Магнітні стрічки, з минулого в майбутнє

1. еволюційний шлях
2. технології записи
3. Три класи стрічок
4. молодший клас
5. середній клас
6. старший клас
7. ***

Наши партнеры ArtmMisto

Аналітики і виробники жорстких дисків не раз передрікали стрічок кончину - tape must die. Однак їх прогнози виявилися настільки ж достовірні, як і обіцянки безпаперового суспільства. Кількість випущених стрічкових картриджів неухильно зростає, обчислюючи вже сотнями мільйонів. Розмір бізнесу, пов'язаного з виробництвом лентопротяжек, стрічок і стрічкових бібліотек в 2002 році оцінюється приблизно в 3 млрд. Дол. І чим більше стають обсяги інформації, які можна зберегти на жорстких дисках, тим більша потреба в архівування та створення резервних копій. На чому? Зрозуміло, на стрічках: економічно виправданою за вартістю зберігання альтернативи магнітних стрічок поки не знайдено.

За рівнем технічної досконалості нинішні стрічкові накопичувачі не йдуть в порівняння з монстрами минулого. Щоб уявити собі шлях, пройдений за п'ятдесят років, можна подумки порівняти старовинну лентопротяжкой, наприклад, таку, як стояла на ЕОМ М-220 в 70-і роки, з сучасними пристроями. Укомплектована бобінами вагою кілограма в два, ця «антична» лентопротяжкой працювала в старт-стопного режимі; копіювалися не тільки файли, але і просто вміст оперативної пам'яті, а тому для початку роботи його потрібно було завантажити. Для того щоб забезпечити такий інертною масі достатню прискорення, на приводі стояли мотори потужністю по кілька кіловат, а для компенсації ривків стрічка заправлялася в вакуумні кишені, робота яких підтримувалася потужним компресором. Це чудо техніки важило півтонни, але вмістити могло менш одного мегабайта даних - ніщо в порівнянні з сотнями гігабайт, що записуються на один сучасний компактний картридж. Та й надійністю цей пристрій не відрізнялося. Незважаючи на всі хитрощі, монстр безбожно рвав стрічку; до того ж, часто доводилося вручну коригувати рух стрічки по зчитує голівці, а це вимагало тонких, не всякому доступних навичок володіння перфокартою, що використовувалася в якості допоміжного інструменту.

еволюційний шлях

Зазвичай початком історії магнітної стрічки як засобу збереження комп'ютерних даних вважається весна 1952 року народження, коли лентопротяжкой Model 726 вперше була підключена до машини IBM Model 701, спеціально призначеної для наукових розрахунків. Комп'ютер цей мав всього 1 Кбайт оперативної пам'яті на вакуумних лампах; пам'ять на феритових сердечниках як готовий до використання продукт з'явилася трохи пізніше. Однак, якщо бути точним, потрібно визнати, що IBM Model 701 не був першим комп'ютерним магнітофоном. Правдою було те, що в ньому вперше використовували магнітну стрічку для комп'ютерної мети. А магнітофон, який пише на сталеву струну, роком раніше був підключений до UNIVAC I.

1952 рік примітний ще й тим, що тоді вдалося з великою точністю передбачити результати президентських виборів, використовуючи комп'ютер UNIVAC I. От уже приклад «убивчого додатки», відмінний незапланований маркетинговий хід. Зусиллями ЗМІ миттєво народився громадський інтерес до комп'ютерів, вони відразу вийшли з лабораторій. 1952 рік можна назвати роком визнання комп'ютерів, але заради історичної справедливості варто зауважити, що застосування комп'ютера для аналізу передвиборчої ситуації було вимушеним. Насправді UNIVAC I створювався на гроші одного з найбільших американських букмекерів; інших спонсорів не знайшлося. А ділок цей виявився першим з представників бізнесу, хто розпізнав значення комп'ютера в своєму бізнесі, в прогнозі результатів в скачках. Але, на жаль, в силу професійного ризику, властивого такого роду діяльності, цей занадто розумний букмекер не дожив до реалізації проекту. Творцям UNIVAC I Джону Еккерт і Джону Мочли довелося терміново шукати інших покровителів. Ось так дивно часом високе поєднується з низьким.

В Model 726 використовували котушки від кіноплівки, відповідно ширина стрічки виявилося рівної одному дюйму, а діаметр бобіни - 12 дюймів. Model 726 була здатна зберігати 1,4 Мбайт даних, що відповідає ємності однієї сучасної дискети. Щільність 9-трековий записи становила 800 біт на дюйм; при русі стрічки зі швидкістю 75 дюймів в секунду в комп'ютер передавалося 7500 байт в секунду. Сама магнітна стрічка для Model 726 була розроблена компанією 3M (тепер Imation). Ця компанія зберегла положення одного з головних постачальників стрічок досі. Щільність запису була настільки мала, а надійність зчитування настільки низька, що протягом тривалого часу існував кілька дивний спосіб аварійного читання. Аж до 80-х років в комплект поставки стрічок входив флакон спеціального чорнила. Стверджувалося, що якщо ними змочити поверхню стрічки, то за допомогою збільшувального скла вдасться зчитати інформацію ... очима. (Цей флакон мені довелося бачити, а ось використання його вмісту - жодного разу.)

