مروری بر تاریخچه حافظه‌های ذخیره‌سازی اطلاعات و شیوه کار آن‌ها

امروزه کامپیوترها از حافظه‌های گوناگونی استفاده می‌کنند. همان‌طور که می‌دانید، از ابتدا حافظه‌های ذخیره‌سازی همانند امروزه نبوده و این پیشرفت‌ها به مرور زمان حاصل شده‌اند. به همین دلیل در این مطلب بر آن شدیم تا به تاریخچه ذخیره سازی اطلاعات در کامپیوتر بپردازیم. با آی‌تی‌رسان همراه باشید.

اواخر دهه 1800 میلادی: ضبط سیمی و تلگراف

در اواخر دهه 1800 میلادی یعنی هنگامی‌که گرامافون‌ها بسیار رایج بودند، مهندس ریاضی آمریکایی یعنی اوبرین اسمیت (Oberlin Smith)، ایده استفاده از مغناطیس به‌عنوان وسیله ضبط صدا را مطرح کرد. وی این موضوع را این‌گونه مطرح کرد که صدا می‌تواند بر روی یک سیم باریک، ضبط و ذخیره شود.

تا دهه 1890 میلادی، دستگاهی که بتواند این ایده را در عمل نشان دهد، وجود نداشت. در ادامه چنین دستگاهی نیز وارد بازار شد و تلگرافون نامیده می‌شد و توانست که به بخش مهمی از تاریخچه ذخیره‌سازی اطلاعات در کامپیوترها بدل شود.

صدا از طریق یک میکروفن وارد و سپس به جریان الکتریکی تبدیل می‌‌شد. در ادامه این جریان راهی هد ضبط می‌شد. یک قطعه آهن بسیار باریک در امتداد هد ضبط، کشیده می‌شد. همزمان با اینکه قطعه سیم به همراه هد ضبط حرکت می‌کرد، آنگاه بخش‌های کوچک آن نیز در معرض جریان منتقل شده از میکروفن قرار می‌گرفتند. جریان مغناطیسی این بخش‌ها در طول چندین سال همچنان دوام می‌آورد.

1928: ضبط بر روی نوارهای مغناطیسی

در سال 1928، مخترع آلمانی یعنی فریتز فلومر (Fritz Pfleumer) توانست که با استفاده از نوار مغناطیسی، به ذخیره‌سازی صدا بپردازد. اولین نوار مغناطیسی نیز در اصل از کاغذ ساخته شده بود. در نهایت نیز کاغذ با پلاستیک استات، جایگزین شد.

این نوار با اکسید آهن پوشانده شده بود. هنگامی‌که که این نوار به هد ضبط برخورد می‌کرد، آنگاه مقداری کمی از اکسید آهن نوار، بار مغناطیسی را جذب می‌کرد. هر چند که نوارهای مغناطیسی به‌صورت انحصاری جهت ضبط صدا کاربرد داشتند، اما در اوایل دهه 1950 میلادی، شرکت‌های کامپیوتری فهمیدند که می‌توانند از این نوارها جهت ذخیره اطلاعات نیز استفاده کنند.

این مطلب را نیز بخوانید: آشنایی با انواع دیسک‌های ذخیره دیتا و تاریخچه آنها

در سال 1951، شرکت Eckert-Mauchly، کامپیوتر UNIVAC را تولید کرد. این اولین کامپیوتری بود که جهت ذخیره‌سازی اطلاعات از نوار مغناطیسی استفاده می‌کرد. این دستگاه از یک نوار مغناطیسی بزرگ به نام UNISERVO I بهره می‌برد. اندازه این درایو در قیاس با دستگاه‌های ذخیره‌سازی امروزی، بسیار بزرگ بود و در واقع اندازه‌ای در بین 5 الی 6 فوت داشت. این دستگاه می‌توانست که تا 1200 فوت نوار مغناطیسی را در خود جای دهد.

1951: حافظه‌های مغناطیسی

حافظه‌های مغناطیسی حدود سال 1951 میلادی وارد این عرصه شدند و برای اولین بار نیز در شبیه‌ساز هواپیمای Whirlwind دانشگاه MIT، مورد استفاده قرار گرفتند. به‌راحتی نمی‌توان یک شخص خاص را به‌عنوان مسئول این اختراع به حساب آورد. در بین دهه 40 و اوایل دهه 50 میلادی، چندین دانشمند از جمله جی فارستر (Jay Forrester)، ان وانگ (An Wang)، فردریک ویهه (Frederick Veihe) و یان راجچمام (Jan Racjchmam)، اختراع‌هایی را در رابطه با فناوری‌های مشابهی، به ثبت رسانیده بودند.

حافظه‌های معناطیسی نسبت به نوارهای معناطیسی، عملکرد بسیار متفاوتی داشتند. در اولی، آرایه‌ای از حلقه‌های مغناطیسی با استفاده از شبکه‌ای از سیم‌ها، به یکدیگر متصل شده بودند. هر حلقه نماینده یک بیت از حافظه بود. حال اگر حلقه به‌صورت یک طرفه مغناطیسی می‌شد، آنگاه مقدار یک و در غیر این صورت، مقدار صفر داشت.

