50 năm trước đây, ngày 13/9/1956, chiếc ổ cứng máy tính đầu tiên trên thế giới đã ra đời, với cấu tạo làm từ 50 lớp đĩa có đường kính tới... 0,6m, nặng tới 1 tấn và chỉ chứa được... 5MB dữ liệu.

Chiếc ổ cứng RAMAC đầu tiên trên thế giới, to bằng 2 chiếc tủ lạnh, nặng 1 tấn và lưu được... 1 bài hát MP3.

Sau 50 năm chiếc ổ cứng giờ đây nhỏ như một đồng xu với kích thước đường kính mỗi lớp đĩa chỉ còn khoảng 0,85-inch, nhưng lượng dữ liệu mà nó có thể lưu trữ có thể gấp hàng nghìn lần dung lượng của chiếc ổ cứng đầu tiên trên thế giới.
 
Ngày nay, ổ đĩa cứng đã được ứng dụng ở hầu khắp mọi lĩnh vực, từ những chiếc PC mà chúng ta sử dụng hàng ngày đến những chiếc máy MP3, hay chiếc ổ lưu trữ di động nhỏ gọn, có thể dễ dàng cho vào túi và mang đến bất kỳ nơi đâu.
 
Chiếc ổ cứng đầu tiên trên thế giới được “sinh ra” vào ngày 13/9/1956. Vào thời điểm đó, một đội ngũ các chuyên gia tại phòng thí nghiệm của IBM thực hiện dự án nghiên cứu tìm một cơ chế lưu trữ khác thay thế cho giải pháp lưu trữ bằng băng từ nhằm tăng hiệu quả truy xuất ngẫu nhiên dữ liệu (random access). Một câu hỏi đặt ra với các nhà nghiên cứu là làm thế thế nào có thể ứng dụng giải pháp lưu trữ truy xuất ngẫu nhiên (randon-access storage) vào lĩnh vực máy tính.

RAMAC (1956) – Chiếc ổ cứng đầu tiên

Thành quả mà nhóm nghiên cứu của IBM đạt được là RAMAC (Random Access Method of Accounting and Control – Phương thức tính toán và kiểm soát truy xuất ngẫu nhiên). Bản thân tên mà IBM chọn để đặt cho sản phẩm của mình đã nói lên nhu cầu cần có một giải pháp như thế đối với các doanh nghiệp. RAMAC sau đó được đưa ra thị trường.
 
Nhưng Recalls Al Shugart - một trong số những chuyên gia từ làm việc tại dự án RAMAC - lại cho rằng: “Chúng tôi phải bắt đầu mọi thứ từ con số 0. Thực tế RAMAC không phải là một chiếc ổ cứng mà là cả một hệ thống hoàn thiện. Trước chúng tôi, chưa từng có một ai sản xuất thành công ổ đĩa cứng”.
 
Sản phẩm RAMAC tích hợp có chiều rộng gấp đôi 2 chiếc tủ lạnh, nhưng lại không cao bằng và nặng 1 tấn. RAMAC có tổng cộng 50 lớp đĩa có đường kính khoảng 0,6m với tốc độ quay trung bình đạt 1.200 /phút, nhưng dung lượng lưu trữ chỉ có đúng 5MB, đủ để lưu một bài hát có độ dài 5 phút được mã hoá chuẩn MP3 128bit.

Để có thể ghi được dữ liệu, hai chiếc đầu ghi từ tính của RAMAC phải di chuyển qua một loạt các rãnh (track) trên bề mặt đĩa từ tính được phủ bằng loại sơn rất giống với loại được dùng để sơn Cầu cổng vàng tại Mỹ.
 
IBM chỉ cho xuất xưởng đúng 12 chiếc ổ đĩa RAMAC.
 
Mặc dù RAMAC chỉ có một số đặc điểm giống với ổ đĩa cứng ngày nay, nhưng nó là chiếc ổ đĩa đầu tiên đánh dấu sự xuất hiện và phát triển của cả một ngành công nghiệp – ngành công nghiệp lưu trữ.
 
“Trong những năm 50 và 60, ổ đĩa cứng chỉ được sản xuất dành riêng cho các tập đoàn lớn, các cơ quan tổ chức chính phủ và doanh nghiệp. Kích thước của ổ đĩa cứng cũng giảm dần theo thời gian. Và khi kích thước ngày càng nhỏ đi thì chiếc ổ cứng cũng xâm nhập sâu rộng hơn vào môi trường doanh nghiệp. Dung lượng lưu trữ của các ổ đĩa cứng cũng tăng gấp đôi theo chu kỳ 2 năm,” Bill Healy – Phó chủ tịch cao cấp của Hitachi – cho biết. Hitachi chính là hãng đã mua lại đơn vị sản xuất thiết bị lưu trữ của IBM năm 2003.

