Dalam pengejaran konstan gigahertz dan gigabit per detik, yang dilewati CPU, kami sangat sering lupa bahwa ada banyak komponen penting lainnya di komputer yang perlu ditingkatkan, seperti RAM, serta drive yang menyimpan data yang diproses. Pengembangan perangkat untuk menyimpan informasi sama pentingnya dengan meningkatkan daya komputasi CPU. Pada artikel ini, kita akan berbicara tentang prospek yang dihadapi media penyimpanan modern, seperti hard drive.
Pada bagian kedua artikel ini, kami akan menjelaskan masa depan drive disk optik, di bagian ketiga, kami akan mencoba untuk mempertimbangkan beberapa perkembangan paling menarik dan mendasar di bidang sistem mekanis mikroelektronik, yang dapat digunakan dalam perangkat yang menggantikan HDD tradisional dan kurang tradisional, tetapi sepenuhnya CD, DVD, dan BlueRay yang sudah dikenal.
Agar dapat membandingkan berbagai jenis media satu sama lain, perlu untuk menyoroti beberapa karakteristik yang melekat pada masing-masing media tersebut. Seperti, misalnya, kecepatan membaca atau menulis, waktu pencarian rata-rata elemen data yang berubah-ubah (Random Seek), serta biaya penyimpanan satu unit data. Jika kita ingin membandingkan perangkat penyimpanan data yang belum ada di alam, tetapi mereka akan lahir di masa depan, maka kita perlu mencoba memecah semuanya menjadi tiga kelompok besar: yang akan mulai diproduksi dan akan segera muncul di pasar; yang akan tersebar luas di masa depan yang kurang lebih dapat diperkirakan dan, akhirnya, yang akan muncul hanya di bawah serangkaian keadaan yang menguntungkan dan keberhasilan penyelesaian semua penelitian terkait dengan penerapannya. Pada kenyataannya, sulit untuk membandingkan hard drive modern dengan waktu akses acak 9,0 ms dengan beberapa drive masa depan yang jauh, yang akan memiliki karakteristik yang sama beberapa urutan besarnya lebih baik (mis., Kurang), tetapi yang belum ada di rak toko dan tidak akan dalam lima puluh tahun ke depan. Secara alami, mereka terus membuat perbandingan seperti itu di Internet, lupa bahwa prototipe yang muncul di laboratorium rahasia Lembah Silikon dan hanya bekerja pada suhu mendekati nol mutlak tidak sama dengan hard drive yang ada di komputer Anda desktop.
Tren pengembangan perangkat penyimpanan magnetik
Mari kita mulai dengan hard drive, karena hari ini mungkin ini adalah jenis drive yang paling umum dan populer, dan dalam 3-4 tahun ke depan, hard drive mungkin tidak harus bersaing dengan jenis drive lain. Pesaing sejauh ini jelas kehilangan baik dalam kecepatan, atau dalam kapasitas, atau dalam biaya, dan paling sering - dalam beberapa indikator sekaligus.
Apa itu Winchester saat ini, kita semua tahu benar: kapasitas - katakanlah, dari 20 hingga 400 gigabytes, waktu pencarian rata-rata - dari 8 hingga 12 ms, kecepatan baca / tulis berurutan - 30-40 Mb / s. Pada prinsipnya, karakteristiknya tidak buruk, walaupun, sekali lagi, melihat apa yang harus diperbandingkan: RAM akan bekerja lebih cepat (tetapi ternyata lebih mahal, apalagi, ketika dimatikan dari jaringan, itu benar-benar "lupa" semua yang ditulis untuk itu, - setuju, kelemahan signifikan); DVD yang dapat ditulis ulang jauh lebih murah (tetapi tidak terletak dekat dengan kecepatan kerja, dan kapasitasnya relatif kecil).
Jika Anda ingat berapa banyak data yang harus Anda baca dan tulis di hard drive ketika bekerja dengan multimedia, dan juga fakta bahwa sebagian besar sistem operasi modern menggunakannya dengan satu atau lain cara sebagai tambahan dari memori RAMmenulis file swap di sana, menjadi jelas bahwa betapapun bagusnya karakteristik hard drive, alangkah baiknya untuk memperbaikinya. Pertama-tama, produsen ingin meningkatkan kecepatan baca / tulis dan pencarian yang disebutkan, serta kapasitas. Di tempat kedua adalah dimensi, serta konsumsi daya dan ketahanan guncangan, ditambah dengan keandalan. Secara alami, dalam model hard drive masa depan, karakteristik ini akan ditingkatkan, hanya pertanyaan yang tersisa: bagaimana dan kapan?
Ada dua cara untuk mencapai peningkatan dalam kecepatan membaca: baik dengan meningkatkan densitas perekaman informasi, atau dengan membuat "pancake" hard drive berputar pada kecepatan yang lebih tinggi. Kedua metode memiliki kekurangan masing-masing. Ketika kecepatan spindel meningkat, hard drive mulai memanas jauh lebih kuat dan menjadi lebih ribut, belum lagi fakta bahwa bahan yang dibuat plat harus cukup kuat untuk menahan tekanan mekanis yang sesuai dan tidak berubah bentuk. Teknologi pembuatannya menjadi lebih rumit, dan ini memengaruhi biaya mereka: jauh lebih tinggi. Tetapi selain meningkatkan kecepatan membaca linier, waktu pencarian rata-rata juga menurun - karena fakta bahwa head lebih awal di atas sektor trek yang diinginkan. Masalah dengan gesekan dan kebisingan yang berlebihan sebagian akan terbantu oleh bantalan hidrodinamik, yang beberapa pabrikan baru-baru ini digunakan, tetapi tetap bagi kami sepertinya tidak mungkin bahwa kecepatan spindel dalam derek 3.5 "dapat melebihi 15-20 ribu putaran per menit, apa pun bantalan "rumit" dan "canggih" tidak digunakan.
