خمسة ملايين حرف في جهاز ضخم.. كيف بدأ عصر القرص الصلب؟

أحد أنظمة IBM 305 RAMAC في مركز تابع لخفر السواحل الأميركي عام 1960 – غيتي

قبل 70 عامًا، احتاج تخزين بضعة ملايين من الحروف إلى خمسين قرصًا وجهاز يزن أكثر من طن. قصة IBM RAMAC الذي فتح عصر الأقراص الصلبة والوصول المباشر إلى البيانات.

كيف وصل إلينا؟ | من الفكرة الأولى إلى الشيء الذي نستخدمه اليوم

كيف وصل إلينا سلسلة تتتبع الأشياء والتقنيات التي أصبحت جزءًا عاديًا من حياتنا، وتعود إلى اللحظة التي بدأت فيها فكرتها: ما المشكلة التي حاولت حلها؟ كيف بدا شكلها الأول؟ وما القفزات التي نقلتها من المختبر أو المصنع إلى أيدينا اليوم؟

في كل حلقة، نروي رحلة شيء مألوف من بدايته الأولى إلى صورته التي نعرفها الآن.

افتح مجلد الصور في هاتفك وابحث عن صورة التقطتها قبل سنوات. تستغرق العملية ثواني قليلة، مع أن الجهاز قد يحتفظ بعشرات آلاف الصور والملفات والتطبيقات في مساحة لا تكاد تُرى.

قبل سبعين عامًا، كانت الفكرة نفسها تحتاج إلى آلة مختلفة تمامًا. خمسون قرصًا معدنيًا بقطر يقارب 61 سنتيمترًا للواحد، تدور داخل وحدة ضخمة يزيد وزنها مع تجهيزاتها على طن. أما ما تستطيع الاحتفاظ به، فكان خمسة ملايين حرف فقط.

في عام 1956، أصبح نظام IBM 305 RAMAC أول نظام حاسوبي تجاري يستخدم محرك أقراص مغناطيسية للوصول المباشر إلى المعلومات. لم تكن أهمية الجهاز في مقدار ما يخزنه وحده، وإنما في الطريقة الجديدة التي سمح بها للوصول إلى ما خُزّن.

هنا تبدأ حكاية القرص الصلب.

عرفت الحواسيب التخزين قبل RAMAC بسنوات. استخدمت الشركات البطاقات المثقبة، ثم الأشرطة المغناطيسية التي استطاعت حفظ كميات كبيرة من المعلومات بمعايير ذلك الزمن.

المشكلة تظهر عندما تريد معلومة محددة.

إذا كانت البيانات على مجموعة من البطاقات، يجب فرزها والوصول إلى البطاقة المطلوبة. وإذا كانت على شريط مغناطيسي، يتحرك الشريط بالتتابع حتى يبلغ المكان الذي توجد فيه المعلومة.

يشبه الأمر البحث عن أغنية في شريط كاسيت: لا تستطيع القفز مباشرة إلى المقطع المطلوب كما تفعل في تطبيق موسيقى اليوم.

مع توسع استخدام الحواسيب في الحسابات والمخزون والسجلات التجارية، أصبح هذا القيد أكثر وضوحًا. لم تعد الشركات تريد حفظ البيانات فقط، وإنما استرجاع سجل محدد وتعديله بسرعة.

لهذا أنشأت IBM في مطلع الخمسينيات فريقًا في مختبرها الجديد في سان خوسيه بولاية كاليفورنيا بقيادة المهندس رينولد جونسون، وكانت مهمته البحث عن طريقة أسرع لتخزين كميات كبيرة من البيانات والوصول إليها.

كانت النتيجة وحدة التخزين IBM 350 التي عملت ضمن نظام RAMAC.

داخلها تراصت 50 أسطوانة أو طبقًا معدنيًا مطلية بمادة مغناطيسية، قطر كل منها 24 بوصة، أي نحو 61 سنتيمترًا. دارت الأقراص بسرعة 1200 دورة في الدقيقة، وتحرك ذراع القراءة والكتابة بين الأسطح للوصول إلى المسار المطلوب.

لم يكن الرأس يلامس القرص نفسه. استخدمت الوحدة تيارًا من الهواء المضغوط لإبقائه على مسافة دقيقة من السطح، وهي فكرة ستتطور لاحقًا في أجيال الأقراص الصلبة بحيث "تحلق" رؤوس القراءة فوق الأقراص بفعل الهواء الذي يولده دورانها.

بهذه المنظومة، استطاع الجهاز تخزين خمسة ملايين حرف والوصول في المتوسط إلى السجل المطلوب خلال نحو 0.6 ثانية. كان الرقم هائل الأهمية في عصر كان البحث في البيانات المخزنة قد يحتاج إلى المرور على ما يسبقها أولًا.

شكّلت الأقراص المعدنية المتراصة داخل IBM 350 قلب أول نظام تجاري للتخزين على القرص – غيتي

لكن هل كانت السعة 5 ميغابايت؟

هنا توجد تفصيلة تستحق الدقة.

