Разместить здесь вашу рекламу


Сменный носитель информации: краткая история создания первых дискет

Моя цель - предложение широкого ассортимента товаров и услуг на постоянно высоком качестве обслуживания по самым выгодным ценам.

Хронология (или таймлайн, как теперь это называют) изобретения IT-носителей информации известна даже продвинутым чайникам, не говоря уже о почтенных юзерах: перфокарта — магнитная лента — дискета — компакт-диск — флешка. Однако проецировать это современное знание в прошлое — дело неблагодарное, история инженерной мысли вообще и IT-области в частности никогда не была линейной и в принципе не могла быть таковой. 

Подтверждение этого в данном случае очень простое. Перфокарта и перфолента относятся к категории исходно механически программируемых и механически (а потом оптически) считываемых носителей. Магнитофонная лента и дискеты — магнитные. Компакт-диски — оптические. Флешка и ее близкие родственники — полупроводниковые. Зигзаги изобретательской мысли на исторически довольно коротком отрезке времени, согласитесь, заметные. К тому же, надо всем этим за исключением флешки незримо витал призрак граммофонной пластинки. 

Ведь дискета — это ничто иное как гибрид классического мичуринского дальне-родственного скрещивания граммофонной пластинки с магнитофонной лентой. В биологии это называется аутбридингом и дает потомство с повышенной жизнестойкостью, что, собственно, и произошло с дискетой. И не только с флоппи-диском. Прародитель современного жесткого диска, который появился еще до изобретения дискеты представлял собой стопку из полусотни 50 алюминиевых пластинок огромных размеров, покрытых ферромагнетиком, вращающихся под магнитным «звукоснимателем» со скоростью 1200 оборотов в минуту. А CD был и вовсе пугающе точной реинкарнацией граммофонной пластинки образца 1890-х годов со спиральной дорожкой, только с оптическим «звукоснимателем». В нулевые годы нашего века именно он подписал смертный приговор дискете, вытеснив ее с рынка носителей, и потом и сам пал жертвой флешки с иным принципом записи данных. И только тогда дух грампластинки окончательно упокоился до новых времен и новых изобретений.

Впрочем, предельно понятно, почему IT-инженеры эпохи первых компьютеров, тогда еще мейнфреймовых габаритов, которым программисты сотнями и тысячами скармливали перфокарты, не заменили их на несколько порядков более емким подобием граммофонных пластинок. Сделать дорожку с двузначным кодом технически было даже проще, чем при звукозаписи, но такой носитель был бы намного дороже, чересчур времяёмким при изготовлении, да тасовать на нем данные, как в колоде перфокарт, было невозможно. А вот резоны того, почему перфокарты сразу не заменили на магнитную ленту, не столь очевидны. 

В 1971 году, когда компания DuPont в числе многих других производителей магнитной ленты наконец освоила ее производство на основе из полиэтилентерефталата, IBM объявила о начале продаж первого в мире магнитного носителя на подложке из майлара в виде 8-дюймовой дискеты. Хрестоматийная история этого изобретения, в которой главная роль принадлежит начальнику центра разработки систем хранения данных IBM в Сан-Хосе, штат Калифорния, Алану Шугарту, в разных вариациях повторяется в учебниках, справочниках, энциклопедиях, статьях и монографиях профессиональных историков техники и айтишных блогах. Исходит эта история от самой IBM, кому как ни ее PR-подразделению было знать, как у них все было. А было так.

В 1960-х годах инженеры корпорации, разработавшие первые дисководы, поняли важность небольшой съемной дисковой памяти. В самом конце 1967 года руководство IBM дала задание Алану Шугарту придумать что-нибудь попроще, полегче и подешевле для загрузки микрокода в их мэйнфреймы System/370 в процессе, называемом начальной загрузкой управляющей программы (ICPL). Обычно эта задача выполнялась с помощью магнитофонных ленточных накопителей, которые включались почти во все «системы 370», но бобины лент были большими, неудобными и медленными. 