Dengan peningkatan kepadatan perekaman, efek samping negatifnya juga diamati, tetapi masih lebih mudah untuk mengatasinya. Namun plus mencakup peningkatan kapasitas drive, dan ini adalah parameter yang jauh lebih penting bagi produsen hard drive daripada waktu pencarian rata-rata. Lagi pula, pembeli rata-rata lebih memperhatikannya. Oleh karena itu, produsen hard drive paling sering mencoba meningkatkan produk mereka dengan cara ini.
Batas Super Paramagnetik
Obstruksi dalam mencapai kerapatan perekaman sangat tinggi
Piring hard disk modern terdiri dari substrat kaca atau aluminium yang dilapisi dengan lapisan magnetik di atasnya. Masing-masing bagian dari lapisan ini dapat dimagnetisasi oleh salah satu dari dua cara yang mungkinyang menunjukkan nol dan satu (yaitu 1 byte). Daerah yang memiliki daya magnet disebut domain magnet, dan merupakan magnet mini dengan orientasi spesifik kutub magnet selatan dan utara. Jika Anda mengatur magnetisasi domain, informasi akan direkam. Pada akhirnya, kepadatan rekaman informasi menentukan ukuran domain ini sendiri. Tampaknya mengurangi ukuran domain untuk kesehatan, dan hard drive akan seluas yang Anda bayangkan, tetapi tidak semuanya begitu sederhana.
Kita yang belum melupakan fisika sekolah, dapat menegangkan dan mengingat bahwa semua zat dibagi menjadi paramagnetik, diamagnetik, dan feromagnetik. Diamagnetik adalah zat-zat yang berada di luar medan magnet, tidak memiliki sifat magnetik - jelas bahwa mereka tidak cocok untuk membuat perangkat penyimpanan informasi. Atom dan molekul zat paramagnetik, sebaliknya, dengan sendirinya, bahkan sebelum medan magnet luar mulai bekerja pada mereka, adalah magnet dasar - namun, mereka juga tidak sangat cocok untuk membuat cincin penyimpanan. Dan hanya feromagnet di mana butiran magnetik dari ukuran yang cukup besar bertindak sebagai magnet dasar yang cocok untuk penyimpanan informasi jangka panjang.
Untuk merekam satu bit informasi, kepala hard drive menciptakan medan magnet terarah dengan cara tertentu, yang mengorientasikan semua magnet dasar domain terutama dalam satu arah. Orientasi ini dipertahankan dengan aman untuk waktu yang lama setelah kepala berhenti mempengaruhi ferromagnet. Namun, bahkan setelah beberapa rekaman dalam domain, butiran magnetik seperti itu selalu tetap yang orientasi magnetiknya tidak sesuai dengan orientasi seluruh domain; Selain itu, kandungan relatif dari biji-bijian "buruk" lebih besar, semakin sedikit biji-bijian dalam domain, yaitu semakin kecil ukurannya. Jika Anda mencoba membuat domain terlalu kecil, jumlah relatif butir "buruk" akan sangat besar sehingga sinyal informasi tidak dapat dibedakan dari kebisingan. Ada dua jalan keluar dari situasi ini - pencarian bahan paramagnetik baru dengan butiran magnetik kecil yang sebagian besar homogen dan pengembangan algoritma yang memungkinkan kita untuk mengekstraksi sinyal yang berguna bahkan dengan rasio signal-to-noise yang rendah. Namun, di sini ada batas kemungkinannya. Jika butiran magnetik terlalu kecil, maka energi termal dari lingkungan lebih dari cukup untuk secara spontan mengubah magnetisasinya. Secara kasar, dalam hal ini kita akan mendapatkan zat yang sangat dekat dengan sifat paramagnetik - winchesters yang terbuat dari bahan semacam itu hanya dapat bekerja ketika didinginkan dengan nitrogen cair atau, lebih buruk lagi, dengan helium cair. Karena transisi semu dari zat feromagnetik ke dalam batasan paramagnetik yang dijelaskan, disebut batas superparamagnetik.
Nah, di samping pembatasan fisik murni dalam bentuk batas superparamagnetik, ada juga yang teknis terkait dengan proses penulisan dan membaca informasi, yang, sebagaimana telah disebutkan, kepala khusus digunakan. Pada model hard drive pertama, head-nya universal - induktor kecil yang sama digunakan untuk membaca dan menulis informasi. Kepala modern terdiri dari dua bagian: perekaman (induktor) dan membaca (kepala magnetoresistif, yang mengubah resistansi tergantung pada medan magnet). Secara alami, ukuran kepala terbatas, dan saat ini merekalah yang paling menentukan ukuran area bermagnet minimum - domain. Namun, dalam hard drive modern, ukuran domain sangat kecil sehingga untuk mengurangi lebih lanjut, produsen perlu melangkahi batas superparamagnetic.
Itulah sebabnya spesialis dari perusahaan terkemuka yang mengembangkan hard drive telah lama berjuang dengan masalah ini, dan harus saya katakan, sangat sukses. Cara pengembangan teknologi dan pengetahuan mereka sendiri, yang memungkinkan di masa depan untuk mengatasi batas superparamagnetik, dikembangkan oleh masing-masing. Selain itu, beberapa sudah digunakan dalam produksi serial hard drive, beberapa hanya digunakan dalam prototipe, tetapi dari hari ke hari mereka juga akan digunakan untuk perakitan conveyor, beberapa mungkin tidak pernah digunakan secara massal.
