Růst datových potřeb Pojem velkokapacitní se mění v čase Dříve několik MB, dnes stovky GB až TB

Transkript

1 Záznamová média Informační systémy 2 Záznamová média Růst datových potřeb Pojem velkokapacitní se mění v čase Dříve několik MB, dnes stovky GB až TB IS

2 Děrné štítky Karton + díry Děrná páska Více štítků za sebou

3 Záznamová média Stručný vývoj magnetická páska použita jako záznamové médium 1956 IBM uvedlo 1. pevný disk 1971 první disketa (od IBM) první hudební CD v prodeji (vyvinuto 1979) 1983 první 3,5 harddisk 1985 první CD-ROM 1988 první 2,5 harddisk 1994 Zip médium představeno firmou Iomega 1994 vyrobeno CD-R 1996 první DVD 1998 technologie SuperDLT magn. pásek... IS

4 Počátky výpočetní techniky (50. léta 20. st.) Rotující buben z nemagnetického materiálu s nanesenou feromagnetickou vrstvou řada čtecích a zápisových elektromagnetických hlav Počet hlav = délka slova procesoru Četlo se a zapisovalo celé slovo Každá kombinace otvorů odpovídala jedné adrese paměti Průměrná přístupová doba rovna polovině otáčky bubnu

5 Záznamová média Pevný disk 1956 IBM RAMAC kotoučů kapacita 5 MB IS

6 Záznamová média Dělení záznamových médií dle fyzikálního principu (magnetické, optické, magneto-optické) dle typu záznamového média (páskové, diskové, polovodičové) dle výměnnosti média dle kontaktu čtecí/záznamové hlavy s médiem dle pohybu hlav při práci paměti IS

7 Záznamová média Dělení záznamových médií magnetická optická ostatní Hard disk Disketa Pásky CD DVD Blue Ray Disc Holografický disk IS ZIP MO média Flash memory 7

8 Záznamová média Magnetická média nosič potažený tenkou feromagnetickou vrstvou záznamová hlava polarizuje částice v magnetické vrstvě lze je snadno poškodit pásková, disková (pevné disky, pružné disky) IS

9 Přelom 60. a 70. let plast o síle 120 mikrometrů Nanesen magnetický materiál mikrometrů Celé pokryto ochranou nemagnetickou vrstvou mikrometrů Čtení a zápis pomocí čtecích a zapisovacích hlav Rychlost čtení znaků za 1s (30x 40x rychlejší než děrný štítky) Použití až x Délka není normována Zápis dat do stop, poslední stopa synchronizace dat 10 bitů na 1 mm 35,6 x 83 mm = znaků 406 x 114 mm = znaků

10

11 Způsob záznamu Disketa/disk sektor formátování: BOOT RECORD FAT ROOT DIRECTORY stopa cylindr (všechny stopy nad sebou ROZDÍL: identifikátor stopy identifikátor sektoru možnost vlastního formátování záznam na 1 stopu 1 sektor: 571 B neformátovaných dat 512 B formátovaných dat

12 Způsob záznamu Disky cylindr hlavička vystavování hlaviček: krokový motorek vystavovací cívka (lineární motor) formátování: BOOT RECORD FAT ROOT DIRECTORY access time: doba vystavení + doba čekání prokládání (interleave) zone bit recording (ZBR)

13 Disky cylindr hlavička Způsob záznamu Alokační jednotka (cluster): nejmenší logická datová jednotka na disku zaváděna z důvodů adresace obsahuje jeden nebo více sektorů (až 64 sektorů) BOOT RECORD ROOT DIRECTORY VFAT #2 VFAT #1 (12 32 bitů) NTFS (New Technology File System) -náhrada FAT -VFAT

