«Открытые системы»

В мире вращается несколько миллиардов компьютерных дисков — примерно по одному на каждого жителя Земли

По традиции изложение истории дисковых накопителей всегда начинают с диска RAMAC, построенного в 1954 году в IBM. Однако, как недавно выяснилось, это не точно. Оказывается, за три года до рождения RAMAC дисковое запоминающее устройство создал Яков Рабинов, сотрудник Национального института стандартов и технологий США. Рабинов за несколько десятилетий сделал огромное количество самых разнообразных изобретений, поэтому в память о нем в 2005 году на сайте NIST была создана мемориальная экспозиция, где между датчиками для измерения расхода воды и жалюзи оригинальной конструкции обнаружился настоящий дисковод с вертикально расположенными съемными блинами и перемещаемыми головками. Теперь приоритет Рабинова в изобретении дискового накопителя не вызывает сомнения, но конфликта по поводу авторского права нет и быть не может: по патентному законодательству США изобретение, сделанное в государственном учреждении, открыто для всеобщего использования.

По традиции изложение истории дисковых накопителей всегда начинают с диска RAMAC, построенного в 1954 году в IBM

Правда, это не помешало изобретателю получить семь зарубежных патентов и за 15 тыс. долл. продать свои права Remington-Rand; однако компания ими не воспользовалась, а потому более 50 лет имя Рабинова было неизвестно компьютерной общественности (впрочем, злые языки утверждают, что в IBM в свое время узнали о существовании диска Рабинова).

В IBM создание диска связывают с деятельностью Рейнолда Джонсона. Его жизненный путь очень похож на судьбу Рабинова, он тоже был неутомимым изобретателем и обладателем множества патентов, и притом почти всю свою долгую жизнь проработал в одном месте. В отличие от Рабинова, для которого изобретение диска было эпизодом, Джонсон был сосредоточен только на компьютерах, и для него создание диска стало важнейшим изобретением. В 1953 году Джонсон был назначен руководителем исследовательской лаборатории IBM в Сан-Хосе, которая впоследствии стала для корпорации основным центром разработки технологий магнитных дисков. Географическая удаленность лаборатории от штаб-квартиры позволила Джонсону вести несанкционированную разработку прибора, получившего название RAMAC (Random-Access Method of Accounting and Control — «произвольный метод доступа и управления»). Самодеятельность Джонсона не сразу была оценена по достоинству: сначала высшее руководство выразило недоверие к проекту, не увидев в нем практической пользы. Джонсон же проявил упорство и в феврале 1954 года сумел впервые переписать данные с перфокарт на диск.

Разработка RAMAC получила официальное признание, и в 1956 году был выпущен серийный дисковый накопитель IBM 350 — первое устройство с подвижной головкой для чтения и записи. RAMAC весил более тонны и был способен хранить 5 млн. символов в 7-битной кодировке на 50 (!) «блинах» диаметром 24 дюйма, покрытых краской с окисью железа (точно такая же краска и поныне используется для окрашивания знаменитого моста Golden Gate в Сан-Франциско).

В RAMAC была применена головка, которая не соприкасается с диском благодаря воздушной подушке. Данная идея с небольшими доработками остается основополагающей вплоть до настоящего времени. В первых конструкциях головка поддерживалась на нужном расстоянии от диска с помощью воздушной струи. Подушка вызывает необходимость обеспечения «аварийной посадки» в случае отключения питания; эта задача решается благодаря инерционности вращающихся «блинов».

Некоторые конструкции дисков начала 60-х поразительны. К числу уникальных относится устройство компании Bryant Computer, которое имело самый большой диск; его диаметр был чуть меньше метра, а емкость равнялась 90 Мбайт. Но успеха он не имел, а единственным серьезным конкурентом IBM была компания Telex, которая в начале 60-х годов смогла выпустить собственные устройства, поставлявшиеся в качестве дополнительного оборудования к компьютерам IBM. Это, пожалуй, первый известный прецедент комплектования компьютеров системами хранения независимых производителей. В последующие годы количество компаний, производящих диски, заметно увеличилось, причем многие из них были созданы выходцами из IBM. Одним из наиболее ярких представителей нового поколения стал легендарный Алан Шугарт, который после целого ряда метаморфоз образовал компанию Seagate Technology.

Следующим серьезным шагом было создание накопителей со сменными пакетами диаметром 14 дюймов. Эти практичные устройства позволяли многократно увеличивать объем хранимых на дисках данных без существенных затрат — посредством смены пакетов. Из-за габаритов и определенного внешнего сходства эти дисководы называли «стиральными машинами». С таких конструкций началось серийное тиражирование дисков, которыми комплектовались до середины 80-х годов мини-ЭВМ и мэйнфреймы.

Самым радикальным изобретением, изменившим дисковую индустрию, стали диски-винчестеры. Первый накопитель такого типа, IBM 3340, хранил 30 Мбайт на сменном пакете и еще 30 Мбайт — на фиксированном. С 1973 года винчестерами стали называть неразборные диски, расположенные вместе с головками в замкнутом пространстве. (Утверждается, что такое название было дано по имени винтовки «Винчестер 30-30», которой владел менеджер проекта; а может, дело было в том, что одна из исследовательских лабораторий IBM располагалась в английском городе Винчестер.) Выпускавшиеся в 80-е годы винчестеры имели емкость, измерявшуюся сотнями мегабайтов, и весили десятки килограммов.

