A folyamatos gigaherc és gigabits per másodpercnyi törekvés mellett, amelyet a CPU halad át, nagyon gyakran elfelejtjük, hogy a számítógépben sok más fontos elem van, amelyeket javítani kell, például a RAM, valamint a feldolgozott adatokat tároló meghajtók. Az információk tárolására szolgáló eszközök fejlesztése ugyanolyan fontos, mint a CPU számítási teljesítményének növelése. Ebben a cikkben a modern adathordozók, például a merevlemezek.
A cikk második részében az optikai meghajtók jövőjét írjuk le, a harmadikban megkíséreljük megvizsgálni a mikroelektronikus mechanikai rendszerek területén a legérdekesebb és alapvetően új fejlesztéseket, amelyeket fel lehet használni a hagyományos HDD-t helyettesítő és kevésbé hagyományos, de teljesen ismerős CD-k, DVD-k és BlueRay.
Annak érdekében, hogy összehasonlíthassuk a különféle médiumtípusokat, meg kell emelni az egyes jellemzőket. Mint például az olvasás vagy az írás sebessége, az önkényes adatelem (Random Seek) átlagos keresési ideje, valamint az egységek tárolásának költsége. Ha összehasonlítani szeretnénk az olyan adattároló eszközöket, amelyek még nem léteznek természetben, de a jövőben születnek, akkor meg kell próbálnunk mindegyiket három nagy csoportra bontani: azokat, amelyeket hamarosan elkezdenek gyártani és hamarosan megjelennek a piacon; azokat, amelyek egy többé-kevésbé belátható jövőben széles körben elterjednek, és végül azokat, amelyek csak kedvező körülmények között jelennek meg, és végrehajtásukhoz kapcsolódó összes kutatás sikeres befejezése után. Valójában nehéz összehasonlítani a modern merevlemez-meghajtót 9,0 ms-os véletlenszerű hozzáférési idővel a távoli jövő valamilyen meghajtójával, amelynek ugyanaz a jellemzője több nagyságrenddel jobb (azaz kevesebb), de amely még nem található a bolti polcokon, és nem a következő ötven évben lesz. Természetesen továbbra is folytatnak ilyen összehasonlításokat az interneten, elfelejtve, hogy a Szilícium-völgy legtitkosabb laboratóriumában megjelent prototípus, amely csak az abszolút nulla hőmérsékleten működik, nem ugyanaz, mint a számítógépén található merevlemez. az asztalon.
A mágneses tárolóeszközök fejlődésének tendenciái
Kezdjük a merevlemezekkel, mert manapság ez valószínűleg a legelterjedtebb és legnépszerűbb meghajtó típus, és a következő 3-4 évben a merevlemezeknek valószínűleg nem kell versenyezniük más típusú meghajtókkal. A riválisok eddig egyértelműen veszítették sem a sebességet, sem a kapacitást, sem a költségeket, és leggyakrabban - több mutatóban egyszerre.
Mi a Winchester ma, mindannyian jól tudjuk: kapacitás - mondjuk 20–400 gigabájt, átlagos keresési idő - 8–12 ms, szekvenciális olvasási / írási sebesség - 30–40 Mb / s. A jellemzők elvileg nem rosszak, bár ismét megnézem, mit kell összehasonlítani: a RAM gyorsabban fog működni (de kiderül, hogy drágább, ráadásul, amikor kikapcsolja a hálózatot, teljesen „elfelejti” mindazt, amit neki írtak, - egyetértenek, jelentős hátrány); az újraírható DVD-k sokkal olcsóbbak (de nem feküdtek közel a munka sebességéhez, és kapacitásuk viszonylag kicsi).
Ha emlékeztet arra, hogy mennyi adatot kell olvasnia és írnia a merevlemezre multimédia használatakor, valamint azt a tényt, hogy a legtöbb modern operációs rendszer valamilyen módon használja ezt a kiegészítést a rAM memóriaÍrva egy swap fájlt, nyilvánvalóvá válik, hogy bármennyire is jó a merevlemezek tulajdonságai, jó lenne ezeket javítani. Mindenekelőtt a gyártók szeretnék növelni az említett olvasási / írási és keresési sebességeket, valamint kapacitást. A második helyen vannak a méretek, valamint az energiafogyasztás és az ütésállóság, valamint a megbízhatóság. Természetesen a merevlemez-meghajtók jövőbeli modelljeiben ezek a tulajdonságok szükségszerűen javulnak, csak kérdés marad: hogyan és mikor?
Két módon lehet elérni az olvasási sebességet: vagy az információ rögzítési sűrűségének növelésével, vagy a merevlemez „palacsinta” -jának nagyobb sebességgel történő forgatásával. Mindkét módszernek vannak hátrányai. Az orsó sebességének növekedésével a merevlemez-meghajtók sokkal erősebben felmelegednek és zajosabbak lesznek, nem is beszélve arról, hogy a lemezeket gyártó anyagnak elég erősnek kell lennie, hogy ellenálljon a megfelelő mechanikai igénybevételnek, és ne legyen deformálódva. Előállításuk technológiája bonyolultabbá válik, és ez befolyásolja költségeiket: lényegesen magasabb. De a lineáris olvasási sebesség növelése mellett az átlagos keresési idő is csökken - annak a ténynek köszönhetően, hogy a fej korábban a sáv kívánt szektora felett van. A túlzott súrlódás és a zaj problémáját részben megoldják a hidrodinamikus csapágyak, amelyeket néhány gyártó a közelmúltban használt, de mindazonáltal valószínűtlennek tűnik, hogy a főorsó sebessége 3,5 hüvelykes csörlők esetén meghaladja a 15-20 ezer fordulatot percenként, bármi is legyen A "trükkös" és a "kifinomult" csapágyakat nem használták.
