Перфоленты и перфокарты
Рост вычислительных возможностей компьютеров вел и к увеличению объема и сложности данных, с которыми работали компьютеры. Изначально, для хранения данных использовались перфоленты и перфокарты, применявшиеся еще с 19-ого века для управления ткацкими станками (Жаккард), в которых был закодирован узор на ткани. В ранних компьютерах первого поколения информация записанная на такие носители читалась механически, с помощью контактов, а позже с помощью специальных фотодатчиков, для которых наличие отверстия означает единицу, отсутствие — ноль. Обычные перфоленты умещают 1 байт на 2,54 мм, перфокарта — 187х82 мм — 80х12 бит информации.
Магнитная лента
Низкая надежность перфолент или перфокарт (они могли порваться после множества использований или из-за небрежного обращения), низкая скорость чтения/записи привели к появлению накопителей не на механическом, а на электромагнитном принципе — магнитной ленте, жестких и гибких магнитных дисках. Самая распространенная магнитная лента 9-дорожечного формата, разработанная в 1960х годах, которая применялась в «серьезных» компьютерах, позволяла хранить от 32 до 246 бит/мм, что давало в от 20 до 140 Мбайт на стандартную катушку. Применяемая в бытовых компьютерах для хранения применялась компакт-кассета, однако из-за отсутствия единого стандарта записи её объем менялся для разных компьютеров, например на одну сторону 60-минутной кассеты ZX Spectrum мог записать около 600 кБайт, а Радио-86РК-совместимые компьютеры (например Партнер 01.01 или Спектр 001) только 67 кБайт из-за более низкой скорости (но и более отказоустойчивой) записи.
Вопреки ожиданиям, технология не умерла — в 2020 году Fujifilm и IBM создали ленту емкостью 580 Тбайт. Ленточные накопители до сих пор используются для бэкапов больших данных благодаря низкой стоимости хранения.
Жесткие магнитные диски
Жесткие магнитные диски впервые были применены в компьютерах IBM 305 RAMAC в 1956 году. Эти диски имели диаметр 24 дюйма (около 61 см) и способность хранить до 5 мегабайт данных. Система весила около 1 тонны и использовала 50 таких дисков. С конца 60х по середину 80х магнитные диски уменьшились в размерах до 14 дюймов, а затем до 8 дюймов. Емкость увеличилась до нескольких десятков мегабайт. В 1980-е и 1990-е годы произошел переход к 5,25-дюймовым и, затем, к 3,5-дюймовым дискам. Емкость дисков увеличилась до нескольких сотен мегабайт и затем гигабайт. С 2000 до 2010 ёмкость увеличилась до нескольких терабайт. Сейчас максимальный объем жестких дисков исчисляется десятками терабайт.
Выросла скорость вращения дисков и плотность записи. В IBM RAMAC диски вращались со скоростью 1200 об/мин, а в современных серверных накопителях скорость достигает 15 000 об/мин. В накопителях поколения RAMAC плотность записи составляла всего 2 кбит/кв. дюйм, а современные диски имеют плотность в миллионы раз выше.
Название «винчестер» пошло от модели IBM 3340 (1973 год), которая имела две пластины по 30 Мбайт — инженеры ассоциировали это с винтовкой Winchester .30-30.
Гибкие магнитные диски
Гибкие магнитные диски впервые были разработаны в IBM в конце 1960-х и начале 1970-х годов. Первые флоппи-диски имели размер 8 дюймов и небольшую емкость, обычно несколько сотен килобайт, первые модели от IBM — 80 Кбайт. В конце 1970-х — начале 1980-х годов появились более компактные флоппи-диски с размером 5,25 дюйма. Емкость постепенно увеличилась до мегабайта. В конце 1980-х — начале 1990-х годов стандартным стал размер флоппи-дисков 3,5 дюйма. Эти диски имели увеличенную емкость — обычно 1,44 Мб или 2,88 Мб.
Оптические и магнитооптические диски
В начале 1980-х годов появились компакт-диски (CD), представляющие собой оптические накопители с возможностью записи и воспроизведения аудио и данных. CD-ROM использовались для хранения программ и мультимедийных файлов. DVD, более емкие и позволяющие хранить видео с высоким качеством, пришли на замену CD в 1990-2000. Они имеют большую емкость и были использованы для хранения фильмов и другой мультимедийной информации. Blu-ray Disc, с еще большей емкостью и поддержкой высокого разрешения видео, стал следующим шагом в развитии оптических накопителей. Blu-ray обеспечивает хранение данных до 25-50 ГБ на один диск. Кроме того существовала технология магнитооптических дисков, которые объединили магнитные и оптические технологии для повышения емкости хранения данных. Их использовали для архивирования и долгосрочного хранения больших объемов информации — они имели емкость от 128 Мбайт (3,5″) до 1,3 Гбайт (5,25″).
Технические характеристики на различных этапах развития включают в себя емкость хранения данных (CD — около 700 МБ, DVD — до 4,7 ГБ на один слой), скорость чтения и записи, форматы файлов и возможные защитные механизмы.
USB-Flash накопители
История USB-Flash накопителей, или «USB-флешек», имеет непродолжительную, но быструю и значительную эволюцию. Принцип работы флэш-памяти основан на использовании полупроводниковой технологии. Флэш-память состоит из множества ячеек памяти, каждая из которых хранит бит информации в виде заряда. USB-флешки впервые появились в конце 1990-х — начале 2000-х годов. первая коммерческая флешка DiskOnKey от M-Systems была выпущена в 1999 году и имела емкость 8 Мбайт. Их емкость начиналась с нескольких мегабайт и составляла порядка 16-64 Мб. С 2000 по 2010 годы емкость «флешек» резко возросла с нескольких сотен мегабайт до нескольких гигабайт. Скорость чтения и записи также увеличилась, применялись интерфейсы USB 2.0 и 3.0. В настоящее время USB-флешки имеют емкость от нескольких гигабайт до нескольких терабайт. Скорость чтения и записи достигает огромных значений благодаря интерфейсу USB 3.0 и 3.1. Также начали появляться флешки с поддержкой USB Type-C и интерфейсом USB 3.2, обеспечивающие высокую скорость передачи данных.