1956: هارد دیسک‌ها

تاریخچه ذخیره سازی اطلاعات در کامپیوتر را با ظهور هارد دیسک‌ها ادامه می‌دهیم. در تاریخ 23 شهریور 1335 (14 سپتامبر 1956)، شرکت IBM، دستگاه 305RAMAC را معرفی کرد. RAMAC مخفف Random Access Method of Accounting and Control یا همان روش دسترسی تصادفی حسابداری و کنترل است. این دستگاه نیز همانند نوارهای مغناطیسی، از همان اصول ذخیره‌سازی مغناطیسی استفاده می‌کرد.

حافظه‌های ذخیره‌سازی دیسکی، بهتر از نوارهای ذخیره‌سازی بودند، زیرا با استفاده از آن‌ها این امکان وجود داشت که دسترسی غیرترتیبی به اطلاعات، فراهم شود. در حافظه‌های نواری جهت دسترسی به داده‌ها باید ترتیب مشخصی طی می‌شد (در این رابطه می‌توانید مثال نوارهای کاست را به یاد آورید). در عوض حافظه‌های دیسکی به کاربر اجازه می‌دادند که به‌صورت تصادفی به اطلاعات دسترسی پیدا کند (تا حد زیادی شبیه به یک DVD).

درایوهای 305RAMAC در قیاس با اولین نوارهای مغناطیسی، از همه لحاظ بسیار بزرگ‌تر بودند. این حافظه‌ها به اندازه یک یخچال ارتفاع داشته و سه برابر نیز پهن‌تر بودند. هر درایو دارای چندین دیسک بود که به‌صورت عمودی بر روی یکدیگر قرار داده شده بودند و می‌توانستند که اطلاعات را در خود جای دهند. در آن زمان شرکت IBM اعلام می‌کرد که هر کدام از این دیسک‌ها می‌تواند 5 میلیون کاراکتر 6 بیتی را در خود ذخیره‌سازی کند (تقریبا 3.75 مگابایت).

1971: دیسک‌های فلاپی

در سال 1971، IBM توانست که انقلابی دیگر را در صنعت کامپیوتر رقم بزند و آن، تولید دیسک‌ فلاپی بود. همانند دیسک‌های مغناطیسی، دیسک‌های فلاپی با چاپ مغناطیسی داده‌ها، اطلاعات را در خود ذخیره‌سازی می‌کردند. فلاپی‌ها در واقع دیسک‌های بزرگی بودند که جنس آن‌ها از مایلار بود.

اولین دیسک فلاپی که به بازار آمد، طول قطری 8 اینچی داشت و می‌توانست که در حدود 80 کیلوبایت داده را در خود ذخیره‌سازی کند. شاید این مقدار بسیار کم باشد، اما در آن زمان جهت بازگذاری نرم‌افزارها و دستورات در کامپیوترها، کافی بود. تا پیش از آن جهت انجام چنین کاری از پانچ کارت‌های فیزیکی استفاده می‌شد.

اندازه فلاپی دیسک استاندارد بعدی، 5.25 اینچ بود و این فلاپی می‌توانست که 100 کیلوبایت داده‌ را نیز در خود ذخیره‌سازی کند. در سال 1977، شرکت اپل، رایانه Apple II را روانه بازارها کرد که این کامپیوتر به همراه 2 عدد فلاپی 5.25 اینچی عرضه می‌شد و همین موضوع باعث انفجاری در بازار دیسک‌های فلاپی شد.

این مطلب را نیز بخوانید: مایکروسافت با همکاری دانشگاه واشنگتن، رکورد ذخیره سازی اطلاعات در DNA را شکاند!

با اختراع دیسک‌های فلاپی، کاربران رایانه‌های شخصی می‌توانستند که سیستم‌عامل‌ها و نرم‌افزارها را بر روی رایانه‌ خود بارگذاری کنند. بدین ترتیب دسترسی به داده‌ها در قیاس با حافظه‌های کاست (نسخه‌های بسیار کوچک‌تر از نوارهای ذخیره‌سازی مغناطیسی)، بسیار سریع‌تر بود.

در دهه 90 میلادی، دیسک‌های 3.5 اینچی فلاپی به یک فرمت رایج برای کاربران رایانه‌های شخصی بدل شدند. هر چند بازهم اندازه این فلاپی‌ها کوچک‌تر شده بود، اما با این حال می‌توانستند که اطلاعات بیشتری را در خود ذخیره‌سازی کنند (حدود 1.4 مگابایت). تا اوایل دهه 2000 میلادی، دیسک‌های فلاپی همچنان رایج‌ترین نوع حافظه ذخیره‌سازی قابل حمل بودند؛ یعنی تا زمانی که هنوز درایوهای فلش وارد بازار نشده بودند.