A rögzítési sűrűség növekedésével ezek negatív mellékhatásai is megfigyelhetők, ám ezekkel még mindig könnyebb kezelni. A pluszok között szerepel a meghajtókapacitás növekedése, és ez a merevlemez-gyártók számára sokkal fontosabb paraméter, mint az átlagos keresési idő. Végül is az átlagos vásárló nagyobb figyelmet fordít rá. Ezért a merevlemez-gyártók leggyakrabban igyekszik termékeiket tökéletesíteni.
Szuper paramágneses határ
Az ultramagas rögzítési sűrűség elérésének akadálya
A modern merevlemez lemeze üveg- vagy alumínium hordozóból áll, amely tetején mágneses bevonattal van bevonva. A bevonat egyes szakaszai a kettő egyikével mágnesezhetők lehetséges módokamelyek nullát és egyet jelölnek (azaz 1 bájt). Az ilyen mágneses területet mágneses doménnek nevezzük, és egy miniatűr mágnes, amelynek déli és északi mágneses pólusai meghatározott tájolásúak. Ha beállítja a domain mágnesezését, az információ rögzítésre kerül. Végül az információ rögzítési sűrűsége maga határozza meg ennek a tartománynak a méretét. Úgy tűnik, hogy csökkenti az egészség szempontjából fontos domainek méretét, és a merevlemezek annyira képesek lesznek, amennyire el tudod képzelni, de nem minden olyan egyszerű.
Azok közülünk, akik nem felejtették el az iskolai fizikát, megfeszülhetnek és emlékezhetnek arra, hogy minden anyag paramágneses, diamagnetikus és ferromágneses anyagokra van osztva. A diamágneses anyagok azok az anyagok, amelyek a mágneses teren kívül kívül nem rendelkeznek mágneses tulajdonságokkal - nyilvánvaló, hogy nem alkalmasak információtároló eszközök létrehozására. A paramágneses anyagok atomjai és molekulái éppen ellenkezőleg, önmagukban, még mielőtt egy külső mágneses mező megkezdett volna rájuk hatni, elemi mágnesek - ugyanakkor nem is alkalmasak tárológyűrűk létrehozására. És csak azok a ferromágnesek, amelyekben elegendő méretű mágneses szemcse mágnesként működik, alkalmasak az információk hosszú távú tárolására.
Annak érdekében, hogy egyetlen információt rögzítsen, a merevlemez feje egy bizonyos módon irányított mágneses teret hoz létre, amely a domain összes elemi mágnesét elsősorban egy irányba orientálja. Ezt az irányt hosszú ideig biztonságosan fenntartják, már azután is, hogy a fej már nem érinti a ferromágneset. Ugyanakkor, még a tartományban történő többszörös felvétel után is, ezek a mágneses szemcsék mindig megmaradnak, amelyek mágneses tájolása nem egybeesik a teljes domén tájolásával; ráadásul a "rossz" szemcsék relatív tartalma nagyobb, minél kevesebb a szemcsék a domainben, vagyis annál kisebb a méret. Ha megpróbálja kicsinyíteni a tartományt, akkor a "rossz" szemcsék relatív száma olyan nagy lesz, hogy az információs jelet nem lehet megkülönböztetni a zajtól. Ennek a helyzetnek kétféle módja van: kicsi és túlnyomórészt homogén mágneses szemcséjű új paramágneses anyagok keresése és algoritmusok kidolgozása, amelyek lehetővé teszik a hasznos jel elkülönítését még alacsony jel-zaj arány mellett is. Itt azonban van a lehetőségek korlátja. Ha a mágneses szemcse túl kicsi, akkor a környezet hőenergiája elegendő ahhoz, hogy a mágnesesedését spontán módon megváltoztassa. Durván szólva, ebben az esetben olyan anyagot kapunk, amely nagyon közel áll a paramágneses tulajdonságokhoz - az ilyen anyagokból készült merevlemezek csak akkor működnek, ha folyékony nitrogénnel vagy, ami még rosszabb, folyékony héliummal hűtik. A ferromágneses anyagnak a kvázi-átmenet miatt a leírt paramágneses korlátozás miatt szuperparamágneses határnak nevezzük.
Nos, a tisztán fizikai korlátozáson túl, a szuperparamágneses határ formájában, létezik egy technikai is, amely az információk írásának és olvasásának folyamatához kapcsolódik, amelyekhez, amint már említettük, egy speciális fej van használatban. A merevlemez-meghajtók legelső modelljeiben a fej univerzális volt - ugyanazt az apró indukciós teret használta az információk olvasására és írására egyaránt. A modern fejek két részből állnak: rögzítő (induktor) és leolvasás (mágneses rezisztens fej, amely megváltoztatja az ellenállását a mágneses mezőtől függően). A fej mérete természetesen véges, ma manapság ők határozzák meg a legkisebb mágnesezett terület - a tartomány méretét. A modern merevlemezekben azonban a domain mérete olyan kicsi, hogy a további csökkentése érdekében a gyártóknak lépést kell tenniük a szuperparamágneses határon.
Ezért vezetnek a merevlemezeket fejlesztő vezető vállalatok szakemberei már régóta küzdenek a problémával, és azt kell mondanom, nagyon sikeresen. Mindegyik kidolgozza a technológiafejlesztési módszereket és a saját know-how-ját, amelyek lehetővé teszik a jövőben a szuperparamágneses határ túllépését. Ráadásul néhányat már használnak a merevlemezek sorozatgyártásában, mást csak prototípusokban használnak, de napról napra a szállítószalagok összeszerelésére is felhasználják, mások soha nem kerülnek tömeges felhasználásra.
