Информация не пропадёт: история и будущее накопителей информации

С древнейших времён, как только появились данные, которые могли оказаться полезными в будущем, люди были озабочены проблемой сохранения информации. Изначально для этого использовались папирус, кожа, глиняные таблички, вощёные дощечки, береста и т. п. Но время шло, данных становилось всё больше и больше, острее вставала проблема их хранения. Об истории развития основных носителей, накопителей хранения информации – рассказывает Prostomen.

Очень удачным «накопителем» оказалась активно используемая и сегодня бумага. Недорогая в производстве и достаточно надёжная, она пригодилась и для первых ЭВМ, которые получали данные с перфокарт и перфолент. Однако почти сразу же стало ясно, что вычислительная техника нуждается в куда более прогрессивных решениях.

На заре эры ЭВМ

Созданные на заре цифровой эры накопители на вакуумных лампах и ферритовых сердечниках в итоге так и не прижились. Зато очень удачной оказалась идея хранить данные на магнитных лентах и дисках. Как следствие, жёсткие диски (HDD) быстро стали и по сей день остаются одним из самых распространённых типов носителей. Сегодня уже трудно представить, что самый первый жёсткий диск, представленный IBM в 1963 году, весил почти тонну и имел ёмкость всего лишь в 5 мегабайт. При этом стоимость этого устройства была столь велика, что его не покупали, а брали в аренду.

С тех пор появились куда более совершенные решения с ёмкостями в несколько терабайт и скоростями, которые бы показались в 1963 году настоящей фантастикой. Значительно увеличилась и надёжность HDD. Но будущее в деле хранения информации принадлежит явно не этому типу накопителей. Конечно же, они ещё не одно десятилетие будут верой и правдой служить людям. Но уже сейчас HDD выглядят настоящим анахронизмом. И главная причина этого — наличие механических комплектующих, из-за которых страдает общая надёжность устройства и существует предел для миниатюризации и увеличения скорости работы с данными.

Что же касается магнитной ленты, то такие накопители (стримеры) оказались очень удобными для создания резервных копий больших объёмов и последующего их долгосрочного хранения. В этой ипостаси они активно применяются и сегодня. Среди их достоинств — простота, низкое энергопотребление и высокая надёжность. Так, если в процессе чтения/записи лента порвётся, то её можно просто склеить, потеряв при этом лишь незначительное кол-во информации. Выход из строя HDD нередко грозит потерей абсолютно всех хранившихся на нём данных.

В 1971 году компания IBM создаёт первую дискету (FDD). По своему принципу этот тип накопителей строился на тех же основах, что и HDD. Но теперь появилась возможность переноса информации с одного компьютера на другой. Первые дискеты были 8-дюймовыми, затем появились модели на 5,25 дюйма и 3,5 дюйма — размеры уменьшались, ёмкость их увеличивалась. Но пользователи первых персональных компьютеров не могли позволить себе FDD-приводы. В качестве накопителей они пользовались обычными аудиокассетами, считывание которых проводилось при помощи обычного магнитофона, подключённого к компьютеру. Скорость была крайне низкой, но в те годы и это было хорошо. Впрочем, победа в итоге всё равно осталась за дискетами.

Конец 20-го века ознаменовался повсеместным внедрением оптических переносных накопителей, которые оказались удобны для постоянного хранения большого количества данных. Например, для распространения программ. Затем появились первые CD-R, давшие пользователям возможность записывать данные самостоятельно. А создание DVD и BluRay означало появление дисков значительных ёмкостей.

Но в последние годы оптические накопители стремительно растеряли свою былую популярность, в результате чего обычным явлением стали компьютеры, лишённые приводов для их чтения. А всё из-за развития куда более перспективных флеш-накопителей и массового распространения скоростного подключения к Сети. Благодаря последнему информацию стало проще скачивать, чем копировать с компакт-дисков.

Рождение флеш-памяти

Первые флеш-накопители отличались малыми объёмами и высокой стоимостью. Но уже к первому десятилетии 21-го века «флешки» стали самым обычным явлением. А теперь и обычные жёсткие диски постепенно вытесняются твердотельными накопителями (SSD), способными обеспечить куда большие скорости чтения/записи данных. Так, установка SSD в морально устаревший компьютер позволяет продлить срок его эксплуатации ещё на пару лет. А тем временем в продаже появляются новые системы, у которых вообще не предусмотрена возможность установки HDD.

Впрочем, у SSD два серьёзных недостатка. Во-первых, это ограниченное количество циклов перезаписи. И чем большее количество информации проходит через накопитель, тем быстрее он выйдет из строя. Во-вторых, несмотря на то, что стоимость SSD значительно снизилась за последние годы, она всё ещё ощутимо выше, чем у HDD, при большей ёмкости последних. Но можно не сомневаться, что уже в обозримом будущем обе эти проблемы будут решены.

Кстати, в продаже можно найти и комбинированные модели, когда в один корпус заключены и HDD, и SSD. Это позволяет получить солидный прирост в скорости, не проигрывая в ёмкости. Но это лишь временные решения. Победа уже сегодня за SSD. И нужно лишь время, чтобы она стала окончательной.

Отдалённое будущее: современные носители

Тем временем объёмы информации продолжают увеличиваться огромными темпами. И как бы хороши ни были SSD, будущее принадлежит не им. Но какими будут накопители будущего? Пока ещё трудно сказать. Работы в данном направлении ведутся учёными из разных стран. Периодически появляются новости, в которых рассказывается о принципиально новых способах хранения данных.

Так, за последние пару лет были разработаны методики хранения данных в молекулах ДНК, появились первые наработки по записи информации на атомарном уровне. Это очень любопытные и перспективные методики, благодаря которым крошечные накопители смогут хранить фантастические объёмы данных. Вот только эти наработки пока так и не покинули стены лабораторий. И ещё неизвестно, когда это произойдёт — учёным предстоит решить немало задач, прежде чем они смогут снизить стоимость записи и хранения информации при помощи подобных технологий, обеспечить достаточную надёжность.

Тем временем ведутся работы по расширению возможностей уже существующих и активно используемых наработок. Так, специалисты из CERN работают над созданием принципиально новых стримеров, которые будут быстрее и поместительнее существующих моделей. Ожидается создание картриджей с магнитной лентой, каждый из которых сможет вместить до 100 ТБ. Такие наработки будут активно применяться в научных исследованиях. Например, при работе с Большим адронным коллайдером, который выдаёт порядка 6 ГБ данных в секунду. А ведь чем дальше будут вестись исследования, тем больше будут объёмы информации.