Μέσο αποθήκευσης δεδομένων

Τα μέσα αποθήκευσης δεδομένων είναι συσκευές χρήσιμες για την αποθήκευση δεδομένων και πληροφοριών. Στην επιστήμη υπολογιστών συνήθως θεωρούνται ως η δευτερεύουσα μνήμη ενός ηλεκτρονικού υπολογιστή, κατ' αντιδιαστολή με την πρωτεύουσα κύρια μνήμη.

 Η αρχαιότερη γνωστή μορφή αποθηκευτικού μέσου χρονολογείται στο 1725 και αποτελεί εφεύρεση του Μπαζίλ Μπουσόν (Basile Bouchon), ο οποίος χρησιμοποίησε διάτρητο χαρτί με επαναλαμβανόμενο μοτίβο, με σκοπό να σώσει διάφορα πατρόν για ρούχα. Ωστόσο η πρώτη αληθινή πατέντα για αποθήκευση δεδομένων χρονολογείται στις 23 Σεπτεμβρίου 1884 και ανήκει στον Χέρμαν Χόλλεριθ (Herman Hollerith). Η εφεύρεση του Χόλλεριθ χρησιμοποιήθηκε για 9 δεκαετίες, έως και τα τέλη του 1970. Το όνομα της: διάτρητη κάρτα ή punched card, γνωστή και ως κάρτα Χόλλεριθ. Η φωτογραφία παρουσιάζει ένα δείγμα μίας διάτρητης κάρτας. Είναι μία κάρτα 90 στηλών η οποία κυκλοφόρησε στις αρχές της δεκαετίας του 1970. Επειδή η ποσότητα δεδομένων, η οποία μπορούσε να αποθηκευτεί στις διάτρητες κάρτες δεν ήταν αρκετή, η κύρια λειτουργία της κάρτας δεν ήταν η αποθήκευση μεγάλου αριθμού δεδομένων, αλλά η αποθήκευση ρυθμίσεων και εντολών για διάφορες μηχανές. Η πρώτη γνωστή απόπειρα χρησιμοποίησης διάτρητης ταινίας (paper tape), ήταν το 1864 από τον Αλεξάντερ Μπέιν (Alexander Bain), εφευρέτη του φαξ και του ηλεκτρικού τηλέγραφου. Κάθε γραμμή της ταινίας αντιπροσώπευε ένα χαρακτήρα. Καθώς υπήρχε η δυνατότητα αναδίπλωσης της ταινίας, η δυνατότητα αποθήκευσης δεδομένων αυξήθηκε σημαντικά, συγκριτικά με τις διάτρητες κάρτες. To 1946 η RCA (Radio Corporation of America) ξεκίνησε την ανάπτυξη της λυχνίας (selectron tube), μια προγενέστερη μορφή μνήμης υπολογιστή με μέγιστο μέγεθος 10 ίντσες και μέγιστη χωρητικότητα 4.096 bits. Καθώς η τιμή των λυχνιών αυτών ήταν απαγορευτική για την εποχή τους, η ανταπόκριση από την αγορά δεν ήταν θερμή. Στις αρχές της δεκαετίας του 1950, μαγνητικές ταινίες πρωτοχρησιμοποιήθηκαν από την IBM για αποθήκευση δεδομένων. Ο αποθηκευτικός χώρος των μαγνητικών ταινιών ήταν 10.000 φορές μεγαλύτερος των καρτών, γεγονός το οποίο συντέλεσε στην άμεση επιτυχία του μέσου και το καθιέρωσε ως το δημοφιλέστερο αποθηκευτικό μέσο της δεκαετίας του 1980. Η κασέτα μαγνητικής εγγραφής (compact cassette) ανήκει στην κατηγορία των μαγνητικών ταινιών. Ωστόσο αξίζει ειδικής μνείας μιας και χρησιμοποιήθηκε πάρα πολύ. Η κασέτα κυκλοφόρησε το 1963 από την Philips. Χρειάστηκαν όμως 17 χρόνια για να γίνει το γνωστό και δημοφιλές μέσο αποθήκευσης. Η κυκλοφορία των υπολογιστών ZX Spectrum, Commodore 64 και του Amstrad CPC συντέλεσε κατά πολύ στην διάδοση της. Μία κασέτα 90 λεπτών μπορούσε να αποθηκεύσει από 700 kB έως και 1 MB δεδομένων στην κάθε της