Pastāvīgi cenšoties sasniegt gigahercus un gigabitus sekundē, ko caurlaida centrālais procesors, mēs ļoti bieži aizmirstam, ka datorā ir daudz citu svarīgu komponentu, kuriem nepieciešami uzlabojumi, piemēram, operatīvā atmiņa, kā arī diskdziņi, kas glabā apstrādātus datus. Ierīču pilnveidošana informācijas glabāšanai ir tikpat svarīga kā centrālā procesora skaitļošanas jaudas palielināšana. Šajā rakstā mēs runāsim par perspektīvām, ar kurām saskaras mūsdienīgi datu nesēji, piemēram, cietie diski.
Raksta otrajā daļā mēs aprakstīsim optisko disku diskdziņu nākotni, trešajā mēģināsim apsvērt dažus no visinteresantākajiem un principiāli jaunākajiem sasniegumiem mikroelektronisko mehānisko sistēmu jomā, kas, iespējams, tiks izmantoti ierīcēs, kas aizstāja tradicionālo HDD, un mazāk tradicionālās, bet pilnībā pazīstami kompaktdiski, DVD un BlueRay.
Lai varētu salīdzināt dažādu veidu multividi, savā starpā ir jāuzsver dažas pazīmes, kas raksturīgas katram no tiem. Piemēram, lasīšanas vai rakstīšanas ātrums, patvaļīga datu elementa (Random Seek) vidējais meklēšanas laiks, kā arī datu vienības glabāšanas izmaksas. Ja mēs vēlamies salīdzināt datu glabāšanas ierīces, kas vēl nav raksturīgas, bet kuras dzims nākotnē, tad mums jāmēģina tās visas sadalīt trīs lielās grupās: tās, kuras drīzumā sāks ražot un drīz parādīsies tirgū; tie, kas vairāk vai mazāk pārredzamā nākotnē kļūs plaši izplatīti, un, visbeidzot, tie, kas parādīsies tikai labvēlīgos apstākļos un sekmīgi pabeidzot visus ar to ieviešanu saistītos pētījumus. Patiesībā ir grūti salīdzināt moderno cieto disku ar brīvpiekļuves laiku 9,0 ms ar kādu tālas nākotnes disku, kam būs tāds pats raksturlielums par vairākiem lieluma līmeņiem labāks (t.i., mazāks), bet kurš vēl nav veikalu plauktos un nav būs nākamajos piecdesmit gados. Protams, viņi turpina veikt šādus salīdzinājumus internetā, aizmirstot, ka prototips, kas parādījās Silikona ielejas slepeni slepenā laboratorijā un darbojas tikai temperatūrā, kas ir tuvu absolūtai nullei, nav tas pats, kas cietais disks, kas atrodas jūsu datorā darbvirsmu.
Magnētisko datu glabāšanas ierīču attīstības tendences
Sāksim ar cietajiem diskiem, jo \u200b\u200bšodien tas, iespējams, ir visizplatītākais un populārākais diskdziņu tips, un nākamajos 3-4 gados cietajiem diskiem, iespējams, nevajadzēs konkurēt ar cita veida diskdziņiem. Konkurenti līdz šim acīmredzami zaudē vai nu ātrumu, vai ietilpību, vai izmaksas, un visbiežāk - vairākos rādītājos vienlaikus.
Kas šodien ir Winchester, mēs visi labi zinām: ietilpība - teiksim, no 20 līdz 400 gigabaitiem, vidējais meklēšanas laiks - no 8 līdz 12 ms, secīgais lasīšanas / rakstīšanas ātrums - 30–40 Mb / s. Principā raksturlielumi nav slikti, lai gan, atkal apskatot, ar ko salīdzināt: operatīvā atmiņa darbosies ātrāk (taču izrādās, ka tā ir dārgāka, turklāt, kad to izslēdz no tīkla, tas pilnīgi “aizmirst” visu, kas tam bija uzrakstīts, - piekrītu, būtisks trūkums); pārrakstāmi DVD ir daudz lētāki (taču tie nebija tuvu darba ātrumam, un to ietilpība ir salīdzinoši maza).
Ja jūs atceraties, cik daudz datu jums ir jālasa un jāraksta cietajā diskā, strādājot ar multividi, kā arī to, ka lielākā daļa mūsdienu operētājsistēmu to izmanto vienā vai otrā veidā kā papildinājumu rAM atmiņaRakstot tur apmaiņas failu, kļūst acīmredzams, ka neatkarīgi no tā, cik labas ir cieto disku īpašības, būtu jauki tos uzlabot. Pirmkārt, ražotāji vēlas palielināt pieminēto lasīšanas / rakstīšanas un meklēšanas ātrumu, kā arī kapacitāti. Otrajā vietā ir izmēri, kā arī enerģijas patēriņš un triecienizturība kopā ar uzticamību. Protams, turpmākajos cieto disku modeļos šie raksturlielumi tiks noteikti uzlaboti, paliek tikai jautājumi: kā un kad?
Ir divi veidi, kā panākt lasīšanas ātruma palielināšanos: vai nu palielinot informācijas ierakstīšanas blīvumu, vai arī liekot cietā diska “pankūkām” griezties ar lielāku ātrumu. Abām metodēm ir savi trūkumi. Palielinoties vārpstas ātrumam, cietie diski sāk sildīties daudz spēcīgāk un kļūst trokšņaināki, nemaz nerunājot par to, ka plāksnēm izgatavotajam materiālam jābūt pietiekami izturīgam, lai izturētu atbilstošos mehāniskos spriegumus un nebūtu deformēts. To izgatavošanas tehnoloģija kļūst sarežģītāka, un tas ietekmē to izmaksas: tās ir ievērojami augstākas. Bet papildus lineārā lasīšanas ātruma palielināšanai samazinās arī vidējais meklēšanas laiks - sakarā ar to, ka galva agrāk atrodas virs vēlamā sliežu ceļa. Pārmērīgas berzes un trokšņa problēmu daļēji palīdzēs hidrodinamiskie gultņi, kurus daži ražotāji nesen ir izmantojuši, taču joprojām mums šķiet maz ticams, ka vārpstas ātrums 3,5 "piedziņās var pārsniegt 15-20 tūkstošus apgriezienu minūtē, neatkarīgi no tā Netika izmantoti "kutelīgi" un "sarežģīti" gultņi.