AFC
Talán az első jel, amely a szuperparamágneses határ fölötti küszöbön álló győzelmet jelezte, az IBM által javasolt, mágneses kompenzációval rendelkező filmek készítésének technológiája. Az ötlet lényege, hogy a merevlemez-meghajtó lemezére háromrétegű anti-mágneses bevonatot kell felvinni, az úgynevezett AFC-t (anti-mágnesesen kapcsolt, anti-mágneses pár), amelyben a mágneses rétegeket a ruténium speciális szigetelő rétege választja el.
Annak a ténynek köszönhetően, hogy az egymás alatt elhelyezkedő mágneses domének a mágneses mező anti-párhuzamos orientációjával rendelkeznek, párt képeznek, amely sokkal jobban ellenáll a spontán mágnesezési visszafordításnak, mint egyetlen „lapos” domén. Az AFC technológiát használó merevlemez-kísérleti tételek 2001-ben jelentkeztek, de tömeges felhasználása csak most kezdődött meg. Az AFC azonban nem abszolút csodaszer - csupán a régi technológia apró fejlesztése, amely lehetővé teszi a merevlemez-meghajtók kapacitásának 4-8-szorosát, de nem többet.
PMR
Jelentősen nagyobb nyereséget ígér merőleges felvétel (PMR, merőleges mágneses felvétel) használata. Ezt a technológiát már régóta ismerték, 20-30 évvel ezelőtt már aktívan kutatták, de akkor nem lehetett az ügyet a gyártásban működő és olcsó eszközhöz juttatni. Most visszahívták a PMR-t. A Seagate nagyon eredményesen dolgozott ki ezen a technológián alapuló új merevlemezek fejlesztését. 2002 augusztusában, Pittsburgh-ben (USA) egy speciális kutatóközpontot szervezett, amelynek terveiben nemcsak a PMR alapos tanulmányozása volt, hanem a mágneses adathordozón ígéretes információtároló eszközök létrehozásával kapcsolatos egyéb problémák is. Ahogy a neve is sugallja, a PMR, a klasszikus felvételi technológiától eltérően, egy mágneses domént használ, merőleges (nem pedig a lemez felületével párhuzamos) mágneses mezővel.
Ez lehetővé teszi a tartomány hosszanti méreteinek csökkentését, miközben kissé növeli annak magasságát. Ezenkívül a PMR esetében a szomszédos inverteres bitek (1 és 0) többé nem ugyanazokkal a pólusokkal néznek egymásra, amelyek, mint tudod, visszatükrözik egymást - ez csökkenti a tartományok közötti tér méretét a klasszikus felvételi technológiához képest, ami tovább növeli a kapacitást HDD.
Nyilvánvaló, hogy a PMR megvalósításához mind az olvasó / író fej teljesen eltérő kialakítását, mind a lemez mágneses felületének új felépítését alkalmazni kell. A PMR rögzítőfejnek csak a mag egyik fő pólusával kell rendelkeznie, a második pólusnak kiegészítő kell lennie. A mag fő pólusa erős mágneses mezőt hoz létre, amelynek vonalai merőlegesek a korong mágneses felületére; áthaladva egy speciális belső mágneses rétegen, bezáródnak a mag széles kiegészítő pólusán. Természetesen a legnagyobb erősségű mező a fő pólusnál lesz - ott történik a mágnesezés megfordítása, a széles kiegészítő pólusnál a mező túl gyenge, hogy befolyásolja a lemez felületét, és felvétel közben változatlan marad. Az AFC-hez hasonlóan a PMR felhasználásra kész technológia a tömegtermeléshez. A merevlemez-meghajtóknak megjelennie kell, ha nem ebben, akkor a következő 2005-ben.
HAMR és SOMA - 2010 technológiák
A jövő legígéretesebb technológiái között, amelyek feladata a PMR kiegészítése, ha kimerítette erőforrásait és közeledik a következő határértékhez, a termomágneses rögzítés (HAMR, Heat Assistant Magnetic Recording) és az önszerveződő mágneses rácsok (SOMA, Self-Organized Magnetic Array) tartalmaznak. . Dieter Weller, a Seagate Center média kutatási részlegének igazgatója úgy véli, hogy a HAMR ismét megváltoztatja az adatok olvasásának és írásának módját, míg a SOMA célja a lemezek mágneses permetezése.
A HAMR egyik jellemzője a magas kényszerítő erővel rendelkező mágneses anyagok használata, amelyek a felvett felületek nagy hőstabilitását biztosítják. Az információk rögzítéséhez a mágneses tartományt előmelegítjük fókuszált lézernyaláb segítségével. A gerenda átmérője meghatározza a régió méretét, amely egy információs bitnek felel meg. A domén hőmérsékletének emelkedésével a mágneses tulajdonságai jelentősen megváltoznak (a kényszer erő csökken), és így a hevített területek képesek lesznek mágnesezni. Természetesen a HAMR bevezetése a tömegtermelésbe számos problémát meg kell oldani, például nagyon alacsony hullámhosszú, olcsó és miniatűr lézerek fejlesztését (különben lehetetlen lenne fókuszáló rendszert létrehozni), ugyanakkor gondoskodni kell a lemezektől való hatékony hőelvezetésről is (emlékezzen arra, hogy a modern merevlemezek melegítésre kerülnek, mi fog történni, ha azokat lézerrel is melegítik, például ételeket mikrohullámú sütőben ?!) és még sokan mások. Az a tény, hogy a Seagate szakemberei már összeálltak egy működő kísérleti beállítással, amely a HAMR technológiával történő rögzítést valósítja meg, azt sugallja, hogy ezek a problémák valószínűleg sikeresen megoldódnak. A cég ígéri, hogy a HAMR-t már 2010-ben fogják használni a kereskedelmi termékekben.
