ويليام جودارد (مهندس)

كان ويليام أ. غودارد (10 يوليو 1913 في سانت جوزيف، ميزوري - 29 سبتمبر 1997 في تشيكو، كاليفورنيا ) مهندسًا ومخترعًا أمريكيًا. حصل على شهادة في الفيزياء من كلية أوكسيدنتال . قبل انضمامه إلى القطاع الصناعي، عمل غودارد مدرسًا للعلوم في مدرسة ثانوية في لوس أنجلوس. عمل لفترة وجيزة في صناعة الطيران والفضاء ^{[ 1 ]} لدى شركة نورث أمريكان أفييشن، قبل أن يصبح مهندسًا في شركة آي بي إم ( IBM ). يُعدّ اختراعه، بالاشتراك مع جون لينوت، براءة الاختراع الأمريكية رقم 3,503,060 بعنوان "جهاز تخزين الأقراص المغناطيسية ذو الوصول المباشر". تغطي هذه البراءة محركات الأقراص الصلبة الحديثة .

عمل غودارد في مجال أبحاث أنفاق الرياح لصالح شركة نورث أمريكان للطيران . وكان من المقرر أن يعمل على ابتكارات مماثلة في مجال أنفاق الرياح لصالح شركة تصنيع طائرات في لوس أنجلوس تابعة لشركة آي بي إم، ولكن بعد فترة وجيزة من تعيينه، تم إلغاء عقد ذلك المشروع. وبدلاً من ذلك، تم تعيين غودارد كمهندس، وانخرط في مشروع أقراص التخزين المغناطيسية عندما استعانت القوات الجوية الأمريكية بشركة آي بي إم لتحديث أنظمتها. كانت القاعدة بحاجة إلى آلية لتخزين البيانات افتراضياً لعملياتها، ومن هذه الحاجة، تم ابتكار مشروع تخزين الأقراص.

كان ويليام جودارد عضوًا في الفريق الهندسي الذي يتخذ من سان خوسيه بولاية كاليفورنيا مقرًا له، والذي قام بتطوير وحدة تخزين الأقراص 350، وهي مكون رئيسي في حاسوب IBM 305 RAMAC . ^{[ 1 ]} وقد مثّل محرك الأقراص المغناطيسي قفزة تكنولوجية هائلة في الوصول السريع إلى تخزين البيانات الضخمة، وكان أسرع بكثير من محرك الأشرطة الذي كان سائدًا آنذاك .

كانت وحدة المعالجة المركزية، والمعروفة أيضًا باسم وحدة المعالجة 305 ، مسؤولة عن عمليات الكتابة والقراءة في جهاز IBM 350. وقد زُوِّدت الوحدة بـ"تعليمات" مُرمَّزة على شكل "عناوين ذاكرة". تشير هذه العناوين إلى مواقع محددة على القرص حيث يُوجَّه مُحوِّل الطاقة إما للكتابة أو القراءة.

بدأ بحث جودارد في أوائل الخمسينيات من القرن الماضي في مختبر شركة آي بي إم الواقع في 99 شارع نوتردام في سان خوسيه ، كاليفورنيا .

لم يرَ عمله معقداً بشكل خاص. وكما يقول: "لم يكن عملاً عالي التقنية، أو علمياً للغاية. كان أشبه بشيء يمكنك القيام به في مرآبك."

تتألف وحدة تخزين الأقراص IBM 350 من وحدة ذاكرة القرص المغناطيسي المزودة بآلية وصول، ووحدة التحكم الخاصة بآلية الوصول، وضاغط هواء صغير. يبلغ طول جهاز 350، بعد تجميعه مع الأغطية، 1.5 متر ، وارتفاعه 1.7 متر ، وعمقه 0.74 متر . وقد زُوّد بخمسين قرصًا مغناطيسيًا تحتوي على 50,000 قطاع، يتسع كل منها لمئة حرف أبجدي رقمي من ستة بتات، بسعة إجمالية قدرها خمسة ملايين حرف من ستة بتات.   

كانت الأقراص تدور بسرعة 1200 دورة في الدقيقة، وتُسجل المسارات بمعدل يصل إلى 100 بت لكل بوصة، وكانت المسافة النموذجية بين رأس القراءة/الكتابة والقرص 800 ميكروبوصة (20  ميكرومتر). يؤدي تنفيذ أمر "البحث" إلى توجيه رأس القراءة/الكتابة إلى المسار الذي يحتوي على القطاع المطلوب، ثم اختيار هذا القطاع لإجراء عملية قراءة أو كتابة لاحقة. يبلغ متوسط ​​زمن البحث حوالي 600 مللي ثانية.

• السعة: 5 ملايين حرف • عدد الأقراص: 50 • زمن الوصول : 800 مللي ثانية • عدد المسارات لكل جانب: 100 • كثافة المساحة : 2000 بت/بوصة ^مربعة • سرعة الدوران: 1200 دورة في الدقيقة

كان محرك الأقراص المغناطيسي يتألف من مجموعة من الأقراص المتقاربة والمطلية مغناطيسيًا، مثبتة على عمود دوار، مع رؤوس قراءة وكتابة لا تلامس سطح التخزين فعليًا. وكان الابتكار الرئيسي لجودارد ولينوت هو رأس التحميل الهوائي، الذي "يطفو" بالقرب من الأقراص الدوارة دون أن يلامسها، مما زاد من سرعة الوصول بشكل كبير.

