În căutarea constantă de gigahertz și gigabit pe secundă, prin care trece CPU, deseori uităm că există multe alte componente importante în computer care au nevoie de îmbunătățire, precum RAM, precum și unități care stochează date procesate. Dezvoltarea dispozitivelor pentru stocarea informațiilor este la fel de importantă ca și creșterea puterii de calcul a procesorului. În acest articol, vom vorbi despre perspectivele cu care se confruntă suporturile de stocare moderne, cum ar fi hard disk-uri.
În a doua parte a articolului, vom descrie viitorul unităților de discuri optice; în a treia, vom încerca să luăm în considerare unele dintre cele mai interesante și fundamental dezvoltări noi în domeniul sistemelor mecanice microelectronice, care pot fi utilizate în dispozitive care au înlocuit HDD-ul tradițional și mai puțin tradițional, dar complet CD-uri familiare, DVD-uri și BlueRay.
Pentru a putea compara diverse tipuri de suporturi între ele, este necesar să evidențieți unele caracteristici inerente fiecăruia dintre ele. Cum ar fi, de exemplu, viteza de citire sau scriere, timpul mediu de căutare al unui element de date arbitrare (Random Seek), precum și costul de stocare a unei unități de date. Dacă dorim să comparăm dispozitivele de stocare a datelor care nu sunt încă în natură, dar vor naște în viitor, atunci trebuie să încercăm să le descompunem în trei mari grupuri: cele care urmează să înceapă să fie produse și vor apărea în curând pe piață; cele care vor fi răspândite într-un viitor mai mult sau mai puțin previzibil și, în sfârșit, cele care vor apărea numai în condiții favorabile și finalizarea cu succes a tuturor cercetărilor legate de implementarea lor. De fapt, este dificil să compari un hard disk modern cu un timp de acces aleatoriu de 9,0 ms cu o unitate a viitorului îndepărtat, care va avea aceeași caracteristică mai multe ordine de mărime mai bune (adică, mai puțin), dar care nu este încă pe rafturile magazinului și nu este va fi în următorii cincizeci de ani. Desigur, ei continuă să facă astfel de comparații pe Internet, uitând că prototipul care a apărut în laboratorul secret al Silicon Valley și funcționează doar la o temperatură apropiată de zero absolut nu este același cu hard disk-ul care se află pe computer. desktopul.
Tendințe în dezvoltarea dispozitivelor de stocare magnetică
Să începem cu hard disk-uri, deoarece astăzi acesta este poate cel mai frecvent și mai popular tip de unitate, iar în următorii 3-4 ani, hard disk-urile nu vor trebui probabil să experimenteze o concurență intensă față de alte tipuri de unități. Până acum, rivalii pierd clar în ceea ce privește viteza, capacitatea sau costul și cel mai adesea - în mai mulți indicatori simultan.
Ce este un hard disk astăzi, știm cu toții bine: capacitate - să zicem, de la 20 la 400 de gigabyte, timpul mediu de căutare - de la 8 la 12 ms, viteza secvențială de citire / scriere - 30-40 Mb / s. În principiu, caracteristicile nu sunt rele, deși, din nou, uitându-mă cu ce se poate compara: memoria RAM va funcționa mai repede (dar se dovedește a fi mai scumpă și, în afară de aceasta, când este oprită din rețea, „uită” complet tot ce i-a fost scris, - sunt de acord, un dezavantaj semnificativ); DVD-urile rescriptibile sunt mult mai ieftine (dar nu se apropiau de viteza muncii, iar capacitatea lor este relativ mică).
Dacă vă amintiți cât de multe date trebuie să citiți și să scrieți pe hard disk atunci când lucrați cu multimedia, precum și faptul că majoritatea sistemelor de operare moderne le folosesc într-un fel sau altul ca adaos la memorie RAMscriind acolo un fișier swap, devine evident că, oricât de bune ar fi caracteristicile hard disk-urilor, ar fi bine să le îmbunătățim. În primul rând, producătorii ar dori să crească viteza de citire / scriere și de căutare menționate, precum și capacitatea. În al doilea rând, sunt dimensiunile, precum și consumul de energie și rezistența la șoc, împreună cu fiabilitatea. Desigur, în modelele viitoare de hard disk-uri, aceste caracteristici vor fi neapărat îmbunătățite, rămân doar întrebări: cum și când?
Există două modalități de a obține o creștere a vitezei de citire: fie prin creșterea densității de înregistrare a informațiilor, fie prin faptul că „clătitele” hard disk-ului se rotesc cu o viteză mai mare. Ambele metode au dezavantajele lor. Pe măsură ce viteza fusului crește, hard disk-urile încep să se încălzească mult mai puternic și să devină mai zgomotoase, fără a menționa faptul că materialul din care sunt fabricate plăcile trebuie să fie suficient de puternic pentru a rezista la eforturile mecanice corespunzătoare și nu trebuie deformat. Tehnologia fabricării lor devine mai complicată, iar acest lucru afectează costurile lor: este semnificativ mai mare. Dar, pe lângă creșterea vitezei de citire liniară, timpul mediu de căutare scade și - datorită faptului că capul este mai devreme peste sectorul dorit al piesei. Problema cu frecarea excesivă și zgomotul va fi parțial ajutată de lagărele hidrodinamice, pe care unii producători le-au folosit recent, dar totuși ni se pare puțin probabil ca viteza axului în trolii de 3,5 "să depășească 15-20 de mii de rotații pe minut, oricare ar fi rulmenții „complicat” și „sofisticat” nu au fost folosiți.