Palielinoties ierakstīšanas blīvumam, tiek novērotas arī to negatīvās blakusparādības, taču ar tām joprojām ir vieglāk tikt galā. Bet plusos ietilpst diska jaudas palielināšanās, un tas ir daudz svarīgāks parametrs cieto disku ražotājiem nekā vidējais meklēšanas laiks. Galu galā vidējais pircējs pievērš viņam lielāku uzmanību. Tāpēc cieto disku ražotāji visbiežāk cenšas uzlabot savus produktus šādā veidā.
Superparamagnētiskā robeža
Šķēršļi īpaši augsta ierakstīšanas blīvuma sasniegšanai
Mūsdienu cietā diska plāksne sastāv no stikla vai alumīnija pamatnes, kas no augšas pārklāta ar magnētisku pārklājumu. Atsevišķas šī pārklājuma sekcijas var magnetizēt vienā no divām iespējamie veidikas apzīmē nulli un vienu (t.i., 1 baitu). Šādu magnetizētu zonu sauc par magnētisko domēnu, un tas ir miniatūrs magnēts ar īpašu dienvidu un ziemeļu magnētisko polu orientāciju. Ja iestatāt domēna magnetizāciju, informācija tiks ierakstīta. Galu galā informācijas ierakstīšanas blīvums nosaka paša šī domēna lielumu. Liekas, ka veselībai tiek samazināti domēni, un cietie diski būs tik ietilpīgi, kā jūs varat iedomāties, taču ne viss ir tik vienkārši.
Tie no mums, kas nav aizmirsuši skolas fiziku, var saspringt un atcerēties, ka visas vielas ir sadalītas paramagnētiskajās, diamagnētiskajās un feromagnētiskajās. Diamagnētiskas ir tās vielas, kurām, atrodoties ārpus magnētiskā lauka, nav magnētisko īpašību - ir skaidrs, ka tās nav piemērotas informācijas glabāšanas ierīču izveidošanai. Paramagnētisko vielu atomi un molekulas, gluži pretēji, paši par sevi, pat pirms ārējs magnētiskais lauks sāka iedarboties uz tiem, ir elementāri magnēti - tomēr tie arī nav ļoti piemēroti uzglabāšanas gredzenu izveidošanai. Un ilgstošai informācijas glabāšanai ir piemēroti tikai feromagnēti, kuros pietiekami lieli magnētiski graudi darbojas kā elementāri magnēti.
Lai ierakstītu vienu informācijas bitu, cietā diska galva noteiktā veidā izveido virziena magnētisko lauku, kas visus domēna elementāros magnētus orientē galvenokārt vienā virzienā. Šī orientācija tiek droši saglabāta ilgu laiku jau pēc tam, kad galva vairs neietekmē feromagnētu. Tomēr pat pēc vairākiem ierakstiem domēnā šādi magnētiskie graudi vienmēr paliek, kuru magnētiskā orientācija nesakrīt ar visa domēna orientāciju; turklāt “slikto” graudu relatīvais saturs ir lielāks, jo mazāk domēna ir graudi, tas ir, jo mazāks ir to lielums. Ja jūs mēģināt padarīt domēnu par mazu, "slikto" graudu relatīvais skaits būs tik liels, ka informācijas signālu nevar atšķirt no trokšņa. Šai situācijai ir divas iespējas: jaunu paramagnētisku materiālu meklēšana ar maziem un pārsvarā viendabīgiem magnētiskajiem graudiem un tādu algoritmu izstrāde, kas ļauj izolēt noderīgu signālu pat ar mazu signāla un trokšņa attiecību. Tomēr šeit ir tā iespēju robeža. Ja magnētiskais graudiņš ir par mazu, tad vides siltuma enerģijas ir vairāk nekā pietiekami, lai spontāni mainītu tā magnetizāciju. Aptuveni runājot, šajā gadījumā mēs iegūsim vielu, kurai ir ļoti tuvu paramagnētiskas īpašības - no šādiem materiāliem izgatavotie cietie diski var darboties tikai atdzesēti ar šķidru slāpekli vai, vēl sliktāk, ar šķidru hēliju. Sakarā ar šo feromagnētiskās vielas kvazi pāreju uz aprakstīto paramagnētisko ierobežojumu, to sauc par superparamagnētisko robežu.
Turklāt papildus tīri fiziskajam ierobežojumam superparamagnētiskā ierobežojuma veidā ir arī tehniskais, kas saistīts ar informācijas rakstīšanas un lasīšanas procesu, kuram, kā jau minēts, tiek izmantota īpaša galva. Pirmajos cieto disku modeļos galva bija universāla - gan lasot, gan rakstot informāciju, tika izmantots tas pats niecīgais induktors. Mūsdienu galvas sastāv no divām daļām: ierakstīšanas (induktors) un nolasīšanas (magnetoresistive galva, kas maina tā pretestību atkarībā no magnētiskā lauka). Protams, galvas lielums ir ierobežots, un šodien tieši viņi lielā mērā nosaka minimālās magnetizētās zonas - domēna - lielumu. Tomēr mūsdienu cietajos diskos domēna lielums ir tik mazs, ka, lai to vēl vairāk samazinātu, ražotājiem būs jāpārsniedz superparamagnētiskā robeža.
Tāpēc speciālisti no vadošajiem uzņēmumiem, kas izstrādā cietos diskus, jau sen ir cīnījušies ar problēmu, un man jāsaka, ļoti veiksmīgi. Katrs no tiem izstrādā tehnoloģiju attīstības veidus un savas zināšanas, kas nākotnē ļaus pārvarēt superparamagnētisko robežu. Turklāt daži jau tiek izmantoti cieto disku sērijveida ražošanā, daži tiek izmantoti tikai prototipos, bet katru dienu tos izmantos arī konveijeru montāžai, daži, iespējams, nekad nenonāks masveidā.
