Benutzer:HansSch/Werkstatt

Magnetische Plattenspeicher sind eine wichtige Komponente der rasanten Entwicklung des Computers. IBM war Pionier in diesem Bereich. Dieser Artikel behandelt die wichtigsten IBM Plattenspeicher der 1950er, 1960er, 1970er und 1980er.

Der grundlegende mechanische Aufbau der Festplatten hat sich seit der IBM 1301 nicht mehr geändert. Die Performancecharakteristika werden noch heute auf dieselbe Art und Weise spezifizert wie in den 1950ern. Kaum ein anderes Produkt hat einen derartigen Preissturz und eine derartige Kapazitätssteigerung erfahren wie die Festplatte.

IBM 350

Die IBM 350 war Bestandteil der IBM 305 RAMAC, des Computers der am 4. September 1956 die Plattenspeichertechnologie in die Computertechnologie einführte. RAMAC stand für "Random Access Method of Accounting and Control." Die 350 konnte 5 Millionen Zeichen (etwa 5 Megabytes) speichern. Sie bestand aus fünfzig Platten mit einem Durchmesser von 24 Zoll. Alle 100 Oberflächen waren beschreibbar. Jede Oberfläche enthielt 100 Spuren. Die Rotationsgeschwindigkeit war 1200 Umdrehungen pro Minute und die Datentransferrate betrug 8'800 Zeichen pro Sekunde. Zwei unabhängige, von Servomotoren gesteuerte Zugriffsarme bewegten je einen einzigen Schreib/Lesekopf vertikal zur ausgewählten Oberfläche und horizontal zu einer bestimmten Spur. Die durchschnittliche Zugriffszeit war 600 ms. Optional war ein dritter Zugriffsarm erhältlich. 1958 und 1959 wurden verbesserte Modelle auf den Markt gebracht. Das IBM 305 RAMAC System mit IBM 350 Plattenspeicher wurde für $3'200 pro Monat vermietet. Die Unterstützng für die 350 endete am 18. August 1969.

Das Gehäuse der 350 war 60 Zoll lang, 68 Zoll hoch und 29 Zoll breit. Eine Regel der IBM verlangte, dass alle Produkte durch eine Standardtüre mit einer Breite von 29,5 Zoll transportierbar waren. Diese Regel begrenzte den maximalen Plattendurchmesser der ersten Festplatte.

IBM 355

Die IBM 355 wurde am 14. September als Zubehör zur damals weitverbreiteten IBM 650 angekündigt. Sie war mechanisch aufgebaut wie die IBM 350 und konnte 6 Millionen Dezimalziffern speichern. Die Daten wurden zwischen der IBM 355 und der IBM 653 Kernspeichereinheit, eines weiteren Zubehörs der IBM 650, transferiert. Die IBM 653 konnte sechzig Worte zu je 10 Dezimalziffern speichern, was einem Sektor auf der IBM 355 oder einem Block auf einem Magnetband entsprach. An ein IBM 650 System konnten maximal vier IBM 355 angeschlossen werden.

IBM 1405

Die IBM 1405 wurde am 10. Oktober 1960 angekündigt und konnte an mittelgroße Systeme vom Typ IBM 1401 angeschlossen werden. Die 1405 konnte 10 Million Zeichen zu 6 Bit pro Modul speichern. Jedes Modul bestand aus 25 Platten, wodurdch 50 beschreibbare Oberflächen zur Verfügung standen. Die Oberflächen waren in je 200 Spuren zu 5 Sektoren unterteilt. Ein einziger Zugriffsarm brachte den Schreib-/Lesekopf vertikal und horizontal in die richtige Position. Die Rotationsgeschwindigkeit lag bei 1800 Umdrehungen pro Minute, die Datentransferrate war 22'500 Zeichen pro Sekunde und die Zugriffszeit lag bei 100 bis 800 Millisekunden.

Die IBM 1405 war in zwei Varianten erhältlich. Modell 1 enthielt ein Modul, im Modell 2 waren zwei Module übereinander eingebaut.

Die Unterstützung für die IBM 1405 endete am 30. Juni 1970.

IBM 1301

Die IBM 1301 wurde am 2. Juni 1961 angekündigt. Sie war für den Einstatz an Großrechnern der Typen IBM 700/7000 oder IBM 1410 konzipiert. Die 1301 speicherte 28 Millionen Zeichen auf einem Modul (25 Millionen Zeichen bei der 1410). Jedes Module hatte 20 Platten mit insgesamt 40 beschreibbaren Oberflächen. Die Oberflächen waren in je 250 Spuren unterteilt. Diese Spuren bestanden nicht aus feste Sektoren, vielmehr war es möglich, variabel lange Datensätze abzuspeichern. Die 1301 Modell 1 hatte ein Modul, das Modell 2 hatte zwei übereinaner eingebaute Module. Die Rotationsgeschwindigkeit lag bei 1800 Umdrehungen pro Minute, die Daten wurden mit 90'000 Zeichen pro Sekunde übertragen.