Досить скоро від дюймових стрічок зі зрозумілих причин відмовилися, і на тривалий період встановилося майже монопольне панування півдюймових «відкритих стрічок» (open reel), в яких перемотування здійснювалася з однієї бобіни на іншу (reel-to-reel). Щільність запису підвищувалася з 800 до 1600 і навіть 6250 біт на дюйм. Ці стрічки зі знімними кільцями для захисту від записи були популярні на комп'ютерах типу ЄС і РМ ЕОМ. Вони широко використовувалися до середини 90-х років і, судячи з того, що є в наявності в номенклатурі виробників стрічок, десь використовуються і до сих пір. Обсяг записуваних на півдюймові стрічки даних вимірювався спочатку кількома десятками мегабайт, а в останніх версіях виріс до 250 Мбайт. Коли такі пристрої знімали з експлуатації, інформацію доводилося завантажувати на більш сучасні носії. Було цікаво спостерігати, як вміст декількох величезних бобін вміщувалося на одній стрічці стримера QIC розміром із звичайну аудіокасету. Треба зауважити, півдюймові стрічки широко використовувалися не тільки для резервування і архівування, але і для перенесення даних з машини на машину. Вони були стандартом, тому прочитати на EC ЕОМ стрічку, записану на СМ, ​​не становило жодних проблем. Вони були поширеним засобом транспортування програм і даних. До речі, на цих стрічках в стінах радянських інститутів починалося піратське копіювання системних і прикладних програм, правда, тоді ніхто не знав цього слова.

Говорячи про магнітних літах, не можна не згадати ще одне надзвичайно витончене пристрій, яке передувало сучасному обладнанню. «Крихітки» DECtape, які не мали аналогів серед накопичувачів, в 60-е і 70-е роки були дуже популярні на DEC-івських «міні». Їх поширеність пояснювалася тим, що з появою недорогих мініЕВМ виявилося затребуваним пристрій, схожий за своїм призначенням на флоппі-диски. Користувачам був необхідний легкий змінний носій «індивідуального користування», але перші 8-дюймові дискети з'явилися на світло років на десять пізніше. Рішення на основі наявних в ту пору технологій було знайдено інженерами з DEC, і називалося воно DECtape.

Однак ніколи не буває нічого на 100% оригінального; завжди можна знайти певна спадкоємність. В основу DECtape було покладено пристрій, яким комплектувалася, випущена малою серією машина LINC. Про цю машину теж варто згадати, адже саме її спільнота IEEE Computer Society визнало в якості першого персонального інтерактивного комп'ютера. LINC в 1962 році спроектували Веслі Кларк і Північно Орнштейн, першопрохідці з линкольновской лабораторії. Проект був доступний всім - він, як кажуть, був поміщений в public domain - тому клонувати декількома компаніями, широко використовувався військовими, в тому числі, встановлювався на атомних підводних човнах. LINC мав операційну систему, екран, що нагадувало миша чотири кнопковий пристрій і своєрідний накопичувач на стрічці. Цей комп'ютер вплинув на появу PDP-8, був навіть якийсь гібрид LINC-8. Останній LINC був знятий з експлуатації тільки в 1995 році і поміщений в музей МТІ. У вдосконаленому вигляді стрічка з LINC отримала нове втілення у вигляді серійного накопичувача TU56 і декількох його варіацій.

Використаний в DECtape носій, діаметром чотири дюйми, а шириною три чверті дюйма, був попередньо форматувати, розділений на 1474 блоку по 129 12-розрядних слів; таким чином, всього на ньому можна було зберігати до 184 кілослов. Запис і читання можна було виконувати в режимі, близькому до прямого доступу до даних.

Необхідність в принципово нових накопичувачах виникла в середині 80-х. Розміри жорстких дисків, що встановлюються на машинах, стали вимірюватися сотнями мегабайт або навіть гігабайтами. Знадобилися резервні накопичувачі, які відповідають цим дискам з ємності. Незручності відкритих стрічок були зрозумілі, навіть в побуті касетні магнітофони швидко витіснили котушкові. Перехід до картриджів відбувався двома шляхами. По одному шляху йшли ті комп'ютерні компанії, які створювали свої власні спеціалізовані пристрої, спеціально орієнтовані на комп'ютери рішення (в основному, по лінійної технології). За другим - компанії, що прийшли до висновку, що технології з головками, що обертаються (в основному, по гвинтовий технології), винайдені для відеозапису і цифрового аудіозапису, можуть бути адаптовані для комп'ютерів. Природно, пристосовані пристрої швидко перетворювалися в спеціалізовані; але саме з тих пір і склалося таке дивне технологічне розподіл на два табори, яке надає ринку накопичувачів неповторну специфіку.

