tabliczki, a Egipcjanie potrafili skorzystać z tych zalet. Dostosowane do rycia w kamieniu hieroglify zaadaptowali do nowego nośnika danych, tworząc pismo hieratyczne.

Ten rodzaj pisma wywodzący się bezpośrednio z symboli rytych w kamieniu był jednak dość skomplikowany, a prowadzenie zapisków wymagało czegoś bardziej praktycznego. Rozwiązaniem okazało się kolejne uproszczenie - pismo demotyczne.

Dzięki egipskiemu pismu oraz papirusowi – wygodnemu nośnikowi danych – ludzie zyskali możliwość masowego gromadzenia informacji.

Prymitywne nośniki danych, opisane w poprzedniej części cyklu, odeszły do przeszłości wraz z rozwojem technologii. Zastępujące je z czasem pergamin i papier były po prostu nowocześniejszymi materiałami piśmienniczymi. Pojawił się również wynalazek dający pole do popisu pierwszym programistom. Jak go wykorzystano?

Pergamin

Dokument spisany na pergaminie
Dokument spisany na pergaminie

Jak głosi stare przysłowie: lepsze jest wrogiem dobrego. Mimo popularności papirusu jego szersze wykorzystanie napotykało na sporo ograniczeń. Produkcja nie dość, że skomplikowana, to wymagała jeszcze deficytowego surowca – rośliny typowej dla Afryki i niektórych wysp Oceanu Indyjskiego.

Złośliwość losu polegała na tym, że z biegiem czasu zapotrzebowanie na artykuły piśmiennicze zaczęło rosnąć w innym rejonie świata. Powstająca na gruzach Cesarstwa Rzymskiego średniowieczna Europa potrzebowała nośnika danych, którego produkcja była możliwa dzięki lokalnym surowcom.

Rozwiązaniem okazał się pergamin. Skóry zwierząt w roli materiału pisarskiego były znane od tysiącleci, jednak wykorzystanie ich w roli wygodnego nośnika danych wymagało odpowiednich przygotowań. Najstarsze dowody świadczące o preparowaniu skór w sposób zbliżony do produkcji pergaminu pochodzą jednak dopiero z III-II wieku przed naszą erą.

Popularność pergaminu jest – prawdopodobnie – efektem rywalizacji dwóch starożytnych władców – rządzącego Egiptem Ptolemeusza V Epifanesa i Eumenesa II władającego Pergamonem. Przedmiot rywalizacji dobrze świadczy o obu władcach – zamiast przechwalać się, kto zabił więcej wrogów, wypił więcej wina lub spłodził liczniejsze potomstwo, udowadniali swoją wielkość, rozbudowując dwie największe biblioteki swoich czasów.

Ruiny Pergamonu (Fot. Wikimedia Commons)
Ruiny Pergamonu (Fot. Wikimedia Commons)

Aby pogrążyć konkurenta, Ptolemeusz nałożył embargo na eksport papirusu do Pergamonu, licząc na to, że pozbawiona materiału piśmienniczego konkurencyjna biblioteka podupadnie. Nie po raz pierwszy okazało się jednak, że potrzeba jest matką wynalazków.

Pozbawieni papirusu Pergamonejczycy postanowili szerzej wykorzystać dostępny materiał – skóry zwierząt. Opracowana przez nich technologia doprowadziła do powstania pergaminu, dzięki któremu biblioteka w czasach Juliusza Cezara liczyła około 200 tys. ksiąg. Skórzane strony starożytni Rzymianie określali słowem „membrana”.

Do produkcji pergaminu nadawała się większość skór, jednak najczęściej używano kozich, owczych i cielęcych. Pierwszym etapem produkcji było moczenie przez kilka dni w wodzie wapiennej. Usuwano potem sierść, a po ponownym moczeniu garbowano. Wysuszone skóry skrobano, a następnie wygładzano pumeksem. Pergamin mógł być dodatkowo wybielony dzięki warstwie sproszkowanej kredy.