Afc
Mungkin tanda pertama yang meramalkan kemenangan dalam waktu dekat atas batas superparamagnetik adalah teknologi untuk membuat film yang dikompensasi secara magnetis, diusulkan oleh IBM. Inti dari gagasan ini adalah untuk menerapkan lapisan antiferromagnetik tiga lapis pada cakram hard drive yang disebut AFC (pasangan antiferromagnetically, berpasangan antiferromagnetik), di mana pasangan lapisan magnetik dipisahkan oleh lapisan rutenium isolasi khusus.
Karena fakta bahwa domain magnetik yang terletak di bawah satu sama lain memiliki orientasi antiparalel dari medan magnet, mereka membentuk pasangan yang lebih tahan terhadap pembalikan magnetisasi spontan daripada domain "flat" tunggal. Kumpulan uji coba hard drive yang menggunakan teknologi AFC muncul pada tahun 2001, tetapi penggunaan massalnya baru dimulai sekarang. Namun, AFC bukan obat mujarab mutlak - itu hanya perbaikan kecil dari teknologi lama, yang memungkinkan peningkatan kapasitas hard drive sebanyak 4-8 \u200b\u200bkali, tetapi tidak lebih.
PMR
Keuntungan yang jauh lebih besar menjanjikan penggunaan perekaman tegak lurus (PMR, Rekaman Magnetik tegak lurus). Teknologi ini telah dikenal sejak lama, sudah diteliti secara aktif 20-30 tahun yang lalu, tetapi kemudian tidak mungkin untuk membawa masalah ini ke perangkat yang berfungsi dan murah dalam produksi. Sekarang mereka telah mengingat PMR, Seagate telah sangat berhasil dalam mengembangkan hard drive baru berdasarkan teknologi ini. Pada Agustus 2002, di Pittsburgh (AS), ia mengorganisir pusat penelitian khusus, yang rencananya mencakup studi menyeluruh tidak hanya PMR, tetapi juga masalah lain yang terkait dengan penciptaan media penyimpanan informasi yang menjanjikan di media magnetik. Seperti namanya, PMR, tidak seperti teknologi rekaman klasik, menggunakan domain magnetik dengan medan magnet tegak lurus (bukan sejajar dengan permukaan disk).
Ini memungkinkan Anda untuk mengurangi dimensi longitudinal dari domain, sementara sedikit meningkatkan ketinggiannya. Selain itu, dalam kasus PMR, bit invert yang berdekatan (1 dan 0) tidak lagi saling memandang dengan kutub yang sama, yang, seperti yang Anda ketahui, saling tolak - ini mengurangi ukuran ruang antar domain dibandingkan dengan teknologi rekaman klasik, yang semakin meningkatkan kapasitas Winchesters.
Jelas bahwa untuk implementasi PMR perlu menggunakan desain kepala baca / tulis yang sama sekali berbeda dan struktur baru permukaan magnetik disk. Kepala rekaman PMR harus hanya memiliki satu kutub utama inti, kutub kedua akan menjadi pembantu. Kutub utama inti menciptakan medan magnet yang kuat, garis-garis yang memanjang tegak lurus terhadap permukaan magnetik cakram; melewati lapisan magnetik dalam khusus, mereka menutup di tiang bantu inti yang luas. Secara alami, bidang dengan magnitudo terbesar akan berada di kutub utama - pembalikan magnetisasi akan terjadi di sana, di kutub bantu lebar bidang akan terlalu lemah untuk mempengaruhi permukaan disk, dan itu akan tetap tidak berubah selama perekaman. Seperti AFC, PMR adalah teknologi yang siap digunakan untuk produksi massal. Hard drive yang menggunakannya akan muncul, jika tidak dalam hal ini, maka pada tahun 2005 mendatang.
HAMR dan SOMA - 2010 Technologies
Di antara teknologi yang paling menjanjikan di masa depan, tugasnya adalah untuk melengkapi PMR ketika telah menghabiskan sumber dayanya dan mendekati batas berikutnya, termasuk perekaman termomagnetik (HAMR, Heat Magnetik Recording) dan kisi-kisi magnetik yang dapat diatur sendiri (SOMA, Self-Organized Magnetic Array) . Dieter Weller, direktur divisi riset media Seagate Center, percaya bahwa HAMR akan sekali lagi mengubah cara data dibaca dan ditulis, sementara SOMA dirancang untuk membuat percikan magnetik untuk disk.
Fitur HAMR adalah penggunaan bahan magnetik dengan gaya koersif tinggi, yang memberikan stabilitas termal tinggi pada area permukaan yang terekam. Untuk merekam informasi, domain magnetik dipanaskan menggunakan sinar laser terfokus. Diameter balok menentukan ukuran wilayah yang sesuai dengan satu bit informasi. Dengan peningkatan suhu domain, terjadi perubahan signifikan dalam sifat magnetiknya (gaya koersif menurun), dan, dengan demikian, area yang dipanaskan menjadi mampu melakukan magnetisasi. Secara alami, untuk memperkenalkan HAMR ke dalam produksi massal, perlu untuk menyelesaikan banyak masalah, seperti pengembangan laser murah dan miniatur dengan panjang gelombang yang sangat kecil (jika tidak akan mustahil untuk membuat sistem pemfokusan), juga perlu untuk menyediakan penghilangan panas yang efisien dari pelat (ingat bagaimana hard drive modern dipanaskan, apa yang akan terjadi jika mereka juga dipanaskan dengan laser, seperti makanan dalam microwave?!) dan sejumlah lainnya. Namun, fakta bahwa spesialis Seagate telah mengumpulkan pengaturan eksperimental yang berfungsi yang mengimplementasikan perekaman menggunakan teknologi HAMR menunjukkan bahwa masalah ini kemungkinan besar akan berhasil diselesaikan. Perusahaan berjanji bahwa HAMR akan digunakan dalam produk komersial pada awal 2010.
