8
8.04.2022, 07:22Lektura na 11 minut

Strasznie Szybkie Dyski, czyli historia SSD

Gdy w 1980 roku na rynek trafił pierwszy miniaturowy, jak na ówczesne możliwości (standard 5,25ʺ), dysk twardy o pojemności 5 MB, mało kto zwrócił uwagę na to, czego jednocześnie dokonał dr Fujio Masuokan w laboratorium Toshiby. A było to osiągnięcie równie wielkie, co wówczas niedocenione. Japończyk skonstruował bowiem pamięć flash.

Ten tekst jest dopełnieniem zamieszczonego na łamach CD-Action 03/2022 artykułu „Od kart perforowanych do dysków twardych”, w którym bardzo obszernie omówiłem historię pamięci masowej. Można go też jednak traktować jako całkowicie samodzielną opowieść.

Czym jest pamięć flash? Przytoczę definicję z Wikipedii: „To rodzaj pamięci komputerowej (półprzewodnikowej, nieulotnej) (...). Dostęp do danych zapisanych w pamięci flash wykorzystuje stronicowanie pamięci: operacje odczytu, zapisu lub kasowania wykonywane są jednocześnie na ustalonej konstrukcyjnie liczbie komórek, pogrupowanych w strukturę będącą wielokrotnością słowa maszynowego (bajtu). Cechą wyróżniającą pamięć flash jest wykorzystanie technologii komórek wielostanowych”. Ziew... Czytam to sobie, gdy mam problemy z bezsennością. Zawsze pomaga.


Komórki do wynajęcia

To teraz po ludzku. Pamięci tego typu zbudowane są z tranzystorów – każdy odpowiada jednej komórce, w której znajdują się dane. Komórki, ułożone w kolumnach i wierszach, składają się z pary elementów zwanych bramkami, z czego jedna przechowuje ładunek elektryczny oznaczający „1”, a druga odczytuje wartość pierwszej. Ta druga potrafi też skasować ów ładunek, by komórka przyjęła wartość 0, oraz naładować ją ponownie.

pamięć flash NOR intel
Pamięć flash typu NOR Intela. Zdjęcie: Raimond Spekking, CC BY-SA 4.0 (Wikimedia Commons)

Istnieją dwa rodzaje pamięci flash, zwane NOR i NAND. W przypadku NAND nie można skomunikować się z pojedynczymi komórkami – są one odczytywane tylko grupowo, porcjami (zwanymi „stronami”), co czyni ten wariant znacznie szybszym od NOR. NAND daje się też bardziej upakować (ma komórki o 60% mniejsze od NOR), wytrzymuje aż dziesięciokrotnie więcej cykli zapisu/kasowania, oferuje krótszy czas dostępu do danych, a do tego jest tańsza w produkcji. Chyba nie zdziwi was informacja, że większość współczesnych producentów pamięci flash wybiera właśnie odmianę NAND.

Na początku, z uwagi na wysoką cenę i specyfikę, nikt się pamięcią flash specjalnie nie przejmował. Trzeba było niemal dziesięciu lat, by to zmienić. W 1988 roku pamięciami typu NOR zainteresował się Intel. Rok później Toshiba i Samsung rozpoczęły masową produkcję chipów w technologii NAND.

Krótki czas dostępu i zero ruchomych elementów, co eliminuje trapiące wytwórców i użytkowników HDD problemy natury mechanicznej, takie jak rozerwanie wirujących dysków przez siłę odśrodkową, zabrudzenie głowicy, uszkodzenie serwomechanizmów czy unieruchomienie silnika. Nie trzeba też za bardzo przejmować się hermetycznością obudowy. Dodajmy do tego małe rozmiary, a otrzymamy – z punktu widzenia producentów nośników danych – samo dobro. Grzech z takiego rozwiązania nie skorzystać! Stąd pierwszy dysk SSD (ang. solid-state drive), wykorzystujący właśnie pamięć flash, pojawił się już w 1988 roku.


Wyboista droga

W 1976 roku pojawił się Bulk Core firmy Dataram – urządzenie, które można nazwać pośrednim praprzodkiem dysków SSD. Zamiast pamięci flash – ta wtedy jeszcze nie istniała – wykorzystywało ono pamięć ferrytową, zwaną też bąbelkową albo rdzeniową. Jak opisać ją w sposób obrazowy? Było to coś w rodzaju mikroskopijnej... kolczugi utworzonej z miniaturowych ferrytowych pierścieni nawleczonych na specjalny stelaż-kratę (ale nie splecionych ze sobą nawzajem). Wartość bitu (1 lub 0) w tych pierścieniach ustalana była przez kierunek namagnesowania, a ich stan zmieniał się pod wpływem impulsów w przewodach sterujących tworzących wspomniany „stelaż”. Tą samą drogą dokonywano odczytu danych. (Upraszczam okrutnie, ale to nie jest podręcznik z zakresu fizyki).

Pamięć ferrytowa mainframe IBM 7090
Pamięć ferrytowa z komputera mainframe IBM 7090

Bulk Core nie miał żadnych ruchomych części i gwarantował wielokroć krótszy czas dostępu do danych niż dyski twarde – ok. 2 ms. Czemu więc nie zmiótł konkurentów z rynku? Po pierwsze oferował tylko 2 MB pojemności. Po drugie kosztował 9700 dolarów (czyli jakieś 45 000 współczesnych „zielonych”, a to daje mniej więcej 110 000 zł za 1 MB), co okazało się ceną zaporową. Jeśli jednak myślicie, że zniechęciło to konstruktorów, jesteście w błędzie.

W 1982 roku bogaci komputeromaniacy mogli kupić sobie Grid Compass 1100 – high-endowego laptopa, prawdopodobnie pierwszy komputer przenośny z ruchomym ekranem (plazmowym!). W wykonanej ze stopu magnezu obudowie krył się 16-bitowy procesor Intel 8086 (szybszy od modelu 8088 wykorzystywanego w pierwszych pecetach!) oraz wspomniana pamięć bąbelkowa o pojemności 384 KB (acz w roli pamięci operacyjnej, a nie masowej). Cena? Cóż, 8700 dolarów...

najstarsze laptopy grid compass
Grid Compass II 1129. Zdjęcie: Steve Elliott, Wikimedia Commons

W tym samym roku Intel skonstruował dysk o nazwie MPK BubDisk, wykorzystujący tę samą technologię, ale kosztujący zaledwie 895 dolarów (równowartość współczesnych 2500 dolarów). Miał on jednak pojemność zaledwie 128 KB, co wciąż oznaczało mało zachęcające 7160 „zielonych” (dziś byłoby to ok. 20 000 dolarów / 80 000 złotych) za 1 MB...

CZYTAJ DALEJ NA DRUGIEJ STRONIE

Redaktor
Smuggler

Byt teoretycznie wirtualny. Fan whisky (acz od lat więcej kupuje, niż konsumuje), maniak kotów, psychofan Mass Effecta, miłośnik dobrego jedzenia, fotograf amator z ambicjami. Lubi stare, klasyczne s.f., nie cierpi ludzkiej głupoty i hipokryzji, uwielbia sarkazm i „suchary”. Fan astronomii, a szczególnie ośmiu gwiazd.

Profil
Wpisów154

Obserwujących39

Dyskusja

  • Dodaj komentarz
  • Najlepsze
  • Najnowsze
  • Najstarsze

Polecane