Produkcja pergaminu - suszenie skóry
Produkcja pergaminu - suszenie skóry

W porównaniu z papirusem pergamin miał niemal same zalety – był trwalszy, jaśniejszy, bardziej gładki i dawał się wygodnie zapisywać z obu stron. W przeciwieństwie do papirusu zwoje pergaminowe były bardzo krótkie – ograniczała je długość skóry zwierzęcia. Aby uniknąć tej niedogodności, arkusze zaczęto łączyć w kodeksy – formę, która przetrwała do dzisiaj w postaci książki.

Papirus, znany przede wszystkim w basenie Morza Śródziemnego, miał swoje odpowiedniki w innych rejonach świata. Na wyspach Pacyfiku wytwarzano podobny materiał o nazwie tapa. Była to płachta wykonana z łyka drzew. W przeciwieństwie do papirusu tapa była wykorzystywana jako materiał pisarski sporadycznie – służyła przede wszystkim do produkcji odzieży.

Spisany na amatlu Kodeks Huexotzinco (Fot. Wikimedia Commons)
Spisany na amatlu Kodeks Huexotzinco (Fot. Wikimedia Commons)

Swoje wersje papirusu mieli również Indianie. Majowie produkowali hunn – materiał pisarski z ubijanej kory drzew. Hunn służył do zapisywania ważnych informacji, takich jak rysunki medyczne, przepowiednie czy nieszczęsny święty kalendarz, który w czasach współczesnych stał się podstawą do tworzenia rozczulająco naiwnych teorii o końcu świata.

Podobny materiał, nazywany amati, produkowali z kory Aztekowie, a do dzisiaj tradycję tę kontynuują Indianie Otomi.

Papier

Pergamin był świetnym nośnikiem danych. Miał jednak istotną wadę – jego produkcja była droga. Droga, a zatem niedostępna dla ogółu, była również spisana na pergaminie wiedza. Wtajemniczeni szczęściarze – głównie zakonnicy -  którzy nie tylko potrafili czytać, ale dodatkowo mieli pod dostatkiem lektur, należeli do intelektualnej elity Europy. Służyli władcom jako kronikarze - odpowiednik dzisiejszej służby publicznej.

Zmianę tej sytuacji przyniosła dopiero popularyzacja papieru. Choć wynalazek opracowany przez Chińczyka Cai Luna znany był – przynajmniej w Chinach – od początku II wieku, musiały minąć setki lat, by upowszechnił się w innych rejonach świata.

Urządzenie do produkcji papieru czerpanego
Urządzenie do produkcji papieru czerpanego

Po bitwie nad rzeką Tałas i pojmaniu chińskich rzemieślników sekret produkcji papieru poznali Arabowie. Z PR-owego punktu widzenia papier nie mógł trafić gorzej. Kojarzony z wojowniczymi Arabami postrzegany był w Europie jako niegodny zainteresowania. Minęło sporo czasu, zanim zalety nowego nośnika danych zwyciężyły nad uprzedzeniami.

Prawdziwy przełom nastąpił jeszcze później. Sam papier – choć ważny – nie wprowadzał rewolucyjnych zmian. W praktyce był po prostu gorszym, mniej trwałym i znacznie tańszym zamiennikiem pergaminu. Istotne zmiany nastąpiły wraz z wynalezieniem przez Jana Gutenberga ruchomych czcionek. Ich nazwa – na skutek karygodnego niedopatrzenia tłumacza jednej z wczesnych wersji Windowsa – upowszechniła się w Polsce jako określenie komputerowych fontów.

Biblia Gutenberga z 1455 roku
Biblia Gutenberga z 1455 roku

Połączenie taniego nośnika danych z możliwością ich masowego powielania sprawiło, że w Europie wiedza przestała być zarezerwowana jedynie dla nielicznych. Książki stały się – po uwzględnieniu realiów epoki – tanie i dostępne, powodując błyskawiczne, z punktu widzenia historii cywilizacji, przyspieszenie rozwoju nauki i technologii.