كان لهذا الرأس ذو المحمل الهوائي، والمعروف أيضًا باسم المحول المغناطيسي، القدرة على التحرك بحرية، مما مكن من تسجيل القرص وقراءته من عدد كبير من المواضع المختلفة.

كان الغرض الأساسي من رأس التحميل الهوائي هو تمكين الجهاز من الوصول العشوائي السريع إلى أي موقع تخزين. بالإضافة إلى ذلك، سمح هذا التصميم بتركيب عدة أقراص مغناطيسية على عمود واحد، حيث يمكن للمحول التفاعل مع أكثر من قرص مغناطيسي.

أسفر الكشف عن اختراع ، قُدِّم في 14 ديسمبر 1954، من قِبَل لو ستيفنز، وراي بودل، وجيم ديفيس، وديف كين، وبيل جودارد، وجون لينوت، عن براءتي اختراع أمريكيتين: الأولى رقم 3,134,997 بعنوان "آلة تخزين البيانات" لستيفنز وجودارد ولينوت، والتي تدّعي ملكية RAMAC، والثانية رقم 3,503,060 بعنوان "جهاز قرص تخزين مغناطيسي ذو وصول مباشر" لجودارد ولينوت، والتي تدّعي ملكية رؤوس القراءة والكتابة العائمة ومحركات الأقراص بشكل عام. وتُقدّم هاتان البراءتان تشبيهًا لكيفية عمل الاختراع افتراضيًا: "يمكن تشبيه العملية بالطريقة التي يختار بها المشغلون المهرة البطاقات من فهرس ملف البطاقات".

تتشابه محركات الأقراص الصلبة الحديثة مع وحدة تخزين الأقراص IBM 350 في نواحٍ عديدة، ولكن ثمة فرقان جوهريان: أولهما أن محركات الأقراص الحديثة تحتوي على رأس قراءة/كتابة واحد لكل سطح، بينما كانت وحدة IBM 350 تحتوي على رأسين فقط يتحركان بين 50 سطحًا. وثانيهما أن رؤوس القراءة/الكتابة الحديثة تتحرك على محامل هوائية ناتجة عن دوران الأقراص، بينما كانت رؤوس IBM 350 تطفو على هواء مضغوط يُدفع بين الرأس والقرص. تُستخدم محركات الأقراص الصلبة كمكونات رئيسية للتخزين في أجهزة الكمبيوتر الحديثة. وتتمتع محركات الأقراص الصلبة بسعة تخزين أكبر بكثير من وحدة IBM 350، وذلك بفضل التطورات الكبيرة في كثافة مساحة التخزين على الأقراص، والتي كانت تتضاعف أحيانًا كل عامين.

لعب مركز تراث الأقراص المغناطيسية دورًا فاعلًا في الحفاظ على وحدات RAMAC 350 التي ابتكرها جونسون وفريقه في شركة IBM. كان المشروع في الأصل يقع في جامعة سانتا كلارا ، وأداره الدكتور آل هوغلاند ومجموعة من كبار طلاب الجامعة. ثم انتقلت عمليات المركز إلى متحف تاريخ الحاسوب في ماونتن فيو ، كاليفورنيا . وتُعد بوني بورهام، ابنة غودارد، من أبرز المتبرعين للمركز.

تم تكريم ويليام غودارد وجون لينوت في قاعة مشاهير المخترعين الوطنيين عام 2007 لمساهمتهما في اختراع أول محرك أقراص مغناطيسي. ويُعتبر هذا الاختراع من أهم الاختراعات في صناعة الحواسيب، وقد تطور منذ ذلك الحين ليصبح صناعة قائمة بذاتها بإيرادات سنوية تبلغ 22 مليار دولار أمريكي على مستوى العالم.

• جودارد ولينوت، براءة اختراع أمريكية رقم 3,503,060 ، " جهاز تخزين الأقراص المغناطيسية ذو الوصول المباشر "
• ستيفنز وآخرون، براءة اختراع أمريكية رقم 3,134,097 ، " آلة تخزين البيانات "

• رجل من شيكاغو يستذكر الأيام الأولى للحاسوب (سياتل بوست إنتليجنسر)
• هيتاشي تستحوذ على وحدة الأقراص الصلبة لشركة آي بي إم، وتعلن عن محركات أقراص جديدة (مجلة كمبيوتر وورلد)
• محركات الأقراص الصلبة (ويكيبيديا)
• تحديث مشروع RAMAC - مركز تراث الأقراص المغناطيسية
• 350 وحدة تخزين، ملفات تعريف منتجات تخزين IBM
• ملف قرص RAMAC الخاص بجهاز IBM 350 من IBM
• دليل الحياة بدون محركات الأقراص الصلبة على الكمبيوتر
• نبذة تاريخية موجزة، مركز تراث الأقراص المغناطيسية لمحرك الأقراص IBM 350 RAMAC
• قاعة مشاهير المخترعين الوطنيين لويليام جودارد
• آلة المحاسبة ذات ذاكرة الوصول العشوائي ( مجلة آي بي إم)
• مجلس مدينة سان خوسيه يُطلق على موقع شركة آي بي إم اسم مركز تراث الأقراص المغناطيسية ، ليصبح معلماً تاريخياً.
• سيتم تكريم رواد شركة IBM وإدخالهم إلى قاعة مشاهير المخترعين الوطنية - غرفة أخبار IBM