Odată cu creșterea densității de înregistrare, efectele secundare negative sunt de asemenea observate, dar este totuși mai ușor să le abordăm. Dar plusurile includ o creștere a capacității unității, iar acesta este un parametru mult mai important pentru producătorii de hard disk-uri decât timpul mediu de căutare. La urma urmei, cumpărătorul mediu îi acordă mai multă atenție. Prin urmare, producătorii de hard disk-uri încearcă cel mai adesea să își îmbunătățească produsele în acest fel.
Super Limită Paramagnetică
Obstrucție în atingerea densității de înregistrare ultra-înaltă
Placa unui hard disk modern constă dintr-un strat de sticlă sau aluminiu acoperit cu un strat magnetic deasupra. Secțiunile individuale ale acestui înveliș pot fi magnetizate cu una din două moduri posibilecare indică zero și unul (adică 1 octet). O astfel de regiune magnetizată se numește domeniu magnetic și este un magnet în miniatură cu o orientare specifică a polilor magnetici sud și nord. Dacă setați magnetizarea domeniului, informațiile vor fi înregistrate. În cele din urmă, densitatea de înregistrare a informațiilor determină dimensiunea acestui domeniu. S-ar părea că reduceți dimensiunile domeniului dvs. la sănătate, iar hard disk-urile vor fi la fel de capabile pe cât vă puteți imagina, dar nu totul este atât de simplu.
Cei dintre noi care nu au uitat fizica școlii ne putem încuraja și ne amintim că toate substanțele sunt împărțite în paramagnetice, diamagnetice și ferromagnetice. Diamagneticele sunt acele substanțe care, în afara unui câmp magnetic, nu au proprietăți magnetice - este clar că nu sunt potrivite pentru crearea dispozitivelor de stocare a informațiilor. Atomii și moleculele substanțelor paramagnetice, dimpotrivă, de la sine, chiar înainte ca un câmp magnetic extern să înceapă să acționeze asupra lor, sunt magneți elementari - cu toate acestea, de asemenea, nu sunt foarte potriviți pentru crearea inelelor de stocare. Și numai ferromagnetele în care grăunțele magnetice de dimensiuni suficient de mari acționează ca magneți elementari sunt potrivite pentru stocarea pe termen lung a informațiilor.
Pentru a înregistra un bit de informație, capul hard disk-ului creează un câmp magnetic direcțional într-un anumit mod, care orientează toți magneții elementari ai domeniului, în principal, într-o singură direcție. Această orientare este menținută în siguranță mult timp deja după ce capul încetează să mai afecteze ferromagnetul. Cu toate acestea, chiar și după mai multe înregistrări în domeniu, astfel de granule magnetice rămân mereu a căror orientare magnetică nu coincide cu orientarea întregului domeniu; în plus, conținutul relativ de boabe „rele” este mai mare, cu atât mai puține cereale în domeniu, adică este mai mică. Dacă încercați să faceți ca domeniul să fie prea mic, numărul relativ de boabe „rele” va fi atât de mare încât semnalul informațional nu poate fi distins de zgomot. Există două căi de ieșire din această situație - căutarea de noi materiale paramagnetice cu granule magnetice mici și predominant omogene și dezvoltarea algoritmilor care ne permit să extragem un semnal util chiar și cu un raport semnal-zgomot scăzut. Cu toate acestea, aici există limita posibilităților sale. Dacă bobul magnetic este prea mic, atunci energia termică a mediului este mai mult decât suficientă pentru a-și schimba spontan magnetizarea. Aproximativ vorbind, în acest caz vom obține o substanță care este foarte apropiată în proprietatea paramagnetică - vinificatorii obținuți din astfel de materiale pot funcționa doar atunci când sunt răciți cu azot lichid sau, și mai rău, cu heliu lichid. Din cauza acestei cvasi-tranziții a substanței ferromagnetice în limitarea paramagnetică descrisă, se numește limita superparamagnetică.
Ei bine, pe lângă limitarea pur fizică sub forma unei limite superparamagnetice, există și una tehnică legată de procesul de scriere și citire a informațiilor, pentru care, așa cum am menționat deja, se folosește un cap special. În primele modele de hard disk-uri, capul era universal - același mic inductor era folosit atât pentru citirea cât și pentru scrierea informațiilor. Capetele moderne constau din două părți: înregistrare (inductor) și citire (cap magnetoresistiv, care își schimbă rezistența în funcție de câmpul magnetic). Desigur, dimensiunea capului este finită, iar astăzi sunt cei care determină în mare măsură dimensiunea zonei minime magnetizate - domeniul. Cu toate acestea, în hard disk-urile moderne, dimensiunea domeniului este atât de mică încât să o reducă în continuare, producătorii vor trebui să treacă peste limita superparamagnetică.
De aceea, specialiștii din companiile de top care dezvoltă hard disk-uri s-au luptat de mult cu problema și trebuie să spun, cu mult succes. Modalitățile de dezvoltare a tehnologiei și propriul lor know-how, care să permită în viitor să depășească limita superparamagnetică, sunt dezvoltate de fiecare dintre ei. Mai mult, unele sunt deja utilizate în producția în serie a hard disk-urilor, altele sunt utilizate doar în prototipuri, dar de la o zi la alta vor fi folosite și pentru asamblarea transportoarelor, unele pot să nu folosească niciodată.
