История HDD или кто и как изобрел первый жесткий диск (винчестер)

Как и многие истории появления великих изобретений и технологий, которые благодаря нестандартному мышлению, желанию и настойчивости их изобретателей превратились из идеи в прорывной продукт, история жестких дисков так же не осталась в стороне.

Самый первый жесткий диск появился благодаря обычному школьному учителю Рею Джонсону. В 30-х годах прошлого века он изобрел и сконструировал специальную машину, которая позволяла намного быстрее считывать заполненные учениками тесты. Эту разработку заметила и приобрела компания IBM. Самого талантливого изобретателя компания пригласила на штатную должность инженера.

В январе 1952 года Рею Джонсону предложили открыть небольшую исследовательскую лабораторию, которая занималась бы развитием новых технологий записи, хранения и передачи данных.

Начало создания жесткого диска

Где-то через месяц инженер арендовал на пятилетний срок целое здание в Сан-Хосе. Он уже прекрасно знал, чем будет заниматься и что для этого ему понадобиться. Рей постепенно начал оборудовать лабораторию и искать сотрудников.

Через три месяца под его началом уже трудилось более 30 сотрудников. Они занимались исследованиями и решением различных задач, среди них были такие прорывные проекты для того времени, как попытка создать матричный принтер и специальные часы, которые в автоматическом режиме могли бы фиксировать время прибытия человека на работу и его уход.

Но дальнейшее продолжение история жесткого диска получила благодаря практике использования магнитных систем для хранения информации. Она появилась во время работы с усовершенствованием доступа к информации, записанной на перфокарте.

Изобретатели начали проводить эксперименты с возможными носителями. Это были различной формы и сделанные из различных материалов кольца, стержни, диски, барабаны, провода и многое другое. После проведения множества экспериментов и кучи ошибок лучшим вариантам оказался дисковый магнитный носитель. Он позволял вместить больше данных, а доступ к необходимой информации был простым, благодаря его вращению.

В 1953 году научно-исследовательская лаборатория пополнилась шестью профессиональными инженерами. Они пришли из компании «Макдоннел Дуглас» где создавали систему для автоматической обработки данных.

В этом же году ВВС США сделало заказ на устройство, которое должно было обеспечить хранение картотеки, состоящей из 50 тысяч записей. Самое главное условие, которое выдвинули военные, это мгновенный доступ к любой из записей. В то время инженеры еще не определились с материалами и технологиями, с помощью которых был создан первый винчестер — IBM 350.

Сохранилось упоминание о первой попытке записи и чтения информации с диска. 10 февраля 1954 года к диску подключили перфоратор и записали фразу «This has been a day of solid achievement» («Это был день серьезного успеха»), которую затем считали.

На устранение проблем и решение технических вопросов ушло чуть менее двух лет и 6 мая 1955 года руководство компании IBM сообщило, что в Сан-Хосе в небольшой научно-исследовательской лаборатории была разработана технология хранения данных на магнитных дисках и создан первый рабочий образец (10 января 1955 года).

Представлен IBM 350 Disk Storage Unit

Первый жесткий диск IBM 350 Disk Storage Unit был показан миру 4 сентября 1956 года. Он выглядел, как большой шкаф или холодильник шириной 1,5 м, высотой 1,7 м и толщиной 0,74 м. Его вес составлял 971кг, а стоимость как несколько хороших домов. На его шпинделе размещалось 50 дисков размером 24 дюйма (61 см). Они были покрыты специальной краской, содержащей ферромагнитный материал.

Интересный факт: диски IBM 350 покрывали той же краской, что и мост Золотые ворота в Сан-Франциско. Для равномерного нанесения слоя краски для всех дисков был разработан не обычный метод. В бумажные стаканчики наливали одинаковое количество краски, далее на них надевали шелковые чулки и этим нехитрым, но эффективным способом наносили магнитное покрытие. Данный метод нанесения магнитного слоя просуществовал много лет, пока не был автоматизирован.

5 февраля 1956 года поступил в продажу 1 в мире жесткий диск — IBM 350 Disk Storage Unit.

Диски имели скорость вращения 1200 оборотов в минуту, а общий объем хранимой на них информации был равен 3,5 Мб, просто огромной цифре по тем временам. Привод, на котором крепились считывающие головки, весил почти 1,5 кг, но ему требовалось меньше секунды на то, чтобы переместится от внутренней дорожки верхнего диска до внутренней дорожки нижнего. Представьте себе, насколько быстро должен был двигаться этот совсем не легкий механизм.

Не смотря на все эти кажущиеся для нас недостатки, в то время инженеры IBM 350 считали настоящим техническим прорывом. Один такой диск мог запросто заменить 62,5 тысячи перфокарт. Кроме того, жесткий диск (в последствии названный «винчестером») сильно выигрывал в скорости работы с информацией, ведь чтобы получить доступ к нужным данным пользователям были необходимы доли секунды, в то время как при использовании магнитных перфорированных лент нужно было ждать по несколько минут.

