Optički uređaji za snimanje podataka su jako dugo u upotrebi. Prethodno poznat kao najstariji zvučni zapis Tomasa Edisona na fonographu, uređaju sličnog principa funkcionisanja kao gramofonske ploče, 2008. godine je izgubio tu titulu. Naučnici su otkrili 10-to sekundni snimak pesme, načinjen aprila 1860. godine, koji je snimljen na papiru koji je prethodno začadžavljen dimom uljane lampe. Usled pevanja, membrana fonoautografa je podrhtavala i mrdala iglu koja je ostavila trag na papiru. Izumitelj ovog uredjaja je nameravao samo da snimi zapis, a ne i da ga reprodukuje.
- 1800-tih godina su pojavile kartonske bušene kartice koje su se masovno koristile u tekstilnoj industriji. Pomoću mehanickih čitača rupica na njima, pravile su se različite šare na tekstilu na mašinama za tkanje. 1890-te osnivač IBM-a Herman Hollerith je koristio bušene kartice za izračunavanje rezultata glasanja. Ovaj vid medijuma se zadržao sve do 1970-tih godina kao način za unos podataka u računare koji su optičkim senzorima iščitavali binarne podatke sa njih. Podaci su se unosili ručno na mašinama za bušenje kartica. Najpopularnije su bile kartice sa 80 kolona koje su mogle da skladište 1 karakter po koloni.
Optički način snimanja zvuka je korišćen od 1919. godine u bioskopima, kada je na filmsku traku pridodat analogni audio zapis koji je bio u savršenoj sinhronizaciji sa slikom.
1928. godine Nemački inženjer Fritz Pfleumer je patentirao magnetnu traku, a svoj izum je bazirao na magnetnoj žici koju je prethodno izmislio Vlademar Poulsen. Skladištenjem podataka na namagnetisanoj traci postiglo se skladištenje velike količine podataka na maloj zapremini kojoj se relativno brzo pristupalo u odnosu na ostale tehnologije tog vremena. 1932. godine, Austrijski pronalazač G. Taushek je izmislio magnetni bubanj, koji je skladištio podatke na valjku velikog obima, i koji je posedovao mnoštvo glava za čitanje i upis podataka.- 1946. godine, profesor Fredrick C. Williams je sa kolegama razvio prvu memoriju sa slučajnim pristupom (RAM) u Engleskoj. Koristio je više katodnih cevi za digitalno čuvanje podataka, a 1948. su uspešno upisali 1024 bita podataka. Memorija je funkcionisala po principu iscrtavanja tačkica na ekranu na kome je zbog fosfora taj signal ostajao zapamćen kratko vreme i mogao je da se isčita. 1948. godine RCA korporacija je napravila Selectron cevi koje su bazirane na sličnom principu rada. Memorije na bazi linije za kašnjenje su predstavljene 1949. godine, i predstavljaju analognu formu memorija sa sekvencijalnim pristupom.
- 1951. godine se pojavljuje memorija sa magnetnim jezgrima, koja je koristila sitna feritna torusna jezgra oko kojih je bila namotana žica u par namotaja. Namagnetisavanjem svakog jezgra mogao je da se sačuva 1 bit. Ovaj tip memorije je bio visoko popularan zbog mehaničke otpornosti, i otpornosti na radijaciju i EMP. Korišćen je u svemirske i vojne svrhe, a kasniji modeli su imali kapacitete u u kilobajtima (npr. 32kB). Mogla je da sačuva podatke i nakon isključenja napajanja memorije.
1956. godine se pojavljuje prvi hard disk koji je proizveo IBM. Koristio je 50 magnetnih ploča koje su se okretale i na koje su se podaci upisivali i čitali pomoću pomerljivih glava, skoro identično današnjim hard diskovima. Imao je kapacitet od 3,75MB. Postojali su i modeli koji su koristili jednu glavu za čitanje i upis po traci, tako da se nije gubilo vreme za pomeranje glave.
Moderni standardi za reprodukcije sadržaja sa plastičnih medija oblika diska, počinju izumom iz 1958. godine, kada su dvojica naučnika patentirali način za čitanje podataka sa providnih diskova laserom.