AFC
Poate că primul semn care a prevestit o victorie iminentă asupra limitei superparamagnetice a fost tehnologia pentru crearea de filme compensate magnetic, propuse de IBM. Esența ideii este de a aplica un strat antiferromagnetic în trei straturi pe discul hard disk-ului numit AFC (pereche antiferromagnetică cuplată, antiferromagnetică), în care perechea de straturi magnetice este separată de un strat izolant special de ruteniu.
Datorită faptului că domeniile magnetice situate unul lângă celălalt au o orientare antiparalelă a câmpului magnetic, ele formează o pereche mai rezistentă la inversarea spontană a magnetizării decât un singur domeniu „plat”. În 2001 au apărut loturi de hard disk-uri cu tehnologie AFC, dar utilizarea sa în masă a început abia acum. Cu toate acestea, AFC nu este un panaceu absolut - este doar o mică îmbunătățire a vechii tehnologii, care permite creșterea capacității hard disk-urilor de 4-8 ori, dar nu mai mult.
PMR
Câștiguri semnificativ mai mari promit folosirea înregistrării perpendiculare (PMR, Perpendicular Magnetic Recordering). Această tehnologie este cunoscută de mult timp, a fost deja cercetată activ în urmă cu 20-30 de ani, dar atunci nu a fost posibilă aducerea materiei la un dispozitiv funcțional și ieftin în producție. Acum și-au amintit PMR, Seagate a dat roade foarte bune în dezvoltarea de noi hard disk-uri bazate pe această tehnologie. În august 2002, la Pittsburgh (SUA), ea a organizat un centru special de cercetare, ale cărui planuri includ un studiu amănunțit al PMR, dar și alte probleme asociate cu crearea de medii de stocare a informațiilor promițătoare pe suporturi magnetice. După cum sugerează și numele, PMR, spre deosebire de tehnologia clasică de înregistrare, folosește domenii magnetice cu un câmp magnetic perpendicular (și nu paralel cu suprafața discului).
Acest lucru vă permite să reduceți dimensiunile longitudinale ale domeniului, crescând ușor înălțimea acestuia. În plus, în cazul PMR, biții inversi vecini (1 și 0) nu se mai uită unul la altul cu aceiași poli, care, după cum știți, se resping reciproc - acest lucru reduce dimensiunea spațiului interdomain în comparație cu tehnologia clasică de înregistrare, ceea ce crește în continuare capacitatea HDD-uri.
Este clar că pentru implementarea PMR este necesar să folosiți atât un design complet diferit al capului de citire / scriere, cât și o nouă structură a suprafeței magnetice a discului. Capul de înregistrare PMR trebuie să aibă un singur pol principal al miezului, al doilea pol va fi auxiliar. Polul principal al miezului creează un câmp magnetic puternic, ale cărui linii se extind perpendicular pe suprafața magnetică a discului; trecând printr-un strat magnetic interior special, acestea se închid la polul larg auxiliar al miezului. În mod natural, câmpul cu cea mai mare magnitudine va fi la polul principal - inversarea magnetizării va avea loc acolo, la polul auxiliar larg câmpul va fi prea slab pentru a afecta suprafața discului și va rămâne neschimbat în timpul înregistrării. Ca și AFC, PMR este o tehnologie gata de utilizare pentru producția în masă. Hard disk-urile care îl folosesc ar trebui să apară, dacă nu în acest lucru, apoi în 2005.
HAMR și SOMA - Tehnologii 2010
Printre cele mai promițătoare tehnologii ale viitorului, a căror sarcină este completarea PMR atunci când și-a epuizat resursele și se apropie de următoarea limită, includ înregistrarea termomagnetică (HAMR, Încălzirea magnetică asistentă la căldură) și grătarele magnetice autoorganizate (SOMA, Self-Organized Magnetic Array) . Dieter Weller, directorul diviziei de cercetare media a Centrului Seagate, consideră că HAMR va schimba din nou modul de citire și scriere a datelor, în timp ce SOMA este conceput pentru a face sputtering magnetic pentru discuri.
O caracteristică a HAMR este utilizarea materialelor magnetice cu forță coercitivă ridicată, care asigură o stabilitate termică ridicată a suprafețelor înregistrate. Pentru a înregistra informații, domeniul magnetic este preîncălzit folosind un fascicul laser focalizat. Diametrul fasciculului determină dimensiunea regiunii corespunzătoare unui bit de informație. Odată cu creșterea temperaturii domeniului, se produce o schimbare semnificativă a proprietăților sale magnetice (forța de constrângere scade) și, astfel, zonele încălzite devin capabile de magnetizare. În mod firesc, pentru a introduce HAMR în producția de masă, este necesară rezolvarea multor probleme, cum ar fi dezvoltarea unor lasere cu costuri reduse și în miniatură cu o lungime de undă foarte mică (altfel ar fi imposibil să se creeze un sistem de focalizare), este de asemenea necesar să se asigure eliminarea eficientă a căldurii de pe plăci (amintiți-vă cum sunt încălzite hard disk-urile moderne, ce se va întâmpla dacă sunt, de asemenea, încălzite cu un laser, cum ar fi mâncarea într-un cuptor cu microunde ?!) și o serie de altele. Cu toate acestea, faptul că specialiștii Seagate au montat deja o configurație experimentală funcțională care implementează înregistrarea cu ajutorul tehnologiei HAMR sugerează că aceste probleme vor fi rezolvate cu succes. Compania promite că HAMR va fi utilizat în produsele comerciale încă din 2010.
