Evolucija medijev za shranjevanje podatkov -  od magnetnih trakov do hitrih NVMe diskov

Uvod

V svetu računalništva se je potreba po shranjevanju podatkov razvijala skoraj enako hitro kot sama tehnologija. Od prvih magnetnih trakov, ki so zasedli cele omare, do današnjih NVMe pogonov, ki dosegajo več gigabajtov prenosa na sekundo, je preteklo le nekaj desetletij.

 
Čeprav danes gigabajti in terabajti delujejo samoumevno, je bil vsak korak v razvoju medijev za shranjevanje podatkov zgodba zase — preplet iznajdljivosti, fizike, in tržnih kompromisov. 

 

Danes shranjevanje podatkov ni več le vprašanje kapacitete, ampak tudi hitrosti, zanesljivosti, varnosti in celo trajnosti.

 
Kako pa smo sploh prišli do točke, kjer lahko v žepu nosimo celotno knjižnico?

 

Poglejmo, kako se je vse začelo.

Zgodovina – od luknjanih kartic do NVMe

Če bi se vrnili v zgodnja desetletja računalništva, bi hitro ugotovili, da “shranjevanje podatkov” takrat sploh ni pomenilo isto kot danes. Računalniki niso imeli diskov, map ali datotek. Imeli so luknjane kartice — kos tršega papirja, v katerega so bile fizično izsekane luknjice.

Vsaka vrstica je predstavljala en ukaz ali podatek. Ko je operater želel program, ga je moral “nahraniti” računalniku z na stotine kartic, pogosto po več ur. Če so padle na tla in se je kup pomešal...  je bil program izgubljen.

A v tistem času je bil to čudež.

1950–1960: Magnetni trakovi

Prvi resni korak proti elektronskemu shranjevanju je bil magnetni trak — podoben kasetam za shranjevanje glasbe, ki smo jih kasneje poznali vsi.

FUN FACT:

Prvi magnetni trakovi za računalnike so nastali iz iste tehnologije kot zvočni trakovi za glasbo. IBM je v petdesetih letih dejansko uporabil preoblikovane snemalne kasete, le da so namesto glasbe shranjevale binarne ničle in enice.

FUN FACT 2:

V 80. letih so računalniki, kot je Sinclair ZX Spectrum, shranjevali programe na navadne kasete — isti medij, na katerega si snemal glasbo. Ker so bili podatki zapisani kot zaporedje piskov in šumov, jih je bilo mogoče tudi predvajati po radiu. Tako so nekateri radijski programi, med njimi tudi Radio Študent, ob začetku in koncu programa predvajali “računalniške programe”, kjer so poslušalci lahko posneli te piske na kaseto — in doma naložili program iz radijskega prenosa!

Če si bil potrpežljiv in si pravočasno pritisnil »REC«, si lahko z radia prenesel delujočo igro ali program. To je bil eden prvih primerov “brezžičnega prenosa podatkov” v resničnem svetu — le da je zvenel kot modem s slabim dnevom.
😊😃😃🙏

Tovrstni trakovi so omogočali, da se podatki zapisujejo in berejo elektronsko, ne mehansko. Bili so poceni, a počasni: za dostop do podatka je bilo treba trak previti do pravega mesta. Uporabljali so se desetletja, predvsem za varnostne kopije (backup), in vsaj delno v neki kasetni obliko obstajajo še danes.

1970: Disketa – prva osebna revolucija

Ko so se pojavili osebni računalniki, je nastala potreba po nečem bolj priročnem. IBM je razvil disketo (floppy disk), sprva 8-palčno, kasneje 5,25 in 3,5 palčno. Disketa je bila prva resnično prenosna oblika digitalnega pomnilnika — dovolj majhna, da jo spraviš v torbo, in dovolj poceni, da si si jih lahko privoščil več. V tistih letih so bile diskete praktično simbol računalništva.

Še danes se mi v omarah valja kup disket.. dejansko pa jih s sodobno opremo nimam več kje prebrati. 😊

1980–1990: Trdi diski – prostor za več kot le dokumente.