Afc
Iespējams, ka pirmā pazīme, kas paredzēja nenovēršamu uzvaru pār superparamagnētisko robežu, bija IBM ierosinātā tehnoloģija, ar kuras palīdzību tiek veidotas magnētiski kompensētas filmas. Idejas būtība ir uz cietā diska diska uzklāt trīs slāņu antiferromagnētisku pārklājumu ar nosaukumu AFC (antiferromagnetically-coupled, antiferromagnetic pair), kurā magnētisko slāņu pāri atdala īpašs rutēnija izolācijas slānis.
Sakarā ar to, ka magnētiskajiem domēniem, kas atrodas viens otram, ir pretparalēla magnētiskā lauka orientācija, tie veido pāri, kas ir izturīgāks pret spontānas magnetizācijas maiņu nekā viens “plakans” domēns. Cieto disku izmēģinājuma partijas, kurās izmantota AFC tehnoloģija, parādījās 2001. gadā, taču to masveida izmantošana ir sākusies tikai tagad. Tomēr AFC nav absolūta panaceja - tas ir tikai neliels vecās tehnoloģijas uzlabojums, kas ļauj palielināt cieto disku ietilpību 4–8 reizes, bet ne vairāk.
PMR
Ievērojami lielāks ieguvums sola perpendikulāra ieraksta (PMR, Perpendular Magnetic Recording) izmantošanu. Šī tehnoloģija bija zināma ilgu laiku, tā jau tika aktīvi pētīta pirms 20-30 gadiem, taču tad to nebija iespējams nogādāt ražošanā, kas darbojās un lēta ierīce. Tagad viņi ir atsaukuši atmiņā PMR, Seagate ir ļoti auglīgi attīstījusi jaunus cietos diskus, kuru pamatā ir šī tehnoloģija. 2002. gada augustā Pitsburgā (ASV) viņa organizēja īpašu pētījumu centru, kura plānos bija iekļauts ne tikai PMR, bet arī citu problēmu, kas saistītas ar daudzsološu informācijas glabāšanas līdzekļu izveidi uz magnētiskiem nesējiem, izpēte. Kā norāda nosaukums, PMR atšķirībā no klasiskās ierakstīšanas tehnoloģijas izmanto magnētiskos domēnus ar perpendikulāru (nevis paralēlu diska virsmai) magnētisko lauku.
Tas ļauj samazināt domēna gareniskos izmērus, vienlaikus nedaudz palielinot tā augstumu. Turklāt PMR gadījumā blakus esošie apgriezti biti (1 un 0) vairs neskatās viens uz otru ar vienādiem poliem, kas, kā jūs zināt, viens otru atgrūž - tas samazina starpdomēnu telpas lielumu salīdzinājumā ar klasisko ierakstīšanas tehnoloģiju, kas vēl vairāk palielina ietilpību Vinčesteri.
Ir skaidrs, ka PMR ieviešanai ir jāizmanto gan pilnīgi atšķirīgs lasīšanas / rakstīšanas galviņas dizains, gan jauna diska magnētiskās virsmas struktūra. PMR ierakstīšanas galviņai vajadzētu būt tikai vienam serdes galvenajam polam, otrajam polam būs papildu palīgs. Kodola galvenais pole rada spēcīgu magnētisko lauku, kura līnijas stiepjas perpendikulāri diska magnētiskajai virsmai; izejot caur īpašu iekšējo magnētisko slāni, tie aizveras pie plašā serdes papildu pola. Dabiski, ka lauks ar lielāko skaļumu atradīsies pie galvenā pola - tur notiks magnetizācijas maiņa, pie platā papildu pola lauks būs pārāk vājš, lai ietekmētu diska virsmu, un ierakstīšanas laikā tas paliks nemainīgs. Tāpat kā AFC, PMR ir lietošanai gatava tehnoloģija masveida ražošanai. Cietie diski, kas to izmanto, vajadzētu parādīties, ja ne šajā, tad nākamajā 2005. gadā.
HAMR un SOMA - 2010 tehnoloģijas
Starp perspektīvākajām nākotnes tehnoloģijām, kuru uzdevums ir papildināt PMR, kad tā ir iztērējusi savus resursus un tuvojas nākamajai robežai, iekļauj termomagnētisko reģistrēšanu (HAMR, Heat Assistant Magnetic Recording) un pašorganizējošos magnētiskos režģus (SOMA, Self-Organized Magnetic Array). . Dīters Vellers, Seagate Center mediju pētījumu nodaļas direktors, uzskata, ka HAMR atkal mainīs datu lasīšanas un rakstīšanas veidu, savukārt SOMA ir paredzēts disku magnētiskai izsmidzināšanai.
HAMR iezīme ir magnētisku materiālu izmantošana ar lielu piespiešanas spēku, kas nodrošina reģistrēto virsmas laukumu augstu termisko stabilitāti. Lai ierakstītu informāciju, magnētiskais domēns tiek iepriekš uzkarsēts, izmantojot fokusētu lāzera staru. Sijas diametrs nosaka reģiona lielumu, kas atbilst vienam informācijas bitam. Palielinoties domēna temperatūrai, notiek ievērojamas tā magnētisko īpašību izmaiņas (samazinās piespiedu spēks), un tādējādi apsildāmās vietas kļūst spējīgas magnetizēties. Protams, lai HAMR ieviestu masveida ražošanā, ir jāatrisina daudzas problēmas, piemēram, tādu lētu un miniatūru lāzeru izstrāde, kuriem ir ļoti mazs viļņa garums (pretējā gadījumā nebūtu iespējams izveidot fokusēšanas sistēmu), ir jānodrošina arī efektīva siltuma noņemšana no plāksnēm (atcerieties, kā mūsdienu cietie diski kas notiks, ja tos sildīs arī ar lāzeru, piemēram, pārtiku mikroviļņu krāsnī ?!) un vēl virkni citu. Tomēr fakts, ka Seagate speciālisti jau ir samontējuši strādājošu eksperimentālu iestatījumu, kas ierakstu īsteno, izmantojot HAMR tehnoloģiju, liek domāt, ka šīs problēmas, visticamāk, tiks veiksmīgi atrisinātas. Uzņēmums sola, ka HAMR komerciālos izstrādājumos tiks izmantots jau 2010. gadā.
