Магнитные носители информации

С начала 50-х годов ХХ века магнитные проволока, лента, карта, барабан и диск начали использоваться для записи, хранения и считывания информации в первых электронных цифровых вычислительных машинах.

В 1949 году в США Джон Моучли и Проспер Эккерт построили компьютер “BINAC” (от Binary Automatic Computer — двоичный автоматический компьютер), который мог принимать данные и с магнитной ленты. Устройства ввода на магнитной ленте, применявшиеся тогда в некоторых калькуляторах, действовали по тому же принципу, что и популярные тогда магнитофоны. Для первого в США компьютера, предназначенного для коммерческого применения, “UNIVAC” Д.Моучли и П.Эккерт разработали накопитель на магнитной ленте, которым можно было пользоваться как для ввода, так и для вывода информации. В отличие от недостаточно прочной пластмассовой ленты, применявшейся в компьютере “BINAC”, в ЭВМ “UNIVAC” использовалась металлическая. Устройство было относительно компактным: на одну бобину наматывалось до 400 м ленты шириной в 1,2 см, причем на каждом сантиметре ленты хранилась информация в количестве более 40 десятичных разрядов. Таким образом, на одной бобине ленты удавалось записать более миллиона символов, что было эквивалентно десяткам тысяч перфокарт (!). Также Д.Моучли и П.Эккерт разработали электронное устройство “UNISERVO”, оно могло считывать 12,5 тыс. символов в секунду, однако металлическая лента оказалась слишком грубой для чувствительных магнитных головок быстродействующего устройства и в последующих модификациях металлическая лента была заменена пластмассовой из материалов, достаточно прочных, но вызывающих меньшее разрушение магнитной головки.

В 60–80-е годы для хранения и использования больших массивов информации использовались накопители на магнитных лентах, похожие на большие магнитофоны.

С появлением персональных компьютеров магнитные ленты стали использоваться в основном для архивирования больших объемов информации.

Магнитные барабаны были первыми устройствами с записью на магнитной поверхности, которые применялись в качестве оперативного запоминающего устройства ЭВМ: отечественных “Урал-1” (рис. 1) и “М-3”, американских “Moonrobot” и “Elliot”. Они оказались настолько удачными устройствами хранения, записи и считывания информации, что в усовершенствованном виде продолжали применяться более 30 лет (до начала 80-х годов ХХ века) в ЭВМ первых двух поколений. В ЭВМ 2-го поколения магнитные барабаны использовались уже в качестве внешних носителей информации. Существовали целые залы магнитных барабанов для хранения больших массивов информации (баз данных и др.).

Рис. 1

С конца 70-х годов в ЭВМ 3-го поколения начали широко использоваться магнитные диски (рис. 2) в специально разработанных накопителях. По числу используемых в накопителе магнитных дисков различались однодисковые и многодисковые. Однодисковые использовались в системах с мини- или микроЭВМ, в устройствах подготовки или сбора информации, в терминальной аппаратуре. Преимущественное развитие в эти годы получили однодисковые устройства, использующие гибкие магнитные диски.

Рис. 2

Накопители, в которых в процессе эксплуатации носитель — диск или группа дисков, объединенная в единую конструкцию — пакет дисков, могли легко устанавливаться и извлекаться из накопителя, называют накопителями со сменными дисками. Число дисков в сменяемом пакете, как правило, не превышало 12, тогда как число дисков в стационарном могло достигать нескольких десятков.

Одной из предшественниц современных магнитных карт различного назначения (от банковских до проездных карт метро) можно считать магнитную карту, которая использовалась в устройстве ввода-вывода на магнитной карте типа МаК в ЭВМ “МИР-2”. Емкость карты составляла 1 Кб. (Семейство ЭВМ “МИР” создавалось в Институте кибернетики АН УССР под руководством академика В.М. Глушкова.)

В 1960–1970 гг. магнитная запись получила достаточно широкое распространение в системах связи. Она использовалась для организации магнитных переприемов фототелеграмм, для передачи “фотогазеты”, при метеоанализе, а также при анализе параметров действующих аналоговых и цифровых каналов связи при передаче по ним реальных сигналов в процессе эксплуатации.