У 80-ті роки, під час першої стрічкової революції, існували дві великі комп'ютерні компанії - IBM і DEC, і обидві вони вирішили будувати нові накопичувачі по лінійної технології. У IBM розроблялися потужні пристрої 3480/3490 і 3590 Magstar, від яких веде своє генеалогічне древо і стандарт LTO Tape Cartridge. У DEC було створено пристрій, який за задумом повинен був конкурувати з ними; воно послужило початком для формату DLT. На перших порах це пристрій називалося CompacTape і призначалося для створення резервних копій на комп'ютерах власного виробництва DEC, перш за все на VAX. Не маючи достатнього досвіду роботи з магнітними стрічками, DEC звернулася за співпрацею до японської корпорації Fujifilm. Разом вони розробили пристрій TF85 CompacTape cartridge, продемонстроване DEC в 1991 році, яке було здатне зберігати 2,6 Гбайт. Через рік з'явилося 6-гігабайтний пристрій TF86 CompacTape cartridge. Але незабаром, в 1993 році, DEC продала цю продуктову лінійку відомому виробникові жорстких дисків, компанії Quantum. На відміну від DEC, в Quantum швидко зрозуміли потенціал стандарту DLT і вирішили поширити подібні пристрої на більш широкий спектр комп'ютерів. Це компанії цілком вдалося: вже в 1994 році Quantum випустила протяжку і картридж DLT-4000 ємністю 20 Гбайт. До 2002 року Quantum випустила більш 1,6 млн. Пристроїв DLT і понад 70 млн. Картриджів для них. У свою чергу, Fujifilm на базі спільних досліджень створила технологію ATOMM (Advanced Super-Thin-Layer and High-Output Magnetic Media), на основі якої, будуються, наприклад, диски Iomega ZIP.

Інша група компаній зайнялася адаптацією відомих способів записи на стрічку до комп'ютерів. Великого успіху на цьому напрямку домоглися в 3M. Ще на початку 70-х років компанія розробляла касетні стрічкові пристрої стандарту QIC (Quarter-Inch-tape-Cartrige), призначені для телекомунікаційних додатків. В 3M вчасно зорієнтувалися, змінивши призначення свого вироби; формат QIC виявився одним з найбільш дешевих і практичних для використання на ПК. Він пройшов цілий ряд трансформацій; всього налічується близько 120 різновидів. Є його версія під назвою Travan, підтримувана досі.

В середині 80-х група інженерів з Storage Technology, натхненна доступністю відеострічок форматів 8mm і VHS, заснували відому тепер компанію Exabyte. Їм вдалося використати переваги гвинтових технології. Працюючи разом з Sony, вони вже в 1987 році змогли поставити на ринок, що розвивається Unix-серверів накопичувач ємністю 2,4 Гбайт і швидкістю обміну 240 Кбайт / с. У наступній версії на тому ж форматі стрічки швидкість зросла до 1 Мбайт / с, а ємність склала 7 Гбайт.

Третя спроба адаптації відомих продуктів відбулася в 1989 році, коли зусиллями компаній Hewlett-Packard і Sony був адаптований для зберігання даних формат Digital Audio Tape (DAT); на його основі виник стандарт Digital Data Storage (DDS).

В кінці 90-х намітилися передумови до чергової революційної зміни. З'явилося ще наскільки багатообіцяючих, нових форматів, в тому числі AIT, VXA і ADT, потім S-AIT, нарешті, в нинішньому році очікується ще один - O-Mass.

Картриджі використовуються або в автономних пристроях, або в складі стрічкових бібліотек. При спробі згадати інтер'єр обчислювальних центрів 70-х перед очима неодмінно постануть ряди магнітофонів. Їх було багато з різних причин, але головні - низька швидкість і необхідність участі оператора в процесі установки стрічки. З появою картриджів відкрилася можливість створення автоматизованих стрічкових бібліотек. Першою роботизовану бібліотеку на 6 тис. Картриджів випустила компанія StorageTek в 1987 році.