Karta perforowana

Pierwszy z nośników danych, który został wykorzystany nie tylko przez człowieka, ale również przez maszynę, okazał się wyjątkowo długowieczny. Żyjący na przełomie XVIII i XIX wieku Joseph Marie Jacquard postanowił udoskonalić krosno tkackie, tak aby możliwe było automatyczne tkanie przez maszynę dowolnego wzoru.

Jego pomysł sprowadzał się do zakodowania wzoru za pomocą karty perforowanej, która – dzięki dziurkom – powodowała podnoszenie nitek osnowy, umożliwiając tkanie barwnego wzoru. Nie zdając sobie z tego sprawy, francuski wynalazca został tym samym pierwszym programistą.

Krosno Jacquarda - widoczny arkusz z perforacją odpowiadającą za wzór na tkaninie
Krosno Jacquarda - widoczny arkusz z perforacją odpowiadającą za wzór na tkaninie

Możliwości, jakie dawało zapisanie prostego programu na karcie, rozbudziły kreatywność XIX-wiecznych wynalazców. Na podstawie kart perforowanych opracowano założenia pierwszej maszyny liczącej. Zaprojektowana w 1834 roku maszyna różnicowa Charlesa Babbage’a przez lata pozostawała jedynie ambitnym projektem, który został zrealizowanydopiero w latach 90. ubiegłego wieku.

Jak się okazało, założenia były słuszne – maszyna działa bez zarzutu. Opracowany przez Babbage’a bardziej skomplikowany wynalazek - maszyna analityczna - nie doczekał się niestety praktycznej realizacji.

Maszyna różnicowa Charlesa Babbage'a
Maszyna różnicowa Charlesa Babbage'a

Na szerszą skalę karty perforowane zostały wykorzystane w 1890 roku podczas spisu powszechnego w Stanach Zjednoczonych. Dane zapisywane były przez zrobienie otworu w odpowiednim miejscu karty. Opracowany wówczas system kodowania i przetwarzania zebranych informacji okazał się wyjątkowo praktyczny i był rozwijany przez kolejne dziesięciolecia.

Prekursorem nowej technologii była firma International Business Machines (IBM), która – podobnie jak w przypadku pecetów – skutecznie namówiła świat do stosowania swojego standardu w postaci 80-kolumnowej karty perforowanej.

CEO IBM-u Thomas Watson na spotkaniu z Adolfem Hitlerem
CEO IBM-u Thomas Watson na spotkaniu z Adolfem Hitlerem

Możliwości, jakie dawało przetwarzanie danych zapisanych za pomocą kart perforowanych, znalazły smutne potwierdzenie w nazistowskich Niemczech. Wynalazek IBM-u pozwolił Niemcom na wyjątkowo sprawne skatalogowanie swoich obywateli, co dla osób pochodzenia żydowskiego miało tragiczne następstwa.

W uznaniu znaczącego udziału IBM-u w tym procederze w 1937 roku założyciel firmy Thomas Watson odebrał z rąk Adolfa Hitlera medal „za zasługi dla Rzeszy”.

Karty perforowane to pierwszy nośnik, który mógł być wykorzystywany przez maszyny. Rewolucja zapoczątkowana przez krosno tkackie zaowocowała powstaniem maszyn, które – korzystając z kart i taśm perforowanych – zapisały się w historii jako pierwsze komputery.

Nośniki danych cz.3

Pamięć bębnowa i bęben magnetyczny
Pamięć bębnowa i bęben magnetyczny

Trwającą od kilkudziesięciu lat rewolucja informatyczna spowodowała skokowy wzrost ilości przetwarzanych, generowanych i przechowywanych informacji. Konieczne stało się opracowanie odpowiednio pojemnych nośników danych, odpowiadających nowym potrzebom. Co wymyślono?

Pierwsze komputery

Tworzone od przełomu lat 30. i 40. pierwsze komputery w niczym nie przypominały znanego współcześnie sprzętu i wyglądały raczej jak maszyny przemysłowe. Choć za pierwszy komputer uważany jest powszechnie amerykański ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer), palma pierwszeństwa należy do kogoś innego.