1963. godine je napravljena Philips audio kaseta, koja je koristili magnetnu traku za snimanje zapisa. Sem za audio snimke, koje je čuvala u stereo kvalitetu sa dužinom od 30, 60, 90 i 120 minuta, značajna je i za kompjutere jer je zbog masovne produkcije, niske cene i lakog presnimavanja na kućnim kasetofonima pretstavljala izuzetno popularan medijum za čuvanje podataka pri pojavi jeftinih kućnih računara. Imala je vrlo mali kapacitet, 60kB-660kB po jednoj strani, ali je za tadašnje kućne računare sa 64kB RAM memorije to bilo dovoljno. Korišćenjem QPSK modulacije umesto FSK kasnije je postignuto snimanje oko 60MB podataka na audio kasetu.- 1966. godine je napravljena prva DRAM memorija (dinamička memorija sa slučajnim pristupom). DRAM ćelije čuvaju podatke u vidu napona u kondenzatoru i ne mogu da zapamte podatke nakon isključenja napajanja. Zbog jednostavnosti rada, vrlo brzo im je drastično porastao kapacitet, a brzina pristupa im je jedan od glavnih prednosti.
- 1967. godine IBM je razvio Photo digital storage system, koji je imao mogućnost čitanja i upisa 125GB podataka na foto filmove. Podaci su se upisivali elektronskim topom nalik na CRT ekran, i čitali optičkim putem. Sistem je bio izuzetno veliki, i služio je za arhiviranje podataka.
- 1968. godine Bell laboratorije su razvile twistor memoriju koja je koristila magnetnu traku obmotanu oko žice kojom je prolazila struja koja ju je namagnetisavala. Sličnog je principa rada kao magnetna memorija, i zadržala se jako kratko na tržištu, samo 2. godine.
1969. godine, Philips je razvio Videodisc koji je koristio reflektivni način za čitanje podataka, umesto prosijavanjem laserskog zraka kroz providne diskove. Ta tehnologija je prvi put demonstrirana 1972. , a 1978. je ušla u upotrebu pod nazivom LaserDisc. Diskovi su bili prečnika 30cm, i vizualno vrlo slični današnjim compact diskovima. Video signal je na njima sniman u analognom obliku, a audio signal je mogao da bude snimljen analogno ili digitalno. Sem u Americi, veliku popularnost su imali u Japanu i zemljama jugoistočne Azije, gde su se zadržali u upotrebi sve do pojave DVD standarda.
1970. godine dolazi do razvoja prenosnih magnetnih diskova, nazvanih Floppy diskovima. IBM je razvio diskove prečnika 8”, za korišćenje u svojim system 370 mainframe računarima. 1975. godine Allan Shugart je razvio 5,25” floppy diskove sa kapacitetom od 110kB. Bili su izuzetno popularni i zadržali su se u upotrebi sve do 1990-tih godina u kućnim računarima. Magnetni medijum je bio savitljiv i zaštićen kartonom sa spoljne strane koji je bio perforiran na mestu gde je disk dodirivala magnetska glava. Zbog toga nisu nudili izuzetnu mehaničku otpornost, ali su bili pouzdani, jeftini, i popularni.- Sony je 1978. godine demonstrirao njihov optički medij koji je skladištio zvuk u digitalnom obliku, vrlo slično današnjim audio diskovima, samo sa 150 minuta audio zapisa. Sony i Philips su se ujedinili, i objavili Red Book standard za audio compact diskove 1980. godine.
1981. godine razvijen je 3,5” floppy disk sa kapacitetom od 360kB, da bi se ubrzo omogućilo snimanje 720kB podataka. Za razliku od 5,25” floppy diska, kućište je bilo mnogo kompaktnije, od tvrde plastike, i sadržao je metalni pokrivač otvora diska koji je u potpunosti štitio disk od spoljnih uticaja. Bio je izuzetno popularan medijum za snimanje i prenos podataka, sve do 2000-te godine. High density verzija se pojavila 1987. godine i mogla je da primi 1,440kB podataka.- 1985. godine je propisan Yellow Book standard koji je poznat kao CD-ROM, tj. standard za snimanje digitalnih podataka na compact disc-ovima koji su bili namenjeni samo za čitanje na kompjuterima.
