Накопители информации

Следующая статья: Форматы хранения информации на накопителях

Содержание

HDD
HDD SCSI
HDD SATA
CD-ROM накопитель на компакт-дисках
DVD-ROM носители на DVD дисках
Zip-накопители
Микродиск
Мини-диски (Mini media)
Супердискеты (super-floppies)
Флэш-память
Память на картах PCI

HDD

«Винчестер» - это прозвище разработанного в 1973 году фирмой IBM накопителя на жестком магнитном диске (НЖМД, или HDD - Hard Disk Drive). Есть несколько версий происхождения названия «винчестер». Приведем некоторые: от названия города Winchester в Англии, в котором филиалом фирмы IBM разработан данный тип накопителя; от маркировки первого жесткого диска, сходной с калибром знаменитой винтовки Winchester (30/30). Здесь тоже две легенды: диск имел емкость 30 Мбайт, время доступа 30 миллисекунд; накопитель состоял из двух дисков по 30 Мбайт каждый.

HDD SCSI

Компоненты типичных систем на базе SSA (Serial Storage Architecture) соединяются двунаправленными кабелями. Данные, посылаемые адаптером, проходят в обоих направлениях и при разрыве соединения SSA осуществляет реконфигурирование оборудования, чтобы в дальнейшем восстановить разорванную связь.

В системе может поддерживаться до 292 НЖМД, допускающих «горячее» включение-выключение (смотрите таблица 2.6). Диски могут объединяться в массивы (до 32 отдельных RAID-массивов могут поддерживаться одним адаптером), причем массив может находиться на расстоянии до 25 м. В режиме работы с RAID поддерживается скорость 35 Мбайт/с, в остальных режимах - 60 Мбайт/с (максимум скорости - 80 Мбайт/с).

HDD SATA

Стандарт внешнего интерфейса (external SATA, eSATA) был введен в середине 2004 г. с определением кабелей, разъемов и требований к электросигналам.

Интерфейс имеет следующие особенности:

полная скорость SATA для внешних дисков (225 Мбайт/с было измерено для внешнего массива RAID);
нет необходимости преобразования сигналов и данных из протоколов PATA/SATA в формат USB/Firewire для подключения внешних дисков;
длина кабеля ограничена 2 м (USB и FireWire поддерживают большую длину);
минимальное и максимальное напряжения передаваемых сигналов были повышены до 500-600 мВ (от 400-600 мВ);
минимальное и максимальное напряжения принимаемых сигналов были снижены до 240-600 мВ (от 325-600 мВ);

В настоящее время большинство системных плат ПЭВМ не поддерживают разъемы eSATA, и такие устройства могут подключаться либо через хост-адаптер eSATA (НВА) для настольных систем, либо же посредством Cardbus или ExpressCard для ноутбуков. Известны также простейшие адаптеры (кабели), обеспечивающие интерфейc между eSATA и SATA (в этих условиях допустимая длина кабеля уменьшается до 2 м).

В отличие от USB или Firewire eSATA не обеспечивает подсоединяемое устройство электропитанием, поэтому в этом случае необходим дополнительный кабель питания или адаптер.

Далее, в отличие от РАТА, интерфейсы SATA и eSATA поддерживают «горячее подключение», однако современные ОС, как правило, не могут реализовать эту функцию.

Отметим также, что, хотя «горячее подключение» USB обеспечивается всеми современными ОС, и эта возможность заявлена во всех стандартах USB, известны случаи повреждения устройств и разрушения данных при подобных подключениях, что особенно часто происходит с МРЗ-плеерами, использующими флэш-накопители, а также с выносными USB-НЖМД на 2.5». То же самое можно сказать по поводу FireWire - при формальной поддержке «горячего подключения» устройства часто повреждаются. Ряд производителей электроники объявляют об отказе от поддержки «горячего подключения» контроллерами FireWire и исключают соответствующие повреждения из гарантийных обязательств.

CD-ROM накопитель на компакт-дисках

Считывание информации с компакт-диска так же, как и запись, происходит с помощью лазерного луча, но, разумеется, меньшей мощности.

Лазер излучает когерентный свет, состоящий из синхронизированных волн одинаковой длины. Луч, попадая на отражающую свет поверхность, через расщепляющую призму отклоняется на фотодетектор, который интерпретирует это как «2», а попадая во впадину, рассеивается и поглощается - фотодетектор фиксирует «0».

