سیر تکامل حافظه های ذخیره سازی

از آنجایی که همیشه اطلاعات و حفظ آن‌ها اهمیت زیادی داشته و با توجه به افزایش حجم اطلاعات مورد نیاز، همواره موضوع ذخیره‌سازی داده‌ها از اهمیت ویژه‌ای برخوردار بوده است. با توجه به اهمیت و حجم اطلاعات قابل ذخیره، طی سال‌های گذشته تکنولوژی‌های مختلفی عرضه شده است که هدف آن‌ها سرعت بیشتر، ذخیره‌سازی بیشتر اطلاعات و کاهش ابعاد دستگاه نگهدارنده‌ی داده‌ها بوده است. در این مطلب قصد داریم مروری کوتاه داشته باشیم بر تکنولوژی‌ها و دستگاه‌های مختلف حافظه ذخیره سازی که سال‌های زیادی با انواع آنها سروکار داشته‌ایم.

در طول تاریخ رایانه، “فضای ذخیره‌سازی دایم” یکی از جنبه‌های دردسرآفرین بوده است و بیش از هر عامل دیگری برای کاربر، ایجاد محدودیت کرده است. از زمانی که رایانه‌ها از کارت‌های پانچ‌‌ و نوارهای مغناطیسی برای دریافت داده‌های ورودی و ذخیره‌سازی آن‌ها در هارد دیسکی به اندازه‌ی یخچال استفاده می‌کردند، تا دنیای دیجیتال امروز استفاده از حافظه‌های غیر فرار از موارد مورد اهمیت بوده است.

برای درک تفاوت میان سیستم ذخیره‌سازی رایانه و حافظه­‌ی رایانه (‌حافظه‌ی فرار: DRAM) باید به گذشته برگردیم. زمانی که IBM کارت پانچ‌های معروفش را به دنیا معرفی کرد‌.

 

کارت پانج و نوار ( قرن هجدهم ):

خیلی سال‌ها قبل‌تر از این که رایانه‌های دیجیتالی در سال ۱۹۴۰ پدیدار شوند، کارت‌های پانچ جهت ذخیره‌ی داده‌های ورودی به داخل سیستم‌های مکانیکی، از دستگاه‌های بافندگی و پیانو گرفته تا ماشین‌های جدول‌بندی داده، مورد استفاده قرار می‌گرفت و درست نقطه‌ی شروع ماجرا از همین‌جا آغاز شد. کارت‌های پانچ کارت‌های سنگینی بودند که روی آنها می‌توانستیم الگوی شبکه‌ای را ببینیم. در کنار این الگو، شیارهای پانچ شده‌ای وجود داشت که امکان اسکن ساده‌ی آن‌ها برای پروژه‌هایی با داده‌های سنگین وجود داشت. این کارت‌‌ها برای اولین بار ابتدای قرن ۱۸ میلادی معرفی شد ولی شکل مدرن کارت‌های پانچ سال ۱۸۹۰ توسط هرمان هولریث در آمریکا عرضه شد.

بعد از کارت‌های پانچ، نوار کاغذی معرفی شد که مانند کارت‌های پانچ بود ولی برای این که از آن‌ها راحت‌تر استفاده شود، به یکدیگر چسبیده بودند.

تا اواسط دهه‌ی ۷۰ میلادی شاهد پیشرفت‌های مداوم در کارت‌های پانچ بودیم ولی بعدها با حضور کامپیوترهای سریع‌تر، ارزان‌تر و اقتصادی، رفته‌رفته استفاده از کارت‌های پانچ کمرنگ‌تر شد. اما جالب است بدانید هنوز هم برای برخی از کارها مانند ثبت رکوردهای مربوط به ماشین‌های رای‌گیری حتی در انتخابات سال ۲۰۱۲ از کارت‌های پانچ استفاده شد.

 

لوله ذخیره‌سازی (سال ۱۹۴۶):

وقتی درباره‌ی ذخیره‌سازی لوله‌ای صحبت می‌کنیم تنها دو بازیگر اصلی وجود دارد؛ ویلیامز کیلبرن و سلکترون. هر دو ماشین به عنوان حافظه‌ی تصادفی کامپیوتر شناخته می‌شدند و به عنوان لوله‌های نمایش اشاعه‌ی کاتد الکتروستاتیکی برای ذخیره‌ی داده‌ها به کار می‌رفتند.

