Жесткому диску – 50!

В последние годы довольно часто высказываются мнения о том, что дни жестких дисков сочтены, не сегодня-завтра им на смену придут флэш-память, оптические или какие-то еще более прогрессивные разработки, но... объемы реализации HDD пока только растут, и принципиальной замены этой наиболее распространенной технологии хранения данных так и не появилось – несмотря на то, что 13 сентября жесткому диску исполняется ровно 50 лет.

Именно полвека назад, в середине сентября 1956 г., в свет вышел первый коммерческий продукт, использовавший магнитную технологию записи данных с произвольным доступом к ним. Компьютерная система, которая, собственно, была построена вокруг этого устройства, изначально так и называлась – RAMAC (Random Access Method of Accounting and Control). Принятое сейчас название «жесткий диск» появилось намного позже. Впрочем, не будем забегать вперед, все по порядку...

Компания International Business Machines сообщила 6 мая 1955 г., что ее команда инженеров из лаборатории в Сан-Хосе создала новый тип систем хранения данных, базирующийся на одном из вариантов технологии магнитной записи. Этот анонс вызвал большой интерес специалистов отрасли, однако вряд ли кто-то тогда мог реально оценить историческое значение новой разработки и ее влияние на дальнейший ход развития всей компьютерной индустрии.

13 сентября 2002 г. отмечалась полувековая годовщина рождения самой лаборатории 99 Notre Dame. Пионеры RAMAC – Эл Хогланд, Джек Гроген и Луи Стивенс делали его под руководством Рейнольда Джонсона, но своими руками

Собственно, история создания RAMAC началась несколько ранее. В январе 1952 г. Рейнольд Джонсон (Reynold B. Johnson), бывший школьный преподаватель, а на тот момент сотрудник IBM, работавший над улучшением системы подсчета голосов избирателей IBM 805, был вызван в Нью-Йорк к директору компании по инженерным разработкам Уоллесу МакДауэлу (Wallace McDowell).

Джонсон получил предложение возглавить небольшую исследовательскую лабораторию. Перед ним была поставлена задача самому выбрать наиболее удобное место на Западном побережье (хотя на тот момент все основные центры компании концентрировались на Восточном) и нанять на свое усмотрение 50 сотрудников.

Стоит отметить, что 1952 г. был, так сказать, «нулевой» фазой развития компьютерной индустрии. IBM, которая в то время занималась созданием систем для сбора и обработки информации, также пока только присматривалась к данному сегменту. Для руководства корпорации, чей оборот составлял тогда 250 млн долл., не было очевидным, что этот рынок позволит получать какую-то значимую прибыль. Согласно оценкам, которые проводились в начале 1951 г., для удовлетворения всего мирового спроса было вполне достаточно 17–18 компьютеров...

Однако в это время лидер IBM Томас Уотсон-старший передал бразды правления компанией Томасу Уотсону-младшему, и тот на свой страх и риск принял решение построить 19 компьютеров для применения в научных целях. Первый из них создали как раз в 1952 г. Во многом благодаря такому стечению обстоятельств Рею Джонсону и была поставлена задача организации инженерного центра на Западном побережье, где начинала активно развиваться авиационная промышленность США. IBM рассматривала данную отрасль как перспективную для сбыта своих вычислителей.

Это требовало реальных усилий, и когда Джонсон получал задание от руководства IBM, речь не шла о каких-то конкретных проектах. Была поставлена только общая цель: половина времени должна тратиться на новые разработки, половина – на решение проблем, связанных с уже выпускавшимся оборудованием.

По-прежнему удивляет то, как быстро назначенный глава лаборатории взялся за дело. Уже спустя месяц после разговора с шефом Джонсон заключил пятилетний контракт на аренду здания в Сан-Хосе по адресу 99 Notre Dame Avenue, приступил к его ремонту, дал объявления в местных газетах по поиску специалистов и начал проводить первые собеседования.

А в июле 1952 г. новая структура, получившая название IBM San Jose Research and Development Laboratory (внутри корпорации ее называли проще – West Coast Laboratory), уже насчитывала 30 сотрудников, многие из которых были наняты после первого же собеседования, и работала параллельно над несколькими проектами.

Отдадим должное и самому Рейнольду Джонсону как ключевой фигуре в нашей истории. Да, конечно же, так или иначе, рано или поздно, но жесткий диск изобрели бы, поскольку ему было суждено стать одной из главных движущих сил развития всей компьютерной отрасли. Но как раз благодаря Джонсону, его организаторскому и изобретательскому таланту это устройство появилось именно тогда – в середине 50-х.

Рейнольд Джонсон прожил долгую жизнь. Он умер в 1998 г. в возрасте 92 лет, успев получить почти сотню патентов. В его честь обществом инженеров-электриков IEEE учреждена присуждаемая ежегодно медаль за достижения в области электронных разработок. Кроме жесткого диска, он является одним из создателей конструкции видеокассеты (VCR).