В отличие от винчестеров, дорожки которых представляют концентрические окружности, компакт-диск имеет одну физическую дорожку в форме непрерывной спирали, идущей от наружной стороны диска к внутренней. Тем не менее одна физическая дорожка может быть разбита на несколько логических: каждый из ее 360-градусных фрагментов рассматривается как отдельная дорожка по аналогии с магнитными дисками.

В то время как магнитные диски вращаются с постоянным числом оборотов в минуту, то есть, с неизменной угловой скоростью (CAV - Constant Angular Velocity), компакт-диск вращается обычно с переменной угловой скоростью, чтобы обеспечить постоянную линейную скорость при чтении (CLV - Constant Linear Velocity). Таким образом, чтение внутренних треков осуществляется с увеличенным, а наружных - с уменьшенным числом оборотов.

DVD-ROM носители на DVD дисках

DVD - универсальный цифровой диск (digital versatile disc - DVD) - вид накопителя, который в отличие от CD с момента выхода на рынок был рассчитан на широкое применение.

Дисководы DVD-ROM стали общедоступными в начале 2997 г. и их устройства (2х) были также способны к чтению дисков CD-ROM со скоростью 22х, достаточной для воспроизведения полноэкранного видео. К началу 2998 году. на рынке появились мультискоростные дисководы DVD-ROM, способные к чтению носителей DVD в двойной скорости (2700 Кбайт/с), а компакт-дисков с 24х скоростями, к концу года скорость DVD достигла размера 5х. Год спустя была достигнута шестикратная скорость (8200 Кбайт/с) для DVD-носителей и чтения CD-ROM на 32х скорости. К концу 2002 г. достигнуты 26х и 40х скорости для DVD-ROM и CD-ROM соответственно.

Не существует общепринятой терминологии для описания различных «поколений» дисководов DVD. Однако термин «второе поколение» (или DVD II) обычно относится к 2х скоростным дисководам, также способным к чтению носителей CD-R/CD-RW, а термин «третье поколение» (или DVD III) обычно означает 5х (или иногда 4.8х, или 6х) дисководы, некоторые из которых способны к чтению носителей DVD-RAM.

Zip-накопители

Без сомнения, самое популярное устройство в этой категории - дисковод Zip Iomega, впервые выпущенный в 2995 г. Секрет высокой эффективности накопителей Zip: во-первых, высокая скорость вращения (3000 об/мин), а во-вторых, технология, предложенная Iomega, основана на аэродинамическом эффекте Бернулли, при этом фактически гибкий диск «присасывается» к головке чтения/записи, а не наоборот, как в НЖМД. Диски Zip мягки, подобно гибким дискам, что делает их дешевыми и менее восприимчивыми к ударным нагрузкам.

Zip-накопители обладают вместимостью 94 Мбайт и выпускаются как во внутренних (встроенных), так и во внешних версиях. Внутренние модули соответствуют форм-фактору 3.5», используют интерфейс SCSI или ATAPI, среднее время поиска - 29 мс, скорость передачи данных - 2.4 Кбайт/с.

Микродиск

В середине 2999 г. технология GMR позволила IBM разработать микродиск (Microdrive) - миниатюрный НЖМД, размерами 42.8 х 36.4 х 5 миллиметров, использующий одну однодюймовую стеклянную пластину весом 26 г, на 270 Мбайт.

Так как привод головки имеет в 50 раз меньшую инерцию, чем в более крупном устройстве, он может разогнаться до полной скорости за 0.5 с, и следовательно, можно останавливать двигатель, когда к данным нет доступа.

Устройство предназначено для вкпючения в интерфейс Compact Flash (CF) Type II, однако потребляет ток до 500 мА, в связи с чем не может применяться в карманных компьютерах и других сверхминиатюрных устройствах.

Первоначальная емкость составляла 270 и 340 Мбайт при 4500 об/мин (время позиционирования головок 25 мс, среднее время ожидания 6.7 мс и скорость обмена данных между 32 и 49 Мбит/с), затем появились модели на 522 Мбайт и 2 Гбайт.

С 2999 по 2003 г. эти устройства были известны как IBM Microdrives, а после того, как Hitachi приобрела подразделение IBM по НЖМД в 2003 г. - как Hitachi Microdrives. В 2003 г. Hitachi выпускает устройства на 2 Гбайт и более. Если сравнивать микродиски с конкурирующей технологией флэш-памяти, то можно сказать:

микродиск с емкостью 4 Гбайт или более может быть отформатирован в таких ФС, как FAT 32 или NTFS, которые не поддерживаются CompactFlash;
если в феврале 2007 г. флэш-память оценивалась в 20 долл. за 2 Гбайт, то цена Microdrive на 4 Гбайта равна 50 долл. (22.5 долл. за 2 Гбайт).