Как образно вспоминал уже в наше время один из сильно пожилых программистов, который в свое время пользовался 9-дорожечной ленточной системой IBM 2420 на мэйнфреймах IBM 360/370 для загрузки программного обеспечения и резервного копирования данных, у магнитной ленты «было два основных недостатка: на ней хранились крошечные объемы данных, и она была медленнее, чем слизняк холодным весенним утром». Ведь ее можно было читать только последовательно, и если был нужен другой файл, то требовалось физически ее перемотать до его месторасположения на ленте. Для первых программ, которые полностью загружались в память компьютера проблемой это не было, но настало время, когда скорость загрузки данных стала приоритетной над емкостью носителя. К тому же, руководству IBM хотелось что-то более быстрое и простенькое, что можно было бы отправлять клиентам, купившим или арендовавшим их компьютеры, для обновления программ.

Алан Шугарт был сравнительно молодым человеком из поколения IT-инженеров, получивших образование в начале 1950-х годов, когда уже были первые компьютеры, пока мейнфреймовых габаритов. Получив от руководства компании задание сделать нечто простое и дешевое вместо магнитной ленты, Алан Шугарт перепоручил его своему подчиненному Дэвиду Ноублу, IT-инженеру старшего поколения, который ему годился в отцы. Небольшая команда Ноубла в течение всего 1968 года экспериментировала с магнитофонными кассетами, 7-дюймовыми виниловыми пластинками компании RCA с частотой вращения 45 оборотов, которые в те годы раскупались меломанами, как горячие пирожки, и с магнитными дисками с канавками, разработанными в компании Telefunken для их портативных диктофонов размером с небольшой чемоданчик. Диски для диктофона Telefunken 600, вмещающие 10-ти минутную запись, были почти точной копией виниловой пластинки RCA, тоже из гибкого пластика и с рельефной спиральной канавкой шириной 0,3 мм, похожей на дорожку виниловой пластинки, только с магнитным покрытием.

Эксперименты Ноубла затянулись, и Шугарт назначил руководителями работ своих сверстников, инженеров Дональда Уортнера и Герберта Томпсона, дав им в помощь инженеров-конструкторов Уоррена Дэлзила, Джея Нилсона и Ральфа Флореса. Томпсон с Флоресом сосредоточились на магнитном носителе, остальные — на дисководе для него. Их лабораторный образец носителя представлял собой диск из майлара диаметром 8 дюймов (20 см) и толщиной 1,5 мм с ферромагнитным напылением окиси железа (II) на его верхней стороне. К нижней стороне, которая контактировала с поворотным столиком дисковода, была приклеена поролоновая прокладка. Объем памяти диска был чуть больше 80 килобайт, то есть мог заменить около тысячи перфокарт. 

В промышленном образце дискеты для защиты ферромагнитного слоя от пыли и царапин, она упаковывалась в квадратный пластиковый корпус, загерметизированный по периметру, а внутри оклеенный листами из пористого материала с низким коэффициентом трения, который чистил поверхности дискеты от пыли. Каким именно материалом — не разглашалось, пока это была коммерческая тайна. Патент США №3668658 1972 года на имя Ральфа Флореса и Герберта Томпсона, заявку на который компания IBM подала 22 декабря 1969 года и который обычно упоминают как патент на первый в мире флоппи-диск, фактически описывает не сам магнитный диск, а как раз его упаковку. Предмет изобретения четко и недвусмысленно сформулирован в заголовке патента на MAGNETIC RECORD DISK COVER («Футляр для диска магнитной записи»). Про какие-либо новации в самом диске ни в одном из пунктов формулы изобретения в этом патенте нет ни слова. 

Патент США №3668658
Патент США №3668658

Между тем, диск продолжал постоянно совершенствоваться. Магнитная головка дисковода, каковой тоже уже существовал в виде лабораторного образца, доступная только для чтения, перемещалась по диску с помощью соленоидов и считывала данные с дорожек, записанных на диске с плотностью 1100 бит на дюйм. Диск был разделен на сектора с 8-ю отверстиями по центру диска, отмечавших начало секторов данных. В феврале 1969 года инженеры IBM удвоили толщину майларовой основы до 3 мм и покрыли ферромагнетиком обе стороны диска, чтобы увеличить его емкость. А в июне того же 1969 года дискета начала использоваться в мейнфреме IBM System 370, находившемся тогда в финальной стадии доработки, а также в других подразделениях корпорации. 

