-
Geschreven door Kees Jan Meerman
-
Bijgewerkt op
-
Min. Lezing 7 Min
Samenvatting: Harde schijven worden steeds goedkoper, sneller en kleiner. Dit is een overzicht van de decennialange doorbraken die onze relatie met dataopslag hebben veranderd.
Inhoudsopgave
- De oorsprong van de harde schijf
- De evolutie van harde schijven
- Verdere doorbraken in HDD-prestaties
De oorsprong van de harde schijf
Het is bijna zeventig jaar geleden dat IBM de eerste diskdrive ter wereld ontwikkelde - het IBM 350 disk opslagapparaat. Het werd gebruikt als primaire opslag in de IBM 305 RAMAC computer en was het eerste apparaat dat informatie in willekeurige volgorde kon opvragen. De IBM 350, die ook wel het "wondergeheugen" werd genoemd, versnelde het ophalen van informatie exponentieel - van uren of dagen tot een paar seconden. De ontwikkeling verliep echter niet zonder haperingen.
De eerste steen werd in 1952 gelegd door een groep IBM-ingenieurs onder leiding van de vader van de harde schijf, Reynold B. Johnson, in een afgelegen stuk land dat nu bekend staat als Silicon Valley. Maar al een jaar na het begin van de ontwikkeling werd het project geannuleerd door de IBM-directie, mogelijk omdat het de verkoop van de zeer winstgevende Hollerith-ponskaarten zou hebben beïnvloed. Rey Johnson besloot echter om de opdracht niet op te volgen en bleef aan het project werken.
Na vier jaar worstelen met technische en ontwerphindernissen onthulde Reynolds team in het IBM-lab in San Jose uiteindelijk de RAMAC 305 - een apparaat ter grootte van een kast dat meer dan een ton woog. De opslageenheid, de IBM 350 drive, bestond uit 50 24-inch schijven (platters) die elk 1200 omwentelingen per minuut draaiden en in totaal 3,75 MB opslagruimte boden (model 1). Vergeleken met bestaande computersystemen was het echter revolutionair. Het kon het equivalent van ongeveer 64.000 ponskaarten opslaan en de data onmiddellijk ophalen.
Hoewel ze baanbrekend waren voor hun tijd, waren vroege schijven omvangrijk, duur en kwetsbaar en boden ze een beperkte opslagcapaciteit. Rond de eeuwwisseling waren er bijvoorbeeld al 5,25 inch harde schijven in omloop. Quantum lanceerde eind jaren 90 de Bigfoot TX-serie. Deze is meer dan tien keer zo groot en heeft duizend keer minder opslagcapaciteit dan de 2,5 inch harde schijven die momenteel in omloop zijn. Bekijk de afbeelding hieronder ter vergelijking.
Tegenwoordig zijn schijven zo geëvolueerd dat ze in de palm van uw hand passen en terabytes aan opslagruimte bieden. Als gevolg hiervan is de wereldwijde productie van data de afgelopen twintig jaar exponentieel toegenomen.
In dit artikel gaan we dieper in op de opmerkelijke ontwikkeling van harde schijven (HDD's) en hoe deze onze digitale wereld blijven vormgeven.
De evolutie van harde schijven
Voor een computergebruiker wordt de ontwikkeling van aandrijftechnologie duidelijk wanneer hij deze gebruikt:
- wordt de opslagcapaciteit vergroot;
- worden de kosten per GB opslagruimte verlaagd;
- de grootte en het gewicht van schijven te verminderen; en
- de prestatiekenmerken van de aandrijvingen verbeteren.
De eerste drie van deze categorieën worden in dit artikel besproken.
Ontwikkeling van HDD's in termen van opslagcapaciteit
Sinds de begindagen van harde schijven heeft hun opslagcapaciteit de Wet van Moore gevolgd, d.w.z. deze is historisch gezien elke 2-3 jaar verdubbeld (met bepaalde schommelingen). Van minder dan 5 MB in 1957 tot 32 TB in 2025 is de capaciteit van harde schijven met een enorm jaarlijks tempo gegroeid.
Opmerking: De snelheid van verdubbeling is de laatste jaren iets afgenomen ten opzichte van de vorige eeuw. Dit komt doordat er fysieke grenzen zijn aan de superparamagnetische grenzen van conventionele media zoals harde schijven.