البته بین دو تکنولوژی گفته شده کمی تفاوت وجود داشت ولی در نهایت هر دو از پرتو نگهدارنده برای سه بخش نوشتن، خواندن و نگهداری الگو بهره می‌گرفتند. اپراتور برای خواندن اطلاعات از یک تفنگ خواندن استفاده می‌کرد که در ولتاژ مشخص شده اطلاعات اسکن می‌شدند.

حافظه‌هایی با مغزی مغناطیسی (سال ۱۹۴۷):

تکنولوژی هسته یا مغزی مغناطیسی یکی از استانداردهای طلایی برای ذخیره‌سازیاطلاعات است و ۲۰ سال به عنوان برترین فناور در پردازش و حفظ اطلاعات حرف اول را می‌زد.دراین تکنولوژی برای ایجاد  شبکه ای با بخش‌های داخلی محورهای (X) و (Y) از آهنربا استفاده می‌شد تا محل مورد نظر برای نگهداری اطلاعات جایگاه مشخص و مجزایی داشته باشد. زمانی که این حافظه به جریان الکتریسیته وصل شود، این بخش‌های شبکه ای برای ذخیره‌ی ۰ و ۱به صورت خلاف عقربه‌های ساعت یا موافق عقربه‌های ساعت می‌چرخند. برای خواندن اطلاعات، این فرایند برعکس عمل می‌کند.

(Core) اولین نوع محبوب حافظه در دستگاه‌های مصرفی بودکه از تکنولوژی دسترسی تصادفی استفاده می‌کرد و به صورت (RAM) شناخته می‌شد. درآن زمان حافظه‌های دسترسی تصادفی مهمترین تکنولوژی بودکه قواعد بازی را تغییر داد و کاربران می‌توانستند به هر بخش از حافظه با میزان مشخصی از اطلاعات دسترسی داشته باشند. بعدها با معرفی حافظه‌های نیمه هادی، این تکنولوژی نیز پیشرفت کردو حالا در بیشتر دستگاه‌ها از تراشه‌های (RAM) استفاده می‌شود.

نوار مغناطیسی (۱۹۵۱):

سال ۱۹۵۱ نخستین رایانه‌ی تجاری با نام یونیواک UNIVAC عرضه شد که شامل بخشی به نام یونیورسو UNIVERSO بود. یونیورسو اطلاعات نوار مغناطیسی را بازخوانی می‌کرد. این نوار از یک رشته‌ی نازک مسی نیکل‌اندود ساخته شده بود. (به جای پلاستیکی فلزی بود) این حافظه نوار مغناطیسی در مقایسه با کارت‌های پانچ از توانایی بیشتری برای ذخیره‌ی داده برخوردار بود و می‌توانست ۷۲۰۰ کاراکتر در ثانیه را انتقال دهد.

در همان زمان بود که IBM در زمینه‌ی ذخیره‌سازی اطلاعات روی نوار پلاستیکی پوشیده شده از مواد فرومغناطیس مشغول به کار شد. این نوع نوار شباهت زیادی به نوار کاست‌های صوتی داشت. نوارهای جدید IBM در ۷۰۰ رایانه مورد استفاده قرار گرفت و در سال ۱۹۵۲ معرفی شد. موفقیت تجاری و سهولت تولید این نوارها باعث شد که به سرعت جایگزین کارت‌های پانچ شوند و برای ذخیره‌ی اطلاعات رایانه‌ها مورد استفاده قرار گیرند.

نوارکاست (سال ۱۹۶۳):

نوارهای کاست که خیلی‌ها با آن خاطره دارند در واقع از یک نوار مغناطیسی تشکیل شده بود که دور دو قرقره پیچیده می‌شد و داخل یک محفظه‌ی سخت پلاستیکی قرار داشت. با چرخیدن قرقره‌ها، رکوردهای ویژه‌ای با استفاده از سیستم کدینگ مغناطیسی در الگوهای مثلثی یا دایره‌ای روی سطح نوار شروع به نوشتن اطلاعات می‌کردند. زمانی که در نوار کاست درضبط صوت در حال پخش بود، دو هد آن نوار را با سرعت استاندارد پخش می‌کردند و سیستم الکترومغناطیسی داخل کاست شروع به خواندن داده‌ها و ایجاد صدای خروجی می‌کرد.