Die entscheidende Verbesserung gegenüber den IBM 350 und IBM 1405 war die Verwendung eines eigenen Schreib-/Lesekopfs pro Oberfläche. Die Zugriffsarme waren wie auf einem Kamm angeordnet, der sich nur noch horizontal bewegen musste. Da keine vertikalen Bewegungen mehr notwendig waren sank die maximale Zugriffszeit auf 180 Millisekunden. Es wurde auch erstmals das Zylinder-Konzept verwendet, bei welchem logisch aufeinander folgende Spuren übereinander auf verschiedenen Oberflächen und nicht nebeneinander auf der gleichen Oberfläche liegen.

Die Schreib-/Leseköpfe der 1301 waren aerodynamisch geformt und schwebten auf einem dünnen Luftpolster über der Oberfläche, was es erlaubte, die Distanz zwischen Kopf und Platte von 800 auf 250 Mikrozoll zu reduzieren.

Die 1301 wurde über eine Steuereinheit vom Typ IBM 7631 File Control mit dem Computer verbunden, welche in verschiedenen Ausführungen erhältlich war.

Die IBM 1301 Modell 1 wurde für $2'100 pro Monat vermietet oder war zu einem Preis von $115'500 zu kaufen. Das Modell 2 kostete $3'500 pro Monat beziehungsweise $185'000 Kaufpreis. Dazu kam die Steuereinheit IBM 7631, welche zusätzliche $1'185 pro Monat oder einmalig $56'000 kostete. Alle Modelle wurden am 1. Oktober 1970 zurückgezogen.

IBM 1302

Die IBM 1302 wurde am 23. September 1963 angekündigt. Es handelte sich um eine verbesserte Version der 1301. Gegenüber der 1301 wurde die Kapazität auf 117 Millionen 6-Bit-Zeichen verfierfacht. Die durchschnittliche Zugriffszeit lag bei 165 ms und die Daten wurden mit 180'000 Zeichen pro Sekunde übertragen, mehr als doppelt so schnell wie bei der 1301. Zwei voneinander unabhängige Zugriffsmechanismen waren für je 250 Zylinder zuständig. Wie bei der 1301 war ein Modell 2 mit der doppelten Kapazität erhältlich. Die IBM 1302 Modell 1 kostete monatlich $5'600 Miete oder konnte für $252'000 gekauft werden. Die Preise für das Modell 2 beliefen sich auf $7'900 Monatsmiete oder $355'500 Kaufpreis. Die Steuereinheit IBM 7631 kostete monatlich weitere $1'185 oder $56'000 bei Kauf. Die 1302 wurde bereits am 9. Februar 1965 zurückgezogen.

IBM 1311

Die IBM 1311 wurde am 11. Oktober 1962 angekündigt und war für den Einsatz mit verschiedenen mittelgroßen kaufmännischen und wissenschaftlichen Computern bestimmt. Sie hatte in etwa die Größe und Form einer Waschmaschine (Toploader) und konnte 2 Millionen Zeichen auf einem auswechselbaren IBM 1316 - Plattenstapel speichern. Die Plattenstapel waren nur vier Zoll hoch, wogen 10 pounds (4,5 kg) und enthielten sechs 14-Zoll-Platten mit 10 beschreibbaren Oberflächen (die äusseren Oberflächen des Stapels, oben und unten, wurden nicht verwendet. Die 10 einzelnen Schreib/Leseköpfe waren auf einem gemeinsamen Zugriffsmechanismus montiert, welcher sie horizontal auf die gewünschte Spur positionierte. Die Platten drehten sich mit 1'500 Umdrehungen pro Minute. Jede Plattenoberfläche hatte 100 Spuren mit je 20 Sektoren. Jeder Sektor konnte 100 Zeichen speichern. Insgesamt wurden im Laufe der 1960er sieben Modelle herausgebracht. Während die Modelle 6 und 7 bereits am 2. Februar 1971 zurückgezogen wurde blieb das Modell 2 bis zum 2. Januar 1975 im Einsatz.

