Скорость дисков

Вся история магнитных, а потом и твердотельных накопителей - всего 70 лет. Но была она бурной.

1950-е: Скромные килобайты в секунду

Пример: IBM 305 RAMAC (1956)

• Носитель: 24-дюймовые пластины, общая ёмкость 5 МБ (50 дисков)
• Скорость передачи: ~100 КБ/с (0.1 МБ/с)
• Время доступа: среднее время поиска ~600 мс

Каждое чтение/запись требовало огромного механического действия. Накопители были размером с холодильник, а скорость передачи данных ограничивалась скоростью вращения (~1200 об/мин) и аналоговой электроникой. Чтение одной записи могло занимать секунды.

1960-е: Первые "быстрые" диски — скорость аж 1 Мбайт/сек

Пример: IBM 2311 (1964), IBM 2314 (1965)

• Скорость передачи данных: 156 КБ/с → 1 МБ/с
• Ёмкость: до 29 МБ на сменный блок
• Время доступа: ~50 мс

Мэйнфреймы теперь передавали данные непрерывно для пакетной обработки. Появилась концепция дисковых каналов и DMA — предшественников современных контроллеров.

1970-е: Мини-ПК и ранние ПК — несколько сотен кбайт/сек

• IBM 3330 (1970): ~800 КБ/с
• Shugart SA1000 (1979, ранние жёсткие диски для ПК): ~500 КБ/с
• Флоппи диски: ~31 КБ/с (8 дюймов, 360 об/мин)

С появлением компактных компьютеров диски уменьшились до 14, 8, а затем и до 5.25 дюймов. Появились интерфейсы, такие как ST-506. К концу десятилетия появились первые персональные жёсткие диски.

1980-е: Жёсткие диски для ПК — от 0.5 до 3 Мбайт/сек

• Seagate ST-412 (1981): ёмкость 10 МБ, 625 КБ/с
• Накопители MFM/RLL (середина 80-х): ~1–2 МБ/с
• Накопители ESDI и ранние SCSI (конец 80-х): типичная скорость 2–3 МБ/с
• Высокопроизводительные мэйнфреймы: до 5 МБ/с

Логика контроллера была перенесена с центрального процессора на встроенную электронику. Диски всё ещё были медленными, но уже надёжными. Чтение всего диска объёмом 10 МБ занимало около 10–20 секунд.

1990-е: IDE, SCSI и гигабайты — от 3 до 20 Мбайт/сек

• Ранние диски ATA (1990): ~3–5 МБ/с
• Быстрый SCSI-2 (1993): 10 МБ/с
• Поздний IDE (1998): 15–20 МБ/с (постоянная)
• Серверный RAID (1999): до 40 МБ/с (суммарная)

Плотность пластин резко возросла; скорость вращения достигла 5400–7200 об/мин. Последовательная пропускная способность росла быстрее, чем улучшалось время доступа. DMA и кэширование стали стандартом.

2000-е: SATA и высокоплотные пластины — от 40 до 100 Мбайт/сек

• IDE/ATA100 (2000): 50–70 МБ/с
• SATA 1.5 Гбит/с (2003): интерфейс до 150 МБ/с, постоянная скорость ~70 МБ/с
• SATA 3 Гбит/с (2005+): типичная скорость 100–120 МБ/с для дисков со скоростью вращения 7200 об/мин
• Raptor/SCSI со скоростью вращения 10 000 об/мин: 120–150 МБ/с

"Мегабайты в секунду" стали настоящим узким местом для видео и баз данных. Первые прототипы SSD появились в середине десятилетия, но всё ещё оставались нишевыми.

2010-е: Революция SSD — от 200 до 3500 Мбайт/сек

• SSD-накопители SATA (2010): 200–550 МБ/с (ограничено SATA 3)
• SSD-накопители PCIe/NVMe (2015): 1000–3000 МБ/с
• Enterprise NVMe (2019): до 6000 МБ/с

Время произвольного доступа резко сократилось с миллисекунд до микросекунд. Впервые задержка, а не последовательная пропускная способность, стала основным фактором, определяющим выбор.

2020-е: NVMe — 7000 Мбайт/сек и выше

• PCIe 4.0 x4 NVMe (2021): 5000–7500 МБ/с
• PCIe 5.0 x4 NVMe (2024): 10 000–14 000 МБ/с
• Жесткие диски по-прежнему демонстрируют скорость около 150–250 МБ/с (большие накопители со скоростью 7200 об/мин)

Жесткие диски теперь используются для хранения больших объемов данных; твердотельные накопители (SSD) доминируют в активных рабочих нагрузках. Современные корпоративные SSD даже выдерживают более 1 миллиона операций ввода-вывода в секунду с кэшированием DRAM.

Сводная таблица:

Эпоха Типичное устройство               Мбайт/с  Доступ   Примечания
-----------------------------------------------------------------------------
1956  IBM RAMAC                           0.1    600 мс   Первый жёсткий диск
1965  IBM 2314                            1      50 мс    Канально-подключённые жёсткие диски
1975  Shugart SA1000                      0.5    35 мс    Ранние 5-дюймовые жёсткие диски
1985  Seagate ST-225                      1.5    28 мс    Накопители PC XT
1995  Quantum Fireball                    10     12 мс    IDE, 5400 об/мин
2005  WD Caviar                           70     8 мс     SATA 3 Гбит/с
2010  Твердотельный накопитель Intel X25  250    0.1 мс   Первый массовый SSD
2015  Samsung 950 Pro NVMe                2500   0.03 мс  PCIe 3.0 x4
2024  Samsung 990 EVO PCIe 5.0            13000  0.02 мс  Лучший потребительский SSD

DEC PDP-11 в хорошем состоянии

Дэйв Пламмер выставил на продажу один из своих PDP-11/73. Установлен юникс BSD 2.11, интернет, все дела. Гляньте, вдруг кому сгодится.

(фейсбук)

I'm selling one of my PDP-11/73s with "all my good parts" to cover the costs of the 11/24 I'm building. Basically, it's an infallible system as long as I stay one PDP ahead of things 🙂

Plug it in, turn it on - boot 211BSD UNIX already custom configured, serve WWW pages, FTP, Telnet, and more. This is your chance to own a maxed-out and completely turnkey, ready-to-run PDP-11 UNIX Workstation. You could also install and run RT-11 or RSX-11, but this machine has been carefully set up and configured with 211BSD UNIX, including all networking features.

This machine represents a collection of my very best PDP-11 components, including:

• DEC M8190 CPU
• DEC M8637 Fast PMI Memory (x2) for a total of 4M installed, the max permitted
• DEC M3104 Eight Port Serial Multiplex - Connect up to 9 total terminals (plus Ethernet sessions)
• DEC M7555 MFM and Floppy Controller
• Emulex UC07 SCSI Controller - Supports tapes, drives, jaz, and more, up to 6 devices - Boot multiple systems
• DEC M7516 Ethernet Adapter - The faster/better DELQA NIC
• DEC RX50 Dual Floppy Drive - Tested and mounted as /mnt/flopppy0 and /mnt/floppy1 for each file interchange
• Seagate ST43400N - 3GB SCSI Drive - Contains /root, /swap, /usr, and /data partitions

It's all housed in a rare and very nice DEC BA23 chassis and tower pedestal case with front cover plate.