Изобретенный инженерами IBM 350 Disk Storage Unit стал частью ламповой вычислительной системы IBM 305 RAMAC (Random Access Memory Accounting).

Диск IBM 350 в составе компьютера IBM 305 RAMAC

На фотографии изображен первый серийный компьютер IBM 305 RAMAC в составе которого трудился первый жесткий диск IBM 350.

Такие системы, которые уже можно было назвать полноценным компьютером, в 50-х и 60-х годах из-за их ограниченного выпуска и высокой цены работали только в больших корпорациях и правительственных организациях.

Выгрузка IBM RAMAC 305

Для своего времени это была довольно гибкая и удобная система, которая состояла из процессорного модуля IBM 305, перфоратора IBM 323, принтера IBM 370, консоли IBM 380 (пишущая машинка, механизм ввода перфокарт, клавиатура, световые индикаторы и кнопки управления), блока питания IBM 340 и жесткого диска IBM 350. К концу 1961 года было собрано более тысячи IBM 305 RAMAC, которые стали последними ламповыми системами от IBM.

Все идеи, заложенные в самом первом жестком диске в эпоху ламповых компьютеров, дожили и до сегодняшних дней.

В современных накопителях на магнитных дисках тот же набор из дисков, покрытых ферромагнитным слоем, на которые записываются дорожки с данными.  Блок головок чтения и записи, совмещенный с электромеханическим приводом.

Идею считывающих головок, которые за счет потока воздуха, создаваемого вращением самих дисков, поднимаются над его поверхностью, тоже предложили разработчики IBM, а случилось это еще в далеком 1961 году. Да и практически до начала 70-х годов все, что касалось разработки и инноваций в области жестких дисков, так или иначе исходило от лучших умов IBM.

Начало дисковой гонки

В 1979 году один из инженеров принимавший участие в разработке IBM 350 Disk Storage Unit Алан Шугарт, объявил о создании компании Seagate Technology. Так началась история создания жесткого диска, как массового продукта.

В этом же году Seagate создала первый диск форм-фактора 5,25″ ST-506 объемом 5 Мб, и год спустя запустила его в производство. Чуть менее чем через год была выпущена модель ST-412 объемом 10 Мб. Именно эти модели дисков использовались в популярных персональных компьютерах IBM PC/XT и IBM PC/AT.

Western Digital была основана в 1970 году и на момент основания называлась General Digital Corporation (ее переименовали в 1971 году). WD занималась производством различной электроники и однокристальных контроллеров. Именно Western Digital в 1981 году сделала первый контроллер (WD1010) для массовых жестких дисков Seagate ST-506 и ST-412. Тогда они были партнерами, но на сегодняшний день Western Digital является основным конкурентом Seagate Technology.

Несколько лет WD участвовала в совместной разработке стандарта АТА. Так же занималась разработкой электроники для SCSI- и АТА-дисков. В 1988 году приобрела дисковое подразделение Tandon Corporation и в 1990 году выпустила собственные жесткие диски серии Caviar.

С 1985 по 2005 год произошел настоящий бум дискового производства. В этот период появилось огромное количество компаний, основная часть которых к настоящему времени либо вошла в состав основных гигантов Seagate и Western Digital, либо просто перестала существовать.

Можно вспомнить такие хорошо известные бренды производителей жестких дисков и запчастей к ним – Conner, Fuji, Quantum, Maxtor, Fujitsu.  Все они зарекомендовали себя как производители надежной техники и так или иначе принимали участие в гонке производства дисков, стартовавшей в тот момент, когда винчестер стал неотъемлемой частью ПК.

На сегодняшний день популярность жестких магнитных дисков велика, и их доля в современных системах хранения данных занимает подавляющее большинство. Но в настоящее время мы можем наблюдать, как происходит переход к более современным способам хранения и передачи данных. Все большую популярность набирают SSD диски.  Высокая скорость чтения и записи, низкое энергопотребление (тепловыделение), высокая устойчивость к механическим нагрузкам, небольшой вес и размер – все говорит в пользу того, что жесткие диски, которые мы знаем сейчас, скоро уйдут в прошлое. Возможно останутся только устройства с очень большими объемами, с которыми будет трудно конкурировать различным флешкам и твердотельным накопителям в цене за 1 Гигабайт.

Я думаю, что когда цены за 1 Гигабайт на SSD накопителях будут стоить в два раза и меньше, чем на обычных дисках, то это будет означать смерь винчестеров, по крайней мере для массового рынка. В таких условиях все преимущества твердотельных дисков будут играть решающую роль при выборе устройства хранения информации, несмотря на более высокую цену.