Компютрите отвътре и отвън карта на книгата

МАГНИТНИ ЛЕНТИ

            Характеристики:

• 
  Евтино запаметяващо устройство за масово приложение;
  
• 
  Многократно използване;
  
• 
  Бавен достъп;
  
• 
  Невъзможност за сортиране на данните;
  
• 
  Чувствителни към прах, влажност, топлина и магнитни влияния.
  

Ширина на лентата - 0.5, 0.25, 0.15 инча/1 инч = 2.54 см./

Том Файлове Сектори Блокове Символи

 

Капацитет  - от 800 МВ  /за настолни устройства/  до 8 GB/ за сървъри.

 

Касети (стримери) - разновидност на устройствата за запис на магнитна лента

 

Технология - магнитни ленти, разположени в малки  инчови касети с приблизителен размер на колода карти и по правило съхраняващи  120 или 250 МВ. Повечето предлагани на пазара устройства се свързват чрез интерфейса за дискови устройства и се монтират вътре в кутията. Други модели  се свързват външно чрез стандартен сериен порт.

         Метод на достъп - директен достъп до данните на диска.

        Скорост на въртене на диска - определя скоростта с която  дисковата плоча се върти около оста си. Измерва се в обороти за минута (rpm).

         Движение на магнитната глава за запис/четене - извършва се радиално спрямо диска, отвън навътре, над или върху повърхността на диска

Номерацията на пътечките - започва от външната страна на диска.

                       Плътност на записа - брой пътечки на инч.

Съхраняват най малкия размер данни, които могат да бъдат видоизменени в резултат на презапис. Формират се при физическо форматиране.

 

Цилиндър - набор от пътечки с един и същи номер. При твърдия диск всеки цилиндър включва по една пътечка от всяка повърхност.

          Служебна информация

• 
  Байтове за синхронизация, указващи за началото на всеки сектор;
  
• 
  Идентификационни заглавия, състоящи се от номерата на гравата за четене/запис, сектора и цилиндъра;
  
• 
  Байтове за контролна сума CRC (Cyclic Redundancy Check);
  
• 
  Кодове за откриване на грешки ECC (Error Correction Code);
  

Всички съвременни дискове поддържат технологията SMART (Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology), която предполага вътрешна диагностика на диска, определяща състоянието на  двигателя, магнитните глави, работните повърхности и контролера.

ТВЪРДИ МАГНИТНИ ДИСКОВЕ

 



ПАМЕТ НА КОМПЮТЪРА

МАГНИТНИ ЗАПОМНЯЩИ УСТРОЙСТВА

ОСНОВНИ ПОНЯТИЯ ЗА МАГНИТНИ ЗАПОМНЯЩИ УСТРОЙСТВА

МАГНИТНИ ЛЕНТИ

ОРГАНИЗАЦИЯ НА ЗАПИСА ПРИ МАГНИТНИТЕ ДИСКОВЕ

ТВЪРДИ МАГНИТНИ ДИСКОВЕ

RAID ТЕХНОЛОГИЯ

В края на 80 - те години компютърна система с 40 МВ твърд диск изглеждаше внушително. Днес диск със хиляда пъти по - голям капацитет е нещо обикновено. За това развитие допринесоха следните фактори:

• 
  Продажбите  на компютърни системи нарастват с огромни темпове;
  
• 
  Приложните програми изискват все повече място на твърдия диск.
  
• 
  Появата на нови приложения, като авангардни телекомуникационни услуги, видео по поръчка и телевизионни системи са немислими без съответната дискова памет.
  

 

Предназначение - за съхраняване основните данни и програми, необходими на компютъра за решаваните от него задачи.

 

Характеристики:

• 
  Сравнително бърз достъп;
  
• 
  Относително скъпи устройства;
  
• 
  Устройства,чувствителни на сътресение;
  

Съвременните дискове нямат фиксиран размер на сектори, както преди. Големината на сектора се изчислява в зависимост от обема информация, като се създават логически адреси, определящи мястото на информацията. Обикновено информацията се поддържа вертикално. Данните се четат или записват по цилиндри, започвайки от най-горната пътечка надолу, преди главите да се преместят към следващия цилиндър.

Най-общо дискът се състой от две части – дисков пакет и печатна платка.

• 
  Дискови повърхности (наричани често плочи) - при записване на данни, главите четене/запис се придвижват над нужното място на  плочата и променят магнитното му състояние. При четене се придвижват на същото място и прочитат това състояние.
  
• 
   Двигател въртящ плочите - завърта се при включването на захранването и продължава равномерно да върти плочите, докато не се изключи компютъра.
  