В середине 70-х годов дальнейшее развитие программ космических исследований, связанных, в частности, с орбитальным мониторингом поверхности Земли, потребовало разработки нового класса бортовой регистрирующей аппаратуры — высокоинформативных запоминающих устройств, способных записывать и воспроизводить потоки видеоинформации со скоростью более 15 Мбит/с. В этих устройствах использовались высококоэрцитивные магнитные ленты с высокой плотностью записи.

В настоящее время продолжает использоваться и магнитная проволока. Например, бортовой магнитофон П-503Б, так называемый “черный ящик”, предназначен для записи речи на несгораемую магнитную проволоку в непрерывном режиме способом автопуска с выхода аппаратуры внутренней связи воздушного судна, радиоприемников и автономной записи с ларингофонов экипажа, а также одновременной записи кода времени и широтных данных. На катушке намотано 3,5 километра сверхтонкой магнитной проволоки из специального сплава. Скорость записи — 10 сантиметров в секунду.

История создания накопителей на гибких магнитных дисках (ГМД) неразрывно связана с именем Алана Шугарта, который в 1967 г. возглавил исследовательскую группу лаборатории фирмы IBM в г. Сан-Хосе, США. Первый гибкий магнитный диск имел диаметр 8 дюймов⁴ и размещался в защитном чехле с чистящим внутренним покрытием. Емкость такого диска — 1 мегабайт. Начиная с 1971 г. к разработке и выпуску накопителей на ГМД приступили и другие фирмы, что привело к выпуску дисков различных диаметров — от 2 до 12 дюймов, однако стандартами на десятилетия стали ГМД диаметром 8, 5,25 и 3,5 дюйма.

Сами диски изготавливались из тонкого пластика, покрывались оксидом железа, а затем упаковывались в пластиковые или плотнобумажные пакеты — корпуса. Вся конструкция была довольно “мягкой”, отсюда и английское название “floppy disk” (floppy — гибкий). По типу 8-дюймовые дискеты делились на односторонние и двухсторонние. Для сравнения: 8-дюймовая дискета по объему хранения данных заменяла порядка 12 000 перфокарт или около 300 метров перфоленты. При этом допускалась еще и перезапись. По тем временам это была революция.

В 1976 году на смену 8-дюймовым floppy-дискам пришли 5,25-дюймовые. Изменился не только размер. Корпус стал более жестким, внутри он был оклеен специальным материалом, который предохранял диск от чрезмерного износа. Первые floppy-диски диаметром 5,25 дюйма были односторонними и вмещали до 160 Kб информации. Потом появились 180-, 360-, 720-килобайтные и 1,2-мегабайтные дискеты (рис. 3). Серийный выпуск ГМД с высокой плотностью записи (объемом 1,2 Мб) начался в 1984 г.

Рис. 3

В начале 80-х годов для портативных компьютеров типа Macintosh фирмы Apple потребовались гибкие диски меньшего размера. Это привело к переходу на использование дисков диаметром 3,5 дюйма. Такой размер был первоначально предложен фирмой Sony в 1981 г. и вскоре стал стандартом. Корпус этих дисков стал еще более жестким. В отличие от 5,25-дюймовых дискет в 3,5-дюймовых диск защищен специальной подпружиненной шторкой (рис. 4).

Рис. 4

Существовало несколько типов 3,5-дюймовых floppy-дисков: SS (Single Sided — односторонние), DS (Double Sided — двухсторонние), DD (Double Density — двойной плотности), HD (High Density — высокой плотности), EHD (Extra High Density — сверхвысокой плотности). В 1986 г. фирма IBM начала выпуск ГМД диаметром 3,5 дюйма емкостью 720 Кб, а в 1987 г. многие фирмы-производители начали выпуск ГМД емкостью 1,44 Мб. Новые диски емкостью 2,88 Мб были разработаны фирмой Toshiba в конце 1989 г., а с 1991 г. фирмы Sony, Mitsubishi и Panasonic также выпускали накопители этого формата.

В 1983 году были разработаны и 4-дюймовые floppy-диски. Но большого распространения они не получили.

---

4 1 дюйм равен 25,4 мм. — Прим. ред.