Mint azonban már említettük, a rögzítési sűrűség további növelése érdekében meg kell változtatni maguk a mágneses tárcsák gyártási technológiáját is, elérve a felületét alkotó részecskék rétegének egyenletességét és egyenletességét. Ha ez nem történik meg, akkor sem a HAMR, sem a rögzítőfejgel kapcsolatos trükkök nem segítenek. Az olvasási / írási mechanizmusok korszerűsítésének együtt kell járnia az anyagok fejlesztésével és a mágneses réteg lerakódásának minőségével. A szakértők itt látják a kiutat a már említett SOMA technológia alkalmazásának, amely lehetővé teszi a lemez felületén egy önálló szerveződésű mágneses tömbök monodiszperziós rétegének kialakítását a lemez felületén apró, homogén, kb. 3 nm vastag vas-platina konglomerátumokból (3 nm 10-15 soros szilárd atom. ).
Ennek a "nanotechnológia" használata jelentősen csökkenti az egyes mágneses szemcsék instabilitási szintjét, és csökkenti az adatbitek rögzítésére szolgáló mágneses terület méretét. A Seagate úgy véli, hogy mindez lehetővé teszi tíz, vagy akár több száz terabyte kapacitású meghajtók előállítását. És ez nem a transzcendentális jövőben fog megtörténni, hanem a következő évtized elejére.
Következtetés helyett
Mint láthatjuk, a merevlemez-meghajtók javítása a szuperparamágneses határ elérésénél ahhoz vezethet, hogy a legközelebbi versenytársak - az optikai adathordozók, például a CD és a DVD - bizonyos tulajdonságait felszívják. Természetesen mindez komplexitásuk hirtelen növekedéséhez vezet, és ennélfogva költségekhez. Ugyanakkor, bármiféle szuperparamágneses határ nélkül, az optikai eszközök fejlődnek, amelyek egyre több új határt fognak fel, a következő győzelmeket nyerik, és valószínűleg tíz-tizenöt év alatt meghaladják az összes főbb jellemzőt. mágneses meghajtók. A cikk második részében megpróbálunk foglalkozni a CD-k és DVD-k jövőjével, valamint azok sokféle módosításával és utódjával.
Gyakorlati terv 17
Tárgy: Adathordozók
Cél: az adathordozók tipológiájának és a felvétel fizikai alapjának tanulmányozása digitális információ
Idő: 4 óra
kérdés:
1. A digitális információ rögzítésének fizikai alapja.
2. Merevlemez. Fizikai közegek információkat.
3. Kompakt optikai lemezek.
4. Hordozható adathordozók
Végrehajtási technika:
A digitális információ rögzítés fizikai alapjai
Először a digitális információ lehetséges hordozóinak megoszlása \u200b\u200bhelyhez kötött és hordozható eszközökre (ebben az esetben helyesebb lenne a közvetlen fordítást - hordozható) használni. Mindkét típusú személyi számítógép rendszereknél - az IBM PC vagy a Macintosh esetében - a helyhez kötött fő adathordozó a merevlemez volt és marad.
A hordozható eszközök nagyon gyorsan fejlődtek és alakultak át. Első alkalom hajlékonylemezek öt hüvelyk átmérőjű, negyedéves és több száz kilobájtos (legfeljebb 360) kapacitást már nem használnak, és meglehetősen nehéz lesz felszerelést találni az egyszerre rögzített információk olvasására. Három és fél hüvelykes, 1,44 MB kapacitású szabványos lemezek, amelyek helyettesítették őket, szintén fokozatosan elavulttá válnak. Az új számítógépek gyakran nem rendelkeznek a megfelelő meghajtókkal. Később jöttek az írható optikai CD-k - CD-R vagy CD-RW, DVD-R. DVD-RW, valamint olyan eszközök, amelyek nem tartalmaznak forgó alkatrészeket - FlashJet és hasonlók, kompatibilisek az univerzális készülékkel uSB portok. Azt kell mondanom, hogy a kompakt memóriaeszközök fejlesztését nagyban befolyásolta a zenei szabványok, a digitális videó és a kamerák bevezetése.
A géppel olvasható információk karaktereinek rögzítéséhez a különféle fizikai paraméterek változásait használják, például:
Teljes átjárhatóság (perforált kártyák);
Fényvisszaverődés (optikai CD-ROM. Minden nyomtatott és kézzel írt termék, a Braille-írás kivételével):
Az elektromos vezetőképesség változásai (a tranzisztor nyitott vagy zárt helyzetében);
Mágnesezési változások (mágnesszalagok, tárcsák);
A kvantumparaméterek változásai:
Konvex pontok sorozata (Braille-szövegek);
A fizikai környezet paramétereivel összhangban az információk rögzítése és olvasása különbözik; mágneses közegek, optikai adathordozók, vegyes magneto-optikai adathordozók, memóriakártyák - mikroáramkörök.
A közeg leggyakoribb geometriai alakja:
Lemezek (egyoldalas és kétoldalas);
Lapos memóriakártyák - mikroáramkörök (chipek);
Külön hordozható eszközök.