πλευρά. Για την αποθήκευση δεδομένων ενός DVD θα χρειάζονταν δηλαδή 4.500 κασέτες και 281 μέρες. Ο 16 ιντσών περιστρεφόμενος μαγνητικός κύλινδρος (magnetic drum) με δυνατότητα 12.500 περιστροφών το λεπτό, πρωτοχρησιμοποιήθηκε στον υπολογιστή ΙΒΜ 650 στα μέσα της δεκαετίας του 1950. Είχε δυνατότητα αποθήκευσης 10.000 χαρακτήρων. Το 1969 παρουσιάστηκε η πρώτη δισκέτα (floppy disk). Ήταν μία δισκέτα 8 ιντσών με δικαίωμα ανάγνωσης (όχι εγγραφής) και ο αποθηκευτικός χώρος ήταν της τάξης των 80 ΚΒ. Έπειτα από τέσσερα χρόνια, το 1973, μία παρόμοια δισκέτα με το ίδιο μέγεθος μπορούσε να αποθηκεύσει 256 ΚΒ δεδομένων και επιπλέον έδινε την δυνατότητα επανεγγραφής. Η τάση αυτή συνεχίστηκε - μικρότερο μέγεθος, μεγαλύτερος αποθηκευτικός χώρος - και στα τέλη της δεκαετίας του 1990 κυκλοφορούσαν πλέον δισκέτες 3,5 ιντσών οι οποίες μπορούσαν να αποθηκεύσουν 1.44 MB δεδομένων. Η ΙΒΜ παρουσίασε τον Σεπτέμβριο του 1956 τον 305 RAMAC. Ο συγκεκριμένος υπολογιστής έφερε την επανάσταση στο χώρο, καθώς είχε αποθηκευτικό χώρο της τάξεως των 4,4 MB (5 εκατομμύρια χαρακτήρες), μέγεθος τεράστιο για εκείνη την εποχή. Τα δεδομένα αποθηκεύονταν σε 50 μαγνητικούς δίσκους των 24 ιντσών. Περισσότερα από 1.000 συστήματα 305 RAMAC κατασκευάστηκαν και η παραγωγή του διακόπηκε το 1961. Η ΙΒΜ ενοικίαζε τον υπολογιστή για το ποσό των $3.200 ανά μήνα. Ο σκληρός δίσκος βρίσκεται ακόμη και σήμερα σε στάδιο περαιτέρω εξέλιξης. Ο Hitachi Deskstar 7K500 ήταν ο πρώτος σκληρός δίσκος ο οποίος μπορούσε να αποθηκεύσει 500 GB δεδομένων, δηλαδή 120.000 φορές περισσότερα δεδομένα από τον 305 RAMAC της IBM, ενώ αρκετοί σύγχρονοι σκληροί δίσκοι φθάνουν σε χωρητικότητα τα 4 ΤΒ σε εσωτερικές συσκευές και τα 8 TB σε εξωτερικές. To 1958 επινοήθηκε η τεχνολογία του LaserDisc (δίσκος μεγάλου μεγέθους με αναλογική αποθήκευση δεδομένων), ωστόσο πέρασαν αρκετά χρόνια μέχρι την πρώτη παρουσίαση του σε κοινό (1972). Το προϊόν ήταν διαθέσιμο στην αγορά το 1978. Δεν ήταν δυνατή η αποθήκευση δεδομένων στο LaserDisc, παρά μόνο η αποθήκευση εικόνας και βίντεο σε αυξημένη ποιότητα συγκριτικά με τις τότε διαθέσιμες τεχνικές (VHS). To Compact Disc (CD) είναι το πρώτο ψηφιακό μέσο για αναπαραγωγή μουσικής. Αναπτύχθηκε σε συνεργασία των Sony και Philips το 1979 και έφτασε στην αγορά στα τέλη του 1982. Στα μέσα της δεκαετίας του 1980 έγινε δημοφιλές και στους υπολογιστές, ενώ με την εγγράψιμη του μορφή (CD-R) και την επανεγγράψιμη (CDR-W) και την παρουσίαση των αντίστοιχων συσκευών εγγραφής/επανεγγραφής, κατέκλυσε κυριολεκτικά την αγορά καλύπτοντας μια μεγάλη γκάμα χρήσεων. Ένα τυπικό CD μπορεί να αποθηκεύσει 700 ΜΒ δεδομένων, ενώ υπάρχει και έκδοση που φτάνει τα 800 MB. Το DVD (Digital Versatile Disc) είναι ένα CD το οποίο χρησιμοποιεί μία διαφορετική