Tomēr, kā jau minēts, lai vēl vairāk palielinātu ierakstīšanas blīvumu, ir jāmaina arī pašu magnētisko disku ražošanas tehnoloģija, panākot daļiņu slāņa, kas veido tā virsmu, vienmērīgumu un vienmērīgumu. Ja tas nav izdarīts, tad nepalīdzēs ne HAMR, ne kādi citi triki ar ierakstīšanas galviņu. Lasīšanas / rakstīšanas mehānismu modernizācijai jāiet roku rokā ar materiālu uzlabošanu un magnētiskā slāņa nogulsnēšanās kvalitāti. Šeit eksperti redz izeju no jau pieminētās SOMA tehnoloģijas izmantošanas, kas paredz diska virsmā no maziem homogēniem dzelzs-platīna konglomerātiem, kuru izmērs ir aptuveni 3 nm (3 nm ir vienāds pēc kārtas, izveidoti 10-15 cietie atomi) monodispersu “pašorganizējošu magnētisko bloku” slāni diska virsmā. )
Šīs "nanotehnoloģijas" izmantošana ievērojami samazinās atsevišķu magnētisko graudu nestabilitātes līmeni un samazina magnetizētā laukuma lielumu datu bitu reģistrēšanai. Seagate uzskata, ka tas viss ļauj ražot diskus ar desmitiem vai varbūt pat simtiem terabaitu ietilpību. Un tas notiks nevis pārpasaulīgā nākotnē, bet gan nākamās desmitgades sākumā.
Secinājuma vietā
Kā redzam, cieto disku uzlabošana ceļā uz superparamagnētisko robežu var novest pie tā, ka tie absorbēs dažas tuvāko konkurentu īpašības - optiskos datu nesējus, piemēram, CD un DVD. Protams, tas viss radīs strauju to sarežģītības palielināšanos, tātad arī izmaksas. Tajā pašā laikā bez jebkādām superparamagnētiskām robežām attīstīsies optiskās ierīces, kas uztver arvien vairāk jaunu robežu, gūstot nākamās uzvaras un, iespējams, pārsniegs visas galvenās īpašības desmit līdz piecpadsmit gadu laikā magnētiskās piedziņas. Raksta otrajā daļā mēs mēģināsim aplūkot kompaktdisku un DVD diskus, kā arī to daudzās modifikācijas un pēctečus.
Prakses plāns 17
Temats: Datu nesēji
Mērķis: izpētīt datu nesēju tipoloģiju un ierakstīšanas fizisko pamatu digitālā informācija
Laiks: 4 stundas
Jautājumi ir:
1. Digitālās informācijas ierakstīšanas fiziskais pamats.
2. Cietais disks. Fiziskie nesēji informācija.
3. Kompaktie optiskie diski.
4. Pārnēsājami datu nesēji
Izpildes tehnika:
Digitālās informācijas ierakstīšanas fizikālie pamati
Sākumā digitālās informācijas iespējamo nesēju sadalījums stacionārās un portatīvās ierīcēs bija diezgan nozīmīgs (šajā gadījumā pareizāk būtu izmantot tiešo tulkošanu - portatīvo). Abu veidu personālo datoru sistēmām - IBM PC vai Macintosh - galvenais stacionārais datu nesējs bija un paliek cietais disks.
Pārnēsājamās ierīces tika izstrādātas un pārveidotas ļoti ātri. Pirmreizējs standarts disketes ar piecu collu diametru ar ceturtdaļu un vairāku simtu kilobaitu (līdz 360) ietilpību vairs neizmanto, un būs diezgan grūti atrast aprīkojumu, lai nolasītu uz tiem vienā reizē ierakstītu informāciju. Pakāpeniski noveco arī trīsarpus collu standarta diski ar ietilpību 1,44 MB, kas tos aizstāja. Jauniem datoriem bieži vairs nav atbilstošu disku. Pēc tam nāca ierakstāmi optiskie kompaktdiski - CD-R vai CD-RW, DVD-R. DVD-RW, kā arī ierīces, kurās nav rotējošu detaļu - FlashJet un tamlīdzīgi, savietojami ar universālo uSB porti. Man jāsaka, ka kompaktās atmiņas ierīču attīstību lielā mērā ietekmēja mūzikas standartu, digitālā video un kameru ieviešana.
Lai ierakstītu mašīnlasāmās informācijas rakstzīmes, tiek izmantotas izmaiņas dažādos fiziskos parametros, piemēram:
Visu punktu caurlaidība (perforētas kartes);
Atstarojamība (optiski kompaktdiski. Visi iespiestie un ar roku rakstītie izstrādājumi, izņemot Braila rakstu):
Elektriskās vadītspējas izmaiņas (tranzistora atvērtā vai aizvērtā pozīcija);
Magnetizācijas izmaiņas (magnētiskās lentes, diski);
Izmaiņas kvantu parametros:
Izliektu punktu secība (Braila raksts);
Atbilstoši fiziskās vides parametriem informācijas reģistrēšana un lasīšana atšķiras; magnētiskie nesēji, optiskie datu nesēji, jaukti magneto-optiskie datu nesēji, atmiņas kartes - mikroshēmas.
Visizplatītākā datu nesēja ģeometriskā forma:
Diski (vienpusēji un divpusēji);
Plakanās atmiņas kartes - mikroshēmas (mikroshēmas);
Atsevišķas portatīvās ierīces.
