TechSavvyZone

Системы обработки данных интегрируют множественные формы ввода и вывода

Перемещение данных в и из первых компьютеров было примитивным, поскольку компьютер останавливал работу, чтобы сосредоточиться на этой задаче. В 1951 году Remington Rand создал подсистему хранения, которая включала до 10 ленточных накопителей UNISERVO , совмещая передачу данных с операциями обработки в компьютере UNIVAC, используя технику, которая стала известна как программируемый ввод-вывод.

Передача данных улучшилась в 1957 году с IBM 709, которая представила сопроцессор, называемый Data Synchronizer или канал, программируемый блок, который передавал данные с помощью DMA (прямой доступ к памяти). Часть памяти блокировалась, канал передавал данные в или из него и разблокировался для использования процессором. Программируемый ввод-вывод использовался для низкоскоростных периферийных устройств, и после того, как IBM представила компьютер 1401 с его высокоскоростным принтером, следующее поколение 7090 использовало ЦП 1401 для ввода-вывода карт и печати.

Обработка ошибок на ранних компьютерах была грубой. Если результат не соответствовал ожидаемому, программа запускалась снова. Ранние попытки обнаружения неисправностей останавливали компьютер, как правило, в неподходящее время.

Представленный в 1961 году IBM 7030 (он же Stretch) включал в себя методы обеспечения целостности регистра и калькулятора, а также ECC (проверка и исправление ошибок). Биты ECC, добавленные к слову или блоку, использовали алгоритмы для обнаружения ошибок и вычисления правильного результата. Впервые он был применен к основной памяти 7302 и трактору 7955 .

IBM 305 RAMAC с дисководом 350 и NCR 315 с CRAM установили принципы доступа к данным и предоставления отчетов в режиме реального времени путем интеграции нескольких форм ввода и вывода.

Univac представляет машину для хранения данных на магнитной ленте

К концу 1940-х годов инженеры-проектировщики компьютеров осознали, что технология магнитной аудиоленты может быть адаптирована для цифровой записи данных. Корпорация Eckert-Mauchly Computer Corporation (EMCC) начала разработку записывающего устройства, которое было представлено в 1951 году после приобретения компании Remington Rand. Uniservo 1 служил устройством ввода-вывода для замены перфокарт на новом компьютере Univac 1. Он использовал ленту шириной 0,5 дюйма с покрытием из фосфорной бронзы с линейной плотностью 128 бит на дюйм и скоростью передачи 7200 символов в секунду.

Инженеры IBM Poughkeepsie экспериментировали с перемещением ленты на очень высоких скоростях для быстрого доступа к данным. Компания 3M разработала ленту с оксидными частицами по спецификациям IBM. Джеймс Вайденхаммер и Уолтер Буслик спроектировали вакуумную колонну, которая буферизировала длинную U-образную петлю новой ленты, движущейся со скоростью от 100 до 200 дюймов в секунду, чтобы предотвратить разрыв во время быстрого ускорения и замедления.

В 1952 году IBM объявила о выпуске своего первого ленточного накопителя Model 726 для продажи вместе с компьютером IBM 701. Он сдавался в аренду за 850 долларов в месяц и мог хранить 2 миллиона цифр на ленточных катушках диаметром 8 дюймов. Магнитная лента стала стандартной технологией хранения данных в 1950-х годах и продолжает активно использоваться для архивного хранения контента в индустрии развлечений сегодня, а также для других общих приложений цифрового хранения, где низкая стоимость важнее быстрого доступа.

Память с выемками на диске, разработанная исследователем NBS, легла в основу конструкции RAMAC

Русский иммигрант Яков Рабинов, плодовитый изобретатель в Национальном бюро стандартов (NBS), работал консультантом по услугам компьютерной разработки для правительственных учреждений. Когда его попросили спроектировать машину для записи и чтения с листов магнитного материала, он вместо этого предложил использовать диски, которые использовал Поульсен в 1898 году. Индуктивная магнитная головка чтения/записи перемещалась в пространстве между дисками, которые были установлены на шпинделе.

В 1949 году Рабинов построил экспериментальную модель своего дискового устройства хранения данных. У каждого диска на машине была удалена секторная секция, называемая выемкой. Это позволяло перемещать головку чтения/записи с одного диска на другой. Диаметр каждого диска составлял около 18 дюймов, и он вмещал около 500 000 бит данных. Прототип машины, называемый Notched-Disk Magnetic Memory Device, выставлен в зале Рабинова в Национальном институте стандартов и технологий (NIST), Гейтерсберг, штат Мэриленд. В 1951 году он подал патент на «Устройство магнитной памяти», который был выдан в 1954 году. Политика NBS заключалась в том, что изобретения, сделанные в рамках работы сотрудника, принадлежали правительству. Поскольку иностранные права оставались за изобретателем, Рабинов получил патенты в нескольких зарубежных странах и продал неамериканские права компании Remington-Rand за 15 000 долларов. Remington-Rand никогда не использовала патент.

