50 let na datových páskách

Nová technologie zdvojnásobuje kapacitu V prosinci 1952 představila IBM magnetopáskové jednotky, které byly schopny ukl...


Nová technologie zdvojnásobuje kapacitu
V prosinci 1952 představila IBM magnetopáskové jednotky, které byly schopny
ukládat digitální informace na médium, jež se do té doby používalo pouze k
záznamu zvuku. Jednalo se o první komerčně vyráběné počítačové pásky. Vyvinula
je americká společnost 3M (dnes divize firmy Imation), která byla v té době
výrobcem audiopásek. Na základě zkušeností s výrobou pásek pro záznam zvuku
začala firma 3M již v roce 1947 vyvíjet magnetické médium pro ukládání
informací v digitální podobě. Úkolem této technologie bylo nahradit způsob
záznamu dat na děrné štítky.
Výsledkem byla magnetická páska s hustotou záznamu cca 100 bitu na palec (bpi),
což odpovídalo zhruba 140 bajtům na stopu (1 stopa = 30,48 cm). Při délkách v
řádu stovek stop bylo na jednu cívku s páskou možné nahrát jeden až dva
megabajty dat. Mechaniky, schopné tyto pásky číst a zapisovat, měly rozměry
středně velké šatní skříně. V roce 1954 se podařilo vyrobit magnetickou páskou
pracující s hustotou záznamu 200 bpi a dvojnásobnou čtecí rychlostí.
V roce 1957 představila firma 3M pásku využívající tenkou, předepnutou, a tudíž
stabilní polyesterovou fólii jako nosný materiál a plastový film překrývající
vlastní magnetickou vrstvu. Díky tomu měla páska hladší povrch, který šetřil
čtecí a záznamové hlavy, a médium bylo zároveň odolnější vůči vlivům vzdušné
vlhkosti. Ta byla hlavním nepřítelem dříve používaných pásek, jež měly
magnetický povrch z jemně rozemletého oxidu železitého. Částečky oxidu
železitého však vlivem vzdušné vlhkosti někdy "rezly".
Pásky brzy překročily hustotu záznamu 1 600 bpi a umožňovaly uložit stovky
megabajtů. Postupně se vylepšovala i vlastní magnetická vrstva pásky. Částečky
obsahující železo byly nahrazeny ještě jemnějšími, rovnoměrněji rozloženými
neželeznými částečkami. Díky tomu se dařilo stále zvyšovat hustotu záznamu.
Klíčem k růstu kapacit bylo řešení následujícího fyzikálního problému: čím
menší jsou magnetické částečky, tím těsněji je možné je naskládat k sobě; při
neustálém zmenšování velikosti částeček se však zároveň zmenšovala plocha pro
vytvoření magnetické polarity. Vývojáři byli přesvědčeni, že jakmile tyto
částečky dosáhnou určité minimální velikosti, nebudou schopné trvale udržet
nastavenou magnetickou polaritu a budou ji měnit podle magnetismu okolí. Z
poznatku současné vědy ale vyplývá, že tato fyzikální mez, tzv. paramagnetický
limit, nebyla ještě ani zdaleka dosažena a další vývoj magnetických pásek budou
pravděpodobně omezovat jiné faktory.

Ruční práce
Zatímco dříve se k ukládání dat používaly pásky obsahující oxid železitý,
částečky čistého železa, železitan barnatý, oxid chromičitý a další sloučeniny,
dnes hrají roli tzv. MP materiály. MP je zkratka pro Metal Particle označující
skupinu sloučenin s vysokou homogenitou a dobrou magnetizovatelností. Vrstva z
tohoto materiálu se na pásek nanáší v kapalném stavu nebo jako pára. Vývoj
magnetické vrstvy prispěl sice výraznou měrou k pokroku v oblasti záznamových
médií, jeden problém ale nevyřešil: nutnost "ruční práce". Díky informační
explozi se neustále zvyšovaly nároky na rychlost a flexibilitu zpracování dat.
K informacím bylo třeba přistupovat stále rychleji a přesněji. To však velké,
neohrabané cívky s páskou neumožňovaly. Stále bylo totiž třeba je ručně
vyhledávat v archivu a zakládat do mechanik. Pásky byly uloženy v dlouhých
regálech a operátor musel přesně vědět, co je na které z nich nahráno.
Příslušná evidence byla obvykle vedena na silném svazku traktorového papíru.
Došlo tak na magnetické pásky uložené v uzavřených kazetách, tzv. cartridgích.
Manipulace byla v porovnání s cívkami podstatně snazší a cartridge byly daleko
méně citlivé na vlivy prostředí i mechanické namáhání. Díky tomu bylo možné
výměnu pásek automatizovat a vytvářet celé "knihovny" cartridgí, v nichž na
pouhé stisknutí tlačítka vytáhl podávací robot kazetu z regálu a založil ji do
mechaniky. Současně byly vyvinuty elektronické seznamy s obsahem všech
magnetických pásek, díky němuž mohl automat během několika sekund vyhledat
požadovaný soubor.
Nejstarší modely pásek měly šířku necelých 13 mm a obsahovaly sedm až devět
datových stop. Současné magnetické pásky obsahují až 488 stop na palec. Podélná
hustota záznamu, která je dalším důležitým parametrem ovlivňujícím kapacitu
pásky, činí až 150 000 bitu na palec, tedy 1 500krát více než u pvních pásek.
Kapacita od počátku 50. let vzrostla z několika megabajtů až na 100 gigabajtů.
Pro představu kniha o zhruba 600 stranách zabere přibližně 2 megabajty.
Magnetická páska z roku 1953, která měla délku několika set stop, by tak byla
téměř celá zaplněna. Na moderní pásce by takové množství zabralo necelých 5
milimetrů.

Nová generace
Před nedávnem představila společnosti Imation svoje nejnovější pásky LTO
Ultrium 3, což jsou první modely s technologií Tera üngstrom. Ta sestává ze tří
postupů pro maximalizaci množství ukládaných dat. Používá se vysokotlakových
trysek, které "nastříkají" nosný substrát na pásku s co nejmenšími rozměry
magnetických částeček a minimálními rozestupy mezi nimi. Dalším postupem je
speciální "sušicí" proces, který zaručí uniformitu rozmístění magnetických
částeček a jejich správnou orientaci, což eliminuje nepřesnosti a zvyšuje
kapacitu pásky. Poslední unikátní technologií je uhlazení povrchu pásky, při
němž je dosaženo hladkosti povrchu v řádu angstromů (desetin nanometru).
Pásky Imation LTO Ultrium třetí generace nabízejí v porovnání s předchozí řadou
dvojnásobnou kapacitu 800 GB při použití komprese 2 : 1 a přenosovou rychlost
až 160 MB/s.









Komentáře
K tomuto článku není připojena žádná diskuze, nebo byla zakázána.