Cietais disks Fiziski datu nesēji
Šī ir izplatīta fiziskā vide serverī un personālais dators. Cietais disks, ko dažreiz sauc par “cieto disku”, sastāv no plakanu disku, kas rotē uz vienas ass un kuru diametrs ir vairāki centimetri (tipisks diametrs ir no trīs ar pusi collas vai mazāks), kas pārklāts ar magnētisko slāni. Cietā diska darbības īpašības ir ļoti pievilcīgas: liela ietilpība, ātra piekļuve ierakstītajai informācijai, liels informācijas lasīšanas ātrums un savstarpēja aizstājamība (disku standartizācija). Ātra pieeja informāciju nodrošina mazais attālums, kuru nolasa lasāmā galviņa, meklējot pareizo vietu, kā arī informācija tiek rakstīta uz diska iepriekš izveidotiem (formatētiem) sektoriem. Tehniskās īpašības, kas nodrošina nolasīšanas galviņu un plāksnes virsmas magnētiskā slāņa nelielu nodilumu - informācijas nolasīšana bezkontakta laikā, galvas “lidojums” virs diska. Tiek veikti īpaši pasākumi, lai nodrošinātu cietā diska atbalsta gultņu uzticamību, piemēram, tiek izmantoti gāzes dinamiskie gultņi, tas ir, virs atbalsta virsmas ir arī “lidojuma” režīms. Tāpēc, lai nodrošinātu servera resursus, ir bīstams nevis nostrādāto stundu skaits, bet gan ieslēgšanas / izslēgšanas slēdžu skaits, kas saistīts ar galvu “nosēšanos” un disku paātrināšanu. Norādītā diska dizaina iezīme ļauj (nepārtrauktu barošanas ierīču klātbūtnē) atstāt serveri ieslēgtu daudzām dienām (nedēļām). Tādējādi tiek sasniegta viena no nozīmīgajām elektroniskās bibliotēkas priekšrocībām - klientu apkalpošana 24 stundas diennaktī visu gadu. Cietā diska iestatījumu paraugs.
1. Seagate Technology, Barracuda 7200 cieto disku saime, 160/120/80/40 GB ietilpība, ar Serial ATA interfeisu. vidējais meklēšanas laiks 8,5 ms; viens no jaunākajiem sasniegumiem ir Barracuda NL35 cietais disks. atmiņas ietilpība 500 GB, 3 plates, plates pagriešanās ātrums 7200 apgr./min. Datu lasīšanas ātrums ir 47 Mb / s. Vēl viens tā paša uzņēmuma produktu piemērs ir Cheethah disku saime ar diska griešanās ātrumu 15 tūkstoši apgriezienu minūtē ar atmiņu līdz 300 GB.
2. Atbilst visaugstākajām uzticamības, trokšņainā un triecienizturīgā Samsung cietā diska prasībām ar ietilpību 40,8 GB; 2 disku paketes griešanās ātrums - 5400 apgr./min; bufera ietilpība 512 Kb, vidējais piekļuves laiks 8,5 ms, datu pārsūtīšanas ātrums līdz 66 Mb / s. Vidējais laika posms starp kļūmēm ir 500 tūkstoši stundu (aptuveni 57 gadi), datu glabāšanas vienības izmaksas ir USD 1 par 200 Mb. tas ir, 0,5 centi par I Mb.
3. Tas pats augstas uzticamības nodrošināšanas princips tiek realizēts, izstrādājot Western Digital WD Caviar cieto disku serveriem ar ietilpību līdz 250 GB, kam ir īpaša uzticamības kontroles un diska kļūmju novēršanas funkcija. Paredzamais laiks starp kļūmēm ir 1 miljons stundu (vairāk nekā 100 gadu laikā).
Liela apjoma datu glabāšanai ir īpašas disku sistēmas ar lielu ātrumu, piemēram, pārdošanā nonāk digitālas atmiņas bibliotēka (strukturāli - viens skapis) no 73 GB diskiem, kuru kopējā ietilpība ir 9 TB.
Gaidīšanas režīmā un darbības laikā disks ir vienmērīgas, nepārtrauktas un ātras griešanās stāvoklī. Piekļuve ierakstītajai informācijai rodas, pateicoties galvu šķērsvirziena kustībai ļoti nelielā attālumā. Nesēja fiziskā slodze (ko rada centrbēdzes spēks) vienmēr ir nemainīga.
Informācijas nesēji uz magnētiskajām lentēm.Mūsdienās šos datu nesējus izmanto retāk nekā datoru ēras rītausmā. Tomēr to priekšrocības ir acīmredzamas: tās ir labi attīstītas ražošanas tehnoloģijas, augsts ierakstīšanas blīvums, liels informācijas lasīšanas ātrums un liela ietilpība. Tomēr kinemātikā strukturālās atšķirības starp lenšu ierīcēm salīdzinājumā ar cietajiem diskiem ir absolūti būtiskas.
Gaidīšanas režīms ir fiksēta lente.
Izejiet sākuma stāvoklī, meklējot failu noteiktā un iepriekš nezināmā lentes sadaļā, ir paātrināta kustība (attīšana atpakaļ) un tai sekojošā asa bremzēšana.
Lasīšanas vai rakstīšanas darbības režīms ir lentes vienmērīga kustība ar ātrumu, kas ir daudz lēnāks nekā meklējot.
Lentu ierīces neizmanto monotonu, bet "saplēstu", pulsējošu darbību ar lielu un laiku mainīgu mehānisku slodzi uz informācijas nesēja fizisko pamata. Neatgriezenisks trūkums ierīcēm, kuras izmanto magnētiskās lentes, ir ilgs laiks, lai piekļūtu informācijai, pakāpeniska magnētiskā slāņa izdzēšana, ieraksta pasliktināšanās lentes demagnetizācijas dēļ, pamatnes lentes izstiepšana darbības laikā. Neskatoties uz to, digitālās atmiņas ierīces ļoti bieži tiek ieviestas uz magnētiskām lentēm, piemēram, lenšu diskdziņi, digitālie magnetofoni DAT (Digital Audio Tare), magnetofoni ar spirālveida celiņa ierakstīšanu, kas aizņem visu magnētiskās lentes platumu (Exabyte).
Daži informācijas glabāšanas ierīču piemēri ir Surestore lenšu diskdziņi ar DLT (Digital Linear Tare) tehnoloģiju, kas katra izmanto 160 GB kasetes, datu pārsūtīšanas ātrums ir 16 Mb / s (384 celiņi, vidējais piekļuves failam laiks ir apmēram 70 s). Lai ilustrētu šo sistēmu plašo izplatību, mēs norādām, ka līdz 2002. gadam bija pārdoti 2 miljoni disku un 80 miljoni kasetņu.