Merevlemez Fizikai adathordozók
Ez egy általános fizikai közeg a kiszolgálón és a kiszolgálón személyi számítógép. A merevlemez, amelyet néha „merevlemeznek” is nevezünk, egy lapos tárcsa készletből áll, amely ugyanazon a tengelyen forog, több centiméter átmérőjű (tipikus átmérője három és fél hüvelyk vagy annál kisebb), mágneses réteggel bevonva. A merevlemez működési tulajdonságai nagyon vonzóak: nagy kapacitás, gyors hozzáférés a rögzített információkhoz, az információ olvasási sebessége és a felcserélhetőség (a lemezek szabványosítása). Gyors hozzáférés az információt az a kis távolság biztosítja, amelyet az olvasófej áthalad a megfelelő hely keresésekor, valamint az, hogy információkat ír a korábban létrehozott (formázott) szektorokra a lemezen. Műszaki jellemzők, amelyek biztosítják az olvasófejek és a lemez felületének mágneses rétegének kis kopását - az információk érintés nélküli olvasása, a fej „repülése” a lemez felett. Különleges intézkedéseket tesznek a merevlemez támasztó csapágyainak megbízhatóságának biztosítására, például gázdinamikus csapágyakat használnak, vagyis a támasztófelület felett van egy „repülési” mód is. Ezért a szerver erőforrásainak biztosítása szempontjából nem a ledolgozott órák száma, hanem a fejek „leszállásához” és a lemezek gyorsulásához kapcsolódó be- és kikapcsolók száma. A lemez feltüntetett tervezési tulajdonsága lehetővé teszi (szünetmentes tápegység jelenlétében), hogy a kiszolgálót több napra (hetekre) bekapcsolva hagyja. Így elérhető az elektronikus könyvtár egyik jelentős előnye - az ügyfélszolgálat a nap 24 órájában, egész évben. Minta merevlemez-beállítások.
1. Seagate Technology, Barracuda 7200 merevlemez-család, 160/120/80/40 GB kapacitás, soros ATA felülettel. átlagos keresési idő 8,5 ms; az egyik legújabb fejlesztés a Barracuda NL35 merevlemez. memória kapacitása 500 GB, 3 lemez, lemez forgási sebessége 7200 ford / perc. Az adatolvasási sebesség 47 Mb / s. Ugyanaz a cég termékeinek egy másik példája a Cheethah lemezcsalád, amelynek lemezforgási sebessége 15 ezer fordulat / perc, legfeljebb 300 GB memória.
2. megfelel a legmegbízhatóbb, zajmentes és ütésálló Samsung merevlemeznek, 40,8 GB kapacitással; 2 tárcsás csomag forgási sebessége 5400 ford / perc; pufferkapacitás 512 Kb, átlagos hozzáférési idő 8,5 ms, adatátviteli sebesség akár 66 Mbps. A hibák közötti átlagos idő 500 ezer óra (körülbelül 57 év), az adattárolás egységköltsége 1 USD / 200 Mb. vagyis 0,5 cent az I Mb-ért.
3. A nagy megbízhatóság biztosításának ugyanezt az elvét valósítja meg a Western Digital WD Caviar merevlemez megtervezése akár 250 GB kapacitású szerverekhez is, amelynek a megbízhatóság ellenőrzésének és a lemezhiba megelőzésének speciális funkciója van. A kudarcok közötti becsült idő 1 millió óra (több mint 100 év).
Nagy mennyiségű adat tárolására vannak speciális, nagy sebességű lemezes rendszerek, például egy 73 GB-os, összesen 9 TB kapacitású, digitális tárolókönyvtár (szerkezetileg egy szekrény) kerül forgalomba.
Készenléti állapotban és működés közben a lemez egyenletes, folyamatos és gyors forgásban van. A rögzített információkhoz való hozzáférés a fejek nagyon rövid távolságon keresztüli mozgása miatt történik. A hordozó fizikai alapon történő terhelése (centrifugális erő által létrehozott) állandó.
Információs hordozók a mágneses szalagokon.Ezeket az adathordozókat manapság ritkábban használják, mint a számítógépes korszak hajnalán. Ennek ellenére előnyeik nyilvánvalóak: fejlett gyártási technológiák, nagy felvételi sűrűség, nagy sebességű olvasási információ és nagy kapacitás. A kinematika azonban a szalagos eszközök és a merevlemezek közötti szerkezeti különbség elengedhetetlen.
A készenléti állapot rögzített szalag.
Kilépés a kiindulási helyzetbe, amikor a szalag egy és korábban ismeretlen szakaszában található fájlt keres, akkor a gyorsított mozgás (visszatekerés) és az azt követő éles fékezés.
Az olvasás vagy írás működési módja a szalag egységes mozgása sokkal lassabb sebességgel, mint kereséskor.
A szalagkészülékek nem monoton, hanem "szakadt", pulzáló műveletet végeznek, nagy és időben változó mechanikus terheléssel az információhordozó fizikai alapjai alapján. A mágnesszalagokat használó eszközök helyrehozhatatlan hátránya az információhoz való hozzáférés hosszú ideje, a mágneses réteg fokozatos törlése, a rekord romlása a szalag mágnesesedése miatt, az alapszalag nyújtása működés közben. Ennek ellenére a digitális adattároló eszközöket nagyon gyakran alkalmazzák mágnesszalagokon, például szalagos meghajtókon, DAT digitális magnetofonon (Digital Audio Tare), spirál műsorszámfelvevővel rendelkező magnóknál, amelyek a mágnesszalag teljes szélességét elfedik (Exabyte).
Az adattároló eszközökre példa a DLT (Digital Linear Tare) technológiával ellátott Surestore szalagos meghajtók, amelyek mindegyike 160 GB kazettát használ, adatátviteli sebessége 16 Mbps (384 szám, átlagos fájlhozzáférési idő kb. 70 másodperc). Ezen rendszerek széles körű elterjedésének szemléltetése érdekében jelezzük, hogy 2002-re 2 millió meghajtót és 80 millió patront eladtak.