технології записи

На технології, використовувані при створенні стрічкових накопичувачів, впливають кілька обставин. По-перше, стрічка - це, по всій видимості, саме механічне, якщо так можна сказати, пристрій з усієї комп'ютерної периферії. Тому творцям нових пристроїв доводиться вирішувати цілий ряд специфічних проблем механічного властивості. Їм потрібно вибрати оптимальну ширину стрічки і метод розміщення записи на стрічці, забезпечити максимальну динаміку руху і мінімальне число перегинів при перемотування, знайти спосіб мінімізації тертя стрічки з головками читання / запису (від цього залежать ключові параметри - довговічність головки і термін життя касети) і т . Д. Друга проблема - власне спосіб запису на стрічку і метод зчитування інформації, в тому числі і компресії даних. Але найголовніше полягає в тому, щоб знайти оптимальне поєднання, що забезпечує найбільш швидкий доступ до даних, високу пропускну здатність каналу передачі і надійність зберігання. У пошуках оптимуму кожен з виробників обирає власний напрямок. Різноманітності рішень сприяє те, що стрічки перестали бути засобом для обміну даними; вони використовуються суто локально, «за місцем прописки». Отже, немає особливої ​​потреби в стандартизації. Кожен виробник і кожен користувач може вибирати те, що йому до смаку. В результаті після розвалу «Вавилонської вежі» півдюймових стрічок ринок розсипався на безліч несумісних форматів, підтримуваних тими чи іншими виробниками. У сегменті індивідуальних робочих станцій і ПК в основному працюють Tandberg і Sony, а лентопротяжки для корпоративних систем виробляють крім двох цих компаній ще і Ecrix, Benchmark, Quantum, Exabyte, IBM і Quantum.

Нижче при описі технологій свідомо опущені такі питання, як фізика процесів читання і запису, пристрій головок і т.д. На призначеному для користувача рівні вони практичного значення не мають, хоча, звичайно ж, саме вони визначають технічні можливості. Однак це зовсім окрема тема. Також окрему область утворює напрямок, який одержав назву RAIT (Redundant Array if Independent Tapes), за своєю ідеологією близьке до «класичним» дисковим масивам RAID.

Ще пару років тому, коли Різноманітність накопічувачів Було менше, їх Було легше сістематізуваті. Зараз же, з з'явився зовсім Нових технологій поділ на класи розмівається. Так, протягом багатьох років стрічки класіфікувалі по тому, як вікорістовується площа записи, віділяючі два принципова різніх підході. Перший - «лінійний» (linear), и его підвід - «Серпантин» (linear serpentine). Другий - helical scan, что перекладається як «Гвинтове», «Похило-рядкова», «спіральній» або «Записи за діагональнім доріжках». Смороду успешно співіснують и конкурують почти п'ятдесят років. Лінійний метод запису з'явився немного Ранее; в першій Версії вікорістовувалася лишь одна доріжка, протяжністю у всю довжина стрічки. Вона ділілася на блоки спеціальнімі маркерами «кінець блоку», «кінець стрічки» и Міжблочні проміжкамі. На доріжці в один рядок запісувалося по 9 біт (8 інформаційних и один контрольний). В подалі число доріжок стало зростаті, їх стали зацикливать змійкою від качана до кінця стрічки и назад (linear serpentine recording). Це виявило зручніше; стало можливіть Виконувати операции читання / запису при двосторонньому Русі; збільшілася «логічна» довжина стрічки, яка становила суму довжина усіх доріжок. Похило-рядковий спосіб запису був запозичений з технологій телебачення. Він був запропонований існуючої досі компанією Ampex в 1956 році, відмінність нового способу запису полягало в заміні нерухомих головок, що обертаються. Але вже в цьому році повинні з'явитися стрічки O-Mass, що розробляються норвезькою компанією Tandberg, де буде використовуватися новий матричний спосіб розміщення даних на стрічці, і ця система класифікації застаріє.

Рішення O-Mass від Tandberg загрожує змінити і ще цілий ряд сформованих уявлень, в тому числі про ширину використовуваних стрічок. До сих пір застосовували стрічки шириною від 4 міліметрів до напівдюйма. У перспективі ж ширину стрічки в накопичувачах O-Mass можна довести до 3 дюймів. Картридж O-Mass буде нагадувати рулонний Графобудівник (було колись і такий пристрій). Широка стрічка буде перемотувати з котушки на котушку, а головка зміщуватиметься по ширині стрічки. Радикальність підходу Tandberg, який розроблявся більше семи років, укладена в конструкції. У всіх типах пристроїв стрічка, так чи інакше витягується назустріч голівках, а в O-Mass стрічка просто мотається між котушками, а самі головки в'їжджають усередину касети.

Нові рішення, запропоновані іншими компаніями, теж по-своєму оригінальні. Наприклад, формат VXA компанії Ecrix дозволяє записувати дані в пакетному режимі, а зі стандарту AIT (корпорація Sony Electronics) почалося використання вбудованої в касету пам'яті (memory-in-cassette, MIC).

Найбільш повне, але при цьому компактне опис практично всіх популярних технологій і стандартів можна знайти в роботі Tape Drive Technologies Primer . Тенденції в області стрічкових накопичувачів відображені в опублікованому в Мережі звіті Gartner, названому Tape Drives: Overview .