Chiếc máy tính đầu tiên trên thế giới dùng ổ đĩa IBM RAMAC (Nguồn BBC)

“Trong khi đó, ngày càng có nhiều hãng bắt đầu tham gia vào ngành công nghiệp sản xuất ổ cứng máy tính hơn bởi vì ổ đĩa cứng đã chứng minh được nó là một giải pháp lưu trữ hiệu suất cao và giá rẻ, thích hợp với các nhu cầu lưu trữ số lượng lớn”. Tom Coughlin, chuyên gia phân tích trong ngành công nghiệp lưu trữ- cho biết.
 
Trong giai đoạn cuối những năm 50 đến đầu những năm 70, ổ đĩa cứng chủ yếu được sử dụng trong các hệ thống máy tính lớn. Nhưng đến cuối những năm 70 và đầu những năm 80, sự bùng nổ của máy tính cá nhân đã tạo ra rất nhiều cơ hội cho ổ đĩa cứng. Từ đó, ổ đĩa cứng đã nhanh chóng phát triển thành một trong những yếu tố có ảnh hưởng lớn đối với ngành công nghiệp máy tính. “Ổ đĩa cứng mang đến cho người dùng giải pháp lưu trữ dung lượng lớn, đồng thời giúp máy tính cá nhân đạt được thành công như ngày hôm nay,” chuyên gia Coughlin khẳng định.
 
50 năm sau …
 

Ổ cứng mini siêu nhỏ của Toshiba, chỉ nhỉnh hơn đồng xu.

Đã có rất nhiều sự thay đổi diễn ra trong 50 năm qua. Các nhà sản xuất hiện đã tung ra thị trường những chiếc ổ cứng có dung lượng lên tới 750 GB - gấp 150.000 dung lượng lưu trữ của RAMAC – với kích thước và trọng lượng nhỏ gọn. Dự kiến trong năm 2007 tới, dòng sản phẩm ổ đĩa cứng có dung lượng đến 1 Terabyte sẽ xuất hiện trên thị trường.
 
“Chiếc ổ cứng ngày nay đã khác xa so với chiếc ổ cứng đầu tiên trên thế giới. Những chiếc ổ cứng hiện đại chỉ có kích thước hơn 6cm, nhưng dung lượng lưu trữ lại gấp hơn 15.000 lần dung lượng lưu trữ của chiếc IBM RAMAC,” ông Dave Wickersham – giám đốc điều hành của Seagate Technology cho biết.
 
Ngày nay, chúng ta có những chiếc ổ đĩa cứng với rất nhiều kích cỡ và đặc tính khác nhau. Từ chiếc ổ đĩa cứng nhỏ nhất thế giới của Toshiba với kích thước khoảng 2cm và dung lượng lưu trữ 2GB và 4GB cho đến những chiếc ổ đĩa cứng dung lượng khổng lồ 750GB. Các nhà sản xuất đã tung ra thị trường hàng loạt sản phẩm ổ đĩa cứng dành riêng cho máy chủ, máy tính để bàn, máy tính xách tay, máy ghi video, thiết bị nghe nhạc số… Bạn có thể tìm thấy ổ đĩa cứng ở bất kỳ đâu, trong một chiếc ô tô, máy bay hay trong các ứng dụng quân sư. Bên cạnh đó, giá thành của ổ đĩa cứng cũng đã giảm đí một cách đáng kể. Nếu chiếc dung lượng lưu trữ trong ổ cứng RAMAC của IBM có giá 10.000USD/MB, thì những chiếc ổ cứng ngày nay chỉ có giá 0,03 cent/MB.
 
Chỉ có công nghệ ghi dữ liệu được ứng dụng trong ổ đĩa cứng – công nghệ ghi từ tính dọc (longitudinal magnetic recording) – là còn được giữ nguyên bản như ngày đầu tiên. Nhưng như thế không có nghĩa là công nghệ ghi dữ liệu không thay đổi. Cách thức ghi có thể không thay đổi nhưng cốt lõi công nghệ ghi đã có thay đổi, với việc đưa công nghệ nano ứng dụng vào các đầu ghi đĩa nhằm mang lại chất lượng ghi dữ liệu tốt hơn.
 
Nhưng giờ đây công nghệ ghi dữ liệu “truyền thống” đó cũng đã bắt đầu có sự biến chuyển. Ngành công nghiệp bắt đầu chuyển sang ứng dụng công nghệ ghi từ tính trực giao (perpendicular magnetic recording). Công nghệ này đã được biết đến trong một vài thập kỷ qua, nhưng nó mới chỉ bắt đầu được ứng dụng vào sản xuất ổ đĩa cứng. Toshiba là hãng đầu tiên tung ra sản phẩm ứng dụng công nghệ ghi dữ liệu mới này với chiếc ổ đĩa cứng di động 1.8-inch 40GB. Seagate là người tiếp bước với sản phẩm ổ đĩa cứng dành cho máy tính xách tay 2.5-inch 160GB, và dự kiến sẽ tung ra sản phẩm ổ đĩa 3.5-inch 750GB vào đầu năm tới.
 