Cu toate acestea, așa cum am menționat deja, pentru a crește în continuare densitatea de înregistrare, este de asemenea necesară schimbarea tehnologiei de fabricație a discurilor magnetice, obținând uniformitatea și uniformitatea stratului de particule care alcătuiesc suprafața sa. Dacă nu se face acest lucru, nici HAMR și nici alte trucuri cu un cap de înregistrare nu vă vor ajuta. Modernizarea mecanismelor de citire / scriere ar trebui să meargă mână în mână cu îmbunătățirea materialelor și calitatea depunerii stratului magnetic. Aici, experții văd o modalitate de a utiliza tehnologia SOMA, menționată deja, care prevede formarea unui strat monodispers de „sisteme magnetice auto-organizatoare” pe suprafața discului, din mici conglomerate omogene de fier-platină de aproximativ 3 nm (3 nm sunt 10-15 atomi solizi, dispuse la rând) ).
Utilizarea acestei „nanotehnologii” va reduce semnificativ nivelul de instabilitate a boabelor magnetice individuale și va reduce dimensiunea zonei magnetizate pentru înregistrarea biților de date. Seagate consideră că toate acestea pot permite producerea de unități cu o capacitate de zeci, sau poate chiar sute de terabyți. Și acest lucru se va întâmpla nu în viitorul transcendental, ci până la începutul următorului deceniu.
În loc de o concluzie
După cum vedem, îmbunătățirea hard disk-urilor în calea lor de a ajunge la limita superparamagnetică poate duce la faptul că vor absorbi unele dintre proprietățile celor mai apropiați concurenți - suporturi de stocare optice, precum CD-urile și DVD-urile. Desigur, toate acestea vor conduce la o creștere accentuată a complexității lor și, prin urmare, a costurilor. În același timp, lipsite de orice limită superparamagnetică, dispozitivele optice se vor dezvolta, captând din ce în ce mai multe frontiere noi, obținând următoarele victorii și probabil vor depăși toate caracteristicile majore în zece până la cincisprezece ani actionari magnetice. În a doua parte a articolului vom încerca să abordăm viitorul CD-urilor și DVD-urilor, precum și numeroasele modificări și succesoare ale acestora.
Planul de practică 17
Subiect: Medii de stocare
Scop: studierea tipologiei mediilor de stocare și a bazei fizice a înregistrării informații digitale
Timp: 4 ore
Întrebările sunt:
1. Baza fizică a înregistrării informațiilor digitale.
2. Unitatea de hard disk. Medii fizice informații.
3. Discuri optice compacte.
4. Medii de stocare portabile
Tehnica de execuție:
Bazele fizice ale înregistrării informațiilor digitale
La început, împărțirea posibilelor purtătoare de informații digitale în dispozitive staționare și portabile a fost destul de semnificativă (în acest caz, ar fi mai corect să folosiți traducere directă - portabilă). Pentru sistemele de calculatoare personale de ambele tipuri - IBM PC sau Macintosh, principalul mediu de stocare staționar a fost și rămâne hard disk-ul.
Dispozitive portabile dezvoltate și transformate foarte repede. Standard pentru prima dată dischete cu un diametru de cinci inci cu un sfert și o capacitate de câteva sute de kilobiți (până la 360) nu mai sunt utilizate și va fi destul de dificil să găsiți echipamente pentru citirea informațiilor înregistrate la un moment dat pe ele. Discurile standard de trei și jumătate de inch cu o capacitate de 1,44 MB, care le-a înlocuit, devin treptat învechite. Calculatoarele noi nu mai au adesea unități adecvate. Ulterior au venit CD-urile optice înregistrabile - CD-R sau CD-RW, DVD-R. DVD-RW, precum și dispozitive care nu conțin părți rotative - FlashJet și altele asemenea, compatibile cu universal porturi USB. Trebuie să spun că dezvoltarea dispozitivelor de memorie compactă a fost influențată foarte mult de introducerea standardelor muzicale, a camerelor video și a camerelor digitale.
Pentru a înregistra caracterele informațiilor care pot fi citite de mașini, se utilizează modificări în diverși parametri fizici, de exemplu:
Permeabilitate end-to-end (carduri perforate);
Reflectivitate (CD-ROM-uri optice. Toate produsele tipărite și scrise de mână, cu excepția Braille):
Modificări ale conductivității electrice (poziția deschisă sau închisă a tranzistorului);
Modificări de magnetizare (benzi magnetice, discuri);
Modificări ale parametrilor cuantici:
Secvența punctelor convexe (texte Braille);
În conformitate cu parametrii mediului fizic, înregistrarea și citirea informațiilor diferă; medii magnetice, suporturi optice, suporturi magneto-optice mixte, carduri de memorie - microcircuite.
Cea mai comună formă geometrică a suportului:
Discuri (unilaterale și două fețe);
Carduri de memorie plate - microcircuite (cipuri);
Dispozitive portabile separate.