• 
   Глави за четене и запис - движат се над дисковите повърхности на разстояние от 2 до 3 микро инча. В резултат на малкото разстояние между главата и повърхността, е вероятно дисковете, които не са нивелирани или са подложени на вибрации, да бъдат разрушени физически, поради задиране на главите в плочите.
  

• 
  Микропроцесор - осъществява връзка между контролера и механичната част.
  
• 
  Схема за точно позициониране на главите.
  
• 
  Канал за четене и запис - преобразува цифровите сигналите от контролера във формат разбираем за механичната част (и обратното).
  
• 
  Буфер за данни - записват се  данните от или за сектора при четене и запис. 
  
• 
  Куплунг, към който се включва интерфейсният кабел.
  

Производителност = Време за достъп + Скоростта на трансфер на данни между паметта и диска + Налични буфери и кеш памет

Време за достъп (8-10 ms) = Време за търсене + Латентност

Време за търсене (seek time) - необходимото време за позициониране на главите за четене и запис върху конкретен цилиндър от диска

Латентност (latency) - времето за попадане на търсеният сектор от дадена пътечка под главата за четене и запис. Нейната средна стойност е равна на времето за половин оборот на диска. Латентността, се определя от скоростта на въртене на диска.

Скорост на въртене на диска. - Определя сe в брой обороти за една минута (rpm), Стойностите и за съвременните твърди дискове са 5400 rpm, 7200 rpm и 10000 rpm. Счита се, че за 3,5-инчовите дискове 10000 rpm е пределната скорост. За постигането на по-високи скорости е необходим по-малък формат на диска (form factor).

Скорост на трансфер на данни между паметта и диска - зависи от контролера на диска.

 

Налични буфери и кеш памет

Кеширането се отразява съществено върху производителността на диска, тъй като се избягва позиционирането на главите, откриването на съответния сектор и прочитането на данните.

 

Софтуерно кеширане на диска - то се зарежда при стартиране на операционната система. Всички операционни системи поддържат такова кеширане.

 

Хардуерно кеширане на диска – то е част от някои дискови контролери. Възможно е някои от EIDE и SCSI контролери да не разполагат с хардуерна кеш памет, но всички имат FIFO буфери (обикновено 128В).

 

Дисков буфер – всички съвременни дискове разполагат поне с 512КВ буфер. Те са известни още като look-ahead буфери, тъй като в тях се записва информацията от цялата пътечка, независимо от това дали всички данни се изискват в момента или не

 

Капацитет на диска

Нарастването на капацитета, се дължи на постигането на все по-голяма плътност на записа (повече байтове върху единица площ). Това стана възможно, благодарение на внедряването на няколко нови технологии:

• 
  Цифров запис - замяна на старата аналогова техника с цифрова. При цифровите дискове информацията се записва върху пътечка като поредица от точки, където всяка точка е магнитно определена като "on"или"off".  При аналоговите устройства данните се записват като непрекъсната вълна с променлив магнитен интензитет. Тази разлика позволява постигане на по-голяма плътност на записа / броят на магнитните точки на кв.инч върху магнитната дискова повърхност/.
  

• Използване на магнитно резистивни глави с много малка площ на запис. При голяма плътност на записа са необходими прецизни и малки глави, които да могат да се движат над повърхността върху въздушен слой с дебелина от неколкостотин атомни диаметъра. Тъй като размерът на точките е много малък четящата глава трябва да е много чувствителна и усилващата сигнала електроника, трябва да може да елиминира по-голяма част от шума.

• 
  Виртуалното елиминиране на грешки при  четене/запис с помощта на специални алгоритми. Технологията е представена от IBM през 91г. Нежелания шум се елиминира с алгоритмите PRML, разработени от NASA с цел елиминиране на шума от много слаби сигнали, получавани от космически уреди и системи. В дисковете този алгоритъм се обработва с високоскоростен сигнален процесор.
  

Благодарение на тези технологии, днес дисковете са не само с по-голям капацитет, но и с по-малък брой дискови повърхности и глави за четене и запис. Това значително опростява механиката на дисковете и ги прави по-надеждни.

За да създадат по-голям диск, производителите слагат няколко плочи. Повечето производители включват максимум четири, но IBM успя да вмъкне и пета плоча в стандартна, висока 1 инч кутия.

Съвременните дискове работят с плочи, които стандартно събират 20GB данни.  Според експерти, 80GB на плоча е граничен обем и за добавянето на повече данни ще бъдат необходими нови и по-скъпи технологии.