Atanasoff-Berry Computer
Atanasoff-Berry Computer

Pod koniec lat 30. w Stanach Zjednoczonych uruchomiono Atanasoff-Berry Computer. Ten przerośnięty kalkulator nie był programowalny, jednak zastosowane w nim rozwiązania – jak np. wprowadzanie danych za pomocą kart perforowanych - były wykorzystywane w późniejszych konstrukcjach.

Colossus
Colossus

Od 1943 roku Brytyjczycy korzystali z Colossusa – programowalnego komputera opracowanego przy współudziale legendarnego matematyka i twórcy informatyki Alana Turinga. Colossus służył do łamania niemieckich szyfrów.

Komputer Z3 Konrada Zusego
Komputer Z3 Konrada Zusego

Komputer powstał również po drugiej stronie wojennej barykady. Konrad Zuse opracował serię urządzeń o nazwie Z. Pierwszym, który w pełni zasługiwał na to miano, był uruchomiony w 1941 roku Z3, wykorzystywany do obliczeń z zakresu aerodynamiki.

Sława pioniera przypadła jednak innemu urządzeniu. Uruchomiony w 1947 roku ENIAC przeszedł do historii - niezasłużenie - jako pierwszy komputer. Jego wielkość dorównywała ogromnym – z punktu widzenia epoki, w której powstał – możliwościom. ENIAC został zbudowany z 18,8 tys. lamp elektronowych, a połączenie wszystkich elementów wymagało ręcznego wykonania 500 tys. lutowań.

Maszyna ważyła 30 ton i pobierała 140 kW mocy. Już wtedy istotnym elementem komputera było chłodzenie. Zamiast znanych nam, mniej lub bardziej cichych wentylatorów, szumiących w komputerach, układ chłodzący ENIAC-a był zasilany przez dwa silniki Chryslera, dysponujące mocą 24 KM.

1946 ENIAC - Electronic Numerical Integrator and Computing

Liczący w systemie dziesiętnym ENIAC wykorzystywany był przede wszystkim na potrzeby wojska – tworzył tablice balistyczne, wykonywał obliczenia konieczne do prac nad bronią atomową, wykorzystywano go również do obliczeń meteorologicznych.

Wszystkie te urządzenia miały wspólną cechę – nośnikiem danych były w ich przypadku (w ENIAC-u nie od początku) taśmy perforowane.

Nośniki magnetyczne

Rozwój komputerów zbiegł się w czasie z coraz szybszym rozwojem nośników informacji, wykorzystujących zjawisko magnetyzmu. Początkowo stosowano je przede wszystkim do zapisywania dźwięku, który po raz pierwszy udało się utrwalić w ten sposób w 1898 roku. Wynalazca tej metody i konstruktor protoplasty magnetofonu o nazwie telegrafon - Valdemar Poulsen - użył w tym celu drutu.

Telegrafon
Telegrafon

Nie było to jednak najwygodniejsze rozwiązanie i zastąpiono je nadającą się do zwijania metalową taśmą. Jak w praktyce sprawdzały się maszyny z przesuwającym się, ostrym jak brzytwa paskiem blachy? Choć nie ma danych na temat spowodowanych przez nie wypadków, ktoś szybko zorientował się, że automatyczne urządzenie do obcinania kończyn ma małe szanse na popularność.

Taśma magnetyczna

Taśmę metalową zastąpiono w latach 20. paskiem papieru z naniesioną warstwą magnetyczną, a nietrwały papier został z czasem wyparty przez tworzywo sztuczne. Taśmy magnetyczne – w różnych rozmiarach i standardach – od lat 50. zaczęły powoli wypierać taśmy perforowane w roli nośnika danych.

Kaseta magnetofonowa
Kaseta magnetofonowa

Istotnym przełomem było wprowadzenie poręcznego standardu taśmy magnetycznej. W 1969 roku firma Philips umieściła dwie szpule z taśmą w niewielkiej obudowie. Pierwsza kaseta magnetofonowa zaowocowała nie tylko rewolucją w muzyce, ale zapewniła również wygodny i tani nośnik danych w czasach, gdy komputery zaczęły zyskiwać masową popularność.