Tervezte nyílt formátumban Ultriym, amely 200 GB-os kazettákat és 20 Mbps adatátviteli sebességet használ. Ezen eszközök alapján digitális tárolókat hoztak létre - robotkönyvtárakat, amelyek teljes kapacitása 10 TB, és az adatátviteli sebesség legfeljebb 10 Mbps.
Az orosz Mobile TeleSystems (MTS) nemrég telepítette az Exabyte X200 szalagkönyvtárat (egy kabinet), amely akár 30 TB tömörített adatot is képes tárolni (ez 30 millió kötetnek felel meg) mentés és a számlázási (fizetési) nyilvántartások archiválása. A könyvtár 200 kazettából áll, kazettánként legfeljebb 150 GB, adatátviteli sebesség 30 Mbps.
Kompakt optikai lemezek
Csak olvasható lemezek Az előre rögzített és változatlan információval ellátott CD-ROM az egyik legmegbízhatóbb és leggyakoribb digitális információ-hordozó. Az ilyen lemezek különösen hasznosak változhatatlan információk rögzítéséhez, például archív vagy retrospektív kiadványok, rajzgyűjtemények és hasonló adatok, amelyek nagyszámú felhasználó számára szükségesek lehetnek. Hasznos megjegyezni a webhely és az optikai lemez közötti különbségeket és hasonlóságokat. Bár mindkét típus géppel olvasható információkat tartalmaz, a szervizlemez sokkal közelebb van a nyomtatási formátumhoz. Ezt megerősíti a könyvtári gyakorlat. A lemez fizikai tulajdonában van, katalogizálható és a könyvtár polcjára helyezhető. Ugyanakkor nagyon fontos technológiai és logikai egység van: mindkét technológia a szabványos információs csomagok kialakításának módjában működik.
A CD-ROM technológia a Sony (Japán) és a Philips (Hollandia) közötti együttműködés révén jött létre. 1987-ben a Nemzetközi Szabványügyi Szervezet kiadta az ISO 9660 „Információfeldolgozás - fájl- és CD-ROM fájl- és cserélési volumenstruktúra (1988)” nemzetközi szabványt, amely jelenleg szinte minden CD-ROM-nak megfelel.
Audio CD vagy CD-ROM. - Ez egy tiszta padlóból és karbonátos műanyagból készült, 12 cm átmérőjű korong, fényvisszaverő fémmel (alumínium, arany) bevonva és átlátszó lakk védőréteggel. A fókuszált lézersugár leolvassa a legkisebb (0,5 mikron) mélyedéseket egy spirálpálya mentén, teljes hossza 4,5 km. A kódolási sűrűség nagyon magas: egy audio CD vagy CD-ROM sávján. körülbelül 3 milliárd kódot tartalmaz. Normál CD-n 74 perc hang vagy kb. 680 MB információ rögzíthető. A lemezen nincs fizikailag kiválasztott szám, és nem kell formázni, és a felvétel egyfajta virtuális spirál mentén megy végbe, 20 ezer fordulatot tenve a középpontból kifelé. Állandó állandó sebességgel hajtva az információkat a lemezről olvassa le: a lemez lassabban forog (200 fordulat / perc), amikor az olvasófej a külső részén van. A lejátszást a számítógépbe beépített eszközök hajtják végre, a lemez gyorsított forgatásának (és adatátvitelének) a 8., 16., 32., 40-es vagy annál nagyobb sokszorosodással.
Logikai felépítés Az ISO 9660 formátumú CD-ROM lemezek négyszintű architektúrájúak: bit, byte, blokk, fájl. A fizikai szerkezetet az alábbiakban adjuk meg. Ez az architektúra lehetővé teszi a CD-ROM-ok használatát különféle eszközökkel operációs rendszerek mintha csak egy újabb lenne mágneses lemez vagy fájlmeghajtó. A CD-ROM blokk felépítését a táblázat tartalmazza. 31 (2352 byte minden blokkban).
A „Szinkronizálás” mező jelzi a blokk kezdetét, és beállítja a blokkszámlálót a kívánt helyzetbe. A „Cím” tartalmazza a blokk címét és az alapadatok típusának leírását. Az „Alapvető adatok” mező hasznos digitális tömböt tartalmaz, amely lehet szöveg, grafika, hangfelvétel, kép. video. A CD-ROM egységek három szintű hibakeresést és -javítást (EDC) és ECC-t (Hibajavító kódot) tartalmaznak, amelyeket az audiolemezek nem használnak.
A lemezen lévő hibák általában a karcolások megjelenésével vannak a felületén; Különleges rutinjuk megismerése a bináris szimbólumok összegének több ciklikus ellenőrzésén alapszik. A hibajavítást egy meglehetősen bonyolult program (Reed-Solomon váltakozó váltakozó kódolás) hajtja végre. Ezek a rendszerek csökkenthetik a CD-ROM várt hibaszintjét rendkívül alacsony értékre - 10-től mínusz 12 fokig, egy hiba billió bináris kódonként vagy 1 hiba 20 ezer lemeznél!
Az audio CD-knek nem kell ezt az óvintézkedést, és ha hiba lép fel, a program egyszerűen megismétli az előző 1/75 másodperces felvételt, amely az emberi fül számára teljesen hozzáférhetetlen.