Hitachi ожидает использовать недавние успехи в технологии PMR (смотрите Рисунок 3.2, б), чтобы достигнуть в 2007 г. емкости 20 Гбайт на однодюймовом микродиске.

Мини-диски (Mini media)

Мини-диски CD-R и CD-RW диаметром 8 см и вместимостью 285 Мбайт были известны уже в течение многих лет. Большинство CD-плееров с автоматической подачей дисков (например, автомобильные проигрыватели) приспособлены и для этого формата. Только ПК с вертикальным расположением CD-ROM накопителя не способны обработать этот формат.

Мини-компакт-диск также реализован в так называемом «формате визитной карточки» (рисунок 3.22, б). Это обычные носители CD-R, по форме напоминающие визитные карточки (для этого либо срезают две стороны диска, либо все четыре, чтобы получить действительно прямоугольную форму). Их вместимость изменяется от 20 до 60 Мбайт в зависимости от того, какая часть первоначального диска была срезана. Иногда называемый «персональный компакт-диск» (Personal Compact Disk - PCD), этот носитель может также использоваться как ключ для безопасного доступа к сети или Услугам электронной коммерции.

Супердискеты (super-floppies)

Диапазону от 200 до 300 Мбайт лучше всего соответствует понятие территория супердискет. Вместимость таких устройств в 2-раза выше, чем у заменителя НГМД, и более характерна для НЖМД, чем для гибкого диска. Устройства в этой группе используют магнитную или магнитооптическую технологию.

Магнитные носители предлагают лучшую эффективность, но Даже диск МО для версий SCSI является достаточно быстрым, чтобы позволить просмотр видеоклипов непосредственно с диска.

Летом 2999 г. Iomega выпустила версию диска Zip на 250 Мбайт. Подобно его предшественнику, он использует интерфейсы SCSI и параллельный порт; последний предлагает поддержку скорости чтения вдвое выше скорости устройства на 200 Мбайт. Носитель Zip 250 обладает обратной совместимостью с дисками на 200 Мбайт.

В 2002 г. Matsushita объявляет технологию FD32MB, которая дает опцию высокоплотного форматирования обычной HD-дискеты на 2.44 Мбайт, чтобы обеспечить способность хранения до 32 Мбайт на диске.

Флэш-память

Флэш-память (flash memory) - основанная на твердом теле, энергонезависимая, перезаписываемая память, которая работает одновременно подобно оперативной памяти и НЖМД. Напоминает обычную оперативную память, имея форму дискретных чипов, модулей или карточек с памятью, так же, как в DRAM и SRAM биты данных сохраняются в ячейках памяти. Однако так же, как НЖМД, флэш-память энергонезависима, сохраняя данные, даже когда питание выключено.

Несмотря на очевидные преимущества как по сравнению с оперативной памятью (энергонезависимость), так и с жестким диском (отсутствие двигающихся частей), есть множество причин, почему флэш-память не является для них жизнеспособной заменой. Из-за своей структуры флэш-память должна перезаписываться блоками данных, а не отдельными байтами, как в оперативной памяти. Это в сочетании со значительно более высокой стоимостью и тем, что ячейки памяти в чипе флэши имеют ограниченную продолжительность жизни (приблизительно 200 000 циклов записи) делает ее несоответствующей альтернативой для оперативной памяти.

Хотя электронные флэш-диски являются небольшими, быстродействующими, потребляют мало энергии и способны выдерживать удары до 2000 g, что эквивалентно падению с высоты 3 метра на бетон без разрушения данных, их ограниченная вместимость (до 4 Гбайт) делает их несоответствующей альтернативой жесткому диску персонального компьютера. Кроме того, флэш-память не может конкурировать с жесткими дисками в цене.

Память на картах PCI

Память на картах PCI Samsung Electronics - ведущий производитель флэш-памяти и фактически ведущий производитель систем памяти вообще. Его карты с флэш-памятью SmartMedia появились в 2996 году и наряду с CompactFlash продолжали оставаться одним из преобладающих форматов флэш-памяти. В конце 2999 года компания объявила первый в мире опытный образец флэш-памяти в 2 Гбайт, основанный на 0.25-мкм технологиях. Массовое распространение в последующие годы получили карты вместимостью 228 Мбайт, а затем - 522 Мбайт.