- 1.8", 1" и 0.85" твърди дискове са създадени за ерата на преносимите устройства (iPod, фотоапарати, ултрапреносими устройства) и донесоха гигабайти в джоба ви.
- Флаш паметта ги е изместила поради своята издръжливост, консумация на енергия, производителност и цена в малки формати.
- Нишовите употреби остават: резервни части за по-стари iPod-и/камери и лаптопи; по-голямата част от пазара е мигрирала към SSD дискове.
- „Големите“ твърди дискове продължават да се мащабират (хелий, HAMR), с 32 TB днес и планове от 60 TB в корпоративна среда.
Имаше време, когато миниатюрните твърди дискове бяха всичко : те захранваха iPod-и, ултрапортативни компютри и фотоапарати, които днес биха се считали за музейни експонати. Какво стана с 1.8-инчовите твърди дискове, малките 1-инчови устройства (Microdrive) и още по-малките 0.85-инчови устройства? Това е историята на техния възход, ключовата им роля и упадъка им в лицето на флаш паметта.
За да разберете защо са се появили – и защо са изчезнали – трябва да преминете през седем десетилетия напредък: от шкафове с размерите на два хладилника до устройства, които се побират в джоба ви , преминавайки през скокове в капацитета и спадове в цените на гигабайт, които пренаписаха правилата за съхранение.
От гардероби до джобове: от RAMAC до модерно диско
IBM полага първия камък с 305 RAMAC и своето устройство IBM 350 през 1956 г. Наречено „чудотворната памет“, то осъществява достъп до данни произволно , нещо немислимо по онова време, и намалява извличането на информация от часове на секунди.
Проектът, ръководен от Рейнолд Б. Джонсън , започва през 1952 г. и дори е отменен от борда на IBM, но Джонсън упорства . След години на технически пречки, RAMAC 305 най-накрая е представен: мебел с тегло над един тон, която въпреки размера си бележи повратна точка в компютърните науки.
Устройството IBM 350 е събрало 50 24-инчови плочки, въртящи се с 1.200 оборота в минута . В зависимост от конфигурацията и кодирането, то е предлагало между 3,75 MB и 5 MB използваем капацитет , еквивалентен на десетки хиляди перфокарти (около 64 000), и е било първата голяма стъпка към модерното съхранение на данни.
60-те години на миналия век донесоха ключови постижения : глави, които „летяха“ на въздушна възглавница (1961 г.), Bryant 4240 с 90 MB и сериите IBM 1301 (1962 г., 28 MB ) и IBM 1311 (1963 г., 2,69 MB със сменяеми носители ), които въведоха идеята за сменяеми носители.
През 1965 г. IBM 2310 „Ramkit“ предлага дизайн с гласова бобина и 1 MB капацитет за един диск; а през 1973 г. IBM представя 3340 „Winchester“ , „бащата“ на съвременния твърд диск: вътрешно уплътнение, много ниска височина на полета и две оси по 30 MB (известната „30-30“), концепция, която все още е в сила днес в дисковата архитектура.
Скокът към персоналните компютри дойде през 1980 г. със Seagate ST-506 (5,25″, 5 MB) и, малко след това, ST-412 (10 MB), който с RLL кодиране постигна 50% увеличение на капацитета и битрейта . Успоредно с това IBM представи 3380 , първото 1 GB решение на пазара, базирано на два 1,26 GB, 3 MB/s диска , на цени от $81 000 до $142 200.
През 1983 г. Rodime представя 3,5-инчовия формат с 10 MB на две плочи; през 1988 г. се появява първият 2,5-инчов диск (PrairieTek) за лаптопи. 90-те години на миналия век донасят ключови технологии: магниторезистивни глави (IBM 0663 Corsair, 1991 г., 1 GB на 3,5-инчов), Seagate Barracuda със 7.200 RPM (1992 г., 2,1 GB) и към края на десетилетието, дисковете Cheetah , които достигат 10 000 RPM.
Капацитет и цена на GB: как беше компресирано невъзможното
В продължение на десетилетия капацитетът на твърдите дискове се удвояваше на всеки 2-3 години , ехо от закона на Мур, въпреки че напоследък това се забави поради физически ограничения (напр. суперпарамагнитни бариери ). От по-малко от 5 MB през 1957 г. сме стигнали до десетки терабайти в едно устройство.