Az optikai lemezeken rögzített információk reprodukálásához először vagy önálló eszközöket, vagy a számítógépbe beépített meghajtókat használtak. Professzionális célokra 50-100 lemez tárolóit használják, a lemezek mechanikus betáplálásával az olvasóhoz (Juke Box). Különleges több meghajtású számítógépes rendszereket hoztak létre, amelyek egyszerre több fordítólemezről olvashatók. A modern szerverek kolosszális memóriaképessége azonban lehetővé teszi az információk átvitelét a CD-ROM-ról vagy DVD-ről és a közvetlen kiszolgálást a merevlemezről; Például az AXONIX szerver 512 lemezen írt információkat tartalmaz.
Manapság az optikai lemezeken történő információ rögzítésére szolgáló beépített eszközök (egyszer írj, vagy írj újra) nagyon széles körben elterjedtek a számítógép szokásos merevlemezének kiegészítéseként: például egy Mitsumi CR4808 TE meghajtó, 483 MB kapacitással.
Az audio CD-k technológiájának továbbfejlesztése két irányba ment. Az első a továbbfejlesztett CD-k (Super Audio Compact Disc, SACD) a nagyon magas mintavételi frekvencia miatt (2822,4 kHz, szemben a 44,1 kHz-rel), új hangminőséget biztosítva - a surround hangot. A kezdeti fejlesztők ezt tették
Audio CD-k - Sony és Philips.
Ezzel párhuzamosan egy másik irány is fejlődik - nagy sűrűségű kétoldalas lemezek (DVD-nek hívják - digitális sokoldalú lemez vagy digitális videó lemez; jelentése a ezt a meghajtót teljes film rögzítése) 4,7 GB memóriával a lemez egyik oldalán. A világ vezető cégei mostantól megállapodtak egy újraírható lézer szabványáról egy 27 GB-os kapacitású Audio DVD lemez spektrumának kék részében, garantáltan 100 éves tárolási idővel. A CD-rendszerekhez hasonlóan, újraírható lemezek családját hoztak létre a DVD-kben, amelyek ígéretesek a könyvtárakban és információs központokban történő felhasználásra, például a DVD-RW (1 ezer újraírás) és a DVD-RAM (100 ezer újraírás). Érdekes a 3,5 hüvelyk átmérőjű, 2,3 GB átmérőjű magneto-optikai lemezek és a Fujitsu meghajtók is. Egy ilyen lemez élettartama több mint 70 év, több mint 10 millió felülírás megengedett, az adatokhoz való hozzáférés 8 Mbps sebességgel lehetséges. A meghajtó ajánlott ára 300 dollár, egy meghajtó 18 dollár, vagyis az egységköltség kevesebb, mint 1 cent megabájtonként.
2005 elején a vezető amerikai cégek abbahagyták a VHS videomagnók gyártását, amelyeket az optikai helyettesít dVD lemezek 20 GB kapacitás, amely eddig két versengő optikai lemez formátumot képviselt. Az egyik az úgynevezett negatív HD-DVD formátum, dVD-R lemezek felvételi képességgel. Újraírható 4,6 GB kapacitású DVD-RW, amelyet a Toshiba NEC, a Sanyo fejlesztett ki, és amelyet a Paramaunt Pictures, a Warner Bros .. Universal Pictures támogatott. A versenytárs a fejlett „plusz” Blue-Ray formátum, amely képes kiegészíteni a DVD + R felvételeket és a DVD + RW lemezeket a felvételek beállításának és szerkesztésének képességével, amelyeket a Sony fejlesztett ki, a Hewlett Packard és a Dell támogat. Az adatok ilyen típusú lemezen való tárolásának költsége 15-20 cent / gigabájt.
A standard, hagyományos CD-k domináns piaci szerepét a 2. táblázat mutatja. 1.
1. táblázat
Különböző típusú audio- és videolemezek piaci szerepe (az eladások száma és volumene a világon 2003-ban) *
1. feladat
A CD-re, CD-re és DVD-re történő felvétel, a CD-k és DVD-k ipari replikációjának, a BLU-RAY rögzítésének technológiájának, a berendezések és a szoftver. Jelentést készítő dokumentum elkészítése a felszerelések és a rögzítési sémák ábrázolásával
2. feladat
Vegye figyelembe a merevlemez-típusokat ( IDE / ATA, UDMA , UIDE , AT-6, Gyors ata , Ultra ATA , SATA, SCSI)jellemzőik ( kapacitás (Kapacitás), hozzáférési idő (hozzáférési idő), adatátviteli sebesség (adatátviteli sebesség), csomagsebesség / folyamatos adatsebesség (tört / tartós), 5000/7200/10000 RPM)és hardver. Készítsen jelentéstételi dokumentumot.
Kényelmes külső adathordozókat használni az adatok tárolására és átvitelére az egyik számítógépről a másikra. Optikai lemezek (CD, DVD, Blu-Ray), flash meghajtók (flash meghajtók) és leggyakrabban adathordozók. külső kemény kerekeket. Ebben a cikkben elemezzük a külső adathordozók típusait és megválaszoljuk a „Milyen adatokon tárolják az adatokat?” Kérdést.
Az optikai lemezek fokozatosan halványulnak a háttérbe, és ez érthető. Az optikai lemezek viszonylag kis mennyiségű információ rögzítését teszik lehetővé. Ezenkívül az optikai lemez használata kényelme sok kívánnivalót hagy maga után, emellett a lemezek könnyen megsérülhetnek és megkarcolhatók, ami a lemez olvashatóságának elvesztéséhez vezet. A médiainformációk (filmek, zene) hosszú távú tárolására azonban az optikai lemezek nem megfelelőek külső adathordozó. Minden médiaközpont és videolejátszó továbbra is optikai lemezeket játszik.