Modelle des 1311 Disk Drive:

1. Master an einem IBM 1440, IBM 1460, oder IBM 1240 System. Enthielt die Steuereinheit und konnte bis zu 4 Modell-2-Einheiten ansteuern. Eingeführt am 11. Oktober 1962. Zurückgezogen am 8. Februar 1971.
2. Slave. Konnte alle Zusatzoptionen enthalten, welche auch im zugehörigen Master enthalten waren. Eingeführt am 11. Oktober 1962. Zurückgezogen am 6. Januar 1975.
3. Master an einem IBM 1620 oder IBM 1710 System. Enthielt die Steuereinheit und konnte bis zu 3 Modell-2-Einheiten ansteuern. Unterstützte keine Zusatzoptionen. Eingeführt am 11. Oktober 1962. Zurückgezogen am 12. Mai 1971.
4. Master an einem IBM 1401 System. Enthielt die Steuereinheit und konnte bis zu 4 Modell-2-Einheiten ansteuern. Eingeführt am 11. Oktober 1962. Zurückgezogen am 8. Februar 1971.
5. Master an einem IBM 1410, IBM 7010, oder IBM 7740 System. Enthielt die Steuereinheit und konnte bis zu 4 Modell-2-Einheiten ansteuern. Direct Seek war standardmäßig implementiert. Eingeführt am 7. Januar 1962. Zurückgezogen am 12. Mai 1971.
6. Keine Informationen verfügbar, vermutlich ein Master Drive. Eingeführt am 5. März 1968. Zurückgezogen am 2. Februar 1971.
7. Keine Informationen verfügbar, vermutlich ein Master Drive. Eingeführt am 5. März 1968. Zurückgezogen am 2. Februar 1971.

Die erhältlichen Zusatzoptionen waren:

• Direct Seek: Ohne diese Option positionierte sich der Zugriffarm vor jedem Seek auf Spur 0.
• Scan Disk: Automatische schnelle Suche.
• Seek Overlap: Erlaubte es, mehrere Seeks überlappend abzusetzen.
• Track Record: Erhöhte die Plattenkapazität dadurch, dass statt einzelner Sektoren ein einzige großer Datensatz auf eine Spur geschrieben wurde.

Die Gehäuse der Master Drives (Modelle 1, 3, 4, und 5) waren etwa 30 Zentimeter breiter als die des Modells 2 um zusätzliche Stromversorgungen und die Steuereinheit aufnehmen zu können.

Festplatte IBM 1316

Die IBM 1316 Plattenstapel wurden außerhalb des Laufwerks in einer transparenten Kunststoffhaube mit Bodendeckel aufbewahrt. Der Boden konnte durch Drehen des Tragegriffs gelöst werden. Danach wurde der Laufwerkdeckel geöffnet und der Plattenstapel von oben in das Laufwerk eingelegt. Eine weitere Drehung des Tragegriffs befestigte den Stapel und löste die Kunststoffhaube, welche anschließend wieder aus dem Laufwerk entnommen wurde. Nach Schließung des Laufwerkdeckels war die Platte einsatzbereit. Das Entnehmen des Plattenstapels war ein analoger Vorgang.

IBM 2311

Die IBM 2311 kam 1964 auf den Markt und war für die Verwendung mit einem System/360 vorgesehen. Sie konnte aber auch mit einer IBM 1130 betrieben werde. Der Aufbau der 2311 war praktisch identisch mit demjenigen der 1311, allerdings ermöglichten technische Verbesserungen eine höhere Aufzeichnungsdichte. Die 2311 speicherte 7,25 Millionen Bytes auf einem einzelnen Plattenstapel vom Typ IBM 1316 (der gleiche Typ wie auch bei der IBM 1311 verwendet wurde). Ein Stapel bestand aus fünf starr miteinander verbundenen Platten. Jede der zehn Oberflächen enthielt 200 Spuren und 3 zusätzliche Spuren, welche beim Ausfall einer Spur durch einen permanenten Fehler als Ersatz dienten (so genannte Alternate Tracks). Die durchschnittliche Positionierungszeit betrug 85 ms und die Daten wurden mit 156 kB/s übertragen.

Die 2311 besaß 10 Lese/Schreibköpfe welche auf einem gemeinsamen kammartigen Zugriffsmechanismus befestigt waren. Dieser Zugriffsarm musste hydrauisch und mechanisch auf die gewünschte Spur positioniert werden bevor Lese- oder Schreibvorgänge ablaufen konnten. Die 2311 war in Zylinder, Spuren und Blöcke (Cylinder/Head/Record, CCHHR) unterteilt, wobei die Blocklänge von der schreibenden Anwendung festgelegt wurde und nicht auf fixe Sektoren begrenzt war.

Weil die 2311 die ganze breite Palette der verschiedenen Modelle des System/360 unterstützen musste, waren alle Schnittstellen standardisiert. Dies ermöglichte es erstmals Fremdherstellern, kompatible Plattenspeicher für die Verwendung an IBM Computern anzubieten

IBM 2314

Die IBM 2314 erschien am 22. April 1965, ein Jahr nach Einführung des System/360. Sie wurde an mit dem System/360 und später mit dem System/370 betrieben. lines. Mit dem optional erhältlichen Two Channel Switch konnten zwei 360/370 Kanäle angeschlossen werden. Der Zugriffsmechanismus 2314 Disk access mechanism was similar to the 2311, but further recording improvements allowed higher data density. The 2314 stored 29.2 million characters on a single removable IBM 2316 disk pack which was similar in design to the 1316 but was taller as a result of increasing the number of disks from six to eleven. The 2316 disk pack containing the eleven 14-inch diameter disks yielded 20 recording surfaces. The drive access consisted of 20 individual R/W heads mounted on a common actuator which was moved in and out hydraulically and mechanically detented at the desired track before reading or writing occured. Each recording surface had 200 tracks. Access time was initially the same as the 2311, but later models were faster as a result of improvements made in the hydraulic actuator. Data transfer rate was doubled to 310 kB/s.