To właśnie pod znakiem kasety magnetofonowej upłynęły lata 80., stanowiła ona popularny nośnik stosowany w komputerach Atari, Commodore, Spectrum czy Amstrad. Prędkość transmisji wahała się w przedziale 600-4000 b/s, a pojemność standardowej kasety wynosiła od 200 kB do ponad 1 MB.

Pamięć bębnowa

Taśma magnetyczna, choć wygodna i mało skomplikowana, ma jednak istotną wadę – niski czas dostępu. Urządzeniem, które – korzystając z podobnej technologii zapisu – niweluje tę niedogodność, okazał się bęben magnetyczny.

1950's Early mechanical "Direct Access" Drum Memory Storage

Zgodnie ze swoją nazwą był to metalowy cylinder, pokryty warstwą ferromagnetyczną. Opracowany jeszcze w latach 30. do szybkiego zapisu sygnałów analogowych sprawdzał się w tej roli lepiej od wykorzystującego taśmę magnetofonu. Jego zalety docenili również twórcy komputerów. Bęben magnetyczny jako nośnik został po raz pierwszy wykorzystany w 1951 roku.

Pamięć bębnowa i bęben magnetyczny
Pamięć bębnowa i bęben magnetyczny

Przypominające pralkę Franię pamięci bębnowe były wykorzystywane również w Polsce. Początkowo ich pojemność wynosiła 1024 słowa, jednak prowadzone od drugiej połowy lat 50. prace przyniosły radykalną poprawę tego parametru.

W 1963 roku pamięć PB-3 oferowała pojemność 32 Ksłów (Kilosłowo to nazwa wczesna jednostki informacji, poprzedzająca stosowane współcześnie bajty), czyli nieco poniżej 1 mln bitów, a dalsze prace przyniosły zwiększenie pojemności do 20 mln bitów.

Taśmy magnetyczne i pamięć bębnowa to bezpośredni poprzednicy nośników danych, które są – lub do niedawna były – stosowane. Kolejny etap ewolucji w postaci dyskietek i twardych dysków zaczął się w latach 70. ubiegłego wieku.

Nośniki danych cz.4

Twarde dyski - podróż przez epoki i technologie (Fot. Wikimedia Commons)
Twarde dyski - podróż przez epoki i technologie (Fot. Wikimedia Commons)

Po pionierskich wynalazkach nadszedł czas na współczesne nośniki danych. Choć zazwyczaj korzystamy tylko z kilku najbardziej popularnych formatów, wiele firm próbowało wprowadzić na rynek swoje, niekiedy dość egzotyczne, pomysły. Co proponowały?

Twardy dysk

Wśród współczesnych nośników danych palma pierwszeństwa należy do twardych dysków. Wielkie urządzenia wielkości szaf, które opracowano blisko pół wieku temu, różniły się od współczesnych rozwiązań przede wszystkim wielkością.

W środku umieszczono dobrze znany mechanizm – pokryte warstwą ferromagnetyczną obrotowe talerze, nad którymi przesuwały się odpowiedzialne za zapis i odczyt głowice. Choć opracowany przez IBM w 1956 roku dysk mógł pochwalić się pojemnością 5 MB i kosztował wówczas 50 tys. dolarów, przez pół wieku rozwój tych urządzeń sprowadzał się głównie do zmniejszania rozmiarów i zwiększania pojemności.

Dyskietka

Tani nośnik danych był przez lata substytutem Internetu. To właśnie za pośrednictwem dyskietek dane podróżowały pomiędzy komputerami. W latach 80. i na początku 90. były to przede wszystkim pirackie gry i programy, jednak początki tego nośnika sięgają jednak czasów znacznie wcześniejszych.

