فرادرسمروری کوتاه بر تاریخچه ذخیرهسازی اطلاعات از دیروز تا امروز
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 ذخیره سازی که سالهای زیادی با انواع آنها سروکار داشتهایم.
خط زمانی ذخیرهسازی اطلاعات
فرمتهای مختلف ذخیرهسازی دادهها همیشه در حال تغییر است ولی چیزی که ثابت مانده قانون مور بوده که در تاریخ پردازش، تقسیم تکنولوژی و افزایش قدرت در یک بازهی دو ساله با آن مواجه هستیم. در حالی که قانون مور میگوید باید بتوانیم تعداد ترانزیستورهای یک مدار مجتمع را دو برابر کنیم، ولی این قانون در تکنولوژی نیز تعمیم یافته است و به معنای افزایش قدرت پردازش در بازهی زمانی هر دو سال یک بار است.
کارتهای پانچ و نوار کاغذی (قرن هجدهم)
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 18 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.
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.
فلاپی دیسک (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 5 1/4 معرفی شد و بعد از آن نیزنسخهی کوچکتر دیکستها به صورت 3 1/2 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 دیسک لیزری از پخش کنندهی مخصوص آن استفاده میشد که از یک لولهی لیزری هلیوم-نئون برای رمزگشایی اطلاعات ذخیره شده بهره می گرفت.
ذخیرهسازی دادهها با استفاده از تکنولوژیهای مدرن
از دهه ۹۰ میلادی تکنولوژیهای مدرن به کمک ذخیرهسازی اطلاعات میآیند و انواع مختلفی از ابزارهای ذخیرهسازی دادهها را پدید میآورند که در این قسمت از مقاله به بررسی آنها میپردازیم:
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 1956 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 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.
دی وی دی و بلوری
دیسکهای دیویدی و بلوری از نظر تکنولوژی فرقی با سیدیها ندارند و تنها تفاوت آنها را باید حجم فضای 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.حافظههای 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 دیسکهای سخت شوند.
پیش به سوی حذف ذخیرهسازی فیزیکی
از آنجایی که تکنولوژی ذخیرهسازی اطلاعات و ارتباط جهانی همواره در حال پیشرفت است، نسل جدیدی ذخیرهسازی دادهها نیز با پیشرفت چشمگیری همراه بوده است و کمکم ذخیرهسازی فیزیکی حذف خواهد شد.
پخش آنلاین محتوا
بزرگترین رقیب سیدی، دیویدی و بلوری را باید سرویسهای پخش آنلاین محتوا مانند نتفلیکس، هولو، آمازون اینستنت، آیتیونز، یوتیوب و... بدانیم که محتوای صوتی و تصویری را به صورت لحظهای با کیفیت بالا در اختیار کاربران قرار میدهند.
با توجه به سهولت کاربری این سرویسها و هزینههای مقرون به صرفهای که دارند و با توجه به عرضهی سریع محتوا، باید آیندهی ذخیرهسازی دادهها در بخش سرگرمی را کاملا به صورت مجازی تصور کنیم.
تکنولوژی ابری
در حالی که سرویسهای پخش آنلاین در حال حذف سیدی، دیویدی و دیسکهای بلوری هستند، تکنولوژی ابری نیز به همین شکل هارد دیسکها، دیسکهای جامد و فلش مموریها را از دور خارج خواهد کرد.
سرویسهای ذخیرهسازی اطلاعات در فضای ابری مانند گوگل درایو و دراپ باکس نه تنها فضای بسیار خوبی را در اختیار کاربران قرار میهند، بلکه امنیت بالایی دارند، هزینههای انها معقول است و هر زمان از هر جایی که بخواهید به اطلاعات خود دسترسی دارید.
آیندهی ذخیرهسازی اطلاعات
با توجه به سیر تکاملی و پرسرعت ذخیرهسازی اطلاعات در سالهای اخیر، به نظر میرسد آینده این فرایند بسیار شگفتانگیز باشد، در بخش زیر دو نوع از تکنولوژی ذخیرهسازی در آینده را بررسی میکنیم:
ذخیرهسازی هولوگرافیک
در حالی که تکنولوژیهای ذخیرهسازی فعلی به ابزارهای مغناطیسی و نوری وابستهاند و خواندن اطلاعات فقط از روی یک بیت از سطح شی در لحظه اتفاق میافتد، تکنولوژی ذخیرهسازی هولوگرافی آمده است تا گامی بزرگ در این بخش بردارد.
این تکنولوژی میتواند میلیون بیت را به صورت موازی بخواند و برخلاف روش خواندن بیت به بیت، میتواند ظرفیت بالایی از اطلاعات را در مقایسه با ابزارهای ذخیرهسازی فعلی، نگهداری کند.
ذخیرهسازی DNA
در مجلهی علمی (Nature) مقالهای منتشر شده است که نشان میدهد محققان توانستهای با موفقیت ۵ میلیون بیت اطلاعات متنی و صوتی را با موفقیت از طریق یک مولکول (DNA) به اندازهی یک ذره خاک، استخراج و بازتولید کنند. اطلاعات بازیابی شده شامل یک کلیپ صوتی ثانیهای، تصویری از مقر تیم محققان در انگلستان، مقالهی معتبری دربارهی ساختار (DNA) از جیز واتسون و یک فایل برای تشریح روشهای مورد استفاده در رمزنگاری و تبدیل دادهها بوده است.
اگر به مقاله علاقهمند بودهاید، شاید مقالهها و آموزشهای زیر نیز برای شما جذاب باشد:
- جابجایی دادهها-- بررسی یک مشکل رایج در دنیای علم دادهها
- کاربرد داده کاوی در مهندسی صنایع
- همه نکاتی که باید در مورد بازیابی دادهها بدانید
--