В марте 1970 года IBM подает патентную заявку на «Устройство для хранения данных, использующее один магнитный диск», на имя Уоррена Дэлзила, Джея Нилсона и Дональда Уортнера. И в июле 1972 года они получают патент США №3678481 на дисковод для флоппи-диска. А в 1971 году, когда первый коммерчески доступный флоппи-диск был официально презентован корпорацией и начались его продажи, их 8-дюймовая гибкая дискета приобрела свой окончательный вид. Скорость ее вращения составляла 360 об/мин, время доступа к головке — 50 миллисекунд. 8 отверстий для жестких секторов были заменены одним индексным отверстием для «мягких секторов» (так называемый «IBM sectoring») на 77 дорожках.

Патент США №3678481
Патент США №3678481

И все это — и доработка дискеты IBM до ее промышленного образца, и ее презентация — происходило уже без Алана Шугарта. Руководителем работ снова стал Дэвид Ноубл, штат помощников которого был увеличен до 25 инженеров. Шугарт еще в 1969 году ушел из IBM в компанию Memorex на должность вице-президента отдела оборудования. Эта фирма специализировалась на компьютерной периферии и выпустила в 1972 году свой дисковод для чтения и записи на своих гибких 8-дюймовых дисках Memorex 650. А в 1973 году Шугарт ушел и оттуда, основав собственную компанию Shugart Associates, которая с 1975 года тоже начала выпуск 8-дюймовый дискет. Потом перешла на 5-дюймовые диски, а потом разорилась. Но сам Шугарт остался на плаву, после серии новых стартапов его фирма уже под названием Shugart Corporation занялась лазерными дисками, однако тоже не совсем удачно, и в 1991 году прекратила свое существование. Алан Шугарт после этого ушел на заслуженный отдых. 

Таким образом, на непредвзятый взгляд икона главного изобретателя дискеты IBM Алана Шугарта из апокрифической истории корпорации IBM размывается, и на ней явно проступает образ карьерного управленца (сейчас таких называют «эффективными менеджерами») с ярко выраженной коммерческой жилкой. А на женский взгляд еще непорядочного типа по отношению не только к своему работодателю, но и к собственной жене, на которой он женился еще в студенческие годы и которая родила ему дочь и двоих сыновей, более, кстати, удачливых в бизнесе, чем их папаша: один стал владельцем преуспевающей адвокатской конторы, которая до сих пор ведет дела по коммерческому праву и венчурным инвестициям; другой весьма удачно играл на рынке ценных бумаг и стал миллионером. Их мать Алан Шугарт бросил, как только открыл свой собственный бизнес в 1975 году, и женился на другой женщине, все достоинства которой заключались в том, что она была молодой и хорошо играла в карты. Рита Шугарт (в девичестве Кеннеди) так мастерски заявляла масть, что даже выиграла чемпионат Северной Америки по бриджу. Последний раз Алан Шугарт громко заявил о себе не в IT-области, а на выборах 1996 года в Конгресс США. Он выдвинул кандидатом в депутаты свою собаку по кличке Эрнест для тех избирателей, которые не видели в списках кандидатов никого достойного. Пса Эрнеста, разумеется, к выборам не допустили, в том году от Калифорнии (8-й избирательный округ) в Палату представителей Конгресса была избрана Нэнси Пелоси.

Отдавая должное Дэвиду Ноублу и его инженерам из IBM, надо сказать, что их изобретения и магнитного диска, и его упаковки, и дисковода не были сделаны ими в гордом одиночестве. Вот, например, патент США Чарлза Линдберга-младшего из компании Data Disc Inc. №3416150 от декабря 1968 года (с приоритетом от 2 августа 1965 года) на «Картридж для магнитной записи». В нем написано: «Настоящее изобретение относится к устройству магнитной записи типа, характеризующегося картриджем, в котором используется вращающийся диск магнитной записи. Устройство особенно полезно в качестве блока хранения информации... В магнитной записи для компьютеров постоянно ставилась задача упаковать все больше и больше битов информации в заданную длину каждого пути записи. Соответственно, упаковка битов данных в настоящее время является довольно плотной с очень небольшим расстоянием между битами. Следует понимать, что если поверхность диска несовершенна, результате чего один или несколько из этих крошечных битов данных могут быть потеряны или не могут быть записаны, информация, полученная с такого диска, будет неточной, и диск, без принятия контрмер, будет по существу бесполезен… Задачей изобретения является создание картриджа для магнитной записи, в котором вращающийся магнитный диск поддерживается в контролируемой среде таким образом, чтобы защитить его от загрязнения».