Namun, seperti yang telah disebutkan, untuk lebih meningkatkan kepadatan rekaman, juga perlu mengubah teknologi pembuatan disk magnetik itu sendiri, mencapai keseragaman dan keseragaman lapisan partikel yang membentuk permukaannya. Jika ini tidak dilakukan, maka baik HAMR maupun trik lainnya dengan kepala rekaman tidak akan membantu. Modernisasi mekanisme membaca / menulis harus berjalan seiring dengan peningkatan materi dan kualitas pengendapan lapisan magnetik. Di sini, para ahli melihat jalan keluar dalam menggunakan teknologi SOMA yang telah disebutkan, yang menyediakan untuk pembentukan lapisan monodisperse dari "susunan magnet yang mengatur sendiri" pada permukaan disk dari konglomerat besi-platinum homogen terkecil dengan ukuran 3 nm (3 nm adalah 10-15 atom padat yang diletakkan dalam satu baris) )
Penggunaan "nanoteknologi" ini secara signifikan akan mengurangi tingkat ketidakstabilan butir magnet individu dan mengurangi ukuran area magnet untuk merekam bit data. Seagate percaya bahwa semua ini dapat memungkinkan menghasilkan drive dengan kapasitas puluhan, atau bahkan mungkin ratusan terabyte. Dan ini tidak akan terjadi di masa depan yang transendental, tetapi pada awal dekade berikutnya.
Alih-alih sebuah kesimpulan
Seperti yang dapat kita lihat, meningkatkan hard drive dalam perjalanan mereka untuk mencapai batas superparamagnetik dapat mengarah pada kenyataan bahwa mereka akan menyerap beberapa properti dari pesaing terdekat - media penyimpanan optik, seperti CD dan DVD. Secara alami, semua ini akan mengarah pada peningkatan tajam dalam kompleksitas mereka, dan karenanya biaya. Pada saat yang sama, tanpa batasan superparamagnetik, perangkat optik akan berkembang, menangkap semakin banyak perbatasan baru, mendapatkan kemenangan berikutnya, dan mungkin akan melampaui semua karakteristik utama dalam sepuluh hingga lima belas tahun. drive magnetik. Pada bagian kedua artikel ini kami akan mencoba menangani masa depan CD dan DVD, serta banyak modifikasi dan penerusnya.
Rencana Praktek 17
Subjek: Media penyimpanan
Tujuan: mempelajari tipologi media penyimpanan dan dasar fisik rekaman informasi digital
Waktu: 4 jam
Pertanyaan:
1. Dasar fisik untuk merekam informasi digital.
2. Hard drive. Media fisik informasi
3. Compact disc optik.
4. Media penyimpanan portabel
Teknik eksekusi:
Dasar Fisik Perekaman Informasi Digital
Pada awalnya, pembagian kemungkinan pembawa informasi digital ke perangkat stasioner dan portabel cukup signifikan (dalam hal ini, akan lebih tepat untuk menggunakan terjemahan langsung - portabel). Untuk sistem komputer pribadi dari kedua jenis - IBM PC atau Macintosh, media penyimpanan stasioner utama adalah dan tetap merupakan hard drive.
Perangkat portabel dikembangkan dan ditransformasikan dengan sangat cepat. Standar pertama kali disket dengan diameter lima inci dengan seperempat dan kapasitas beberapa ratus kilobyte (hingga 360) tidak lagi digunakan, dan akan cukup sulit untuk menemukan peralatan untuk membaca informasi yang direkam pada satu waktu pada mereka. Disk standar tiga setengah inci dengan kapasitas 1,44 MB, yang menggantikannya, juga secara bertahap menjadi usang. Komputer baru sering tidak lagi memiliki drive yang sesuai. Selanjutnya muncul CD optik yang dapat direkam - CD-R atau CD-RW, DVD-R. DVD-RW, serta perangkat yang tidak mengandung bagian yang berputar - FlashJet dan sejenisnya, kompatibel dengan universal port USB. Saya harus mengatakan bahwa pengembangan perangkat memori kompak sangat dipengaruhi oleh pengenalan standar musik, video digital dan kamera.
Untuk merekam karakter informasi yang dapat dibaca mesin, perubahan dalam berbagai parameter fisik digunakan, misalnya:
Permeabilitas ujung ke ujung (kartu berlubang);
Reflektivitas (CD-ROM optik. Semua produk yang dicetak dan ditulis tangan, tidak termasuk Braille):
Perubahan konduktivitas listrik (posisi terbuka atau tertutup dari transistor);
Perubahan magnetisasi (pita magnetik, disk);
Perubahan parameter kuantum:
Urutan titik-titik cembung (teks Braille);
Sesuai dengan parameter lingkungan fisik, perekaman dan pembacaan informasi berbeda; media magnetik, media optik, media magneto-optik campuran, kartu memori - sirkuit mikro.
Bentuk geometris media yang paling umum:
Disk (satu sisi dan dua sisi);
Kartu memori rata - sirkuit mikro (chip);
Pisahkan perangkat portabel.
