Lịch sử phát triển của ổ cứng, từ bìa đục lỗ tiến hóa đến SSD

Ổ cứng là một thiết bị công nghệ quan trọng, thường không được chú ý như các thành phần hào nhoáng hơn. Đây là trái tim của bất kỳ hệ thống máy tính nào. Tất cả dữ liệu quý giá của bạn – tài liệu, ảnh, nhạc, ứng dụng, v.v... – đều nằm trong ổ cứng HDD.

Trong bài viết này, chúng ta sẽ đi sâu vào thế giới phức tạp của ổ cứng, khám phá quá trình phát triển của chúng từ những con quái vật khổng lồ có kích thước bằng cả căn phòng thành những cỗ máy mạnh mẽ, nhỏ gọn, bỏ túi.

Bìa đục lỗ

Giữa thế kỷ 20, bìa đục lỗ là hình thức phổ biến dùng để nạp thông tin vào máy tính, mỗi bìa tương ứng với một dòng lệnh hay dữ liệu. Đó là thời của những dàn máy tính lớn, như hệ thống IBM 305, lưu trữ dữ liệu trên ổ cứng.

Bộ lưu trữ đĩa IBM 350

Hệ thống lưu trữ đĩa 350 là thành phần chính của hệ thống truy cập ngẫu nhiên IBM 305 RAMAC, được giới thiệu vào tháng 9/1956. Hệ thống bao gồm 40 đĩa từ và một cặp đầu đọc/ghi (read/write) được gắn trên một cần đỡ di chuyển lên xuống để truy cập từng đĩa. Tổng dung lượng của cả 40 đĩa là 5MB.

IBM RAMAC 305

IBM RAMAC 305 là một máy xử lý dữ liệu điện tử đa năng. Đây là một trong những hệ thống đèn điện tử chân không cuối cùng của IBM, và hơn 1.000 hệ thống đã được sản xuất cho đến khi IBM kết thúc dòng này vào năm 1961. Hệ thống khá kềnh càng và cần phải có 3 người điều hành để nó hoạt động.

Al Hoagland – thành viên nhóm sáng chế hệ thống RAMAC

Al Hoagland là một thành viên của nhóm sáng chế RAMAC. Ông đã làm việc tại IBM trong suốt 28 năm. Ông cho biết RAMAC là hệ thống lưu trữ đĩa đầu tiên dùng cho máy tính. Lúc đó ông bắt đầu nhận thấy tương lai của ổ cứng.

Đĩa từ IBM

IBM phát minh ra đĩa từ vào đầu những năm 1950. Đĩa gồm 100 đường rãnh đồng tâm trên mỗi mặt. Mỗi rãnh chứa được 500 ký tự (chữ và số). Đĩa này cho phép người dùng truy xuất thông tin trực tiếp dưới 1 giây.

Trống từ IBM 650

Trống dài 16-inch (~40 cm), tốc độ quay 12.500 vòng/phút, được dùng trong hệ thống máy tính IBM 650 thời giữa những năm 1950, chứa được 10.000 ký tự. Dữ liệu được mã hóa dưới dạng nhiễm từ trên 40 rãnh quanh trống.

Ổ cứng IBM 1311

Chỉ 2 năm sau khi cho ra mắt RAMAC 305, IBM phát hành 1311, hệ thống lưu trữ đầu tiên sử dụng các đầu đọc/ghi “bay” trên các cần đỡ truyền động cơ học để đọc và ghi dữ liệu trên bề mặt của 50 đĩa từ 24-inch. Cần đỡ đầu đọc/ghi của 1311 được nối với một thiết bị truyền động quay tròn, và mỗi đĩa đều có riêng đầu đọc/ghi.

Bộ lưu trữ có thể tháo lắp IBM 1301

Công nghệ lưu trữ đã giảm kích thước thiết bị từ cỡ một chiếc tủ lạnh xuống còn bằng một chiếc máy giặt. Hệ thống gồm 6 đĩa 14-inch có thể tháo lắp từng đĩa, có dung lượng tối đa 2,6MB. 1301 được dùng vào giữa những năm 1970.