تُختصر سعة RAMAC كثيرًا بالقول إنها كانت "5 ميغابايت"، لكن الرقم الأصلي الذي وثقته IBM هو خمسة ملايين حرف. وبما أن الحرف كان يستخدم ستة بتات للبيانات، يحسب متحف تاريخ الحاسوب السعة الفعلية بما يقارب 3.75 ميغابايت وفق هذا الأساس.

كانت هذه السعة تعادل بيانات نحو 62,500 بطاقة مثقبة. الفارق الأهم أن تلك البيانات لم تعد مجموعة بطاقات يجب التعامل معها واحدة بعد أخرى، وإنما سجلات يمكن للجهاز الانتقال مباشرة إلى موضعها.

اسم RAMAC نفسه كان اختصارًا لعبارة Random Access Method of Accounting and Control.

جوهر الاختراع موجود في الكلمتين الأوليين: Random Access، أي القدرة على الذهاب إلى البيانات المطلوبة من دون قراءة كل ما يسبقها بالتسلسل.

يمكن تصور الفرق في مخزن يضم آلاف المنتجات. مع نظام تسلسلي، يجب المرور في السجلات حتى تصل إلى المنتج المطلوب. مع القرص، يستطيع الجهاز التوجه إلى المكان الذي توجد فيه بياناته، قراءة السجل وتعديله ثم الانتقال إلى سجل آخر.

فتحت هذه الفكرة المجال أمام الحواسيب لتتعامل مع الأعمال التي تحتاج إلى بيانات تتغير باستمرار: المخزون، الحسابات، الحجوزات والمعاملات.

كان أول نظام RAMAC تجريبي قد وصل في يونيو/حزيران 1956 إلى شركة Zellerbach Paper في سان فرانسيسكو، فيما شهد سبتمبر/أيلول من العام نفسه الإعلان عن النظام. لهذا يصادف عام 2026 مرور سبعين عامًا على البداية التجارية لعصر القرص الصلب.

احتاجت الأقراص الصلبة إلى سنوات طويلة كي تنتقل من غرف الشركات إلى أجهزة يمكن وضعها على مكتب.

جاءت إحدى القفزات المهمة عام 1973 مع نظام IBM 3340 وتقنية عُرفت باسم Winchester. جمعت هذه التقنية الرؤوس والأقراص وآلية الحركة في وحدة أكثر إحكامًا، ورسخت تصميمًا سيصبح أساسًا لأجيال لاحقة من الأقراص الصلبة.

بعد سبع سنوات ظهرت خطوة أخرى ستقرب القرص من الحاسوب الشخصي.

طرحت شركة Seagate عام 1980 القرص ST-506 بسعة خمسة ميغابايت وحجم 5.25 بوصات. كانت سعته قريبة، للمفارقة، من سعة الجهاز الهائل الذي بدأ الرحلة في الخمسينيات، لكنه أصبح صغيرًا بما يكفي ليُركب في حاسوب مكتبي. ويصف متحف تاريخ الحاسوب ST-506 بأنه أول قرص صلب للحواسيب الصغيرة.

ساعد انتشار الحواسيب الشخصية مطلع الثماننييات في نقل التخزين من أنظمة الشركات الضخمة إلى أجهزة المكتب - SSPL/Getty Images

بعد ذلك تسارع المسار.

صغرت الأقراص، ارتفعت كمية البيانات التي يمكن تسجيلها على المساحة نفسها، وتراجعت كلفة التخزين حتى أصبحت عشرات ومئات الغيغابايتات مألوفة في الأجهزة المنزلية.

ثم ظهر منافس لا يحتوي أصلًا على قرص.

تعتمد وحدات SSD على شرائح ذاكرة إلكترونية من دون أطباق دوارة أو رؤوس ميكانيكية. لهذا أصبحت الخيار الرئيسي في كثير من الحواسيب الحديثة، بينما بقيت الأقراص الصلبة التقليدية مستخدمة خصوصًا عندما تكون الحاجة إلى سعات كبيرة بتكلفة أقل.

تغيّرت الوسيلة جذريًا بين RAMAC وSSD، لكن المسألة التي حاول مهندسو IBM حلها في الخمسينيات بقيت كما هي: كيف نخزن كمية كبيرة من المعلومات ثم نصل فورًا إلى الجزء الذي نريده؟

خمسة ملايين حرف.. بدأت الرحلة

يبدو رقم خمسة ملايين حرف ضئيلًا أمام هاتف يستطيع الاحتفاظ اليوم بمئات المليارات من البتات في جيب صاحبه.

لكن الإنجاز في 1956 لم يكن سباقًا على السعة وحدها.

غيّر RAMAC علاقة الحاسوب بما يخزنه. أصبحت البيانات مكانًا يستطيع الجهاز الذهاب إليه، بدل أن تكون طابورًا عليه المرور فيه من بدايته

خمسون قرصًا، أكثر من طن من المعدات، وخمسة ملايين حرف فقط.

من هناك بدأ الطريق إلى القرص الذي دخل الحاسوب، ثم إلى وحدات التخزين التي نحملها معنا من دون أن نفكر في المسافة التي قطعتها للوصول إلينا.