Geheugen met bewegende delen:"Drives"

De vroegste vormen van digitale gegevensopslag met bewegende delen waren die van de geperforeerde papieren kaart.

Joseph Marie Jacquard vond in 1780 een weefgetouw uit dat automatisch de weefinstructies volgde die waren ingesteld door zorgvuldig geplaatste gaten in papieren kaarten.

Dezelfde technologie werd in de jaren 50 aangepast aan elektronische computers, waarbij de kaarten mechanisch werden gelezen (metaal-op-metaal contact door de gaten), pneumatisch (lucht geblazen door de gaten, de aanwezigheid van een gat gedetecteerd door tegendruk van het luchtmondstuk), of optisch (licht schijnt door de gaten).

Een verbetering ten opzichte van papieren kaarten is de papieren tape, die nog steeds wordt gebruikt in sommige industriële omgevingen (met name de industrie voor CNC-bewerkingsmachines), waar gegevensopslag en snelheidseisen laag zijn en robuustheid zeer wordt gewaardeerd.

In plaats van houtvezelpapier wordt vaak mylar-materiaal gebruikt, waarbij het optisch aflezen van de tape de meest populaire methode is.

Magneetband (zeer vergelijkbaar met audio- of videocassetteband) was de volgende logische verbetering in opslagmedia.

Het wordt vandaag de dag nog steeds veel gebruikt als middel om "back-up"-gegevens op te slaan voor archivering en noodherstel voor andere, snellere methoden voor gegevensopslag.

Net als papieren tape is magnetische tape sequentiële toegang in plaats van willekeurige toegang. In vroege computersystemen voor thuis werd gewone audiocassetteband gebruikt om gegevens in gemoduleerde vorm op te slaan, waarbij de binaire enen en nullen worden weergegeven door verschillende frequenties (vergelijkbaar met FSK-gegevenscommunicatie).

De toegangssnelheid was verschrikkelijk traag (als je ASCII-tekst van de band aan het lezen was, kon je het tempo van de letters op het computerscherm bijna bijhouden!), maar het was goedkoop en redelijk betrouwbaar.

Tape had het nadeel dat het sequentiële toegang was. Om dit zwakke punt aan te pakken, werden magnetische "drives" voor opslag met schijf- of trommelvormige media gebouwd.

Een elektromotor zorgde voor beweging met constante snelheid. Er werd een beweegbare lees-/schrijfspoel (ook bekend als een "kop") voorzien die via servomotoren op verschillende locaties op de hoogte van de trommel of de straal van de schijf kon worden geplaatst, waardoor toegang werd verkregen die bijna willekeurig was (u zou kunnen nog steeds moeten wachten tot de trommel of schijf naar de juiste positie is gedraaid zodra de lees-/schrijfspoel de juiste locatie heeft bereikt).

De schijfvorm leende zich het beste voor draagbare media, en dus de floppy disk werd geboren.

Diskettes (zo genoemd omdat de magnetische media dun en flexibel zijn) werden oorspronkelijk gemaakt in formaten met een diameter van 8 inch.

Later werd de variëteit 5-1/4 inch geïntroduceerd, die praktisch werd gemaakt door vooruitgang in de dichtheid van mediadeeltjes. Als alles gelijk is, heeft een grotere schijf meer ruimte om gegevens op te schrijven.

De opslagdichtheid kan echter worden verbeterd door de kleine korrels ijzeroxide op het schijfsubstraat kleiner te maken.

Tegenwoordig is de 3-1 / 2 inch floppydisk het meest vooraanstaande formaat, met een capaciteit van 1,44 Mbytes (2,88 Mbytes op SCSI-schijven).

Andere draagbare schijfformaten worden steeds populairder, met IoMega's 100 Mbyte "ZIP" en 1 Gbyte "JAZ"-schijven die als originele uitrusting op sommige personal computers verschijnen.

Toch hebben diskettestations het nadeel dat ze worden blootgesteld aan ruwe omgevingen, omdat ze constant worden verwijderd van het aandrijfmechanisme dat de media leest, schrijft en laat draaien.

De eerste schijven waren gesloten eenheden, afgesloten van alle stof en andere deeltjes, en waren zeker niet draagbaar.

Door de media in een afgesloten omgeving te houden, konden technici stof en valse magnetische velden vermijden.