Hard drive Media penyimpanan fisik
Ini adalah media fisik umum di server dan di komputer pribadi. Hard drive, kadang-kadang disebut "hard drive," terdiri dari satu set disk datar yang berputar pada sumbu yang sama dengan diameter beberapa sentimeter (diameter tipikal adalah dari tiga setengah inci atau kurang), dilapisi dengan lapisan magnetik. Properti operasional hard disk sangat menarik: kapasitas tinggi, akses cepat ke informasi yang direkam, kecepatan membaca yang tinggi dan kemampuan pertukaran (standardisasi disk). Akses cepat informasi disediakan oleh jarak kecil yang dilewati kepala baca saat mencari tempat yang tepat, serta dengan menulis informasi ke sektor yang sebelumnya dibuat (diformat) pada disk. Fitur teknis yang memastikan keausan kepala baca yang rendah dan lapisan magnetik permukaan pelat - pembacaan informasi non-kontak, “penerbangan” kepala di atas disk. Langkah-langkah khusus sedang diambil untuk memastikan keandalan bantalan dukungan dari hard drive, misalnya, bantalan gas-dinamis digunakan, yaitu, ada juga mode "penerbangan" di atas permukaan dukungan. Oleh karena itu, untuk memastikan sumber daya server, berbahaya bukan jumlah jam kerja, tetapi jumlah sakelar on / off yang terkait dengan "pendaratan" kepala dan akselerasi disk. Fitur desain yang ditunjukkan pada disk memungkinkan (di hadapan perangkat catu daya yang tidak pernah terputus) untuk membiarkan server dihidupkan selama beberapa hari (minggu). Dengan demikian, salah satu keuntungan signifikan dari perpustakaan elektronik tercapai - layanan pelanggan 24 jam sehari sepanjang tahun. Contoh pengaturan hard drive.
1. Seagate Technology, keluarga hard drive Barracuda 7200, kapasitas 160/120/80/40 GB, dengan antarmuka Serial ATA. waktu pencarian rata-rata 8,5 ms; salah satu perkembangan terakhir adalah hard drive Barracuda NL35. kapasitas memori 500 GB, 3 piring, kecepatan putaran piring 7200 rpm. Kecepatan membaca data adalah 47 Mb / s. Contoh lain dari produk dari perusahaan yang sama adalah keluarga cakram Cheethah dengan kecepatan putaran disk 15 ribu putaran per menit, dengan memori hingga 300 GB.
2. Memenuhi persyaratan keandalan tertinggi, hard drive Samsung yang bersuara dan tahan guncangan dengan kapasitas 40,8 GB; kecepatan rotasi paket 2 disk 5400 rpm; kapasitas penyangga 512 Kb, waktu akses rata-rata 8,5 ms, kecepatan transfer data hingga 66 Mbps. Waktu rata-rata antara kegagalan adalah 500 ribu jam (sekitar 57 tahun), biaya unit penyimpanan data adalah $ 1 per 200 Mb. yaitu 0,5 sen untuk I Mb.
3. Prinsip yang sama untuk memastikan keandalan yang tinggi diwujudkan dengan desain hard drive WD Caviar Western Digital untuk server dengan kapasitas hingga 250 GB, yang memiliki fungsi khusus kontrol keandalan dan pencegahan kegagalan disk. Perkiraan waktu antara kegagalan adalah 1 juta jam (lebih dari 100 tahun).
Untuk menyimpan array data besar, ada sistem disk khusus dengan kecepatan tinggi, misalnya, perpustakaan penyimpanan digital (secara struktural - satu kabinet) dari masing-masing 73 GB disk, dengan total kapasitas 9 TB, mulai dijual.
Dalam posisi siaga dan dalam operasi, disk berada dalam kondisi rotasi seragam, kontinu dan cepat. Akses ke informasi yang direkam terjadi karena gerakan melintang dari kepala pada jarak yang sangat pendek. Beban berdasarkan fisik pembawa (dibuat oleh gaya sentrifugal) konstan setiap saat.
Pembawa informasi tentang pita magnetik.Media ini lebih jarang digunakan saat ini daripada pada awal era komputer. Namun demikian, keuntungan mereka jelas: mereka adalah teknologi produksi yang dikembangkan dengan baik, kepadatan perekaman yang tinggi, kecepatan membaca yang tinggi dan kapasitas yang besar. Namun, perbedaan struktural antara perangkat kaset dibandingkan dengan hard drive dalam kinematika sangat mendasar.
Status siaga adalah pita tetap.
Keluar ke posisi awal ketika mencari file di bagian rekaman yang sebelumnya tidak dikenal dan gerakan dipercepat (mundur) dan pengereman tajam berikutnya.
Mode operasi membaca atau menulis adalah gerakan yang seragam dari rekaman itu dengan kecepatan yang jauh lebih lambat daripada saat mencari.
Perangkat pita tidak menggunakan operasi berdenyut yang monoton, tetapi "sobek", dengan beban mekanis yang besar dan bervariasi berdasarkan fisik dari pembawa informasi. Kelemahan perangkat yang tidak dapat diperbaiki menggunakan pita magnetik adalah waktu yang lama untuk mengakses informasi, penghapusan bertahap lapisan magnetik, penurunan rekaman karena demagnetisasi pita, peregangan pita dasar selama operasi. Meskipun demikian, perangkat penyimpanan digital sangat sering diimplementasikan pada pita magnetik, misalnya, drive pita, perekam pita digital DAT (Digital Audio Tare), perekam kaset dengan rekaman lintasan spiral, menempati seluruh lebar pita magnetik (Exabyte).
Beberapa contoh perangkat penyimpanan informasi adalah Surestore tape drive dengan teknologi DLT (Digital Linear Tare), yang masing-masing menggunakan kaset 160 GB, kecepatan transfer data 16 Mbps (384 trek, rata-rata waktu akses file sekitar 70 detik). Untuk menggambarkan distribusi luas dari sistem ini, kami menunjukkan bahwa pada tahun 2002 2 juta drive dan 80 juta kartrid telah terjual.