اوایل دهه 2000 میلادی: حافظه‌های ذخیره‌سازی فلش/حالت جامد

در ادامه مروری بر تاریخچه ذخیره سازی اطلاعات در کامپیوتر، به دهه 2000 میلادی می‌رسیم. حافظه‌های فلش در سال 1984 اختراع و وارد میدان شدند. در این زمان فوجیو ماسوکا (Fujio Masuoka) روشی را توسعه داد که با استفاده از آن این امکان وجود داشت که اطلاعات به‌صورت غیر فرار ذخیره شوند و در عین حال نیز لازم نباشد که در درایو موردنظر، از قطعات متحرک استفاده شود. ماسوکا در آن زمان در توشیبا کار می‌کرد. این حافظه اختراع شده یک حافظه فقط خواندنی قابل برنامه‌دهی بود که از طریق جریان الکتریکی، امکان پاک کردن اطلاعات آن نیز وجود داشت (EEPROM). فرایند پاک کردن کل این حافظه نیز به‌صورت بسیار سریع انجام می‌شد. شوجی آریزومی (Shoji Ariizumi) که یکی از همکاران ماسوکا بود، فرایند پاک کردن این حافظه‌ها را با فلش زدن دوربین‌های عکاسی مقایسه کرد و بنابراین اصطلاح حافظه فلش به وجود آمد.

پس از ارائه این ایده به IEEE (مؤسسه مهندسان برق و الکترونیک)، توشیبا و ماسوکا شروع به طراحی یک تراشه کردند. در آن زمان شرکت اینتل نیز از ایده‌های ماسوکا الهام گرفت و فرایند توسعه حافظه‌های فلش مخصوص به خود را آغاز کرد. پس از گذشت مدت کمی، سایر شرکت‌ها نیز توسعه حافظه‌های فلش مختص به خود را آغاز کردند.

در طول دهه 90 میلادی، صنعت حافظه‌های فلش رشد خوبی را تجربه کرد. در سال 1991، شرکت SanDisk اولین حافظه ذخیره‌سازی SSD مخصوص کامپیوتر خود را به فروش رسانید که ظرفیتی در حدود 20 مگابایت داشت. در ادامه و در سال 1997، اولین گوشی همراهی که از حافظه فلش استفاده می‌کرد، معرفی شد. در همان سال، صنعت حافظه‌های فلش ارزشی بالغ بر 2 میلیارد دلار داشت و این عدد تا سال 2006 به بیش از 20 میلیارد دلار رسید. در حال حاضر نیز انواع گوناگونی از حافظه‌های فلش وجود دارند که از جمله آن‌ها می‌توان به کارت‌های حافظه، کارتریج‌های بازی کنسول نینتندو سویچ و … اشاره کرد.

حافظه‌های ابری

در حال حاضر نیز جدیدترین فناوری ذخیره سازی اطلاعات در کامپیوتر و سایر دستگاه‌ها، حافظه‌های ابری هستند. ریشه‌های این فناوری در دهه 1960 قرار دارند. پدر حافظه‌های ابری، مردی به نام جی.سی.آر لیکلیدر (J.C.R Licklider) است. شخصی که خالق ARPNET یا همان Advanced Research Projects Network (شبکه پروژه‌های تحقیقاتی پیشرفته) نیز هست. با استفاده از ARPNET، کامپیوترها می‌توانستند که منابع را از طریق شبکه به اشتراک بگذارند.

در اوایل دهه 80 میلادی، Compuserve چیزی را ارائه داد که به حافظه ذخیره‌سازی ابری امروزی، نزدیک‌تر بود. Compuserve یک حافظه 128 کیلوبایتی را به مشتریان ارائه می‌کرد تا بتوانند اطلاعات خود را در آن ذخیره نمایند. شرکت AT&T نیز در سال 1994، طرحی مشابه را ارائه کرد. از آن زمان به بعد، حافظه‌‌های ابری هم در مقیاس و هم در اندازه، توسعه یافتند و شرکت‌هایی همانند مایکروسافت و IBM نیز محصولاتی مبتنی بر فضای ذخیره‌سازی ابری را روانه بازارها کردند.

امروزه فضاهای ذخیره‌سازی ابری وارد مراحلی جدید شده و مثلا شرکت گوگل، سرویس بازی استادیا را راه‌اندازی کرده که از طریق آن بازی‌ها بر روی سرورهای فیزیکی این شرکت رندر شده و سپس خروجی رندر از طریق اینترنت بر روی نمایشگر دستگاه‌های سازگار، استریم می‌شود. مایکروسافت نیز در حال توسعه Windows 365 Cloud است. این سرویس، یک سیستم‌عامل کامل را از طریق فضای ابری در اختیار کاربران و دستگاه‌های مختلف قرار می‌دهد.

سخن پایانی

در بالا مروری داشتیم بر تاریخچه ذخیره سازی اطلاعات در کامپیوتر. در اواخر دهه 1880 میلادی، شاید کسی انتظار این را نداشت که صدا از طریق ضبط سیمی ذخیره شود. امروزه بخش بزرگی از زندگی ما در فضای دیجیتال و به تبع یا به‌صورت مغناطیسی بر روی هارد درایوها و یا در قالب الکترون‌ها بر روی خافظه‌های SSD، ذخیره شده است. بنابراین برای مردمان امروزی بسیاری دشوار است که جهانی را تصور کنند که در آن حافظه‌های ذخیره‌سازی وجود ندارند.