Это и есть RAMAC 350. Справа – плакат с изображением системы записи/считывания данных

Свое первое значимое изобретение он сделал еще в начале 30-х годов прошлого века, разработав электромеханическую систему, которая позволяла переводить отметки, выполненные ручкой на обычных формах, в формат перфокарт – это использовалось в системах подсчета голосов. Компания IBM, которая тогда специализировалась именно на таких продуктах, приобрела изобретение Джонсона и в 1934 г. наняла его к себе на работу. К моменту создания лаборатории в Сан-Хосе Рей Джонсон уже проработал 18 лет в корпорации и был весьма опытным сотрудником.

Но вернемся в West Coast Laboratory. Среди проектов, которые начала вести одна из групп инженеров, – разработка устройства с произвольным доступом к данным. К тому моменту основным средством их хранения были перфокарты и магнитные ленты. Соответственно, доступ к информации занимал минуты, и создание более быстрого механизма было весьма актуальным. Насколько большое значение придавалось решению этой задачи, можно судить уже хотя бы по тому, что в 1952 г. IBM продала 60 млрд перфокарт. Можно себе только представить, сколько человеко-часов уходило на их обработку.

Подобными проблемами занимались в то время многие исследовательские центры, и некоторые из них достигли определенных успехов. Например, в начале 50-х годов весьма популярной была идея использования для этих целей специальных цилиндрических барабанов – сродни тем, что применялись в фонографе Эдисона. Однако подобная схема записи оказалась недостаточно продуктивной. Как позже признавался сам Джонсон, в те годы он принял два самых удачных решения за всю свою жизнь. Первое – взяться за эксперименты с записью и считыванием данных с произвольным доступом, и второе – использовать для этого ламинированные диски.

Тут стоит отметить, что хотя идея и была весьма простой, для ее реализации пришлось решить множество проблем. Также необходимо упомянуть, что практически в то же время созданием устройства с использованием дисков занимался Джейкоб Рабинов (Jacob Rabinow), сотрудник Национального бюро стандартов США (он, кстати, наш земляк – родился в Харькове в 1910 г.), и группа Джонсона была знакома с его разработками.

Одна из наиболее сложных задач состояла в создании такого механизма, чтобы головки записи/считывания «парили» над быстро вращающимся диском с зазором в тысячные доли дюйма и при этом не разрушали его. Другая проблема – нанести магнитное покрытие на все диски равномерно и нужной толщины. Было перепробовано множество вариантов, например нанесение краски на вращающийся диск, когда центробежные силы «размазывают» ее по поверхности. В конце концов, согласно легенде, один из инженеров добился равномерного покрытия выдавливанием краски через шелковые чулки. Этот метод еще долго использовался для решения данной задачи. Еще один забавный факт – на первых порах для покрытия дисков применялась та же краска, которой выкрашен знаменитый мост Golden Gate в Сан-Франциско. Оптимальное расстояние между дисками и их размер также были найдены по-эдисоновски – экспериментальным путем.

Тем не менее после двадцати четырех месяцев напряженного труда команда Джонсона преодолела все технологические проблемы, стоявшие на их пути, и представила рабочий прототип устройства. В ноябре 1954 г. было принято решение построить дополнительно четыре изделия для полевых испытаний, после проведения которых в начале 1955 г. лаборатория выпустила еще 14 установок RAMAC для внутреннего использования и дальнейших тестов.

«Это один из величайших продуктов за всю историю компании IBM, и я абсолютно уверен в будущем индустрии офисного оборудования», – заявил в сентябре 1956 г. Томас Уотсон-младший, презентуя RAMAC 350 (именно так называлась первая система хранения данных на жестких дисках). В тот период еще доминировали компьютеры-гиганты, да и сама представленная система была размером с хороший шкаф, а если быть точным, то ее объем составлял 300 кубических футов.

Прадедушка современных HDD состоял из 50 алюминиевых дисков диаметром 24 дюйма, вращавшихся с частотой 1200 об/мин. При этом использовалась специальная магнитная головка, которая по очереди подводилась к каждому из пятидесяти двухсторонних дисков с помощью сервопривода.

Емкость накопителя тогда казалась просто фантастической – 5 мегабайт! Время доступа к данным составляло всего 0,6 секунды (а не долгие минуты, как раньше), скорость считывания информации – целых 9 килобайт в секунду. Еще один рекорд относился к плотности записи данных – 100 бит на кв. дюйм, в сорок раз больше, чем на перфокартах (которые к тому же использовались, по понятным причинам, только один раз).

В том же 1956 г. IBM получила несколько десятков заказов на RAMAC 350, а первым покупателем стала Zellerbach Paper Company. Продукт, кстати, стоил в год своего выпуска 50 тыс. долл., т. е. размещение мегабайта информации обходилось потребителю в 10 тыс. долл. За два последующих года IBM продала более тысячи новых устройств хранения данных. Компьютеры были уже не в диковинку, их ежегодные продажи составляли сотни штук в год, но по тем временам цифра выглядела очень внушительно.

RAMAC 350 вошел в историю как первенец обширного семейства компьютерных жестких дисков, и именно с него началась история многомиллиардного бизнеса устройств, которые сегодня используются не только в ПК и серверах, но и в автомобилях, МР3- и видеоплеерах. И хотя современные HDD в тысячи раз более компактны и в сотни тысяч раз более емкие, давайте будем помнить, что все началось тем сентябрьским утром, когда публике было представлено первое коммерческое устройство хранения данных с произвольным доступом – RAMAC.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365