Pierwsza dyskietka, nazywana FDD (Flexible Disc Drive) pojawiła się w 1971 roku i była giętkim, magnetycznym nośnikiem zamkniętym w równie giętkiej, plastikowej obudowie. Całość przypominała zmutowaną płytę winylową. Pionierski, 8-calowy nośnik IBM-u o nazwie IBM 23FD służył wyłącznie do odczytu i miał imponującą pojemność 80 kB.

Kolejnym etapem rozwoju tego nośnika były zbliżone konstrukcyjnie  dyskietki o rozmiarze 5,25 cala, które pojawiły się na rynku w 1976 roku i ze względu na poręczniejsze rozmiary wyparły większego konkurenta.

Przełom nastąpił w 1982 roku, gdy na rynku pojawiły się promowane przez Sony 3,5-calowe dyskietki zamknięte w sztywnych, plastikowych obudowach. Lepsza ochrona danych, wygodny rozmiar i pojemność, która w ciągu kilku lat urosła z 280 kB do 1,44 MB sprawiły, że nośnik ten przez ponad dekadę cieszył się niesłabnącą popularnością, wyznaczając standard, przełamany dopiero przez pendrive’y.

Własny format zapisu danych próbowała – pod koniec lat 80. – promować firma Fuji. 2-calowa dyskietka Fuji LT-1 oferowała 720 kB pojemności i była początkowo przeznaczona jako nośnik dedykowany pierwszym aparatom cyfrowym. Stację dysków, obsługującą ten format zamontowano również w kilku ówczesnych komputerach, jak np. Zenith Minisport.

Napęd ZIP

[youtube]http://www.youtube.com/watch?v=civsZLQzrjs[/youtube]

Fuji LT-1

Co zrobić, gdy sercem konsumentów i rynkiem nośników danych niepodzielnie zawładnęła dyskietka? Firma Iomega wpadła na genialne w swojej prostocie rozwiązanie – aby podbić świat, wystarczy zrobić lepszą wersję tego, co ludzie polubili i zaakceptowali.

Genialny pomysł okazał się ślepą uliczką ewolucji. Dyskietki po tuningu miały nieco większe rozmiary, wymagały specjalnych napędów i oferowały całkiem niezłe, jak na swoje czasy, pojemności – od 100 MB w 1994 do 750 w roku 2000.

Dyskietki ZIP wytrzymały konfrontacji z nośnikiem, który po obniżeniu kosztów produkcji zrewolucjonizował całą branżę – płytą CD.

Laserdisc

Płyta kompaktowa nie była pierwszym nośnikiem optycznym. W 1978 roku na rynku pojawił się Laserdisc o rozmiarach równie imponujących, jak zastosowana technologia. 12-calowa płyta miała być przyszłością cyfrowej rozrywki i służyć m.in. do dystrybucji filmów.

Laserdisc przegrał ze znacznie mniej zaawansowanym konkurentem – kasetą VHS, oferującą – wśród morza wad – jedną, podstawową zaletę – możliwość łatwego nagrywania.

CD

[youtube]http://www.youtube.com/watch?v=ut_40U0t9pU[/youtube]

Większy sukces odniosło inne rozwiązanie, promowane od 1982 roku przez firmę Philips. Płyty CD, początkowo przeznaczone do zapisu muzyki (CD-Audio), od 1985 roku zostały przystosowane do zapisywania cyfrowych danych (CD-ROM).

Kolejnym etapem rozwoju tego nośnika było opracowanie płyt z możliwością jednokrotnego zapisu (CD-R) i zapisu wielokrotnego (CD-RW). Czym nośnik ten podbił serca użytkowników?

Poza niewielkimi rozmiarami i sporą odpornością na uszkodzenia zaletą płyty CD była jej pojemność. 650, a później 700 MB w sytuacji, gdy standardowa dyskietka oferowała co najwyżej 1,44, było wartością trudną do przecenienia.

Ilość udostępnianego miejsca szybko przełożyła się na ewolucję cyfrowej rozrywki – projektanci gier, po zdjęciu kagańca pojemności, mogli dać upust swojej pasji, tworząc coraz bardziej zaawansowane graficznie produkcje.