Hard disk Medii de stocare fizică
Acesta este un mediu fizic comun în server și în computer personal. Un hard disk, uneori numit „hard disk”, constă dintr-un set de discuri plate care se rotesc pe aceeași axă cu un diametru de câțiva centimetri (un diametru tipic este de la trei centimetri și jumătate sau mai puțin), acoperit cu un strat magnetic. Proprietățile operaționale ale unui hard disk sunt foarte atractive: capacitate ridicată, acces rapid la informațiile înregistrate, viteză mare de citire a informațiilor și schimbare (standardizarea discurilor). Acces rapid informațiile sunt furnizate de distanța mică pe care o parcurge capul citit atunci când căutați locul potrivit, precum și de scrierea informațiilor către sectoarele create anterior (formatate) de pe disc. Caracteristici tehnice care asigură o uzură scăzută a capetelor citite și a stratului magnetic al suprafeței plăcii - citirea informațiilor fără contact, „zborul” capului de deasupra discului. Se iau măsuri speciale pentru a asigura fiabilitatea rulmenților de susținere a hard disk-ului, de exemplu, se utilizează rulmenți dinamici cu gaz, adică există și un mod „zbor” deasupra suprafeței de sprijin. Prin urmare, pentru a asigura resursa serverului, este periculos nu numărul de ore lucrate, ci numărul de întrerupătoare de pornire / oprire asociate cu „aterizarea” capetelor și accelerarea discurilor. Caracteristica de design indicată a discului face posibilă (în prezența dispozitivelor de alimentare fără întrerupere) părăsirea serverului pornit timp de mai multe zile (săptămâni). Astfel, unul dintre avantajele semnificative ale bibliotecii electronice este obținut - serviciul pentru clienți 24 de ore pe zi tot timpul anului. Exemple de setări pentru hard disk.
1. Tehnologia Seagate, familia de hard disk-uri Barracuda 7200, capacitate 160/120/80/40 GB, cu interfață Serial ATA. timp mediu de căutare 8,5 ms; una dintre cele mai recente dezvoltări este hard disk-ul Barracuda NL35. capacitate de memorie de 500 GB, 3 plăci, viteză de rotație a plăcii de 7200 rpm. Viteza de citire a datelor este de 47 Mb / s. Un alt exemplu de produse ale aceleiași companii este familia de discuri Cheethah cu o viteză de rotație a discului de 15 mii de rotații pe minut, cu o memorie de până la 300 GB.
2. Îndeplinește cele mai înalte cerințe de hard disk Samsung inutil și zgomotos, cu o capacitate de 40,8 GB; viteza de rotație a unui pachet de 2 discuri 5400 rpm; capacitate tampon 512 Kb, timp mediu de acces 8,5 ms, viteză de transfer de date până la 66 Mbps. Timpul mediu dintre eșecuri este de 500 de mii de ore (aproximativ 57 de ani), costul unitar de stocare a datelor este de 1 USD la 200 Mb. adică 0,5 cenți pentru I Mb.
3. Același principiu de asigurare a fiabilității ridicate este realizat de proiectarea hard disk-ului Western Digital WD Caviar pentru serverele cu o capacitate de până la 250 GB, care are o funcție specială de control al fiabilității și de prevenire a defecțiunii discului. Timpul estimat între eșecuri este de 1 milion de ore (peste 100 de ani).
Pentru a stoca tablouri de date mari, există sisteme speciale de discuri cu viteză mare, de exemplu, o bibliotecă de stocare digitală (structural - un dulap) de pe discuri de 73 GB fiecare, cu o capacitate totală de 9 TB, este scoasă la vânzare.
În poziția de așteptare și în funcționare, discul este într-o stare de rotație uniformă, continuă și rapidă. Accesul la informațiile înregistrate se datorează mișcării transversale a capetelor pe o distanță foarte scurtă. Sarcina pe baza fizică a purtătorului (creată de forța centrifugă) este constantă în orice moment.
Purtători de informații pe benzi magnetice.Aceste medii sunt mai puțin utilizate astăzi decât în \u200b\u200bzorii erei computerului. Cu toate acestea, avantajele lor sunt evidente: sunt tehnologii de producție bine dezvoltate, densitate mare de înregistrare, viteză mare de citire a informațiilor și capacitate mare. Cu toate acestea, diferența structurală dintre dispozitivele cu bandă în comparație cu hard disk-urile din cinemică este absolut fundamentală.
Starea de standby este o bandă fixă.
Ieșirea în poziția de pornire atunci când se caută un fișier într-o anumită secțiune și necunoscută anterior a benzii este mișcarea accelerată (derulare) și frânarea ascuțită ulterioară.
Modul de operare de citire sau scriere este mișcarea uniformă a benzii cu o viteză mult mai lentă decât în \u200b\u200btimpul căutării.
Dispozitivele cu bandă nu utilizează o operație pulsatorie monotonă, ci „ruptă”, cu o sarcină mecanică mare și variabilă în timp pe baza fizică a purtătorului de informații. Un dezavantaj ireparabil al dispozitivelor care folosesc benzi magnetice este un timp îndelungat pentru accesul la informații, ștergerea treptată a stratului magnetic, deteriorarea înregistrării datorită demagnetizării benzii, întinderea benzii de bază în timpul funcționării. Cu toate acestea, dispozitivele de stocare digitale sunt foarte des implementate pe benzi magnetice, de exemplu, unități de bandă, înregistratoare digitale DAT (Digital Audio Tare), magnetofoane cu înregistrare în spirală, ocupând întreaga lățime a benzii magnetice (Exabyte).
Unele exemple de dispozitive de stocare a informațiilor sunt unități de bandă Surestore cu tehnologie DLT (Digital Linear Tare), care folosesc casete de 160 GB fiecare, viteze de transfer de date de 16 Mbps (384 de piese, timp mediu de acces la fișiere de aproximativ 70 s). Pentru a ilustra distribuția largă a acestor sisteme, indicăm că până în 2002 s-au vândut 2 milioane de unități și 80 de milioane de cartușe.