Từ 1979 đến 2010

Từ 1970 tới nay đã trải qua 6 đời ổ cứng: đầu tiên là model kích thước đĩa 8-inch (20 cm), tiếp theo lần lượt là các loại 5,25-inch (13 cm), 3,5-inch (9 cm), 2,5-inch (6,4 cm), 1,8-inch (4,6 cm) và 1-inch (2,54 cm).

• Ổ cứng mini Hitachi Microdrive dung lượng 16GB

Các ổ cứng kích thước nhỏ Microdrive của Hitachi đã thúc đẩy cuộc cách mạng thiết bị cầm tay. Ví dụ như iPod của Apple, khi được phát hành lần đầu tiên vào năm 2001 có một ổ cứng 1,8-inch dung lượng 5GB. Đến năm 2006, iPod được trang bị ổ cứng mini 160GB.

• Nhỏ hơn, tốt hơn

Microdrive ban đầu có kích thước 1,8-inch, sau đó giảm xuống còn 1-inch, và cuối cùng là 0,85-inche (2,2 cm).

• Thanh nhớ flash USB

Lưu trữ SSD (Solid-state storage), hay flash NAND, nhanh chóng giành chỗ của các ổ cứng truyền thống HDD trong vai trò lưu trữ di động. Thanh nhớ flash Pico (trong hình) của SuperTalent chứa được 8GB dữ liệu. Tuy nhiên, hiện nay, một thanh nhớ USB bằng ngón tay có thể đạt dung lượng tới 256GB.

Vào năm 1956, RAMAC 305 chứa được 5 triệu ký tự. Ngày nay, ổ cứng đã có dung lượng lên tới 3TB, và lưu trữ SSD đang nhanh chóng tiến đến dung lượng hàng terabyte.

Từ 2010 đến nay

Ngày nay, ổ cứng đã trở nên nhỏ hơn, nhanh hơn và có khả năng lưu trữ lượng dữ liệu khổng lồ. Một loại lưu trữ dữ liệu khác, ổ cứng thể rắn (SSD), không có bộ phận chuyển động và sử dụng bộ nhớ flash để lưu trữ, cũng trở nên phổ biến do tốc độ và độ tin cậy của nó.

Ngoại trừ giai đoạn suy thoái trong phần lớn năm 2022 và toàn bộ năm 2023, giá HDD nhìn chung đã tăng khi các lô hàng cho doanh nghiệp, người tiêu dùng và máy tính cũ đã bị thay thế bởi SSD và những ổ cứng HDD doanh nghiệp dung lượng cao tăng về tổng thị phần. Năm 2022, tổng lô hàng HDD là 172 triệu đơn vị, trị giá 20,4 tỷ đô la. Các lô hàng vào năm 2023 đạt tổng cộng khoảng 127 triệu đơn vị với tổng doanh thu gần 14 tỷ đô la.

Giới chuyên môn kỳ vọng rằng nhu cầu lưu trữ ngày càng tăng cho AI và các ứng dụng khác, cùng lượng hàng tồn kho từ đại dịch sẽ thúc đẩy nhu cầu lưu trữ kỹ thuật số ở mọi lĩnh vực vào năm 2024. Đã có những dấu hiệu phục hồi trong thị trường flash NAND và SSD vào năm 2024 và hy vọng rằng HDD cũng sẽ chứng kiến ​​nhu cầu tăng trong năm nay.

Ngành công nghiệp HDD đã trải qua sự tăng trưởng doanh thu từ khi bắt đầu vào năm 1956 cho đến khi đạt đỉnh vào năm 2012. Kể từ đỉnh cao đó, doanh thu HDD đã giảm. Dự báo năm 2024 là 127 triệu đơn vị được xuất xưởng với doanh thu khoảng 14 tỷ đô la.

Trong khi các giải pháp lưu trữ đám mây và ổ lưu trữ mạng (NAS) đang trở nên phổ biến hơn, ổ cứng vẫn là một thành phần quan trọng của hầu hết các hệ thống máy tính, đóng vai trò là thiết bị lưu trữ chính hoặc dự phòng.

Lịch sử của ổ cứng là câu chuyện về sự đổi mới và tiến bộ liên tục, phản ánh sự phát triển rộng lớn hơn của công nghệ máy tính.