時光機—世界上第一個磁碟存儲設備「RAMAC」誕生的故事

薛定諤d家肥貓 發佈 2022-05-21T22:44:17.999291+00:00

現在,存儲數據的設備從機械硬碟轉向使用快閃記憶體的固態硬碟,但自第二次世界大戰以來,機械磁碟存儲設備在存儲設備的最前沿已經活躍了半個多世紀。機械磁碟存儲設備在支持計算機的進步方面發揮著重要作用,在工程和科技歷史維基(ETHW)中揭示了它是如何從IBM誕生的。


現在,存儲數據的設備從機械硬碟轉向使用快閃記憶體的固態硬碟,但自第二次世界大戰以來,機械磁碟存儲設備在存儲設備的最前沿已經活躍了半個多世紀。機械磁碟存儲設備在支持計算機的進步方面發揮著重要作用,在工程和科技歷史維基(ETHW)中揭示了它是如何從IBM誕生的。

1945 年第二次世界大戰結束後,IBM 迫切需要從依賴軍工的商業模式轉型。 當時的IBM總裁托馬斯·沃森參觀了賓夕法尼亞大學摩爾分校,讓從軍隊中退役的兒子小沃森重返IBM。 因此,小沃森看到一台占滿整個房間的巨大的計算器,後來被稱為 ENIAC ( Electronic Numerical Integrator And Computer,即電子數字積分計算機),他看到ENIAC擁有18000個真空管,每天不得不更換損壞的真空管,他覺得「這不能賣」。

幾周後,小沃森從賓夕法尼亞大學回來,向他父親透露IBM開發的計算機絕密項目。 這台電腦後來被宣布為IBM 603,儘管它在第二次世界大戰前就開始開發,但它沒有商業化的希望。 然而,小沃森強烈請求他的父親,「即使他只能生產很少,他也應該通過觸摸'世界上第一個商業電子計算器'來宣傳它」,他接受了這個提議,並讓小沃森回到IBM,告訴他說,「那麼,你做吧。」

1947 年,當小沃森重返 IBM 時,IBM 603 被宣布,兩年後,它演變為更快、更通用的 IBM 604。

1951 年,當美國稅務局與 UNIVAC 簽訂合同,為總統大選引入投票預測計算機時,IBM 在電子計算和數據處理領域的地位發生了重大變化。 雖然UNIVAC只是用金屬磁帶替換了當時作為記錄設備常見的打孔卡,但磁帶對打孔卡的優勢是顯而易見的,這在IBM內部引起了劇烈的震動,因為IBM的所有打孔卡設備都可能被替換。 隨著Eckert-Mauchly計算機公司和工程研究協會也轉向磁帶,小沃森重申了打孔卡的終結,並強烈認為需要開發新的設備來改變這一點。

小沃森說服了總裁老沃森,到1955年,研究部門的員工人數應該達到4000多人,而當時不到1000人。 然而,當時,許多優秀的工程師和研究人員都不願意搬到美國西海岸的紐約,而IBM的總部位於東海岸,因此很難獲得優秀的工程師。 因此,小沃森在加州聖何塞開設了一個實驗室,以在西海岸找到工程師。 雷諾茲·詹森於1934年被沃森任命為高層管理人員。

IBM聖何塞實驗室大樓簽訂了為期五年的租賃合同,詹森專門為具有電子背景的技術人員提供服務,並積極發布招聘廣告,為公司的研發部門提供更好的條件。 因此,他成功地招到了劉易斯·史蒂文斯,他曾在海軍擔任雷達工程師。 據說,到年底,夏季只有30名工程師的人數翻了一番,達到60人。 IBM聖何塞實驗室成立幾個月後,他的主要任務是為新員工確定一個優秀的研究項目。

當詹森被任命為存儲設備開發主管時,他開始建立一種開發環境,工程師可以毫無障礙地討論和相互幫助,同時參考 IBM Pakisa 實驗室拉爾夫·帕爾默採用的開放開發環境。 每個工程師被要求幫助其他研究人員,而不是他們分配的工作,「幫助實驗室的其他工程師」是他們的首要任務。 這一政策不僅創造了一個協調的研究環境,而且使每個研究人員都能從別人那裡獲得動力,從而迅速促進了技術發展。