До 2025 г. вече ще виждаме твърди дискове с капацитет 32 TB , а е обявено, че дискове с капацитет 60 TB ще се появят преди 2030 г. (Дейв Мосли, Seagate). Въпреки това, много от тези капацитети може да останат ексклузивни за корпоративния пазар поради търсенето и цената, докато Western Digital предлага до 26 TB (Gold line) за потребителска употреба.
Цената на гигабайт (GB) е спаднала рязко : от около $109 000 000/GB (1956 г., коригирано към 2025 г.) до $0,031/GB днес. През 1980 г., с IBM 3380, цената е била близо $122 650/GB (коригирана). Днес външен диск от 4 TB струва около €130 (около €0,0325/GB), което е потресаваща разлика, обясняваща широкото разпространение на технологиите за съхранение на данни.
Тази експлозия в капацитета прави научноизследователската и развойна дейност по-скъпа , поради което много производители изчезнаха или се сляха: сега има три основни играча (Seagate, Western Digital и Toshiba), които налагат технологии като пълнене с хелий или HAMR , за да намалят плътността на плоча и да ограничат разходите.
Физическият размер също се сви драстично : през 50-те години на миналия век твърд диск от няколко MB заемаше място, колкото два хладилника, и се пътуваше със самолет ; десетилетия по-късно същите тези гигабайти се озоваваха в кутии с джобен размер и накрая в твърдотелни памети с размерите на пощенска марка.
Размерите, които ни интересуват: 1.8″, 1″ (Microdrive) и 0.85″
Миниатюризацията стана от съществено значение за преносимата електроника . След експерименти през 90-те години (HP с 1,3″ и Integral Peripherals с 1,8″), iPod от 2001 г. популяризира 1,8″ HDD с 5 GB. Изведнъж „истински“ твърд диск се побираше в джоба ви и можеше да съхранява хиляди песни.
Форм-факторът от 1,8 инча стана популярен в ултрапортативните лаптопи и MP3 плейъри поради баланса си между капацитет, консумация на енергия и размер. С течение на времето капацитетите достигнаха 40 GB и повече и се използваха в устройства от марки като Toshiba, IBM, Dell (Latitude) и Sony , както и в някои нетбуци и MP3 плейъри.
1-инчовият Microdrive , брилянтна идея на IBM/Hitachi, преживя своя разцвет между 2003 и 2005 г.: твърд диск с размерите на CompactFlash Type II карта . Той позволи на фотоапарати и устройства, които все още не можеха да си позволят NAND флаш памет с висок капацитет , да осигурят „евтини“ гигабайти място за съхранение.
Най-екстремният пример беше 0,85-инчовият твърд диск на Toshiba , който рекламираше капацитет от 2 GB около 2004 г. и демонстрираше, че инженерството може да стигне още по-далеч . Toshiba също така е пионер в производството на 1,8-инчови твърди дискове с най-висок капацитет по онова време.
Защо изчезнаха: поразителното навлизане на флаш паметта
Основната причина беше NAND флаш паметта . SSD дисковете и картите с памет увеличиха капацитета си, намалиха цената си и предложиха устойчивост на удари, тиха работа и по-ниска консумация на енергия . За преносимите устройства тези предимства бяха трудни за пренебрегване.
1-инчовият Microdrive започна да губи позиции около 2006 г. , когато SD и CF картите с NAND флаш памет предложиха еквивалентна производителност и капацитет без движещи се части. Във фотографията надеждността срещу вибрации и произволен достъп в крайна сметка наклони везните.
Амбициозният 0,85-инчов чип на Toshiba имаше кратък живот : плътността на плочите не се увеличаваше толкова бързо, колкото NAND флаш паметта в този диапазон от размери, а икономиите от мащаба на флаш чиповете свършиха останалото. Технически зашеметяващ, той се появи комерсиално късно.
1,8-инчовият диск се задържа малко по-дълго , задвижван от „класическите“ iPod-и и ултрапортативни лаптопи (имаше дори първоначален MacBook Air с 1,8-инчов твърд диск ), но преходът към SSD дискове беше неудържим . През 2010-те повечето производители постепенно премахнаха 1,8-инчовите линии дискове в полза на mSATA, 2,5-инчови SATA и по-късно NVMe SSD дискове.