Flash meghajtók
A felhasználók között a Flash-meghajtók vagy egyszerűen a „flash drive-k” a legkeresettebbek. Kis mérete és lenyűgöző memóriakapacitása (akár 64 GB vagy annál is több) lehetővé teszi különféle célokra való felhasználást. A flash meghajtókat leggyakrabban a számítógéphez vagy a médiaközponthoz csatlakoztatják uSB port. A flash meghajtók jellegzetes tulajdonsága az olvasás és írás nagy sebessége. A flash meghajtónak van egy műanyag tokja, amelynek belsejében van egy elektronikus kártya memória chippel.
USB-csatlakozók
A különféle flash meghajtók memóriakártyákat tartalmaznak, amelyek teljes értékű USB flash meghajtó kártyaolvasóval. Egy ilyen tandem könnyű használata lehetővé teszi jelentős mennyiségű információ tárolását különböző memóriakártyákon, amelyek minimális helyet foglalnak el. Ezen felül mindig elolvashatja okostelefonjának, fényképezőgépének memóriakártyáját.
A flash meghajtókat kényelmesen lehet használni a mindennapi életben - dokumentumokat továbbíthat, különféle fájlokat menthet és másolhat, videókat nézhet és zenét hallgathat.
Külső merevlemezek
A külső merevlemezek műszakilag merevlemezek, amelyek kompakt tokban vannak elhelyezve USB adapterrel és anti-vibrációs rendszerrel. Mint tudod, a merevlemezek lenyűgöző mennyiségűek lemezterületez a mobilitással párosítva nagyon vonzóvá teszi őket. A külső merevlemezen tárolhatja az összes videó- \u200b\u200bés hanggyűjteményt. Az optimális teljesítmény érdekében külső kemény A meghajtó nagyobb energiát igényel. Az egyik USB-port nem képes teljes energiát biztosítani. Ezért van a külső merevlemezek kettős uSB kábel. A külső merevlemezek kicsik és könnyen beilleszthetők a normál zsebbe.
HDD dobozok
Vannak merevlemez-meghajtók, amelyeket adathordozóként való felhasználásra terveztek hétköznapi kemény lemez (HDD). Ilyen dobozok egy USB vezérlővel ellátott doboz, amelyhez az asztali számítógép legegyszerűbb merevlemezei vannak csatlakoztatva.
Így könnyen továbbíthatja az információkat közvetlenül a számítógép merevlemezéről, további másolás és beillesztés nélkül. Ez az opció sokkal olcsóbb lesz, mint egy külső merevlemez vásárlása, különösen akkor, ha szinte a teljes összeget át kell vinni egy másik számítógépre. kemény szakasz vezetni.
Mi a merevlemez, a merevlemez és a merevlemez - ezek a szavak ugyanazon eszköz, amely a számítógép része, különböző elterjedt kifejezései. Mivel az információt számítógépen kellett tárolni, megjelentek eszközök, az adatok tárolása merevlemezként, és a személyi számítógép szerves részévé vált.
Korábban az első számítógépeken az információkat lyukasztott szalagokon tárolták - ez lyukasztott lyukakkal ellátott kartonpapír; a számítógép emberi fejlődésének következő lépése a mágneses rögzítés volt, amelynek alapelve a jelenlegi merevlemezek. A mai terabyte-os HDD-kkel ellentétben a rajtuk tárolt információk több tíz kilobájtot tettek ki, ami jelentéktelen mennyiség a mai adatokhoz képest.
Miért van szükségem HDD-re és annak funkcionalitására?
Merevlemez - ez egy számítógép állandó tárolóeszköze, azaz fő funkciója hosszú távú tárolás adatokat. A merevlemez, a RAM-szal ellentétben, nem tekinthető ingadozó memórianak, azaz a számítógép tápfeszültségének lekapcsolása után, majd ennek eredményeként a merevlemez, a meghajtóra korábban tárolt összes információ el lesz mentve. Kiderült, hogy a merevlemez a számítógépen a legjobb hely a személyes adatok tárolására: a fájlokat, fényképeket, dokumentumokat és videókat nyilvánvalóan hosszú ideig tárolják rajta, és a tárolt információkat a jövőben felhasználhatja az Ön igényeinek.
ATA / PATA (IDE) - ez a párhuzamos interfész nem csak a csatlakoztatásra szolgál merevlemezek, de a lemezek olvasására szolgáló eszközök - optikai meghajtók. Az Ultra ATA a szabvány legfejlettebb képviselője, és az adatok lehetséges adatátviteli sebessége másodpercenként akár 133 megabájt lehet. A jelzett adatátviteli módszert nagyon elavultnak tekintik, és ma már elavult számítógépekben használják; a modern alaplapokon az IDE csatlakozó már nem található.
SATA (soros ATA) - Ez egy soros interfész, amely jó pótlássá vált az elavult PATA-hoz, és ellentétben csak egy eszközt lehet csatlakoztatni, de a költségvetési alaplapokon több csatlakozó található. A szabvány fel van osztva olyan auditokra, amelyeknek: különböző sebességek adatátvitel / -csere:
- A SATA adatátviteli sebessége legfeljebb 150 Mb / s. (1,2 Gbit / s);
- SATA rev. 2,0 - ebben a verzióban az adatcsere az első SATA interfészhez képest kétszer nőtt, 300 MB / s-ra (2,4 Gb / s);
- SATA rev. 3.0 - az adatcsere az audit során még magasabbra vált, akár 6 Gb / s-ig (600 MB / s).
Az összes fenti SATA-család csatlakozási felület cserélhető, de például egy merevlemez csatlakoztatásával a sATA interfész 2 a csatlakozóhoz alaplap SATA adatcsere a merevlemez a legrégebbi verzió alapján kerül sor, ebben az esetben a SATA 1.0 verzióra.