Уменьшение размеров диска, напрямую приводящее к увеличению его емкости, ограничивается только доступными технологиями. Первым серьезным шагом в этом направлении было создание в 1979 году 8-дюймового дисковода IBM Piccolo. Поначалу такие дисководы уступали по емкости более распространенным на тот момент 14-дюймовым дисководам, но со временем превзошли их. В 1980 году компания Seagate создала диски размером 5,25 дюйма, в 1983 году Rodime запустила в продажу 3,5-дюймовые диски, а в 1988-м PrairieTek уменьшила размер дисков до 2,5 дюймов. В настоящее время миниатюризация дисков, преодолев барьер в 1 дюйм (IBM Microdrive), достигла показателя 0,85 дюйма. Компьютеры IBM PC и их многочисленные клоны комплектовались 5-дюймовыми дисками емкостью 10 Мбайт, с которых и началось производство дисков миллионными тиражами.

Одновременно с уменьшением диаметра совершенствовались материалы, используемые для создания магнитной поверхности и самих вращающихся дисков, а электрический привод сместился внутрь шпинделя. Наиболее заметным фактором было повышение скорости вращения. Первый диск RAMAC вращался со скоростью 1200 оборотов в минуту, 14-дюймовые — со скоростью 5400 оборотов в минуту, а скорость вращения дисков диаметром 5,25, 3,5 и 2,5 дюйма возросла с 7200 до 10 тыс. и даже до 15 тыс. оборотов. Но, пожалуй, самым ярким показателем прогресса дисковых технологий является снижение удельной стоимости хранения. В 60-е годы она превышала 2 тыс. долл. за мегабайт, а сейчас за тот же объем нужно заплатить десятые доли цента.

Яков Рабинов (1910-1999) родился в Харькове, в годы революции эмигрировал вместе с родителями в Китай, а в 1921 году после смерти отца переехал с матерью в США. Он учился в нью-йоркском City College, где получил диплом бакалавра (в 1933 году) и магистра (в 1934 году) в области электротехники. В 1938 году он поступил на работу в Национальное бюро по стандартам ((NBS, ныне NIST). Трудно было бы представить лучшую питательную среду для его изобретательского гения. К 1954 году, когда Рабинов ушел из Бюро, чтобы основать собственную компанию, он уже занимал пост руководителя одного из его подразделений. В 1964 году его компанию приобрела Control Data Corporation, где он проработал некоторое время, после чего в 1972 году вернулся в NBS на должность главного консультанта по вопросам изобретений в энергетической отрасли. Свой первый патент он получил в 1947 году, а всего ему принадлежит 230 патентов США и 70 патентов других стран в таких разных сферах деятельности как фотография, компьютерное оборудование, перфорационные устройства и системы сортировки документов. Предложенная им система сортировки писем, например, до сих пор используется почтовой службой США.

Рейнолд Джонсон (1906-1998) окончил Университет штата Миннесота в 1929 году с дипломом бакалавра по вопросам управления образованием. В 30-е годы XX века, работая школьным учителем, Джонсон изобрел электронное устройство для считывания бланков. Прибор оказался настолько эффективным, что компания IBM пригласила изобретателя к себе на работу. В 1953 году Джонсон был назначен на должность руководителя исследовательской лаборатории IBM. Лаборатория была расположена достаточно далеко от штаб-квартиры, поэтому Джонсон позволил себе «самодеятельность» и занялся разработкой прибора, получившего название RAMAC (Random-Access Method of Accounting and Control, произвольный метод доступа и управления). Сначала несанкционированные исследования в руководстве посчитали излишне затратными, но Джонсон был настойчив и в феврале 1954 года сумел впервые переписать данные с перфокарт на диск. Джонсон уволился из IBM в 1971 году, но не оставил изобретательской деятельности и в дополнение к славе изобретателя дисков получил широкую известность как автор игрушек.

Алан Шугарт родился в 1930 году в Калифорнии. Он окончил Редландский университет со степенью бакалавра в области технической физики. В 1951 году на следующий же день после получения диплома он был принят на работу в IBM. Начав свою трудовую деятельность здесь в качестве рядового инженера, он уволился из корпорации в должности менеджера по устройствам прямого доступа. С 1969 по 1973 год он занимал пост вице-президента компании Memorex по разработке продуктов, а в 1973 году основал собственную компанию Shugart Associates. В 1974 году эту компанию приобрела Xerox, а Шугарт избрал для себя иную форму деятельности — частного консультанта в сфере высоких технологий. В 1979 году он стал сооснователем компании Shugart Technologies, позже получившей известность как Seagate Technologies. В 1998 году он уволился из Seagate и основал консалтинговую компанию Al Shugart International, специализирующуюся на оказании услуг предпринимателям, которые хотели бы основать свою компанию. Шугарт активно участвует в политической жизни, так, например, в 1997 году он основал некоммерческую организацию Friends of Ernest по надзору за соблюдением общественных интересов в политическом процессе в США.