Резултатът беше логичен : флаш паметта спечели по отношение на цена на GB за тези малки формати, издръжливост и ефективност. Миниатюрните твърди дискове изпълниха предназначението си при прехода от механични към твърдотелни устройства, проправяйки пътя за по-бързи и по-здрави устройства.
Производителност и технология: не ставаше въпрос само за размер
Освен капацитета и размера, кешът, времето за търсене и плътността на паметта също са важни . Подобренията в главите за четене/запис, алгоритмите за четене/запис и материалите са увеличили IOPS и пропускателната способност с всяко поколение.
За да визуализирате това, разгледайте тези исторически сравнения на времената за четене на цял диск (според данни от Tom's Hardware, капацитетът на диск е в скоби): 1991: 37 s (26 MB) ; 1998: 3 min 31 s (1,6 GB) ; 1999: 5 min 37 s (3,2 GB) ; 2004: 18 min 34 s (40 GB) ; 2006: 52 min (200 GB) ; 2012: ~1 h 30 min (2 TB).
Увеличената плътност на плоча доведе до страничен ефект : повече данни за четене/запис на преминаване, което увеличава общото последователно време за четене на пълен диск, дори с увеличаване на оборотите (5.400, 7.200, 10 000, 15 000 оборота в минута в определени диапазони).
Успоредно с това, интерфейсите също промениха правилата на играта : от ATA/IDE (PATA) към SATA през 2003 г. или от SCSI към съвременни варианти в професионални среди. Еволюцията на протокола и електрониката позволи по-добро използване на механизмите на твърдия диск.
За близкото бъдеще ключът се крие в технологии като HAMR и MAMR, заедно с корпуси, пълни с хелий , които намаляват вътрешната турбуленция и позволяват повече плочки. Благодарение на този тласък, не е неразумно да видим 60 TB дискове в близко бъдеще (макар и първоначално в корпоративния сегмент).
Кратък речник на акроними и понятия
- HH (половин височина): класически „среден“ физически ръст на стелажи.
- RLL (Ограничена дължина на изпълнение): кодиране, което увеличава плътността/битовата скорост.
- SCSI: високопроизводителен интерфейс за професионални системи.
- ATA/IDE/PATA: исторически стандарт за свързване на персонални компютри.
- SATA: наследник на серията ATA, доминираща в потреблението от 2003 г.
Къде са днес: резервни части, ниши и колекционерски предмети
Въпреки че вече не са основен фокус, 1,8", 1" и 0,85" устройствата не са изчезнали напълно . Те все още са търсени за ремонт на „класически“ iPod-и , MP3 плейъри и някои фотоапарати, както и като резервни части за по-стари лаптопи , които са използвали ZIF/CE-ATA.
Вътрешни 1,8-инчови устройства за лаптопи, съвместими със семейства като Toshiba Portégé, IBM/Lenovo, Dell Latitude или Sony, все още се предлагат и често се срещат в каталозите на специализирани магазини, наред с резервни части за iPod.
Във фотографията, картите Microdrive CF Type II са се превърнали в куриоз . Те са били използвани за намаляване на капацитета за съхранение, когато NAND флаш паметта е била скъпа, но днес SD и CFexpress картите доминират по производителност, надеждност и размер, оставяйки Microdrive-овете като колекционерски предмети или за възстановяване на данни от старо оборудване.
Услугите за възстановяване на данни все още срещат проблеми с тези формати . Миниатюрните механики представляват уникални предизвикателства, но със съвместими донори възстановяването на данни е възможно – още една причина пазарът на резервни части да се запази въпреки търговския си спад.
Междувременно, „големите“ твърди дискове все още са живи и здрави в NAS и центрове за данни, с 32 TB на пазара през 2025 г. и обещание за достигане на 60 TB през втората половина на десетилетието. Масовият пазар обаче предпочита SSD дискове за операционни системи и NVMe устройства за производителност.
1,8″, 1″ (Microdrive) и 0,85″ са пример за това как иновациите напредват с бързи темпове: те отвориха вратата към музика и данни с джобен размер, но предадоха факела на флаш паметта, когато тя я надмина във всичко важно на „мини“ ниво. Днес те са ключови елементи в еволюцията на съхранението на данни и служат като напомняне за решителен преход между механични и твърдотелни устройства.