Открыть сервисСервис
Главная → Блог → IBM 1301

IBM 1301

IBM 1301 — это запоминающее устройство на магнитных дисках, выпущенное корпорацией International Business Machines (IBM) в 1961 году. Оно относится к классу дисковых накопителей с фиксированной головкой (fixed-head disk drive) и было предназначено для использования в составе вычислительных систем IBM 7000-й серии и IBM 1401. IBM 1301 стало значительным шагом вперёд по сравнению с предшественником — IBM 350 (RAMAC), предложив существенно бо́льшую ёмкость, более высокую скорость доступа и улучшенную надёжность.

История

Разработка IBM 1301 началась в конце 1950-х годов, когда инженеры IBM стремились преодолеть ограничения первого дискового накопителя — IBM 350, представленного в 1956 году. IBM 350, являвшийся частью системы RAMAC 305, имел ёмкость около 5 мегабайт, но был громоздким (весил около тонны), медленным (среднее время доступа около 600 миллисекунд) и требовал частого технического обслуживания. К 1960 году стало ясно, что для растущих потребностей коммерческих и научных вычислений необходимо устройство с гораздо бо́льшей производительностью.

В 1961 году IBM анонсировала модель 1301, которая поступила в продажу в 1962 году. Она была разработана группой инженеров под руководством Джона Дж. Линча (John J. Lynch) и Рэя Б. Джонсона (Ray B. Johnson). Основной целью было увеличение плотности записи и скорости вращения дисков, что позволило бы сократить время доступа и повысить ёмкость. IBM 1301 стала первой коммерчески успешной системой хранения данных с использованием технологии «плавающих» головок (flying heads), которая позже стала стандартом для всех жёстких дисков.

Устройство и принцип работы

IBM 1301 представляла собой массив из 25 алюминиевых дисков диаметром 24 дюйма (около 61 см), покрытых магнитным материалом — оксидом железа. Диски были установлены на общем шпинделе и вращались с постоянной скоростью 1200 оборотов в минуту (20 оборотов в секунду). Каждый диск имел две рабочие поверхности (верхнюю и нижнюю), за исключением верхнего и нижнего дисков, у которых использовалась только одна сторона. Таким образом, общее количество доступных поверхностей составляло 48.

Головки чтения/записи

В отличие от более поздних накопителей с подвижными головками (например, IBM 2311), IBM 1301 использовала фиксированные головки (fixed heads). Для каждой дорожки на каждой поверхности была предусмотрена отдельная магнитная головка. Это означало, что для доступа к данным головка не перемещалась механически — требовалось лишь дождаться, пока нужный сектор подойдёт под головку (время задержки вращения). Такая конструкция обеспечивала очень низкое среднее время доступа — около 85 миллисекунд, что было в 7 раз быстрее, чем у IBM 350.

Головки располагались на специальных рычагах, которые вводились между дисками. Для предотвращения контакта головок с поверхностью диска использовался воздушный подшипник: при вращении дисков создавался поток воздуха, который приподнимал головку на высоту около 0,5 микрона. Эта технология, названная «плавающей головкой», была запатентована IBM и стала ключевой для дальнейшего развития жёстких дисков.

Ёмкость и организация данных

Общая ёмкость IBM 1301 составляла 28 миллионов символов (байт) в стандартной конфигурации. Данные записывались на концентрические дорожки, каждая из которых делилась на секторы фиксированной длины. Устройство поддерживало как адресацию по номеру дорожки и сектора, так и по номеру записи. Для управления накопителем использовался отдельный контроллер — IBM 1301 Disk Control Unit.

Физические характеристики

IBM 1301 была крупногабаритным устройством. Один накопитель весил около 900 кг, занимал площадь примерно 1,5 квадратных метра и требовал специального охлаждения. Энергопотребление составляло около 3 кВт. Для работы устройства требовался чистый кондиционированный воздух, так как малейшая пыль могла повредить поверхность дисков или головки.

Модификации

IBM выпустила несколько модификаций IBM 1301, различавшихся ёмкостью и скоростью:

  • IBM 1301-1 — базовая модель с ёмкостью 28 миллионов символов и средним временем доступа 85 мс.
  • IBM 1301-2 — улучшенная версия с увеличенной до 56 миллионов символов ёмкостью за счёт использования более плотной записи (больше дорожек на поверхности). Время доступа осталось прежним.
  • IBM 1302 — последующая модель, выпущенная в 1963 году, которая использовала два набора дисков (50 дисков) и достигала ёмкости 112 миллионов символов. IBM 1302 также имела более быстрый контроллер.

Все модификации были совместимы с одними и теми же системами IBM 7000 и IBM 1401.

Применение

IBM 1301 использовалась в основном в крупных корпоративных и государственных вычислительных центрах. Основные области применения включали:

Благодаря высокой скорости доступа, IBM 1301 позволяла выполнять операции ввода-вывода значительно быстрее, чем предшествующие ленточные накопители или барабанные устройства. Это сделало её популярной для задач, требующих частого произвольного доступа к данным.

Значение и влияние

IBM 1301 стала важной вехой в истории вычислительной техники. Она продемонстрировала, что дисковые накопители могут быть не только надёжными, но и достаточно быстрыми для использования в системах реального времени. Технология «плавающих» головок, впервые применённая в промышленном масштабе именно в IBM 1301, впоследствии стала основой для всех жёстких дисков, вплоть до современных накопителей с воздушными подшипниками.

Кроме того, IBM 1301 способствовала распространению концепции «онлайн-хранения» (online storage), когда данные доступны немедленно, без ожидания загрузки с ленты. Это изменило подход к проектированию операционных систем и прикладного программного обеспечения.

Однако, несмотря на успех, IBM 1301 имела ограничения. Высокая стоимость (аренда устройства составляла около 3000 долларов в месяц в ценах 1962 года) делала её доступной только крупным организациям. Кроме того, фиксированные головки означали, что для увеличения ёмкости требовалось добавлять целые блоки дисков, что было дорого и неудобно. Эти недостатки были устранены в следующих поколениях дисковых накопителей, таких как IBM 2311 (1964) и IBM 2314 (1965), которые использовали подвижные головки и сменные пакеты дисков.

Интересные факты

  • IBM 1301 была одним из первых устройств, в которых применялась технология «сервоповерхности» (servo surface) — одна из поверхностей диска использовалась для точного позиционирования головок, хотя в модели с фиксированными головками это было менее критично.
  • Система SABRE, запущенная в 1964 году, использовала несколько IBM 1301 для хранения данных о рейсах, билетах и пассажирах. Это была одна из первых крупномасштабных систем обработки транзакций в реальном времени.
  • Некоторые экземпляры IBM 1301 продолжали работать в исследовательских центрах до середины 1970-х годов, несмотря на появление более современных моделей.

Источники

  • IBM Corporation. IBM 1301 Disk Storage Unit: Reference Manual. Form A22-6820, 1962.
  • Emerson W. Pugh, Lyle R. Johnson, John H. Palmer. IBM's 360 and Early 370 Systems. MIT Press, 1991.
  • Charles J. Bashe, Lyle R. Johnson, John H. Palmer, Emerson W. Pugh. IBM's Early Computers. MIT Press, 1986.
  • Статья «IBM 1301» в архиве Computer History Museum (www.computerhistory.org).

Похожие материалы