اواخر دهه‌ی ۶۰، زمانی که هنوز از کارت‌های پانچ و نوارهای مغناطیسی برای انتقال اطلاعات رایانه استفاده می‌شد، IBM دست به ارایه‌ی ابزاری قابل حمل، ارزان‌قیمت و قابل اعتماد به نام فلاپی دیسک زد. اولین فلاپی دیسک، که در سال ۱۹۷۱ منتشر شد، دارای قطر ۸ اینچ بود و می‌توانست تنها ۸۰ کیلوبایت اطلاعات را فقط به صورت خواندنی ذخیره کند. (تصویر آن را در بالا مشاهده می‌کنید). پس از آن در سال ۱۹۷۲ شرکت ممورکس (Memorex) اولین فلاپی دیسک خواندنی/ نوشتنی را ابداع کرد و در سال ۱۹۷۳ شرکت IBM شروع به جایگزینی کارت پانچ خوان‌ها با درایوهای فلاپی کرد.

با گذر زمان، معلوم شد که دیسک‌های ۸ اینچی برای استفاده در ریزرایانه‌ها بسیار بزرگ هستند. از این رو در دهه‌ی ۷۰ بود که دیسک‌های ۱/۴ ۵ اینچی به عرصه‌ی ظهور رسیدند. هر چند که این درایوها قادر به ذخیره‌ی کمتری از داده‌ها بودند، اما تولید ارزان‌تری داشتند.

فلاپی (دهه ۷۰ میلادی):

فلاپی دیسک‌ها نیز مانندنوارکاست، از سطحی بهره می‌گرفت که برای ذخیره‌ی داده ها از دیسک مغناطیسی داخلی استفاده می‌کرد. زمانی که فلاپی دیسک را داخل دیسک درایو قرار می‌دادیم، سیستم الکترومغناطیسی روی سطوح مختلف فلاپی دیسک به وجود می امد تا بتتواند از بخش‌های مختلف اطلاعات را بازیابی کند.

اولین فلاپی دیسک با نام فلاپی معرفی شد که در واقع یک تکه‌ی پلاستیکی باریک و منعطف برای نگهداری مواد مغناطیسی داخل بود. این دیسک‌ها ابتدا ۸ اینچی بودند که بعدا نسخه‌ی ۵ ۱/۴ معرفی شد و بعد از آن نیزنسخه‌ی کوچکتر دیکست‌ها به صورت ۳ ۱/۲ در اختیار کاربران قرارگرفت.

دیسک لیزری (سال ۱۹۷۸):

با اینکه دیسک‌های لیزری مانند سی‌دی و ‌دی‌وی‌دی‌های امروزی بودند ولی اندازه‌های آنها کمی بزرگترو کاربردی کاملا متفاوت داشتند. دیسک‌های لیزری برای نگهداری اطلاعات صوتی و تصویری استفاده می‌شد که داده‌ها با فرایندی به عنوان (pulse-width modification) روی سطح دیسک قرار می‌گرفت. برای پخش حافظه دیسک لیزری از پخش کننده‌ی مخصوص آن استفاده می‌شد که از یک لوله‌ی لیزری هلیوم-نئون برای رمزگشایی اطلاعات ذخیره شده بهره می‌ گرفت.

هارد دیسک (دهه‌ ۹۰ میلادی ):

هارد دیسک‌ها یا (HDD) اطلاعات را روی ماده‌ای فرومغناطیسی باریک روی سطح یک پلاتر در حال چرخش نگه می‌دارند. داده‌ها با تغییر سریع ترتیب بیت‌های باینری (دودویی) روی سطح پلاتر خوانده می‌شود. سپس با تشخیص جابجایی سطح مغناطیسی میان صفر و یک‌ها، اطلاعات خوانده می‌شود.

هارد دیسک سال ۱۹۵۶ توسط (IBM) معرفی شد و اندازه‌ی اولیه‌ی آن به اندازه‌ی یک ماشین ظرفشویی و فضای آن کمتر از یک فلاپی دیسک ۳.۵ اینچی بود. اما رفته‌رفته با پیشرفت تکنولوژی اندازه هارد دیسک‌ها کوچکتر و فضای حافظه ذخیره‌سازی آنها بیشتر شد؛ به گونه‌ای که هنوز هم به عنوان یکی از ابزارهای ذخیره‌سازی کاربرد وسیعی دارند.