Projektējis atvērts formāts Ultriym, kas izmanto 200 GB kasetes un datu pārsūtīšanas ātrumu 20 Mb / s. Uz šo ierīču pamata tika izveidotas digitālās krātuves - robotu bibliotēkas ar kopējo jaudu 10 TB un datu pārsūtīšanas ātrumu līdz 10 Mb / s.
Krievijas uzņēmums Mobile TeleSystems (MTS) nesen ir uzstādījis Exabyte X200 lenšu bibliotēku (vienu skapi), kas var uzglabāt līdz 30 TB saspiestu datu (tas ir 30 miljonu apjoma ekvivalents) dublējums un norēķinu (maksājumu) ierakstu arhivēšana. Bibliotēka sastāv no 200 kasetēm, līdz 150 GB vienai kasetei, datu pārsūtīšanas ātrums 30 Mbps.
Kompaktie optiskie diski
Tikai lasāmi diski CD-ROM ar iepriekš ierakstītu un nemainītu informāciju ir viens no visuzticamākajiem un izplatītākajiem digitālās informācijas nesējiem. Šādi diski ir īpaši noderīgi nemainīgas informācijas ierakstīšanai, piemēram, arhīvu vai retrospektīvās publikācijas, zīmējumu kolekcijas un līdzīgi dati, kas var būt nepieciešami lielam skaitam lietotāju. Ir lietderīgi atzīmēt atšķirības un līdzības starp vietni un optisko disku. Lai gan abi tipi satur mašīnlasāmu informāciju, servisa disks ir daudz tuvāk drukas formātam. To apstiprina bibliotēku prakse. Disks ir fiziski piederošs, to var katalogizēt un ievietot bibliotēkas plauktā. Tajā pašā laikā pastāv ļoti svarīga tehnoloģiskā un loģiskā vienotība: abas tehnoloģijas darbojas standarta informācijas pakešu veidošanas režīmā.
CD-ROM tehnoloģija radās, sadarbojoties Sony (Japāna) un Philips (Nīderlande). 1987. gadā Starptautiskā standartizācijas organizācija izdeva starptautisko standartu ISO 9660 “Informācijas apstrāde - datņu un CD-ROM failu un apmaiņas apjoma struktūra (1988)”, kas šobrīd atbilst gandrīz visiem CD-ROM tirgus veidiem.
Audio CD vai CD-ROM. - Šis ir disks ar diametru 12 cm, kas izgatavots no tīras grīdas un karbonāta plastmasas, pārklāts ar atstarojošu metālu (alumīnijs, zelts) un caurspīdīgas lakas aizsargslāni. Fokusēts lāzera stars nolasa vismazākos (0,5 mikronu) padziļinājumus pa spirālveida trasi ar kopējo garumu 4,5 km. Kodēšanas blīvums ir ļoti augsts: audio kompaktdiska vai kompaktdiska ierakstā. satur apmēram 3 miljardus kodu. Standarta kompaktdiskā var ierakstīt 74 minūtes skaņas vai aptuveni 680 MB informācijas. Diskam nav fiziski izvēlētu celiņu, un tam nav nepieciešams formatējums, un ieraksts notiek pa sava veida virtuālo spirāli, veicot 20 tūkstošus apgriezienu no centra uz āru. Informācija no diska tiek nolasīta, braucot ar nemainīgu lineāru ātrumu: disks rotē lēnāk (200 apgriezieni minūtē), kad nolasīšanas galva atrodas uz tās ārējās daļas. Atskaņošanu veic datorā iebūvētas ierīces ar iespēju paātrināt diska pagriešanu (un datu pārsūtīšanu) ar daudzkārtību 8. 16, 32, 40 un augstāk.
Loģiskā struktūra CD-ROM diskiem ISO 9660 formātā ir četru līmeņu arhitektūra: bits, baits, bloks, fails. Fiziskā struktūra ir parādīta zemāk. Šī arhitektūra ļauj izmantot kompaktdiskus ar dažādiem operētājsistēmas it kā tas būtu tikai vēl viens magnētiskais disks vai failu diskdzinis. CD-ROM bloka struktūra ir parādīta tabulā. 31 (2352 baiti katrā blokā).
Lauks “Sinhronizācija” norāda bloka sākumu un bloka skaitītāju uzstāda vēlamajā pozīcijā. “Nosaukums” satur bloka adresi un pamatdatu veida aprakstu. Laukā “Pamatdati” ir ietverts noderīgs digitālais masīvs, kas var būt teksts, grafika, skaņas ieraksts, attēls. video. CD-ROM blokos ietilpst trīs kļūdu noteikšanas un labošanas līmeņi (EDC) un ECC (kļūdu labošanas kods), kas netiek izmantoti audio diskos.
Kļūdas uz diska visbiežāk tiek saistītas ar skrāpējumu parādīšanos uz tā virsmas; Viņu īpašās ikdienas noskaidrošana balstās uz bināru simbolu summu daudzkārtēju ciklisku pārbaudi. Kļūdu labošanu veic ar diezgan sarežģītu programmu (Reed-Solomon savstarpēji mainīgu kodējumu). Šīs sistēmas var samazināt paredzamo kļūdu līmeni CD-ROM diskā līdz ārkārtīgi zemai vērtībai - no 10 līdz mīnus 12 grādiem, viena kļūda uz triljoniem bināro kodu vai 1 kļūda uz 20 tūkstošiem disku!
Audio kompaktdiskiem šī piesardzība nav nepieciešama, un, ja rodas kļūda, programma vienkārši atkārtos iepriekšējo 1/75 otro ierakstu, kas ir pilnīgi nepieejams cilvēka ausij.