Патент США №3416150
Патент США №3416150

Впрочем, можно даже не читать всего этого патента, а просто внимательно рассмотреть в нем рисунки с подписями к ним, чтобы увидеть на них почти точную копию дискеты IBM в таком же пылезащитном квадратном футляре и весьма похожий дисковод для ее записи и считывания. И такой патент в те годы был далеко не единственным. Вот, как говорится, на взлет, еще один — патент США №3599192 корпорации RCA 1971 года (с приоритетом от 1968 года) на дисковод для магнитного диска. В патентных заявках инженеров IBM, как положено, в конце идет список патентов их предшественников, а в них, свою очередь, есть такие же списки их предшественников. Если есть время и желание, можно почитать их в оригинале. 

Патент США №3599192
Патент США №3599192

Изобретения магнитного диска (сначала металлического или керамического из алюмосиликатов, а потом пластикового), его упаковки, а также дисковода родились не на пустом месте, а имели по меньшей мере двадцатилетнюю предысторию. В 1960-е годы уже появились прототипы настольных ПК — мини-компьютеры кабинетного размера, для которых действительно требовались магнитные носители меньше, конструктивно проще и дешевле, чем мейнфреймовские хранилища данных в виде огромных барабанов со стопкой намагниченных блинов внутри них, каждый из которых годился для сиденья качелей, причем не детских, а взрослых (такие фотографии можно встретить в газетах и журналах того времени). Над новыми вариантами магнитных хранилищ данных в компьютерах и их портативными носителями для физического обмена программами, то есть сравнительно небольшими объемами данных, между мейнфреймами работали инженеры и в Америке, и в Европе, и в Японии. Появление дискеты в такой обстановке было лишь делом времени. В этой гонке инженеры IBM оказались первыми, кто сделал дискету и дисковод к ней не только в виртуальном виде их описания в патентах или в виде лабораторных образцов, а в виде реального продукта, готового к массовому промышленному производству — 8-дюймовую дискету емкостью в 3000 перфокарт.

В дальнейшем ничего принципиально нового в дискете не появилось. Эволюция дискеты шла по пути миниатюризации ее и ее дисковода для ПК настольного размера, а потом лэптопов, а также совершенствования рецептуры ферромагнитного слоя на диске в плане повышения его коэрцитивности и плотности записи. На смену обычному оксиду железа (II) пришла его игольчатая форма γ-Fe2O3, потом — ферриты кобальта (CoO·Fe2O3) и бария (BaFe12O19). В итоге емкость одной трехдюймовой дискеты достигала 1,44 мегабайта. Были и вдвое более емкие, но таких было, что называется, капля в море.

Восьмидюймовой (20-сантиметрой) дискета пробыла пять лет, в 1976 году на рынок вышли дискеты размером 5¼ дюйма (13 см), а через десять лет, в 1981 году, — 3,5-дюймовые (9 см). Тогда дискета, кстати, перестала быть в буквальном смысле гибкой (флоппи-диском). Нет, диск внутри нее из полиэтилентерефталата с ферромагнитным напылением внутри нее по-прежнему был гибким, но если 8-ми и 5-дюймовую дискету можно было слегка согнуть руками (что было делать категорически нежелательно), то у трехдюймовой дискеты корпус относительно ее размера был слишком толстым и твердым для таких «экспериментов». 

Апогеем в биографии дискеты условно можно назвать 1990-й год. Их штамповали десятками и сотнями миллионов, а общее их число в мире измерялось, наверное, миллиардами. Например, располагая заводами в Японии, США и Канаде, а также новым заводом в Испания (в Барселоне) японская Kao Corporation, производившая до 1980-х годов только мыло и детские подгузники, переключилась на 3-дюймовые флоппи-диски и к 1990 году вышла на объем их производства в 13 миллионов штук в месяц. 