В поисках лучшего метода хранения и доступа к информации, чем перфокарты, магнитные барабаны или лента, команда Рейнольда Джонсона в IBM в Сан-Хосе, штат Калифорния, включила описание устройства Rainbow в отчет 1953 года «Предложение о файле с быстрым произвольным доступом». Они приняли концепцию диска в качестве основы для проекта RAMAC, который привел к созданию первого коммерческого жесткого диска в 1956 году.

Заполненная ртутью линия задержки обеспечивает память для первого компьютера с хранимой программой

Линия задержки хранит информацию в последовательной форме, непрерывно циркулируя данные через жидкую или твердую среду. Пьезоэлектрический преобразователь преобразует цифровой электронный сигнал в серию импульсов, которые проходят через линию. Второй преобразователь принимает и усиливает сигнал для передачи обратно к источнику. Информация рециркулируется до тех пор, пока не будет получена или изменена компьютером. Физическая длина линии определяет объем информации, которая может быть сохранена.

Соавтор машины ENIAC, Дж. Преспер Экерт, работавший над трубками, заполненными ртутью, для уменьшения помех в радиолокационных системах Второй мировой войны, адаптировал и в 1947 году подал заявку на патент на их применение для хранения данных. В мае 1949 года Морис Уилкс построил EDSAC (автоматический калькулятор с электронным запаздыванием), первый полноразмерный компьютер с хранимой программой, в математической лаборатории Кембриджского университета в Англии с 512 35-битными словами памяти, хранящимися в 32 ртутных линиях задержки, каждая из которых содержала 576 бит.

Первый компьютер UNIVAC, отправленный в Бюро переписи населения США в 1951 году, включал семь блоков памяти по 1,5 КБ со средним временем доступа 222 микросекунды. Каждый блок содержал 18 трубок, заполненных ртутью, общим весом около 800 фунтов.

Механические магнитострикционные линии задержки предлагали более удобное и надежное хранение с меньшей емкостью. Электромагнит скручивает сплошной провод в одну или другую сторону, чтобы представить единицу или ноль, который распространяется как ультразвуковой сигнал по проводу. Коммерческий компьютер Ferranti Sirius 1964 года включал 1000 слов памяти линии задержки. Они использовались в ранних настольных калькуляторах, таких как Friden EC130 (1964), Olivetti Programma 101 (1965) и Litton Monroe Epic 2000 (1967). К 1970-м годам полупроводниковая память заменила линии задержки в этих приложениях.

AEG представляет в Берлине коммерческий аудиомагнитофон Magnetophon

В 1926 году американский изобретатель Джозеф А. О'Нил из Нью-Йорка, штат Нью-Йорк, запатентовал «полоску бумаги или другого дешевого материала, на которой нанесен след или линия магнитного материала, такого как металлические частицы, пыль или мелкая стружка» для воспроизведения звука. Он не занимался этим в коммерческих целях.

Австро-немецкий инженер Фриц Пфлеймер (1881 – 1945) покрыл полоски бумаги шириной 16 мм мелкими гранулами железного порошка в качестве носителя для магнитной записи. В 1928 году он получил патент на свою «звуковую бумажную машину», лицензию на которую он передал компании AEG, Берлин. AEG спроектировала записывающую машину и работала с BASF, Людвигсхафен, чтобы разработать ленту на основе ацетата целлюлозы для замены хрупкой бумаги. Магнитофон Magnetophon K1 и лента Type C дебютировали на Берлинской радиовыставке в августе 1935 года.

Благодаря превосходному качеству звука и значительно более низкой стоимости, чем конкурирующие конструкции со стальной лентой , модель K4, представленная в 1938 году, стала первой коммерчески успешной машиной AEG. В конце 1930-х годов поливинилхлорид (ПВХ) стал предпочтительным базовым материалом для записывающей ленты, пока в 1950-х годах его не заменили «майларовые» (двуосно-ориентированный полиэтилентерефталат - BoPET) подложки от DuPont и других. Современные ленты перешли на улучшенные материалы подложки, такие как полиэтиленнафталат PEN (похожий на PET) и арамид (ароматический полиамид, совершенно другой материал, подобный кевлару).

Джон Т. Маллин, техник из армейского корпуса связи, вернулся в США после службы во время Второй мировой войны в Германии с аппаратом Magnetophon K4. Маллин работал с певцом Бингом Кросби и инженером Гарольдом Линдсеем в корпорации Ampex, Редвуд-Сити, Калифорния, над созданием коммерческого рекордера Model 200, который был представлен в 1948 году. Другие производители, включая 3M в США, BASF в Германии, Philips в Нидерландах и Sony в Японии, последовали за Ampex на рынок вещательных и потребительских машин. Технология аудиозаписи была адаптирована для приложений видео и хранения данных в 1950-х годах.