Dit zorgde op zijn beurt voor een veel kleinere afstand tussen de kop en het magnetische materiaal, wat resulteerde in een veel strakker gefocust magnetisch veld om gegevens naar het magnetische materiaal te schrijven.

De volgende foto toont een 'platter' van een harde schijf met een opslagcapaciteit van ongeveer 30 Mbytes. Een balpen is geplaatst in de buurt van de onderkant van de schaal voor maatreferentie:

Moderne schijfstations gebruiken meerdere platters gemaakt van hard materiaal (vandaar de naam "harde schijf") met meerdere lees-/schrijfkoppen voor elke plaat.

De opening tussen hoofd en schotel is veel kleiner dan de diameter van een mensenhaar. Als de hermetisch afgesloten omgeving in een harde schijf wordt verontreinigd met buitenlucht, wordt de harde schijf onbruikbaar. Stof zal zich tussen de koppen en de platen nestelen, waardoor het oppervlak van de media wordt beschadigd.

Hier is een harde schijf met vier platters, hoewel door de hoek van de opname alleen de bovenste plaat kan worden bekeken.

Deze unit is compleet met aandrijfmotor, lees-/schrijfkoppen en bijbehorende elektronica. Hij heeft een opslagcapaciteit van 340 Mbytes en is ongeveer even lang als de balpen die op de vorige foto te zien is:

Hoewel het onvermijdelijk is dat technologie met niet-bewegende onderdelen in de toekomst mechanische schijven zal vervangen, blijven de huidige ultramoderne elektromechanische schijven wedijveren met 'solid-state' niet-vluchtige geheugenapparaten in opslagdichtheid en tegen lagere kosten. In 1998 werd een harde schijf van 250 Mbyte aangekondigd die ongeveer een kwart groot was (kleiner dan de metalen draaischijf in het midden van de laatste foto van de harde schijf)! In ieder geval zullen de opslagdichtheid en betrouwbaarheid ongetwijfeld blijven verbeteren.

Een stimulans voor de vooruitgang van de technologie voor digitale gegevensopslag was de komst van digitaal gecodeerde muziek.

Een joint venture tussen Sony en Phillips resulteerde eind jaren 80 in de introductie van de "compact audio disc" (CD) voor het publiek.

Deze technologie is van het type alleen-lezen, waarbij het medium een ​​transparante plastic schijf is met een dunne laag aluminium erop.

Binaire bits worden gecodeerd als putjes in het plastic die de padlengte van een laserstraal met laag vermogen variëren. Gegevens worden gelezen door de laser met laag vermogen (waarvan de straal nauwkeuriger kan worden gefocusseerd dan normaal licht) die door het aluminium wordt gereflecteerd naar een fotocelontvanger.

De voordelen van cd's ten opzichte van magneetband zijn legio. Omdat het digitaal is, is de informatie zeer goed bestand tegen corruptie.

Omdat het contactloos in gebruik is, is er geen slijtage door het spelen. Omdat ze optisch zijn, zijn ze immuun voor magnetische velden (die gemakkelijk gegevens op magnetische banden of schijven kunnen beschadigen).

Het is mogelijk om cd-branders te kopen die de krachtige laser bevatten die nodig is om naar een lege schijf te schrijven.

In navolging van de muziekindustrie heeft de video-entertainmentindustrie de technologie van optische opslag benut met de introductie van de Digital Video Disc , of dvd.

Met behulp van een plastic schijf van vergelijkbare grootte als de muziek-cd, gebruikt een dvd kleinere tussenruimten om een ​​veel grotere opslagdichtheid te bereiken.

Door deze verhoogde dichtheid kunnen speelfilms worden gecodeerd op dvd-media, compleet met trivia-informatie over de film, aantekeningen van de regisseur, enzovoort.

Er wordt veel energie gestoken in de ontwikkeling van een praktische optische schijf voor lezen/schrijven (CD-W). Er is succes gevonden bij het gebruik van chemische stoffen waarvan de kleur kan veranderen door blootstelling aan helder laserlicht en vervolgens te "lezen" door licht met een lagere intensiteit. Deze optische schijven zijn direct te herkennen aan hun karakteristieke gekleurde oppervlakken, in tegenstelling tot de zilverkleurige onderkant van een standaard-cd.

GERELATEERDE WERKBLAD:

• Werkblad Geheugenapparaten