De volgende tabel toont de groei van de capaciteit van harde schijven van 1957 tot nu.
| Jaar | HDD-naam / model | Capaciteit |
| 1957 | IBM 350 (RAMAC) | 3.75 MB |
| 1964 | IBM 2311 | ~7,25 MB |
| 1970 | IBM 3330 "Merlin" | ~100 MB |
| 1973 | IBM 3340 "Winchester" | 35 MB of 70 MB |
| 1979 | IBM 3370 | ~571 MB |
| 1980 | IBM 3380 | ~2,52 GB (2 × 1,26 GB) |
| 1980 | Seagate ST-506 (5,25″) | 5 MB |
| 1983 | Rodime RO351/RO352 (3,5″) | 10 MB |
| 1988 | PrairieTek 220 (2,5″) | 20 MB |
| 1991 | IBM 0663 "Corsair" (3,5″) | ~1 GB |
| 1994-1997 | Diverse desktop HDD's | Tot ~16 GB |
| 1999 | IBM Microdrive (1″ vormfactor) | 170 MB & 340 MB |
| 2004-2006 | Gangbare desktops | ~200-300 GB |
| 2007 | Hitachi Deskstar 7K1000 | 1 TB |
| 2009 | Western Digital 2,5″ HDD | 1 TB |
| 2013 | Met helium gevulde harde schijven (geïntroduceerd door HGST) | Tot 6 TB |
| Eind jaren 2010 | Diverse Enterprise HDD's | 10-18 TB |
| 2021 | Seagate HAMR-schijven | 20 TB |
| 2024 | Seagate Exos M | 32 TB |
| 2025 | Seagate Exos M (bijgewerkt) | 36 TB |
Opmerking: Volgens de aankondiging van Dave Mosley Seagate CEO in januari 2025 zal er vóór 2030 een harde schijf van 60 TB op de markt komen. Deze harde schijf zal echter, net als de 32 TB en 36 TB varianten, hoogstwaarschijnlijk niet commercieel verkrijgbaar zijn vanwege de grote vraag van business. De grootste harde schijf die vanaf 2025 beschikbaar zal zijn voor particuliere gebruikers is de Western Digital Gold Enterprise HDD met een capaciteit van 26 TB.
Toen de capaciteit omhoogschoot en de R&D-kosten stegen, haakten veel fabrikanten van harde schijven af of fuseerden. Er zijn nog maar drie grote fabrikanten over (Seagate, Western Digital en Toshiba). Deze kleinere groep spelers investeert zwaar in complexe technologieën (bijv. heliumgevuld, HAMR) om de capaciteit verder te verhogen en de kosten te verlagen.
Ontwikkeling van HDD's in termen van kosten per GB
1956: $109.000.000/GB (waarde in 2025; aangepast voor inflatie)
1980: $122.650/GB (waarde in 2025; aangepast voor inflatie)
2025: $0,031/GB
In 1980 introduceerde IBM de 3380 Direct Access Storage Device, wereldwijd de eerste schijf met een capaciteit van één gigabyte. Het bestond uit twee harde schijven van 1,26 GB en had een dataoverdrachtssnelheid van 3 MB/sec.
In eerste instantie werden er zes modellen van de IBM 3380 uitgebracht, met prijzen die varieerden van $81.000 tot $142.200. De huurkosten varieerden van $1.800 tot $3.713 per maand. Dit komt neer op een kostprijs van ongeveer $32.143 per GB voor het goedkoopste model in die tijd (gelijk aan $122.650 in 2025).
Een externe schijf met 4 terabytes (TB) is momenteel in Europa verkrijgbaar voor ongeveer €130. Dit komt overeen met een prijs van ongeveer €0,0325 per GB.
Deze aanzienlijke verlaging van de kosten per GB van meer dan $100 miljoen naar $0,031 illustreert de opmerkelijke vooruitgang in de technologie van harde schijven en de efficiëntie van de productie in de afgelopen 70 jaar. De tabel hieronder laat zien hoeveel de prijzen voor harde schijven in deze periode zijn gedaald en hoeveel de capaciteit is toegenomen.