В том же 1990 году газета «Нью-Йорк Таймс» (номер от 14 марта) писала: «Гибкие диски и дисководы — портативные системы хранения данных, которые обычно считаются обыденной частью персональных компьютеров, — переживают всплеск инноваций, которые значительно увеличат их емкость и даже позволят им заменить жесткие диски или ленточные накопители в некоторых компьютерах. В текущем году, по словам руководителей отрасли, ожидается, что IBM Corporation представит персональные компьютеры с гибкими дисками диаметром 3,5 дюйма, которые могут хранить около 2,9 мегабайт информации, или около 2,9 миллионов букв и цифр. Диски, разработанные корпорацией Toshiba, обладают в два раза большей емкостью, чем самые вместительные гибкие диски такого размера. А две компании из Сан-Хосе — Brier Technology и Insite Peripherals — борются за то, чтобы вывести на рынок системы на гибких дисках, способные хранить более 20 мегабайт информации, объем, который конкурирует с емкостью некоторых жестких дисков. Несколько японских компаний, включая NEC, Matsushita и Citizen, также продемонстрировали системы на гибких дисках, способные хранить от 10 до 20 мегабайт. Существующие 3,5-дюймовые гибкие диски, которые в настоящее время превзошли старые 5,25-дюймовые диски в качестве доминирующего формата, могут хранить 1,4 мегабайта информации. Это эквивалентно почти 1000 машинописным страницам с двойным интервалом, что может показаться достаточным для любого».

Сегодня читать про то, что тысяча машинописных страниц через два интервала (40 авторских листов, или ровно половина романа Льва Толстого «Война и мир») достаточно для любого, можно только с улыбкой. Да и гибкие диски не заменили жесткие диски в ПК. Но люди старшего и среднего поколений прекрасно помнят времена «флоппинета», когда вместо того, чтобы ткнуть курсором или пальцем в иконку «Отправить», в карман клали дискету и ехали или шли пешочком к тому пользователю, точнее его компу, которому предназначалось то, что было записано на дискете. А дома или на работе у каждого было личное резервное хранилище данных в виде пластмассовых коробочек с дискетами, на этикетке каждой из которых было написано, что там записано.

Кое-где дискеты сохранились и используются до сих пор, но это, пользуясь палеонтологической терминологией, реликты. С конца 1990-х годов их начали вытеснять с рынка оптические (лазерные) диски, которые быстро эволюционировали. Что тут можно сказать? Видно, крепко сидела в инженерной мысли граммофонная пластинка Эмиля Берлингера образца 1890-х годов, если спустя век она, инженерная мысль, в абсолютной точности возродила 5-дюймовый диск Берлингера из эбонита со спиральной дорожкой. Отличия были не принципиальные: материал диска из другой разновидности полимера, а «звукосниматель» не механический, а оптический. 

Окончательно добил дискету принципиально новый по принципу записи данных USB-флеш-накопитель, или флешка, как его называют в народе. Можно даже с точностью до года и месяца назвать дату гражданской казни дискеты. Тут опять отличились японцы, которые за четверть века до этого, выбирая между подгузником и дискетой, решительно выбрали дискету. На этот раз их компания Toshiba в октябре 2014 года цинично перепрофилировала свой завод по выпуску дискет в овощную ферму.

Полезное от Онлайн Патент:

→ Что такое Реестр отечественного ПО?

→ Бесплатный онлайн-поиск по базам данных Роспатента и Мадридской системы (доступно после регистрации).

→ Может ли иностранная компания внести свою программу в Реестр отечественного ПО?

→ Как IT-компаниям сохранить нулевой НДС и попасть в Реестр отечественного ПО

→ Как запатентовать технологию?

Источник: https://habr.com/ru/companies/onlinepatent/articles/792664/


Интересные статьи

Интересные статьи

Привет, Хабр! Меня зовут Вадим Райский, и я работаю руководителем IT-проектов для департамента управления магазинами Fix Price. Сегодня поговорим о том, как мы в этом году запустили специальную экосис...
Это первая статья - историческая ретроспектива технологий и интерфейсов автоматизации сети. Если хочется более практического разбора, я отсылаю читателя к статье-спутнику!!!, в которой мы собираем лаб...
Habr Special — подкаст, в который будем приглашать программистов, писателей, ученых, бизнесменов и других интересных людей. Гость первого выпуска — Даниил Туровский, спецкор Медузы, который н...
В преддверии 22-летия Duke Nukem вчера мы писали об истории игры. Сегодня поговорим о дизайне уровней официальных релизов основной серии игр Duke Nukem, не спин-офф и тем более не сторонних м...
В сентябре мы выпустили тёмную тему официального приложения ВКонтакте для iOS, а неделю назад релиз состоялся и на Android. За этим запуском стоит большой совместный труд разработчиков и дизайн...