Proiectat de format deschis Ultriym, care folosește casete de 200 GB și o rată de transfer de date de 20 Mbps. Pe baza acestor dispozitive, au fost create depozitele digitale - biblioteci robotice cu o capacitate totală de 10 TB și o rată de transfer de date de până la 10 Mbps.
Compania rusă Mobile TeleSystems (MTS) a instalat recent biblioteca de bandă Exabyte X200 (un singur cabinet) care poate stoca până la 30 de TB de date comprimate (acesta este echivalentul a 30 de milioane de volume), pentru copie de rezervă și arhivarea înregistrărilor de facturare (plată). Biblioteca este formată din 200 de casete, până la 150 GB per casetă, viteză de transfer de date de 30 Mbps.
Discuri optice compacte
Discuri numai în citire Un CD-ROM cu informații preînregistrate și neschimbate este unul dintre cei mai fiabili și mai comuni purtători de informații digitale. Astfel de discuri sunt utile în special pentru înregistrarea informațiilor imuabile, cum ar fi publicațiile de arhivă sau retrospective, colecțiile de desene și date similare care pot fi solicitate de un număr mare de utilizatori. Este util să notăm diferențele și asemănările dintre site-ul web și discul optic. Deși ambele tipuri conțin informații care pot fi citite de mașini, discul de service este mult mai aproape de formatul de imprimare. Acest lucru este confirmat de practica bibliotecii. Discul este deținut fizic, poate fi catalogat și pus pe raftul bibliotecii. În același timp, există o unitate tehnologică și logică foarte importantă: ambele tehnologii funcționează în modul de formare a pachetelor de informații standard.
Tehnologia CD-ROM a apărut prin colaborarea dintre Sony (Japonia) și Philips (Olanda). În 1987, Organizația Internațională pentru Standardizare a emis standardul internațional ISO 9660 „Procesarea informațiilor - Structura volumului de fișiere și CD-ROM pentru schimbul de informații (1988)”, care corespunde în prezent la aproape toate tipurile de piață de CD-ROM.
CD audio sau CD-ROM. - Acesta este un disc cu un diametru de 12 cm din pardoseală pură și plastic carbonat, acoperit cu metal reflectorizant (aluminiu, aur) și un strat protector de lac transparent. Un fascicul laser focalizat citeste cele mai mici adâncimi (0,5 microni) de-a lungul unei piste spiralate cu o lungime totală de 4,5 km. Densitatea de codare este foarte mare: pe pista unui CD audio sau CD-ROM. conține aproximativ 3 miliarde de coduri. Pe un CD standard, se pot înregistra 74 de minute de sunet sau aproximativ 680 MB de informații. Discul nu are piese selectate fizic și nu are nevoie de formatare, iar înregistrarea se desfășoară de-a lungul unui fel de spirală virtuală, făcând 20 mii de revoluții de la centru spre exterior. Informațiile sunt citite de pe disc atunci când conduceți cu o viteză liniară constantă: discul se rotește mai lent (200 de rotații pe minut) când capul de citire este pe partea sa exterioară. Redarea este realizată de dispozitivele încorporate în computer, cu posibilitatea de rotație accelerată a discului (și transfer de date) de multiplicitate 8. 16, 32, 40 și mai mari.
Structura logică Discurile CD-ROM în format ISO 9660 au o arhitectură pe patru niveluri: bit, byte, block, file. Structura fizică este prezentată mai jos. Această arhitectură permite utilizarea CD-ROM-urilor cu diverse sisteme de operare de parcă ar fi altul disc magnetic sau unitate de fișiere. Structura blocului CD-ROM este prezentată în tabel. 31 (2352 octeți în fiecare bloc).
Câmpul „Sincronizare” indică începutul unui bloc și stabilește contorul blocului în poziția dorită. „Titlul” conține adresa blocului și o descriere a tipului de date master. Câmpul „Date de bază” conține un tablou digital util, care poate fi text, grafică, înregistrare de sunet, imagine. videoclipul. Unitățile CD-ROM includ trei niveluri de detectare și corectare a erorilor (EDC) și ECC (Error Correction Code), care nu sunt utilizate în discurile audio.
Erorile de pe disc sunt asociate cel mai adesea cu apariția zgârieturilor pe suprafața sa; Aflarea rutinei lor speciale se bazează pe verificarea ciclică multiplă a sumelor simbolurilor binare. Corecția erorilor este realizată de un program destul de complicat (codificarea alternativă Reed-Solomon). Aceste sisteme pot reduce nivelul scontat de erori de pe un CD-ROM la o valoare extrem de scăzută - 10 până la 12 grade, o eroare pe trilion de coduri binare sau 1 eroare la 20 mii de discuri!
CD-urile audio nu au nevoie de această precauție, iar în cazul în care apare o eroare, programul va repeta pur și simplu precedenta piesă de înregistrare de 1/75 secundă, care este complet inaccesibilă urechii umane.
Pentru a reproduce informațiile înregistrate pe discurile optice, la început au fost utilizate fie dispozitive independente, fie unități de disc încorporate în computer. În scopuri profesionale, se utilizează depozitele pentru 50-100 de discuri cu alimentare mecanică a discurilor către cititor (Juke Box). De asemenea, au fost create sisteme speciale de calculatoare cu mai multe unități, care pot fi citite de la mai multe discuri rotative în același timp. Cu toate acestea, capacitățile colosale de memorie ale serverelor moderne permit transferul informațiilor de pe CD-ROM sau DVD și servicii directe de pe hard disk; de exemplu, serverul AXONIX conține informații scrise de pe 512 discuri.