μέθοδο τεχνολογίας laser. Το μήκος κύματος του laser χρησιμοποιεί υπέρυθρη ακτινοβολία στα 780 nm (Το CD χρησιμοποιεί 625 με 650 nm) γεγονός το οποίο δίνει την δυνατότητα στο DVD να αποθηκεύσει περισσότερα δεδομένα στον ίδιο χώρο. Ένα DVD έχει χωρητικότητα 4,7 GB ενώ τα Dual Layer DVD (διπλής επίστρωσης) έχουν χωρητικότητα 8,5 GB. Χρειάζονται 6.000 δισκέτες για να αποθηκεύσουν τα δεδομένα ενός DVD ή 4.500 κασέτες με χρόνο εγγραφής 280 ημερών. Η μάχη για την επικράτηση του σημερινού μέσου πραγματοποιήθηκε το 2007 - 2008 ανάμεσα σε δυο «μονομάχους»: το Blu-Ray και το HD-DVD. Tόσο το HD-DVD όσο και το Blu-Ray βασίζονται στην τεχνολογία του blue-violet laser και προσφέρουν πολλαπλές δυνατότητες αποθήκευσης συγκριτικά με τα σύγχρονα DVD, επειδή το μήκος κύματος του laser που χρησιμοποιείται είναι μικρότερο σε σχέση με το κόκκινο των DVD. Ωστόσο, τα δύο format είναι πλήρως ασύμβατα μεταξύ τους. Το HD DVD είναι χωρητικότητας 15 GB σε δίσκους ενός layer και η δομή του είναι αντίστοιχη με τα σημερινά DVDs. Το Blu-Ray φτάνει τα 25 GB, ενώ η δομή του εγγράψιμου layer το φέρνει πολύ πιο κοντά στο laserdisc. Στις 19 Φεβρουαρίου 2008, η Toshiba, ο κύριος υποστηρικτής και δημιουργός του HD-DVD ανακοίνωσε τη διακοπή της παραγωγής των HD-DVD καθώς και των HD-DVD Drives, αφού το Blu-Ray Disk είχε ήδη νικήσει - όπως είχε γίνει κάποτε μεταξύ VHS και ΒΕΤΑ, τα δύο μαγνητικά format που μάχονταν για την επικράτησή τους στα γνωστά βίντεο της δεκαετίας του 1980. Κάτι παρόμοιο είχε γίνει και με τα DVD, αφού παρουσιάστηκαν τρία format (DVD-R, DVD+R και DVD-RAM) αλλά τελικά επικράτησαν δύο. Υπάρχουν πολλές άλλες μορφές αποθηκευτικών μέσων, όπως κάρτες μνήμης (SD, CF, Flash κτλ), Memory Stick, μνήμη USB. Μία καινούργια τεχνολογία, η οποία παρουσιάζει πολύ μεγάλο ενδιαφέρον, είναι η ιδέα των Holographic Versatile Discs (HVD). Χρησιμοποιώντας την τεχνική της ταυτόγραμμης ολογραφίας (collinear holography), 2 laser, ένα μπλε-πράσινο και ένα κόκκινο, εστιάζουν ως μία ακτίνα στο ίδιο σημείο. Με την τεχνική αυτή το HVD καταφέρνει να αυξήσει κατά πολύ την χωρητικότητα ενός δίσκου, συγκριτικά με τις τεχνικές που χρησιμοποιούνται στα HD DVD όσο και το Blu-Ray (Χωρητικότητα: 3,6 TB ή αλλιώς το περιεχόμενο 160 Blu-Ray discs). Επίσης μια άλλη τεχνολογία έχει ως βάση το φθορισμό. Σύμφωνα με αυτή, σε ένα δισκάκι θα μπορούν να υπάρχουν έως και 10 στρώσεις (layers), σε αντίθεση με τους σημερινούς δίσκους που έχουν το πολύ δύο, αφού αυξάνοντας τις στρώσεις αυξάνεται εκθετικά η απώλεια δεδομένων στις ανώτερες στρώσεις. Έτσι θα μπορούμε να δούμε χωρητικότητες της τάξης των 47 GB (από ένα single layer DVD) έως και 500 GB (από dual layer Blu-ray), δηλαδή 0,5 TB. Historical Notes about the Cost of Hard Drive Storage Space