The original Model 1 consisted of the 2314 control unit, a 2312 single drive module, and two 2313 four drive modules for a total of 9 disk drives. Only eight drives of the nine were available to the user at any one time. The ninth drive was there for a spare for the user and could also be worked on 'offline' by a Field Engineer while the other drives were in use by the customer. Each of the nine drives were mounted in individual drawers that were unlatched and pulled out to access the Disk Pack. Because of their appearance they picked up the nickname of 'Pizza Ovens'

Other 2314 Models came later: 2314 Model A with combinations of one to nine drives. 2314 Model B with 2319 disk drives were available in three, six and nine drive models. A 2844 Control Unit could be added to the 2314 Control Unit which allowed two S/360 Channels simultaneous access to two separate disk drives in the Storage Facility.

IBM 2310

The IBM 2310 Removable Cartridge Drive was introduced with the IBM 1130 in 1965. It could store 512,000 words (1,024,000 bytes) on a IBM 2315 cartridge. A single disk spun in a plastic shell with openings for the read/write arm and head.

IBM 3330

The IBM 3330 Direct Access Storage Facility, code named Merlin, was introduced in June 1970 for use with the IBM System/370 and the IBM System 360/195. Its removable disk packs held 100 megabytes (the 1973 Model 11 featured IBM 3336 Disk Packs that held 200 megabytes). Access time was 30 millisecond and data transferred at 806 kB/s. A major advance introduced with the 3330 was the use of error correction, which made the drives more reliable and reduced costs because small imperfections in the disk surface could be tolerated. The circuitry could correct error bursts up to 11 bits long. The 3330 was withdrawn in 1983. The IBM 3330 DASD was the first disk drive to use voice coil motor technology to position the read/write heads over the tracks of data. Prior to the 3330 (e.g. 1301,1311, 2311, 2411), hydraulic units were used to position the heads.

IBM 3340

The IBM 3340 Direct Access Storage Facility, code named Winchester, was introduced in March 1973 for use with IBM System/370. It was named after the famous 30-30 Winchester rifle. Its removable disk packs were sealed and included the head and arm assembly. There was no cover to remove during the insertion process. Access time was 25 millisecond and data transferred at 885 kB/s. Three versions of the removable IBM 3348 Data Module were sold, one with 35 megabyte capacity, another with 70 megabytes, the third also had 70 megabytes, but with 500 kilobytes under separate fixed heads for faster access. The 3340 also used error correction. It was withdrawn in 1984.

The floppy disk

Another important IBM innovation was little noticed when it was introduced with the System/370 in 1971. IBM needed a way to load new microcode into the IBM System/370 Model 158 and developed the floppy disk for this purpose. Floppy disks were invented in 1952 by Yoshiro Nakamats, eighteen years before IBM "introduced" them. cf: http://www.japaninc.net/article.php?articleID=653 and Yoshiro Nakamatsu

IBM's "first" floppies were 8 inches in diameter and held 80 K bytes of data. Floppies were not used for regular program or data storage on the 370, but they became key to the development of the personal computer in the late 1970s.

Disk storage in 2004

IBM sold its disk drive operation to Hitachi in 2002. For comparison purposes, the Hitachi Deskstar 7K250 PC hard drive stores 250,000,000,000 bytes (250 gigabytes) on three 3.5-inch diameter platters spinning at 7200 RPM. It has a sustained average transfer rate of 61,400,000 bytes per second over a serial ATA bus. The average seek time is 8.5 milliseconds. It weighs 640 grams (1.4 lb). Like all 3.5 inch hard drives, it is about as long as the carrying handle on an IBM 1316 disk pack. Retail cost in July 2004 was about US$200.

See also

• Kryder's law

External links

• A Quarter Century of Disk File Innovation – IBM Journal of Research and Development, 1981 (PDF)
• IBM Archiv mit Daten und Bildern zu den meisten hier vorgestellten Plattenspeichern

• IBM 1311 at the Thessaloniki Science Center & Technology Museum
• IBM 2311 an der Columbia University
• EE Times: Disk drives take eventful spin
• IBM disk storage documents on bitsavers.org (PDF)
  • IBM 1311 Disk storage drive
  • IBM 2314 Direct access storage
  • Floppy