Chuyên gia Wickersham đánh giá: “Công nghệ ghi từ tính trực giao đã tạo nên một cuộc cách mạng mới trong ngành công nghiệp lưu trữ. Với công nghệ này, dung lượng ổ đĩa cứng sẽ tăng gấp bốn lần theo chu kỳ 4 năm.”
 
… và tương lai

Ngày nay ổ đĩa cứng không những đã trở thành một phần không thể thiếu trong các hệ thống máy tính như trong suốt 20 năm qua mà còn trong rất nhiều lĩnh vực khác. “Cả đời sống xã hội con người đã thay đổi. Giờ đây, nội dung dữ liệu quý giá như vàng, chúng ta muốn mang dữ liệu đến bất kỳ nơi đâu mà chúng ta đi đến. Ổ đĩa cứng đáp ứng đầy đủ nhu cầu đó của chúng ta,” chuyên gia Wickersham nói.
 
Các chuyên gia dự báo xu hướng phát triển và ứng dụng ổ đĩa cứng sẽ còn tiếp tục phát triển mạnh mẽ và mở ra nhiều cơ hội hơn cho ngành công nghiệp lưu trữ. Chuyên gia Healy của Hitachi cho rằng đó là sự khởi đầu của một “kỷ nguyên người dùng ổ đĩa cứng”.
 
“Trong những năm 2002-2010 một người dùng gia đình có hiểu biết kỹ thuật hoàn toàn có thể tạo ra một giải pháp lưu trữ có dung lượng đến 5 terabyte bằng cách kết hợp nhiều ổ đĩa cứng khác nhau,” ông Coughlin nói. “Một nửa dung lượng đó sẽ được dùng để lưu trữ các nội dung cá nhân và nửa còn lại để lưu trữ các nội dung thương mại. Tôi cho rằng trong thập kỷ tới, bản thân người dùng sẽ trở thành người sáng tạo nội dung và ranh giới giữa cái được gọi là nội dung cá nhân và nội dung thương mại sẽ bị xoá nhoà. Với những ai am hiểu về công nghệ, nội dung cá nhân sẽ qua mặt nội dung thương mại. Điều này đặc biệt đúng với giới trẻ”.
 
Bên cạnh đó, các chuyên gia trong ngành cũng hi vọng giá bán tính trên mỗi gigabyte ổ cứng sẽ tiếp tục giảm, khi dung lượng ổ đĩa cứng ngày càng lớn hơn. Phó chủ tịch hãng nghiên cứu Gartner John Monroe dự báo đến cuối năm nay, người dùng sẽ được chứng kiến những chiếc ổ đĩa cứng 80GB và 160GB được bán với giá chưa đến 50USD. Và đến năm 2010 những chiếc ổ đĩa cứng có dung lượng từ 750GB đến 1 terabyte cũng sẽ được bán với giá tương tự.
 
Không những thế người dùng còn có thể được chiêm ngưỡng những chiếc ổ đĩa “lai” giữa ổ đĩa cứng và bộ nhớ flash trong năm tới. Đây là loại ổ đĩa dành riêng cho hệ điều hành Windows Vista của Microsoft.
 
Trong giai đoạn trước mắt, một công nghệ có tiềm năng được đưa vào ứng dụng trong ngành công nghiệp lưu trữ là công nghệ “khối dữ liệu dài” (long data block). Đây là công nghệ được hứa hẹn là sẽ giúp tăng hơn nữa dung lượng lưu trữ của các loại ổ đĩa cứng cũng như hiệu suất sử dụng. Còn trong tương lại xa hơn, chắc chắn sẽ có những công nghệ khác sẽ tiếp bước công nghệ “khối dữ liệu dài”. Có tiềm năng nhất hiện nay là công nghệ từ tính mẫu (patterned magnetic media) và công nghệ ghi từ tính trợ nhiệt (HAMR - Heat Assisted Magnetic Recording).
 
Công nghệ từ tính mẫu cung cấp cho các nhà sản xuất một quy trình ghi dữ liệu có cấu trúc cao hơn và ít ngẫu nhiên hơn. Các bit dữ liệu được ghi bằng công nghệ này sẽ trong giống như “một hòn đảo” nhỏ được xây bằng các vật liệu từ tính.
 
Ứng dụng công nghệ HAMR, ổ cứng sẽ có thêm một thiết bị làm nóng – đó có thể là đầu laser - để đốt nóng các bit dữ liệu và thay đổi trạng thái của vật liệu. Khi trạng thái của vật liệu thay đổi, tức là lúc dữ liệu được ghi vào.
 
Chính vì thế, các chuyên gia nghiên cứu tin tưởng ra trong tương lai sẽ có thêm nhiều phát kiến mới trong lĩnh vực công nghệ ghi đĩa từ tính. Ngay cả những nhà khoa học giàu trí tưởng tượng nhất trước đây cũng không thể đoán được những gì mà ổ cứng đã đạt được ngày hôm nay.

Trang Dung (Theo PC WORLD)