În zilele noastre, dispozitivele încorporate pentru înregistrarea informațiilor pe discurile optice (scrieți o dată sau scrieți încă o dată) sunt foarte răspândite ca adaos la un hard disk obișnuit al unui computer: de exemplu, o unitate Mitsumi CR4808 TE cu o capacitate de 483 MB.
Dezvoltarea ulterioară a tehnologiei CD-urilor audio a mers în două direcții. Primul este CD-urile îmbunătățite (Super Audio Compact Disc, SACD) datorită frecvenței de eșantionare foarte ridicate (2822,4 kHz față de 44,1 kHz), oferind o nouă calitate a sunetului surround. Dezvoltatorii inițiali au mers așa
CD-uri audio - Sony și Philips.
În paralel, se dezvoltă o altă direcție - discuri cu două fețe de înaltă densitate (se numesc DVD - Digital Versatile Disk sau Digital Video Disk; ceea ce înseamnă posibilitatea de această unitate înregistrați filme complete) cu 4,7 GB memorie pe o parte a discului. Acum, companiile de renume din lume au convenit asupra unui standard al unui laser rescriebil în partea albastră a spectrului unui disc audio DVD cu o capacitate de 27 GB, cu o perioadă de stocare garantată a informațiilor de 100 de ani. La fel ca în sistemele CD, a fost creată o familie de discuri rescriptibile în DVD-uri care sunt promițătoare pentru utilizarea în biblioteci și centre de informații, de exemplu DVD-RW (1 mii rescrieri) și DVD-RAM (100 mii rescrieri). Discurile magneto-optice cu un diametru de 3,5 inci cu o capacitate de 2,3 GB și unitățile Fujitsu sunt, de asemenea, interesante. Durata de viață a unui astfel de disc este mai mare de 70 de ani, sunt permise peste 10 milioane de rescrieri, accesul la date cu o viteză de 8 Mbps. Prețul recomandat al unității este de 300 USD, o unitate este de 18 dolari, adică costul unitar este mai mic de 1 cent per megabyte.
La începutul anului 2005, firmele lider din SUA au oprit producția de VCR VHS, care sunt înlocuite cu cele optice discuri DVD Capacitate de 20 GB, care până în prezent reprezintă două formate de discuri optice concurente. Unul este așa-numitul format HD-DVD negativ, dVD-R discuri cu capacitatea de a înregistra. DVD-RW reinscriptibil cu o capacitate de 4,6 GB, dezvoltat de Toshiba NEC, Sanyo și sprijinit de Paramaunt Pictures, Warner Bros .. Universal Pictures. Concurentul este formatul avansat „plus” Blue-Ray, cu posibilitatea de a suplimenta înregistrări DVD + R și discuri DVD + RW, cu posibilitatea de a regla și edita înregistrări, respectiv dezvoltate de Sony și susținute de Hewlett Packard și Dell. Costul specific de stocare a datelor pe acest tip de disc este de 15-20 de centi pe gigabyte.
Rolul dominant al pieței CD-urilor tradiționale standard este prezentat în tabel. 1.
Tabelul 1
Rolul pieței pentru diferite tipuri de discuri audio și video (numărul și volumul vânzărilor din lume în 2003) *
Numărul sarcinii 1
Studierea tehnologiei de înregistrare pe CD-uri, CD-uri și DVD-uri, replicarea industrială a CD-urilor și DVD-urilor, tehnologia pentru înregistrarea BLU-RAY, echipamente și software-ul. Pregătirea unui document de raportare cu ilustrații de echipamente și scheme de înregistrare.
Numărul sarcinii 2
Luați în considerare tipurile de hard disk-uri ( IDE / ATA, UDMA , UIDE , AT-6, Atac rapid , Ultra ATA , SATA, SCSI)caracteristicile lor ( capacitate (Capacitatea), timp de acces (ora de acces), rata datelor (rata de transfer de date), rata pachetelor / rata continuă a datelor (izbucnit / susținut), 5000/7200/10000 RPM)și hardware. Pregătiți un document de raportare.
Este convenabil să utilizați suporturi externe pentru a stoca și transfera informații de la un computer la altul. Discurile optice (CD, DVD, Blu-Ray), unități flash (unități flash) și cel mai adesea acționează ca suporturi de stocare. extern extern roți. În acest articol vom analiza tipurile de suporturi de stocare externe și vom răspunde la întrebarea „La ce sunt stocate datele?”
Acum discurile optice se estompează treptat în fundal și acest lucru este de înțeles. Discurile optice vă permit să înregistrați o cantitate relativ mică de informații. De asemenea, comoditatea utilizării unui disc optic lasă mult de dorit și, pe lângă acestea, discurile pot fi ușor deteriorate și zgâriate, ceea ce duce la pierderea lizibilității discului. Cu toate acestea, pentru stocarea pe termen lung a informațiilor media (filme, muzică), discurile optice sunt potrivite ca niciun altul mass-media externe. Toate centrele media și playerele video joacă în continuare discuri optice.