Dirancang oleh format terbuka Ultriym, yang menggunakan kaset 200 GB, dan kecepatan transfer data 20 Mbps. Atas dasar perangkat ini, penyimpanan digital dibuat - perpustakaan robot dengan total kapasitas 10 TB dan kecepatan transfer data hingga 10 Mbps.
Perusahaan Rusia Mobile TeleSystems (MTS) baru-baru ini menginstal perpustakaan tape Exabyte X200 (satu kabinet) yang dapat menyimpan hingga 30 TB data terkompresi (ini setara dengan 30 juta volume), untuk cadangan dan arsip catatan penagihan (pembayaran). Perpustakaan terdiri dari 200 kaset, hingga 150 GB per kaset, kecepatan transfer data 30 Mbps.
Disk optik ringkas
Disk hanya-baca CD-ROM dengan informasi pra-rekam dan tidak berubah adalah salah satu pembawa informasi digital yang paling dapat diandalkan dan umum. Cakram semacam itu sangat berguna untuk merekam informasi yang tidak dapat diubah, seperti arsip atau publikasi retrospektif, koleksi gambar, dan data serupa yang mungkin diperlukan oleh sejumlah besar pengguna. Penting untuk mencatat perbedaan dan persamaan antara situs web dan cakram optik. Meskipun kedua jenis berisi informasi yang dapat dibaca mesin, disk servis lebih dekat dengan format cetak. Ini dikonfirmasi oleh praktik perpustakaan. Disk ini dimiliki secara fisik, dapat didata dan diletakkan di rak perpustakaan. Pada saat yang sama, ada kesatuan teknologi dan logika yang sangat penting: kedua teknologi ini bekerja dalam mode pembentukan paket informasi standar.
Teknologi CD-ROM muncul melalui kolaborasi antara Sony (Jepang) dan Philips (Belanda). Pada tahun 1987, Organisasi Internasional untuk Standardisasi mengeluarkan standar internasional ISO 9660 "Pemrosesan Informasi - Struktur Volume File dan CD-ROM untuk Pertukaran Informasi (1988)," yang saat ini sesuai dengan hampir semua jenis pasar CD-ROM.
CD audio, atau CD-ROM. - Ini adalah disk dengan diameter 12 cm yang terbuat dari lantai murni dan plastik karbonat, dilapisi dengan logam reflektif (aluminium, emas) dan lapisan pelindung pernis transparan. Sinar laser terfokus membaca ceruk terkecil (0,5 mikron) di sepanjang lintasan spiral dengan panjang total 4,5 km. Kerapatan enkode sangat tinggi: di jalur CD audio, atau CD-ROM. berisi sekitar 3 miliar kode. Pada CD standar, 74 menit suara atau sekitar 680 MB informasi dapat direkam. Disk tidak memiliki trek yang dipilih secara fisik dan tidak perlu format, dan rekaman berjalan seperti semacam spiral virtual, membuat 20 ribu revolusi dari pusat keluar. Informasi dibaca dari disk saat mengemudi dengan kecepatan linier konstan: disk berputar lebih lambat (200 putaran per menit) ketika kepala baca ada di bagian luarnya. Pemutaran dilakukan oleh perangkat yang terpasang pada komputer dengan kemungkinan rotasi disk yang dipercepat (dan transfer data) dari multiplisitas 8. 16, 32, 40 dan lebih tinggi.
Struktur logis Cakram CD-ROM dalam format ISO 9660 memiliki arsitektur empat tingkat: bit, byte, blok, file. Struktur fisik diberikan di bawah ini. Arsitektur ini memungkinkan penggunaan CD-ROM dengan berbagai macam sistem operasi seolah-olah itu hanya satu lagi disk magnetik atau file drive. Struktur blok CD-ROM diberikan dalam tabel. 31 (2352 byte di setiap blok).
Kolom "Sinkronisasi" menunjukkan awal blok dan menetapkan penghitung blok ke posisi yang diinginkan. "Judul" berisi alamat blok dan deskripsi jenis data master. Kolom "Data dasar" berisi larik digital yang bermanfaat, yang bisa berupa teks, grafik, rekaman suara, gambar. video. Unit CD-ROM mencakup tiga level deteksi kesalahan dan koreksi (EDC) dan ECC (Kode Koreksi Kesalahan), yang tidak digunakan dalam disk audio.
Kesalahan pada disk paling sering dikaitkan dengan munculnya goresan di permukaannya; Mengetahui rutinitas khusus mereka didasarkan pada beberapa verifikasi siklik dari jumlah simbol biner. Koreksi kesalahan dilakukan oleh program yang agak rumit (Reed-Solomon cross-alternating encoding). Sistem ini dapat mengurangi tingkat kesalahan yang diharapkan pada CD-ROM ke nilai yang sangat rendah - 10 hingga minus 12 derajat, satu kesalahan per triliun kode biner, atau 1 kesalahan per 20 ribu disk!
Audio CD tidak memerlukan tindakan pencegahan ini, dan jika terjadi kesalahan, program hanya akan mengulangi bagian rekaman 1/75 detik sebelumnya, yang sepenuhnya tidak dapat diakses oleh telinga manusia.
