Nośniki danych [cz. 3.] - poprzednicy dyskietek i twardych dysków

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.

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.

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 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.

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.

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.

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.

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.

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. Temu okresowi i czterem kolejnym dekadom poświęcony będzie kolejny, ostatni już odcinek cyklu. Zapraszam w najbliższy wtorek!

Źródło: Konrad Zuse Internet Archive • Wikipedia • The ENIAC Story