Unități flash
Unitățile flash sau pur și simplu „unitatea flash” este acum cea mai mare cerere în rândul utilizatorilor. Dimensiunile mici și capacitatea de memorie impresionantă (până la 64 GB sau mai mult) vă permit să o utilizați pentru diverse scopuri. Cel mai adesea, unitățile flash sunt conectate la un computer sau un centru media prin port USB. O caracteristică distinctivă a unităților flash este viteza mare de citire și scriere. Unitatea flash are o carcasă din plastic, în interiorul căreia există o placă electronică cu un cip de memorie.
USB stick-uri
O varietate de unități flash includ carduri de memorie, care sunt o unitate flash USB cu un cititor de carduri. Ușurința de utilizare a unui astfel de tandem vă permite să stocați cantități semnificative de informații pe diverse carduri de memorie, care vor ocupa un spațiu minim. În plus, puteți citi întotdeauna cardul de memorie al smartphone-ului, aparatului foto.
Unitățile flash sunt convenabile pentru a fi utilizate în viața de zi cu zi - transferați documente, salvați și copiați diverse fișiere, urmăriți videoclipuri și ascultați muzică.
Hard disk-uri externe
Hard disk-urile externe sunt din punct de vedere tehnic un hard disk adăpostit într-o carcasă compactă, cu un adaptor USB și un sistem anti-vibrații. După cum știți, hard disk-urile au volume impresionante spațiu pe disccă împreună cu mobilitatea le face foarte atractive. Pe hard diskul dvs. extern, puteți stoca toată colecția video și audio. Cu toate acestea, pentru performanțe optime extern extern unitatea necesită o putere crescută. Un port USB nu este capabil să furnizeze putere completă. De aceea, hard disk-urile externe au dual cablu USB. Hard disk-urile externe au dimensiuni mici și se pot încadra cu ușurință într-un buzunar obișnuit.
Cutii HDD
Există cutii HDD concepute pentru a fi utilizate ca mediu de stocare obișnuit greu disc (HDD). Astfel de cutii sunt o cutie cu un controler USB, la care sunt conectate cele mai simple hard disk-uri ale unui computer desktop.
Astfel, puteți transfera cu ușurință informații direct de pe hard disk-ul computerului direct, fără copiere și lipire suplimentare. Această opțiune va fi mult mai ieftină decât achiziționarea unui hard disk extern, mai ales dacă trebuie să transferați aproape întreaga sumă pe un alt computer. secțiune dură conduce.
Ce este HDD, hard disk și hard disk - aceste cuvinte sunt diferiți termeni răspândiți ai aceluiași dispozitiv care face parte din computer. Datorită necesității de a stoca informații pe un computer, au apărut dispozitive, informațiile sunt stocate ca un hard disk și au devenit parte integrantă a unui computer personal.
Anterior, pe primele computere, informațiile erau stocate pe benzi perforate - aceasta este hârtie de carton cu găuri perforate; următorul pas în dezvoltarea umană a computerului a fost înregistrarea magnetică, al cărei principiu este păstrat în curent hard disk-uri. Spre deosebire de HDD-urile terabyte de astăzi, informațiile care trebuie stocate pe ele au totalizat zeci de kilobiți, ceea ce reprezintă o cantitate nesemnificativă în comparație cu informațiile de astăzi.
De ce am nevoie de un HDD și funcționalitatea acestuia
Hard disk - acesta este un dispozitiv de stocare permanentă a unui computer, adică funcția principală este depozitare pe termen lung date. HDD, spre deosebire de memoria RAM, nu este considerată memorie volatilă, adică după deconectarea alimentării de la computer și apoi, ca urmare, de la hard disk, toate informațiile stocate anterior pe acest disc vor fi salvate. Se pare că hard disk-ul servește drept cel mai bun loc pe un computer pentru a stoca informații personale: fișierele, fotografiile, documentele și videoclipurile vor fi, evident, stocate mult timp pe acesta, iar informațiile stocate pot fi folosite în viitor în necesitățile dvs.
ATA / PATA (IDE) - această interfață paralelă nu este doar pentru conectare hard disk-uri, dar și dispozitive pentru citirea discurilor - unități optice. Ultra ATA este cel mai avansat reprezentant al standardului și are o rată posibilă de utilizare a informațiilor de până la 133 megabyte pe secundă. Metoda indicată de transfer de date este considerată a fi foarte depășită și este folosită astăzi în computere învechite; pe placi de bază moderne, conectorul IDE nu mai poate fi găsit.
SATA (serial ATA) - Este o interfață serială, care a devenit un bun înlocuitor pentru PATA-ul învechit și, spre deosebire de acesta, este posibil să conectați un singur dispozitiv, dar pe plăci de bază bugetare, există mai mulți conectori pentru conectare. Standardul este împărțit în audituri care au viteze diferite transfer de date / schimb:
- SATA are o rată de transfer de date de până la 150 Mb / s. (1,2 Gbit / s);
- SATA rev. 2.0 - în această revizuire, rata de schimb a datelor în comparație cu prima interfață SATA a crescut de 2 ori până la 300 MB / s (2,4 Gb / s);
- SATA rev. 3.0 - schimbul de date la audit a devenit și mai mare până la 6 Gb / s (600 MB / s).
Toate interfețele de conexiune din familia SATA de mai sus sunt schimbabile, dar prin conectarea, de exemplu, a unui hard disk cu interfață SATA 2 la conector placa de baza Schimb de date SATA cu hard disk va avea loc pe baza celei mai vechi revizii, în acest caz revizuirea SATA 1.0.