1952 年加入 IBM 的亞瑟·克利奇洛(Arther Trichlow)認為,打孔卡在批處理中按順序處理數據時性能非常高,但隨機數據訪問速度非常慢。 IBM 研究人員一致認為,磁碟方法在提高隨機訪問性能方面表現優異,但 IBM 工程師對開發計算機行業前所未有的產品的困難非常了解。

1952 年 8 月,雅各布·拉比諾在《計算機雜誌》上發表了他的第一個磁碟存儲技術研究,IBM 的研究人員開始認真開發磁碟存儲設備。 1953年1月,傑弗里·霍薩姆設計了一個改進的拉比諾磁碟磁碟,並提交給克里奇洛。 並建議作為打孔卡的替代設備。

在詹森創造的開放開發環境中,霍薩姆 的磁碟存儲系統迅速擴展到 IBM 聖何塞實驗室,霍薩姆 計劃成功地獲得了許多支持。 同時,還積極討論了潛在的問題以及如何解決這些問題。 儘管問題尚未完全解決,但詹森放棄了所有其他存儲選項,並做出了將開發目標統一到磁碟方法的明智決定。 當時的 IBM 聖何塞研究所也反對這一決定,認為「其他競爭對手沒有開發這種方法,這就成為解釋問題嚴重程度的理由」,但詹森做出了這一決定。

1953 年 4 月,詹森參加了在洛杉磯舉行的 IBM 業務會議,向銷售和新產品代表解釋了開發磁碟存儲設備的必要性和緊迫性,並說服了 IBM 高管。 當他回到IBM聖何塞實驗室,為磁碟開發啟動簽名時,他受到該研究所工程師的歡迎。

磁碟開發開始後,詹森任命威廉·戈達特為開發主管,並任命霍薩姆為其助手。 開發之初磁碟採用鋁板,但由於模糊太大,在厚度和金屬表面的改善方面進行了大量改進。

此外,由於旋轉,應用於磁碟的氧化鐵顆粒會飛散,塗層技術得到了改進。 然後,當面對最大的問題,保持磁頭之間的間隔,以讀取和寫入旋轉的磁碟和數據,通過空氣軸承解決了這一點。

以這種方式開發的磁碟存儲設備「RAMAC」是一個巨大的設備,具有50個直徑為24英寸、厚度為0.1英寸的鋁製磁碟,存儲容量為500萬Byte(5MB),磁碟的轉速為每分鐘1200轉, 頭部移動到要讀取和寫入的軌道或扇區所需的時間最長為 0.8 秒。

1955 年 1 月,史蒂文斯向 IBM 聖何塞研究所的領導報告了 RAMAC 原型的精確運行情況。 得知這一消息後,IBM 管理層立即認識到 RMAC 項目的重要性,並指示為 IBM 內部和特殊客戶生產 RAMAC。 1956 年 6 月,為了獲得 RAMAC 改進的反饋,樣品最終交付,世界上第一個商用硬碟誕生了。

1956 年 5 月,小沃森從父親手中接過 IBM 執行長的寶座,並於 1956 年 9 月正式宣布世界上第一個硬碟為 IBM 305 RAMAC。 IBM 305系統處理部分的每月租金為3200美元, IBM 350 存儲部分的租金為每月650美元。RAMAC作為當時IBM計算機「IBM 650」的外圍設備而廣受歡迎,其組合被稱為「IBM 650 RAMAC」。

1957 年,IBM 305 發布, 到 1961 年停產時,已生產了 1000 多台 IBM 305。

IBM 在計算機技術領域擁有超過 50 年的磁碟存儲設備,在計算機技術領域不斷取得顯著的創新,但 IBM 於 2002 年將磁碟驅動器部門出售給日立,從而退出了 HDD 製造。

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