Untuk mereproduksi informasi yang direkam pada disk optik, pada awalnya, perangkat yang berdiri sendiri atau drive disk yang terpasang ke dalam komputer digunakan. Untuk tujuan profesional, penyimpanan untuk 50-100 disk dengan umpan mekanis disk ke pembaca (Kotak Juke) digunakan. Sistem komputer multi-drive khusus juga telah dibuat yang dapat dibaca dari beberapa disc sekaligus. Namun, kemampuan memori kolosal dari server modern memungkinkan transfer informasi dari CD-ROM atau DVD dan layanan langsung dari hard drive; misalnya, server AXONIX berisi informasi yang ditulis dari 512 disk.
Saat ini, perangkat bawaan untuk merekam informasi pada cakram optik (tulis sekali atau tulis sekali lagi) sangat luas sebagai tambahan pada hard drive komputer biasa: misalnya, drive TE Mitsumi CR4808 TE dengan kapasitas 483 MB.
Pengembangan lebih lanjut dari teknologi CD audio berjalan dua arah. Yang pertama adalah peningkatan CD (Super Audio Compact Disc, SACD) karena frekuensi sampling yang sangat tinggi (2822,4 kHz dibandingkan dengan 44,1 kHz), memberikan kualitas suara baru - surround sound. Pengembang awal menggunakan cara ini
CD Audio - Sony dan Philips.
Secara paralel, arah lain sedang berkembang - cakram dua sisi densitas tinggi (mereka disebut DVD - Digital Versatile Disk atau Digital Video Disk; artinya kemungkinan drive ini rekam film penuh) dengan memori 4,7 GB di satu sisi disk. Sekarang, perusahaan-perusahaan terkemuka di dunia telah menyetujui standar laser yang dapat ditulis ulang di bagian biru dari spektrum cakram Audio DVD dengan kapasitas 27 GB, dengan masa penyimpanan informasi 100 tahun yang dijamin. Dengan cara yang sama seperti dalam sistem CD, keluarga cakram yang dapat ditulis ulang telah dibuat dalam DVD yang menjanjikan untuk digunakan di perpustakaan dan pusat informasi, misalnya DVD-RW (1 ribu penulisan ulang) dan DVD-RAM (100 ribu penulisan ulang). Disk magneto-optik dengan diameter 3,5 inci dengan kapasitas 2,3 GB dan drive Fujitsu juga menarik. Umur layanan dari disk semacam itu adalah lebih dari 70 tahun, lebih dari 10 juta overwrite diizinkan, akses ke data pada kecepatan 8 Mbps. Harga drive yang disarankan adalah $ 300, satu drive adalah $ 18, yaitu, biaya unit kurang dari 1 sen per megabyte.
Pada awal 2005, perusahaan AS terkemuka menghentikan produksi VHS VCR, yang digantikan oleh optik cakram DVD Kapasitas 20 GB, yang sejauh ini mewakili dua format cakram optik yang bersaing. Salah satunya adalah format HD-DVD negatif yang disebut, disk DVD-R dengan kemampuan merekam. Rewritable DVD-RW dengan kapasitas 4,6 GB, dikembangkan oleh Toshiba NEC, Sanyo dan didukung oleh Paramaunt Pictures, Warner Bros .. Universal Pictures. Pesaingnya adalah format Blue-Ray "plus" canggih dengan kemampuan untuk melengkapi rekaman DVD + R dan cakram DVD + RW dengan kemampuan untuk menyesuaikan dan mengedit rekaman, yang masing-masing dikembangkan oleh Sony dan didukung oleh Hewlett Packard dan Dell. Biaya spesifik untuk menyimpan data pada disk jenis ini adalah 15-20 sen per gigabyte.
Peran pasar dominan dari CD standar dan tradisional terlihat pada Tabel. 1.
Tabel 1
Peran pasar dari berbagai jenis cakram audio dan video (jumlah dan volume penjualan di dunia pada tahun 2003) *
Tugas nomor 1
Untuk mempelajari teknologi perekaman pada CD, CD dan DVD, replikasi industri CD dan DVD, teknologi untuk merekam BLU-RAY, peralatan dan perangkat lunak. Untuk menyiapkan dokumen pelaporan dengan ilustrasi peralatan dan skema perekaman.
Tugas nomor 2
Pertimbangkan jenis-jenis hard drive ( IDE / ATA, UDMA , Uide , AT-6, Ata cepat , Ultra ATA , SATA, SCSI)karakteristik mereka ( kapasitas (kapasitas) waktu akses (waktu akses), kecepatan data (kecepatan transfer data), tingkat paket / laju data kontinu (meledak / berkelanjutan), 5000/7200/10000 RPM)dan perangkat keras. Siapkan dokumen pelaporan.
Lebih mudah menggunakan media eksternal untuk menyimpan dan mentransfer informasi dari satu komputer ke komputer lain. Disk optik (CD, DVD, Blu-Ray), flash drive (flash drive) dan paling sering bertindak sebagai media penyimpanan. eksternal keras roda. Pada artikel ini kita akan menganalisis jenis media penyimpanan eksternal dan menjawab pertanyaan "Apa data yang disimpan?"
Sekarang cakram optik secara bertahap memudar ke latar belakang dan ini bisa dimengerti. Cakram optik memungkinkan Anda untuk merekam sejumlah kecil informasi. Selain itu, kemudahan menggunakan disk optik meninggalkan banyak hal yang diinginkan, dan selain itu, disk dapat dengan mudah rusak dan tergores, yang menyebabkan hilangnya keterbacaan disk. Namun, untuk penyimpanan informasi media jangka panjang (film, musik), disc optik tidak seperti yang lain media eksternal. Semua pusat media dan pemutar video masih memutar cakram optik.