درحالی که سرعت نسخه‌های اولیه هارد دیسک ۱۲۰۰ دور در دقیقه بود، این میزان در هارد دیسک‌های جدید به ۷۲۰ دور در دقیقه رسیده است و می‌تواند تا ۱۵۰۰۰ دور در دقیقه نیز باشد.

دیسک فشرده (سال ۱۹۷۹):

سی‌دی‌ها از همان تکنولوژی دیسک‌های لیزری ولی به روت فرمت دیجیتالی بهره می‌برند. نحوه‌ی ذخیره‌سازی اطلاعات نیز همانند دیسک‌های لیزری است و به جای داده‌های آنالوگ، اطلاعات به صورت سری ۱ و ۰ نوشته می‌شوند. برای خواندن دیسک‌های فشرده اطلاعات براساس اندازه‌گیر لیزری اندازه و فاصله‌ی میان بیت‌ها خوانده می‌شود.

ویژه‌ی دیسک فشرده نیز از همکاری فیلیپس و سونی شکل گرفت که در نهایت به عنوان نسل جدیدی از ابزارهای ذخیره‌کننده‌ی اطلاعات به ویژه فایل‌های صوتی و تصویری جایگزین نوار کاست و نوار ویدیویی شد.

امروزه برای جذابیت بیشتر سی دی و دی وی دی ها به خصوص لوح های فشرده و پکیج های مرتبط به کسب و کار های خاص طرح های منحصر به فردی را بر روی این محصولات و قاب آنها چاپ می میکنند برای مطالعه مقاله مرتبط با ایده های خلاقانه طرح روی سی دی و قاب سی دی اینجا و برای مشاهده انواع قاب و خدمات چاپ روی سی دی فروشگاه چاپ سینا اینجا کلیک کنید .

دی وی دی و بلوری :

دیسک‌های دی‌وی‌دی و بلوری از نظر تکنولوژی فرقی با سی‌دی‌ها ندارند و تنها تفاوت آن‌ها را باید حجم فضای حافظه ذخیره‌سازی بدانیم. علاوه بر این روش بازیابی اطلاعات نیز کمی فرق می‌کند؛ چرا که از دو تکنولوژی لیزری متفاوت برای خواندن اطلاعات موجود روی دیسک بهره گرفته می‌شود.

در حالی که حجم یک سی‌دی ۷۰۰ مگابایت است، حجم دی‌وی‌دی به ۴.۷ گیگابایت و در نسخه‌های دولایه به ۱۷ گیگابایت می‌رسد. حداکثر رزولوشن دی‌وی‌دی ۴۸۰ پیکسل است ولی حداکثر رزولوشن دیسک‌های بلوری به ۱۰۸۰ پیکسل می‌رسد.

 

درایو جامد (SSD) و فلش مموری:

اس‌اس‌دی یا همان درایو جامد را باید نسل جدیدترین از ابزار‌های ذخیره‌سازی بدانیم که با توجه به اندازه‌ی کوچکتر، سرعت بیشتر و پایداری بهتر، عملکرد خیره‌کننده‌تری نسبت به هارد دیسک‌ها دارند و از طرفی مصرف انرژی آنه کمتر است. عملکرد درایو جامد چیزی شبیه همان (RAM) است و نیازی به قطعات متحرک ندارد.

حافظه‌های فلش نیز که محبوبیت زیادی دارند از تکنولوژی (Flash) برای ذخیره‌سازی اطلاعات روی کارت‌های (SD) یا درایوهای (USB) بهره می‌برند؛ و یکی از کوچکترین، سریع‌ترین و قابل حمل‌ترین گزینه‌ها به شمار می‌روند.حافظه‌ های قابل حمل مدرن می‌توانند تا ۵۱۲ گیگابایت اطلاعات را ذخیره کنند که نه تنها نشان می‌دهد قابلیت حمل خوبی دارند، بلکه به خوبی می‌توانند جایگزین حافظه ذخیره سازی دیسک‌های سخت شوند.