| S/N | Jaar | Het bedrijf | Model | Vormfactor | Capaciteit | Kosten (US$) | Prijs/GB (US$)* |
| 1 | 1956 | IBM | 350-1 | 24″ | 3.75 MB | 34,500 | 9,200,000 |
| 2 | 1959 | IBM | 350-3 | 24″ | 7,5 MB | 57,000 | 7,600,000 |
| 3 | 1960 | IBM | 1405-1 | 24″ | 10 MB | 36,000 | 3,600,000 |
| 4 | 1964 | IBM | 2311-1 | 14" | 7.25 MB | 25,510 | 3,520,000 |
| 5 | 1966 | IBM | 2314 | 14″ | 29.2 MB | 30,555 | 1,048,000 |
| 6 | 1970 | IBM | 3330-1 "Merlin | 14″ | 100 MB | 25,970 | 259,700 |
| 7 | 1974 | IBM | 3330-II | 14″ | 200 MB | 37,000 | 185,000 |
| 8 | 1985 | Seagate | ST-225 | 5,25″ HH | 20MB | 695 | 34,750 |
| 9 | 1988 | Seagate | ST-238 | 5,25" HH | 30 MB | 299 | 10,000 |
| 10 | 1990 | Seagate | ST227R-1 (RLL) | 3.5″ | 65 MB | 339 | 5,215 |
| 11 | 1995 | Conner | CP1275 (IDE) | 3.5″ | 1.3 GB | 278 | 214 |
| 12 | 2000 | Seagate | Elite 47 GB (SCSI) | 5.25″ | 47 GB | 695 | 14.8 |
| 13 | 2005 | Seagate | 400GB 7200.8 (ATA-150) | 3.5″ | 400 GB | 249 | 0.623 |
| 14 | 2010 | WD | 2TB WD20EARS (SATA-2) | 3.5″ | 2 TB | 99.99 | 0.05 |
| 15 | 2015 | Seagate | 3TB ST3000DM001 (SATA-3) | 3.5″ | 3 TB | 89.99 | 0.03 |
| 16 | 2020 | Seagate | 8TB ST8000DM004 (SATA-3) | 3.5″ | 8 TB | 129.99 | 0.0162 |
| 17 | 2021 | Seagate | 8TB ST8000DM004 (SATA-3) | 3.5″ | 8 TB | 154.99 | 0.0194 |
| 18 | 2022 | WD | 6TB WD60EZAZ (SATA-3) | 3.5″ | 6 TB | 89.99 | 0.015 |
| 19 | 2024 | Seagate | 8TB NE-ST8000DM004 | 3.5″ | 8 TB | 111.98 | 0.014 |
| 20 | 2025 | Seagate | Exos M | 3.5″ | 32 TB | 480 | 0.015 |
*Prijzen zijn niet gecorrigeerd voor inflatie.
Afkortingen:
- HH: Half-Hoogte - Verwijst naar de verticale ruimte die de harde schijf inneemt in een rek of behuizing.
- RLL: Run-Length Limited - Een coderingstype dat wordt gebruikt voor magnetische opslagdata.
- SCSI: Small Computer System Interface - Een set standaarden voor het aansluiten en overbrengen van data tussen computers en randapparatuur.
- ATA/IDE/PATA: Advanced Technology Attachment - Een interfacestandaard voor het aansluiten van opslagapparaten; ook bekend als Integrated Drive Electronics en Parallel ATA; ontwikkeld door Western Digital en Compaq in 1986.
- SATA: Serial ATA - Een computerbusinterface voor het aansluiten van harde schijven, SSD's en optische stations op het moederbord; voor het eerst gepubliceerd in januari 2003.
Ontwikkeling van harde schijven in relatie tot de vormfactor
In de jaren 1950 had een schijf met een grootte van een paar MB de grootte van twee grote koelkasten. Hier ziet u een foto van zo'n schijf (IBM 350) die in een vliegtuig wordt vervoerd.
Stelt u zich eens voor hoe anders dit is dan de HDD-vormfactoren waarmee u meer vertrouwd bent: de 3,5 inch HDD voor uw desktop en de 2,5 inch HDD voor uw laptops.
Opmerking: Voor elektronische apparaten verwijst de term "vormfactor" naar de fysieke afmetingen en ontwerpspecificaties van een apparaat. Voor harde schijven (HDD's) verwijst de vormfactor naar de diameter van de platter in de schijf. In de meeste gevallen geeft deze afmeting een ruwe indicatie van de totale grootte van de harde schijf.
De meest voorkomende vormfactoren voor harde schijven zijn tegenwoordig 3,5 inch, die worden gebruikt in desktops en servers, en 2,5 inch, die worden gebruikt in laptops en draagbare schijven. De vormfactoren van harde schijven zijn in het verleden echter aanzienlijk veranderd. Hier vindt u een chronologisch overzicht van deze ontwikkeling:
- Jaren 1950-70: In de eerste decennia waren harde schijven apparaten ter grootte van een kast die in mainframecomputersystemen werden gebruikt. In de jaren 1950 en begin jaren 1960 hadden HDD's een vormfactor van 24 inch,
bevatten ze tot 50 schijven en konden ze bijna 1 ton wegen.