- 1987. godine Sony je predstavio DAT (digital audio tape) kasete, koje su služile za snimanje digitalnog PCM audio zapisa, sa većim kvalitetom od CD audia. DAT je snimao PCM zapis sa odabiranjem 48kHz i diskretizacijom sa 16 bita. 1989 Sony i Hewlett Packard su predstavili DDS format koji je koristio slične kasete kao DAT, sa kapacitetom od 2GB. Od 2009. godine imaju kapacitete od 160GB.
- 1990. godine su se pojavili magnetno-optički diskovi i nudili su u početku mogućnost jednog upisa i mnogo čitanja (WORM), a kasnije i upis i čitanje veliki broj puta. Najrasprostranjeniji standard MO diskova je bio Sony Mini Disc koji je izasao 1992. godine. Bili su oblika sličnom floppy diskovima i spakovani u plastično kućište. Popularnost su izgubili pojavom CD-R ROM uredjaja koji su se pojavili 1995. godine. Kao uredjaji za skladištenje podataka nisu se mnogo koristili jer su Zip i Jazz magnetne diskete nudile sličan kapacitet i bile su mnogo rasprostranjenije do pojave CD-R standarda. MD DATA diskovi su nudili kapacitet od 140MB. Kao nosači zvuka, nudili su pogodnost ponovnog upisa, slično kasetama, a muziku su smeštali u ATRAC formatu kompresije (5:1 kompresija) koja je navodno nudila CD kvalitet muzike. Pored njih proizvodili su se i MO diskovi od 230MB, 640MB i 1.3GB memorije koji su služili za skladištenje podataka. Zbog potrebe za posebnim uredjajima za snimanje i čitanje, kao i relativno visoke cene diskova, nisu doziveli veći tržišni uspeh.
- 1990. godine je propisan Orange book standard koji je ponudio po prvi put mogućnost upisa na compact diskove koristeći cd-rom uređaje (CD-R standard). Cd-Rom standard je imao 650MB kapaciteta, da bi kasnije bio povećan na 700MB.
1990. godine pojavljuje se Linear-Tape Open – još jedan oblik magnetnog medijuma oblika kasete sa velikom gustinom zapisa koji je ostao popularan do današnjeg dana. U početku je imao kapacitete od 100GB po kaseti, da bi se kapacitet vremenom povećavao i od 2013. godine je moguće snimiti 6,25TB nekomprimovanih podataka na ovaj medijum.- 1994 godine se pojavljuju dva različita i u to vreme popularna standarda. Zip drive je bio nova verzija floppy disketa, koji je za razliku od floppy diskova sadržao magnetni disk od tvrdog materijala. Imao je za to vreme veliki kapacitet od 100MB, što je bilo višestruko više od 1,44MB koji su posedovali floppy diskovi. Visoka cena i nove tehnologije učinile su da Zip nikada ne zaživi kao zamena za floppy. Nakon Zip disketa, ista kompanija Iomega je razvila Jaz diskete kapaciteta 1GB, a kasnije i 2GB, koje nisu doživele uspeh na tržištu.
Iste godine pojavljuju se prve CF (compact flash) kartice koje koriste Flash memoriju za čuvanje podataka. Postale su popularne zbog malih dimenzija i napretka digitalnih fotoaparata za koje su predstavljale jedini memorijski medijum. U početku su imale male kapacitete od 2MB da bi ubrzo dobile desetine i stotine MB kapaciteta. Postojala je i verzija Microdrive koju je 1999 godine razvio IBM, koja je u istim dimenzijama CF kartice sadržala mali hard disk kapaciteta oko 170MB. Kasnije je Microdrive imao kapacitete i od 8GB ali je zbog napretka flash memorije nestao sa tržišta.
Sledeći bitan optički format diskova je bio DVD. Predstavljen je 1995. Pored DVD-Video i DVD-ROM, kasnije su uvedeni DVD-R, DVD+R koji su predstavljali diskove sa mogucnošću upisa podataka na njih, kao i DVD-RW standard, koji je propisao diskove sa mogucnošću ponovnog upisa. DVD-Audio format je bio poslednji i nudio je snimanje višekanalnog zvuka kvaliteta do 192kHz/24Bita. DVD diskovi imaju kapacitet 4,7GB ili 8,5GB ukoliko se zapis nalazi na dva sloja (DVD-DL – double layer disk).