Lai reproducētu optiskajos diskos ierakstīto informāciju, sākumā tika izmantotas vai nu patstāvīgas ierīces, vai datorā iebūvētie diskdziņi. Profesionāliem nolūkiem tiek izmantotas 50-100 disku novietnes ar mehānisku disku padevi lasītājam (Juke Box). Ir izveidotas arī īpašas vairāku piedziņu datorsistēmas, kuras var nolasīt no vairākiem pagrieziena diskiem vienlaikus. Tomēr mūsdienu serveru kolosālās atmiņas iespējas ļauj pārsūtīt informāciju no CD-ROM vai DVD un tieši veikt pakalpojumus no cietā diska; piemēram, AXONIX serverī ir informācija, kas rakstīta no 512 diskiem.
Mūsdienās iebūvētas ierīces informācijas ierakstīšanai optiskajos diskos (vienreiz rakstīt vai vēlreiz rakstīt) ir ļoti plaši izplatītas kā papildinājums parastam datora cietajam diskam: piemēram, Mitsumi CR4808 TE diskdzinis ar 483 MB ietilpību.
Turpmākā audio kompaktdisku tehnoloģijas attīstība notika divos virzienos. Pirmais ir uzlaboti kompaktdiski (Super Audio Compact Disc, SACD) ļoti augstās izlases frekvences dēļ (2822,4 kHz salīdzinājumā ar 44,1 kHz), nodrošinot jaunu skaņas kvalitāti - telpisko skaņu. Sākotnējie izstrādātāji gāja šo ceļu
Audio kompaktdiski - Sony un Philips.
Paralēli tam attīstās vēl viens virziens - augsta blīvuma abpusējie diski (tos sauc par DVD - digitālais universālais disks vai digitālais video disks; tas nozīmē iespēju šī piedziņa ierakstīt pilnas filmas) ar 4,7 GB atmiņu vienā diska pusē. Tagad vadošie pasaules uzņēmumi ir vienojušies par atkārtoti rakstāma lāzera standartu Audio DVD diska spektra zilajā daļā ar ietilpību 27 GB ar garantētu informācijas glabāšanas laiku 100 gadu. Tieši tāpat kā CD sistēmās, DVD diskos, kas ir daudzsološi izmantošanai bibliotēkās un informācijas centros, ir izveidota pārrakstāmo disku saime, piemēram, DVD-RW (1 tūkst. Pārrakstīšana) un DVD-RAM (100 tūkst. Pārrakstīšana). Interesanti ir arī magnētiski optiskie diski ar diametru 3,5 collas ar ietilpību 2,3 \u200b\u200bGB un Fujitsu diskdziņi. Šāda diska kalpošanas laiks ir vairāk nekā 70 gadi, ir atļauta vairāk nekā 10 miljonu pārrakstīšana, piekļuve datiem ar ātrumu 8 Mbps. Ieteicamā diska cena ir 300 USD, viena piedziņa ir 18 USD, tas ir, vienības izmaksas ir mazākas par 1 centu par megabaitu.
2005. gada sākumā vadošās ASV firmas pārtrauca VHS videomagnetofonu ražošanu, kurus aizstāj ar optiskajiem dVD diski 20 GB ietilpība, kas līdz šim pārstāv divus konkurējošus optisko disku formātus. Viens no tiem ir tā saucamais negatīvais HD-DVD formāts, dVD-R diski ar iespēju ierakstīt. Pārrakstāms DVD-RW ar ietilpību 4,6 GB, izstrādājis Toshiba NEC, Sanyo un atbalsta Paramaunt Pictures, Warner Bros .. Universal Pictures. Konkurents ir uzlabotais “plus” Blue-Ray formāts ar iespēju papildināt DVD + R ierakstus un DVD + RW diskus ar iespēju pielāgot un rediģēt ierakstus, ko attiecīgi izstrādājusi Sony un atbalsta Hewlett Packard un Dell. Īpašās datu glabāšanas izmaksas šāda veida diskā ir 15-20 centi par gigabaitu.
Standarta, tradicionālo kompaktdisku dominējošā loma tirgū ir parādīta 4. Tabulā. 1.
1. tabula
Dažādu veidu audio un video disku tirgus loma (pārdošanas apjoms un apjoms pasaulē 2003. gadā) *
1. uzdevums
Izpētīt ierakstīšanas tehnoloģiju kompaktdiskos, kompaktdiskos un DVD diskos, kompaktdisku un DVD disku rūpnieciskās replicēšanas, BLU-RAY ierakstīšanas tehnoloģijas, aprīkojuma un programmatūra. Sagatavot atskaites dokumentu ar aprīkojuma un ierakstīšanas shēmu ilustrācijām.
2. uzdevums
Apsveriet cieto disku veidus ( IDE / ATA, UDMA , Uide , AT-6, Ātrā ata , Īpaši ATA , SATA, SCSI)to īpašības ( ietilpība (ietilpība) piekļuves laiks (piekļuves laiks), datu pārraides ātrums (datu pārsūtīšanas ātrums), pakešu ātrums / nepārtraukts datu pārraides ātrums (pārsprāgusi / ilgstoša), 5000/7200/10000 RPM)un aparatūra. Sagatavo pārskata dokumentu.
Informācijas glabāšanai un pārsūtīšanai no viena datora uz otru ir ērti izmantot ārējos datu nesējus. Optiskie diski (CD, DVD, Blu-Ray), zibatmiņas diskdziņi (flash drives) un visbiežāk darbojas kā datu nesēji. ārēji grūti riteņi. Šajā rakstā mēs analizēsim ārējo datu nesēju veidus un atbildēsim uz jautājumu “Kādi dati tiek glabāti?”
Tagad optiskie diski pamazām izgaist fonā, un tas ir saprotams. Optiskie diski ļauj ierakstīt salīdzinoši nelielu informācijas daudzumu. Arī optiskā diska lietošanas ērtības atstāj daudz vēlamo, turklāt diskus var viegli sabojāt un saskrāpēt, kas noved pie diska lasāmības zaudēšanas. Tomēr plašsaziņas līdzekļu informācijas (filmas, mūzika) ilgstošai glabāšanai optiskie diski ir piemēroti kā neviens cits ārējie mediji. Visi multivides centri un video atskaņotāji joprojām spēlē optiskos diskus.