Naslednji korak so bili trdi diski (HDD), ki so sprva veljali za luksuz. Prvi modeli so imeli nekaj megabajtov prostora in so bili velikosti opeke. Znotraj so imeli vrteče se plošče in magnetne glave, ki so zapisovale podatke.

Kljub mehanski naravi so se z leti neverjetno izboljšali — večja gostota zapisa, višje hitrosti, manjši formati. V 90. letih je bil “20 GB disk” že dosegljiv za  povprečnega uporabnika.

1990–2000: CD in DVD – digitalna era zabave

Z razvojem optičnih medijev (CD, DVD) so podatki dobili novo obliko — svetlobni žarek, ki bere mikroskopske vdolbine. Sicer je to cela zgodba ampak za osnovo naj napišem da bili so za razliko od magnetnih medijev, optični diski bolj* obstojni in idealni za distribucijo programske opreme in glasbe.

* obstojnost optičnih medijev v primerjavi z magnetnimi medii je dejansko odvisna od kvalitete enega in drugega ter materiala samega nosilca.

CD-ji so prinesli digitalni zvok, DVD-ji digitalni video, in za nekaj časa se je zdelo, da bo to prevladalo za vse čase.

2000–2010: USB ključ in spominske kartice – prenosnost brez kompromisov

Ko se je začela doba USB-ja, se je zgodil še en preskok. USB ključki in SD kartice so omogočili hitro, enostavno in zanesljivo prenašanje podatkov brez gibljivih delov.
Če si imel v žepu 1 GB USB ključ, si bil med “računalniškimi bogovi” tistega časa. Ni bilo več treba nositi torbe z disketami ali ploščki — vse je šlo v žep.

2010–danes: SSD, NVMe in oblak

Zadnje desetletje je zaznamovala eksplozija SSD-jev – pomnilnikov, ki podatke hranijo v čipih (flash). Ker nimajo gibljivih delov, so tihi, hitri in zanesljivi. Novejši standard NVMe pa te hitrosti dviguje na raven, ki si jo je včasih težko predstavljati – več kot 7000 MB/s pri dostopu. In medtem ko se fizični pogoni še vedno razvijajo, vse več podatkov sploh ne shranjujemo več pri sebi.

Oblak (cloud storage) je postal del vsakdana — naši podatki živijo nekje v podatkovnih centrih, dostopni prek interneta, ne glede na kraj ali napravo.

FUN FACT
prvi trdi disk iz leta 1956, IBM 305 RAMAC, je tehtal več kot tono in hranil 5 MB podatkov — približno eno samo sliko sodobnega telefona.

Današnje tehnologije in prihodnost shranjevanja

Če pogledamo današnje računalnike, je razlika med “starim” trdim diskom in sodobnim pogonom NVMe tako velika, kot med parnim strojem in reaktivnim motorjem.
Sodobni sistemi so dosegli točko, ko ni več ključno, koliko prostora imamo, ampak kako hitro in kako varno do teh podatkov dostopamo.

NVMe – podatki s hitrostjo misli

NVMe (Non-Volatile Memory Express) je standard, ki pogonom omogoča neposredno povezavo s procesorjem prek vodila PCI Express. Namesto starih omejitev SATA kablov, ki so nastali še v času mehanskih diskov, NVMe uporablja vzporedno obdelavo več ukazov hkrati. Rezultat: več gigabajtov prenosa na sekundo in skoraj nič latence. Za operacijske sisteme in igre to pomeni nekaj sekundni zagon, za strežnike pa manj čakanja in več obdelave v istem času.

Shranjevanje v oblaku – podatki brez meja

Cloud storage ni več “modna muha”, ampak standard. Namesto da bi imeli vse lokalno, podatke hranimo v velikih podatkovnih centrih (AWS, Google Cloud, Microsoft Azure …). Prednosti so očitne: varnostne kopije, sinhronizacija med napravami, dostop od kjerkoli. Slabosti pa so pogosto v ozadju – odvisnost od internetne povezave, stroški prostora in vprašanja zasebnosti. Za podjetja je oblak postal temelj infrastrukture, za domače uporabnike pa tiha rezerva, ki reši izgubljene slike in dokumente.