Flash memorije su u ovo vreme nastavile da se razvijaju po kapacitetu i smanjuju u veličini. 1997. Godine se pojavio format MMC (multimedia card) koji je bi znatno manjih dimenzija od compact flash memorija, a sličnih kapaciteta i cene.
2000. godine se pojavljuje USB flash drive, medijum koji je stekao veliku popularnost zbog lakoće korišćenja, robusnosti, brzine, niske cene, kao i sve većih kapaciteta. Prve USB flash drive uredjaje su napravili IBM i Trek technology sa kapacitetom od 8MB. Danas USB flash drive uredjaji imaju kapacitete i veće od 256GB. Imaju ograničen broj upisa zbog tipa korišćene memorije od oko 3000-5000 upisa, medjutim veći problem je sam USB konektor koji ima vek od oko 1500 konekcija.
Sony je 2000. godine predstavio prototip novog diska koji je čitan sa plavim laserima. Toshiba, Nec i Sanyo su 2006. godine predstavili svoj standard, HD-DVD. Sony, Philips i Pioneer, predstavili su Blu-Ray standard koji je predstavljen 2006. godine, samo par meseci nakon HD-DVD standarda. HD-DVD je nudio kapacitete od 15GB za jednoslojne i jednostrane diskove, do 60GB za dvoslojne i dvostrane diskove, a Blu-Ray 25GB za jednoslojne i 50GB za dvoslojne diskove. Kasnije prošireni Blu-Ray diskovi kapacitetima od 100GB i 128GB. Iako danas potisnut sa trzišta u potpunosti, HD-DVD je bio osnova za kineski CB-HD (China Blue High Definition Disc) koji je dosta popularan u Kini.
Neki noviji eksperimenti pokazuju da je moguće smestiti jos veću količinu podataka na optičke diskove malih dimenzija. Holographic Versatile Disc (HVD) je nastao izmedju 2004. i 2008. godine i pokazao da je moguće uspešno čitati do cak 5TB na disku prečnika 10cm. Koristi vrlo komplikovanu tehnologiju koja pomoću optičkog kolimatora sjedinjuje dva lasera, jedan zeleni snage čak 1W i drugi crveni koji se koristi i u cd-rom uredjajima. Zeleni laser čita holografski sloj preko interferencije laserskog snopa a crveni očitava standardni aluminijumski sloj sa podacima o položaju lasera koji trenutno očitava podatke. Upravo je potrebna snaga lasera ključni problem za korišćenje ovog standarda u masovnoj upotrebi, a svi datumi predstavljanja diskova od 100 i 200GB su probijeni.
Bez obzira na sve veću popularnost flash memorija u formi USB flash drive ili SSD diskova za računar, magnetni medijumi i dalje nude odličan odnos cene i kapaciteta. Trenutno su hard-diskovi namenjeni kućnoj upotrebi sa kapacitetima od 8TB, a uporedo sa njihovim razvojem razvijaju se i magnetne trake. Najnoviji dometi na polju magnetnih traka iz 2014. godine predstavljaju značajan iskorak na polju kapaciteta. Sony je predstavio način smeštanja 148GB po kvadratnom inču magnetne trake, što bi omogućilo smeštanje 185TB podataka na jedan ketridž uporediv po veličini sadašnjim LTO ketridžima. 2015. Godine IBM i Fujifilm su predstavili model ketridža sa kapacitetom od 220TB na istu LTO veličinu ketridža.
Trenutno najveći kapacitet u jednom hard disku nudi Western Digital sa 10TB. Sve veći značaj danas imaju SSD diskovi na bazi flash memorije koji predstavljaju odličnu zamenu za hard diskove jer troše manje energije, otporniji su na udarce, bešumni su i najbitnije nude mnogo manje vreme pristupa podacima kao i višestruko veće brzine čitanja podataka od hard diskova. Modeli kompatibilni sa hard diskovima koji koriste SATA standard se danas nude u kapacitetima od 1TB, dok postoje i PCIe varijante koje su mnogo brže, skuplje, i nude veće kapacitete od 4TB podataka.
Autor: Mihailo Jovičić