Zibatmiņas diski
Tagad lietotājiem ir vislielākais pieprasījums pēc zibatmiņas diskus vai vienkārši “zibatmiņas disks”. Tā mazais izmērs un iespaidīgā atmiņas ietilpība (līdz 64 GB vai vairāk) ļauj to izmantot dažādiem mērķiem. Visbiežāk zibatmiņas diski tiek savienoti ar datoru vai multivides centru caur uSB ports. Zibatmiņas disku atšķirīga iezīme ir liels lasīšanas un rakstīšanas ātrums. Zibatmiņas diskam ir plastmasas korpuss, kura iekšpusē ir elektroniska tāfele ar atmiņas mikroshēmu.
USB atmiņas kartes
Dažādos zibatmiņas diskos ir atmiņas kartes, kas ir pilnvērtīgs USB zibatmiņas disks ar karšu lasītāju. Šāda tandēma ērta lietošana ļauj uzglabāt ievērojamu informācijas daudzumu dažādās atmiņas kartēs, kas aizņem minimālu vietu. Turklāt jūs vienmēr varat lasīt viedtālruņa, kameras atmiņas karti.
Flash diskus ir ērti lietot ikdienas dzīvē - pārsūtiet dokumentus, saglabājiet un kopējiet dažādus failus, skatieties videoklipus un klausieties mūziku.
Ārējie cietie diski
Ārējie cietie diski tehniski ir cietais disks, kas kompaktā korpusā ir ievietots ar USB adapteri un pretvibrācijas sistēmu. Kā jūs zināt, cietajiem diskiem ir iespaidīgi apjomi diska vietaskas kopā ar mobilitāti padara tos ļoti pievilcīgus. Savā ārējā cietajā diskā varat saglabāt visu video un audio kolekciju. Tomēr optimālai veiktspējai ārēji grūti piedziņa prasa palielinātu jaudu. Viens USB ports nespēj nodrošināt pilnu jaudu. Tāpēc ārējiem cietajiem diskiem ir divējāds uSB kabelis. Ārējie cietie diski ir mazi, un tos var ērti ievietot regulārā kabatā.
HDD kastes
Ir HDD kastes, kas paredzētas izmantošanai kā datu nesējs parasts grūti disks (HDD). Šādas kastes ir kaste ar USB kontrolieri, kurai ir savienoti vienkāršākie galda datora cietie diski.
Tādējādi jūs varat viegli pārsūtīt informāciju tieši no datora cietā diska, bez papildu kopēšanas un ielīmēšanas. Šī opcija būs daudz lētāka nekā ārēja cietā diska pirkšana, it īpaši, ja gandrīz visa summa jāpārnes uz citu datoru. cieta sadaļa brauc.
Kas ir HDD, cietais disks un cietais disks - šie vārdi ir dažādi plaši izplatīti termini vienai un tai pašai ierīcei, kas ir datora sastāvdaļa. Sakarā ar nepieciešamību glabāt informāciju datorā parādījās ierīces, informācijas krātuves kā cietais disks un kļuva par neatņemamu personālā datora sastāvdaļu.
Iepriekš uz pirmajiem datoriem informācija tika glabāta uz perforētām lentēm - tas ir kartona papīrs ar caurumotiem caurumiem; nākamais datora cilvēka attīstības solis bija magnētiskā ierakstīšana, kuras princips tiek saglabāts pašreizējā cietie diski. Atšķirībā no mūsdienu terabaitu HDD, uz tiem glabājamā informācija bija desmitiem kilobaitu, kas ir nenozīmīgs daudzums, salīdzinot ar šodienas informāciju.
Kāpēc man ir nepieciešams HDD un tā funkcionalitāte?
Cietais disks - šī ir datora pastāvīga atmiņas ierīce, tas ir, tās galvenā funkcija ir ilgstoša uzglabāšana dati. HDD, atšķirībā no RAM, netiek uzskatīts par nepastāvīgu atmiņu, tas ir, pēc strāvas atvienošanas no datora un pēc tam no cietais disks, tiks saglabāta visa informācija, kas iepriekš saglabāta šajā diskā. Izrādās, ka cietais disks kalpo kā labākā vieta datorā personiskās informācijas glabāšanai: faili, fotoattēli, dokumenti un video acīmredzami uz tā tiks ilgi glabāti, un saglabāto informāciju nākotnē varēs izmantot jūsu vajadzībām.
ATA / PATA (IDE) - šis paralēlais interfeiss ir paredzēts ne tikai savienošanai cietie diski, bet arī ierīces disku lasīšanai - optiskie diskdziņi. Ultra ATA ir visattīstītākais standarta pārstāvis, un tā iespējamais informācijas izmantošanas ātrums ir līdz 133 megabaitiem sekundē. Norādītā datu pārsūtīšanas metode tiek uzskatīta par ļoti novecojušu un mūsdienās tiek izmantota novecojušos datoros; mūsdienu mātesplatēs IDE savienotāju vairs nevar atrast.
SATA (seriālā ATA) - Tas ir seriālais interfeiss, kas ir kļuvis par labu novecojušā PATA aizstājēju, un atšķirībā no tā ir iespējams savienot tikai vienu ierīci, bet budžeta mātesplatēs ir vairāki savienotāji savienošanai. Standarts ir sadalīts revīzijās, kurām ir dažādi ātrumi datu pārsūtīšana / apmaiņa:
- SATA datu pārsūtīšanas ātrums ir līdz 150 Mb / s. (1,2 Gbit / s);
- SATA rev. 2.0 - šajā versijā datu apmaiņas ātrums salīdzinājumā ar pirmo SATA saskarni pieauga 2 reizes līdz 300 MB / s (2,4 Gb / s);
- SATA rev. 3.0 - datu apmaiņa revīzijā ir kļuvusi vēl augstāka - līdz 6 Gb / s (600 MB / s).
Visas iepriekš minētās SATA saimes savienojuma saskarnes ir savstarpēji aizvietojamas, bet, piemēram, savienojot cieto disku ar sATA interfeiss 2 savienotājam mātesplatē SATA datu apmaiņa ar cietais disks notiks, pamatojoties uz vecāko versiju, šajā gadījumā SATA 1.0 versiju.