DVD

Kolejnym etapem ewolucji tego nośnika były płyty DVD – dzięki zastosowaniu lasera o krótszej długości fali nośnik o tej samej wielkości zaoferował pojemność wielokrotnie większą. Standardowo jest to 4,4 GB, jednak w przypadku dwuwarstwowych, dwustronnych płyt DVD jeden krążek może pomieścić aż 17 GB danych.

Jak to zwykle bywa ogromna – zdawałoby się – pojemność szybo okazała się za mała. Potrzeby branży rozrywkowej, oferującej coraz wyższą jakość multimediów, zdawały się nie mieć końca, co zaowocowało opracowaniem następców DVD – formatów HD DVD i Blu-ray.

HD DVD i Blu-ray

Ten pierwszy, promowany m.in. przez Toshibę i Microsoft, zapewniał w przypadku płyt jednowarstwowych około 17 GB pojemności i oferował częściową kompatybilność z DVD. Bardziej rewolucyjne rozwiązanie prezentował promowany m.in. przez Sony format Blu-ray. Zrywając z wsteczną kompatybilnością zapewnił użytkownikom 25 GB pojemności.

Trwająca w ostatnich latach wojna standardów została wygrana przez Blu-ray – konkurencyjny format przestał być rozwijany na początku 2008 roku.

Pamięć flash

Wynalazek ten, mimo swoich zalet, była koszmarnie niewygodny – w celu skasowania trzeba było naświetlać go niebezpiecznymi dla ludzi promieniami UV-A, które w tym wypadku okazywały się równie niebezpieczne dla zapisanych danych. Skasowanie pamięci wymagało kilkudziesięciu minut naświetlania.

Niewielkim krokiem do przodu była pamięć EEPROM. Poza uproszczonym zapisywaniem i kasowaniem jej zawartości, skrócono również potrzebny do tego czas. Zastosowana wówczas technologia stałą się podstawą pamięci flash, z powodzeniem stosowanej w wielu nośnikach danych.

Canon Optical Card

Zanim rynek kart pamięci został zdominowany przez kilka standardów, jak MicroSD, SD, Memory Stick czy CompactFlash, Canon próbował na początku lat 90. wypromować dość niecodzienny wynalazek - kartę Canon Optical Card. Karta mieściła 2 MB danych i przypominała w działaniu płytę CD-R – nie można było skasować z niej raz zapisanych danych.

Wada została przedstawiona jako zaleta, która spodobała się przed laty belgijskiej armii. Obok niezbędnika, nieśmiertelnika i tabletek z bromem, dzielni wojacy dostali jeszcze jeden gadżet – kartę Canona z zapisanymi danymi medycznymi. Pomysł świetny, pozostaje jednak pytanie, kto – poza wąską grupą wojskowych lekarzy – był w stanie z nich skorzystać?

Microdrive

Ciekawą próbą połączenia zalet twardych dysków i kart pamięci jest napęd Microdrive. W praktyce jest to twardy dysk pomniejszony do rozmiarów karty CompactFlash i współpracujący z interfejsem tego napędu.

Podobny pomysł próbowano wdrożyć w życie już kilkadziesiąt lat temu – w 1983 roku firma Sinclair skonstruowała miniaturową kasetę o nazwie ZX Microdrive. Mierzący 1,3 cala nośnik danych krył w sobie 5 metrów taśmy magnetycznej i miał stać się standardowym rozwiązaniem dla komputerów ZX Spectrum.

Najnowsza historia nośników danych pełna jest nieudanych koncepcji i ślepych uliczek ewolucji. Postęp technologiczny jest nieubłagany - rozwiązania, popularne jeszcze kilkanaście lat temu są dzisiaj muzealnymi zabytkami, dla których dzieci wymyślają ciekawe zastosowania. Ciekawe, co będą wymyślały w przyszłości dla używanych obecnie nośników danych?

Źródło artykułu:WP Gadżetomania
Oceń jakość naszego artykułuTwoja opinia pozwala nam tworzyć lepsze treści.
Udostępnij:
Wybrane dla Ciebie
Komentarze (0)