Flash drive
Flash drive atau "flash drive" sekarang sangat diminati oleh pengguna. Ukurannya yang kecil dan kapasitas memori yang mengesankan (hingga 64GB atau lebih) memungkinkan Anda menggunakannya untuk berbagai keperluan. Paling sering, flash drive terhubung ke komputer atau pusat media melalui port USB. Fitur khas dari flash drive adalah kecepatan tinggi membaca dan menulis. Flash drive memiliki casing plastik, di dalamnya terdapat papan elektronik dengan chip memori.
Tongkat USB
Berbagai flash drive termasuk kartu memori, yang merupakan flash drive USB lengkap dengan pembaca kartu. Kemudahan penggunaan tandem semacam itu memungkinkan Anda untuk menyimpan sejumlah besar informasi pada berbagai kartu memori, yang akan menempati ruang minimum. Selain itu, Anda selalu dapat membaca kartu memori ponsel cerdas Anda.
Flash drive nyaman digunakan dalam kehidupan sehari-hari - mentransfer dokumen, menyimpan dan menyalin berbagai file, menonton video dan mendengarkan musik.
Hard drive eksternal
Hard drive eksternal secara teknis merupakan hard drive yang bertempat di casing yang ringkas dengan adaptor USB dan sistem anti-getaran. Seperti yang Anda tahu, hard drive memiliki volume yang mengesankan ruang diskyang ditambah dengan mobilitas membuat mereka sangat menarik. Di hard drive eksternal Anda, Anda dapat menyimpan semua koleksi video dan audio Anda. Namun, untuk kinerja yang optimal eksternal keras drive membutuhkan peningkatan daya. Satu port USB tidak dapat memberikan daya penuh. Itu sebabnya hard drive eksternal memiliki dual kabel USB. Hard drive eksternal berukuran kecil, dan dapat dengan mudah masuk ke saku biasa.
Kotak HDD
Ada kotak HDD yang dirancang untuk digunakan sebagai media penyimpanan biasa keras disk (HDD). Kotak tersebut adalah kotak dengan pengontrol USB, yang menghubungkan hard drive paling sederhana dari komputer desktop.
Dengan demikian, Anda dapat dengan mudah mentransfer informasi langsung dari hard drive komputer Anda secara langsung, tanpa menyalin dan menempelkan tambahan. Opsi ini akan jauh lebih murah daripada membeli hard drive eksternal, terutama jika Anda perlu mentransfer hampir seluruh jumlah ke komputer lain. bagian yang sulit menyetir.
Apa itu HDD, hard disk, dan hard drive - kata-kata ini adalah istilah berbeda dari perangkat yang sama yang merupakan bagian dari komputer. Karena kebutuhan untuk menyimpan informasi di komputer, perangkat muncul, penyimpanan informasi sebagai hard disk dan menjadi bagian integral dari komputer pribadi.
Sebelumnya, pada komputer pertama, informasi disimpan pada kaset berlubang - ini adalah kertas karton dengan lubang berlubang; langkah selanjutnya dalam pengembangan manusia dari komputer adalah perekaman magnetik, prinsip yang dilestarikan dalam arus hard drive. Tidak seperti HDD terabyte saat ini, informasi yang disimpan pada mereka berjumlah puluhan kilobyte, yang merupakan jumlah yang tidak signifikan dibandingkan dengan informasi saat ini.
Mengapa saya membutuhkan HDD dan fungsinya
Hard drive - ini adalah perangkat penyimpanan permanen dari komputer, yaitu, fungsi utamanya adalah penyimpanan jangka panjang data. HDD, tidak seperti RAM, tidak dianggap memori yang mudah menguap, yaitu, setelah memutuskan sambungan daya dari komputer, dan kemudian, dari hard drive, semua informasi yang sebelumnya disimpan di drive ini akan disimpan. Ternyata hard disk berfungsi sebagai tempat terbaik di komputer untuk menyimpan informasi pribadi: file, foto, dokumen, dan video jelas akan disimpan untuk waktu yang lama di dalamnya, dan informasi yang disimpan dapat digunakan di masa depan sesuai kebutuhan Anda.
ATA / PATA (IDE) - antarmuka paralel ini tidak hanya untuk menghubungkan hard drive, tetapi juga perangkat untuk membaca disk - drive optik. Ultra ATA adalah perwakilan paling maju dari standar dan memiliki tingkat penggunaan data informasi hingga 133 megabyte per detik. Metode transfer data yang terindikasi dianggap sangat ketinggalan zaman dan digunakan saat ini di komputer yang sudah ketinggalan zaman, pada motherboard modern, konektor IDE tidak lagi dapat ditemukan.
SATA (Serial ATA) - Ini adalah antarmuka serial, yang telah menjadi pengganti yang baik untuk PATA yang ketinggalan zaman dan, tidak seperti itu, dimungkinkan untuk menghubungkan hanya satu perangkat, tetapi pada motherboard murah, ada beberapa konektor untuk koneksi. Standar ini dibagi menjadi memiliki audit kecepatan yang berbeda transfer / pertukaran data:
- SATA memiliki kecepatan transfer data hingga 150 Mb / s. (1,2 Gbit / dtk);
- SATA rev. 2.0 - dalam revisi ini, nilai tukar data dibandingkan dengan antarmuka SATA pertama meningkat 2 kali menjadi 300 MB / dtk (2,4 Gb / dtk);
- SATA rev. 3.0 - pertukaran data di audit menjadi lebih tinggi hingga 6 Gb / dtk (600 MB / dtk).
Semua antarmuka koneksi keluarga SATA di atas dapat dipertukarkan, tetapi dengan menghubungkan, misalnya, dengan hard drive antarmuka SATA 2 ke konektor motherboard Pertukaran data SATA dengan hard drive akan diadakan berdasarkan revisi tertua, dalam hal ini SATA revisi 1.0.