DNA in druge eksotične rešitve

Z rastjo količine podatkov – danes govorimo o več zetabajtih (10²¹ bajtov) – se pojavlja vprašanje, kam z vsem tem. Zato raziskovalci iščejo nove načine, kako podatke zapisati bolj trajno in gosteje. Ena od najbolj obetavnih smeri je shranjevanje v DNA. V teoriji lahko en gram DNA shrani okoli 215 petabajtov podatkov – torej več, kot vsi trdi diski v povprečnem podatkovnem centru skupaj.

Takšne tehnologije so še eksperimentalne, a dokazujejo, da meja med biologijo in informatiko postaja vse tanjša.

Hladni podatki in trajnost

Z digitalno rastjo se je pojavila še ena skrb – trajnost in energijska učinkovitost. Podatkovni centri porabijo ogromno električne energije, zato se razvijajo koncepti t. i. cold storage (hladno shranjevanje), kjer so podatki arhivirani na počasnejših, a energijsko varčnih medijih, kot so trakovi ali optični diski nove generacije. Podatki, ki jih ne potrebujemo pogosto, počivajo v “digitalnih arhivih”, a so še vedno dostopni, če jih potrebujemo.

Pogled naprej

V prihodnosti bo shranjevanje podatkov verjetno postalo skoraj nevidno. Sistemi bodo sami odločali, kateri podatki so “vroči” (v uporabi) in kateri “hladni” (za arhiv).
Del podatkov bo lokalno, del v oblaku, del pa morda celo v bioloških strukturah. Za uporabnika bo to pomenilo le eno: prostor ne bo več ovira – omejitev bo le, koliko hitrosti in varnosti si lahko privoščimo.

in za konec...

Od časa, ko je vsak podatek pomenil luknjico v kartici, do trenutka, ko lahko v nekaj sekundah prenesemo terabajt podatkov, je minilo komaj sedemdeset let. Računalništvo je napredovalo s svetlobno hitrostjo!

Razvoj medijev za shranjevanje podatkov je v resnici zgodba o tem, kako smo se ljudje učili shranjevati svoje misli. Od glasnih, mehanskih diskov do tihih čipov in nevidnih oblakov – vsak korak je bil odgovor na isto vprašanje:

kam z vsem tem znanjem, spomini in idejami?

Ko danes kliknemo »shrani«, si redko predstavljamo, kaj vse se zgodi v ozadju. Elektroni se premaknejo, podatki se razpršijo po strežnikih, kopije se ustvarijo na različnih koncih sveta – vse zato, da tisti dokument, slika ali video ostane živa.

To je sodobna oblika spomina, ki jo gradimo skupaj z vsako novo tehnologijo. In čeprav bodo prihodnji mediji morda zapisani v molekulah DNA ali v kvantnih stanjih, bo bistvo ostalo isto: človek želi, da se njegovo delo ne izgubi.

V dobi, ko je prostor skoraj neskončen, postaja prava vrednost shranjenih podatkov v tem, kaj izberemo, da ohranimo.

za PCpodporo

Sebastjan Dobnik

#Zgodovina #Racunalnik #Razvoj #Disk #Shranjevanje #Podatki #DigitalnaEvolucija #TrdiDisk #SSD #NVMe #MagnetniTrak #Disketa #CD #DVD #USB #CloudStorage #DNAStorage #Tehnologija #DigitalnaDoba #PodatkovniCenter #Informatika

---

Oglejte si tudi:

#Zgodovina #Racunalnik #Razvoj #Disk #Shranjevanje #Podatki #DigitalnaEvolucija #TrdiDisk #SSD #NVMe #MagnetniTrak #Disketa #CD #DVD #USB #CloudStorage #DNAStorage #Tehnologija #DigitalnaDoba #PodatkovniCenter #Informatika