In 1962 ontwikkelde IBM de IBM 1311, die een vormfactor van 14 inch had en zo groot was als een wasmachine. Deze vormfactor bleef bijna twee decennia lang de industriestandaard. - 1980s: De M2351A Eagle, die Fujitsu halverwege de jaren 80 introduceerde, had een vormfactor van 10,5 inch en woog ongeveer 65 kg. Fabrikanten experimenteerden korte tijd met 8 inch harde schijven. De populariteit van de personal computer (PC) versnelde echter de innovatie op het gebied van harde schijven en 5,25 inch harde schijven met een opslagcapaciteit van ongeveer 20 MB werden de norm.
- Eind jaren 1980: Op dat moment werden 3,5 inch-schijven algemeen verkrijgbaar. Deze vormfactor is sindsdien de standaard voor pc's en servers gebleven.
- 1990s: Toen laptops populair werden, kwamen er 2,5 inch harde schijven in omloop. Zelfs vandaag de dag zijn de meeste harde schijven voor laptops en externe USB-stations nog steeds 2,5 inch groot.
- Begin jaren 2000: 1,8 inch harde schijven komen op de markt en worden gebruikt in laptops en MP3-spelers. In die tijd werden er ook schijven van 1 inch gebruikt in MP3-spelers en digitale camera's. Daarnaast werden schijven van 0,85 inch met een opslagcapaciteit van maximaal 4 GB gebruikt in sommige vroege smartphones. Deze werden echter overbodig toen flashgeheugen in die tijd betaalbaarder werd.
- Midden jaren 2010: 3,5 inch schijven met een capaciteit tot 16 TB werden mogelijk dankzij het zogenaamde helium-verzegelde ontwerp. Deze technologie stelde fabrikanten in staat om dunnere schijven te gebruiken, wat betekende dat er extra platters in de schijf gebruikt konden worden.
- Begin jaren 2020: De nieuwste technologie op het gebied van harde schijven is microgolfondersteunde magnetische opname (MAMR). Een van de voorbeelden is de MG10-serie van Toshiba, die de 3,5-inch vormfactor blijft gebruiken maar de capaciteit uitbreidt tot 20 TB. Verwacht wordt dat toekomstige innovaties vergelijkbaar met MAMR de weg kunnen vrijmaken voor de 3,5 inch vormfactor om een capaciteit tot 100 TB te bereiken.
Hier is een grafiek die laat zien hoe de vormfactoren in de loop der jaren zijn geëvolueerd, samen met een overeenkomstige toename in capaciteit.
| Vormfactor | Tijdspanne | Primair gebruik | Typische capaciteit | Opmerkelijke eigenschappen |
| 24" & 14" | 1950s | Mainframesystemen | Een paar MB | Groot en zwaar; betekende een revolutie op het gebied van dataverwerking; woog bijna een ton. |
| 5.25" | 1980s | Vroege pc's | 10-40 MB | Voor het eerst veel gebruikt in pc's; voldoende voor tekstgebaseerde toepassingen. |
| 3.5" | Eind jaren 1980 - heden | PC's, servers, opslagsystemen | Tot 36 TB | Werd de standaard voor desktops; later geoptimaliseerd met He-verzegelde ontwerpen, PMR, SMR en MAMR voor meer capaciteit. |
| 2.5" | 1990 - heden | Notebooks, externe USB-sticks | 40 GB-8 TB | Compact formaat voor draagbare apparaten; nu meestal vervangen door SSD's in laptops. |
| 1.8" | Begin van de jaren 2000 | MP3-spelers, compacte notebooks | 10-320 GB | Compact en licht; gebruikt in draagbare apparaten voordat flashgeheugen betaalbaar werd. |
| 1" | Begin van de jaren 2000 | MP3-spelers, digitale camera's | 5-10 GB | Kon in CF-kaartsleuven passen; is vervangen door flashgeheugen. |
| 0.85" | Begin van de jaren 2000 | Smartphones | 2-4 GB | Kleinste HDD; was van korte duur toen flashgeheugen de overhand kreeg. |
Verdere doorbraken in HDD-prestaties
Capaciteit, kosten en grootte zijn de drie meest voor de hand liggende kenmerken die de snelle ontwikkeling van de schijventechnologie kenmerken. Dit zijn dan ook de kenmerken die de meeste mensen gebruiken om te beoordelen hoe geavanceerd een nieuw uitgebrachte schijf is. Er zijn echter nog een paar andere kenmerken die net zo opmerkelijk zijn.
Vooruitgang op het gebied van cache, zoektijd, spindelsnelheid, oppervlaktedichtheid, enz. heeft een directe invloed op de capaciteit en prestaties van een harde schijf. Lees meer over deze kenmerken en hoe belangrijke technologische doorbraken harde schijven sneller, duurzamer en minder gevoelig voor defecten hebben gemaakt.