14 Způsob záznamu NTFS je upřednostňovaný systém souborů pro Windows 7 + Schopnost automatického zotavení z některých chyb souvisejících s diskem Vylepšená podpora větších pevných disků Lepší zabezpečení, protože lze používat oprávnění a šifrování pro omezení přístupu k určitým souborům pro určité uživatele Oddíl lze převést na systém souborů NTFS z jiného typu souborového systému. Systém FAT32 používal se v některých dřívějších verzích systému Windows a v současné době se používá u většiny jednotek USB Flash. nemá stejné funkce související se zabezpečením jako systém NTFS má omezení velikosti - v oddílu FAT32 nemůžete uložit jeden soubor větší než 4 GB

15 Magnetická média Pevné disky Vzdálenost hlav od povrchu plotny

16 První diskety v roce " (203,2 mm) ,25" (133,3 mm) ,5" (88,9 mm) Disketa se skládá z plastového obalu a vnitřního nosiče s magnetickou vrstvou. Data jsou na diskety ukládána do tzv. sektorů o velikosti např. 512 bytů které tvoří kruhové stopy. V případě fyzické poruchy sektoru je možno v alokační tabulce označit sektor jako vadný

17 Magnetická média Pevné disky Disková pole (RAID = Redundant Array of Independent {Inexpensive} Disks) vícenásobné diskové pole levných disků je typ diskových řadičů, které zabezpečují pomocí určitých speciálních funkcí koordinovanou práci dvou nebo více fyzických diskových jednotek. Zvyšuje se tak výkon a odolnost vůči chybám nebo ztrátě dat. z několika menších disků vytvoříme jeden větší několik úrovní (levels) dle funkcí Nejčastější: RAID 0 (prokládání stripping), RAID 1 (zrcadlení mirroring), RAID 5 (používá dva paritní disky, přičemž na každém z nich je parita vypočtena jiným způsobem)

18 Použity poprvé roku 1926 pro záznam zvuku pevné medium sestávající z magnetické vrstvy nanesené na plastové pásce. Patří sem prakticky všechny běžně používané audio a videokazety a zálohovací pásky v mainframech. První magnetický pásek byl 6,5 mm široký a navíjel se na cívku. Střih, úprava po válce rozvoj audio, video a různé další formáty pásek Nahrávaní videa vynález šroubovicového snímání (rotační hlava). Nejdříve kotoučové, později kazetové pásky Oracle 5TB

19 Magnetické pásky Způsob záznamu používány od dob sálových počítačů kontaktní záznam pomalé sekvenční vyhledávání dat (musíme přetočit část pásky) použití: zálohování, archivace - IBM až 200 stop na šířku pásky kapacity okolo 1 TB zápis rychlostí 100 MB/s vhodné pro zálohování

20 Vyrobeny ze silně magnetických materiálů. Nejspolehlivější zálohovací média (100 let). kapacity jsou 1,3 GB, 2,6 GB, 5,2 GB a 9,1 GB V čtecí a zápisové hlavě malá cívka vytvářející slabé magnetické pole. lokální zmagnetování vrstvy se provede jen v těch místech, která jsou laserem ohřátá na Curieho bod. Čtení odrazivost zmagnetovaných a nezmagnetovaných míst na povrchu disku se liší. Zápis dat na magnetooptický disk pomocí zapisovací hlavy a laserového paprsku

21 Optická média laser pro záznam i čtení základní princip u všech typů optických médií je stejný necitlivá na magnetické pole či otřesy základní typy: CD, DVD, BD, HD-DVD

22 Technické prostředky počítačové techniky Compact Disc Způsob záznamu: původně pro záznam zvuku Pit Pole Disk Čočky z polykarbonátu průměr 12 cm Čočky tloušťka 1,2 mm zápis do spirály, laser 780 nm metoda CLV (Constant Linear Velocity) pity (díry) vs. landy (stupně) Fotodioda spirálová stopa standard - Yellow book standard přenosové rychlosti: 150 kb/s Polopropustné zrcadlo Laser

23 Technické prostředky počítačové techniky ORGANIZACE DAT ( na CD ROM ) Pole a prohlubně na discích nepředstavují nuly ani jedničky, ale jednička je vyvolána změnou odraženého laserového paprsku stav, kdy nedojde ke žádná změně, reprezentuje nulu Datový sektor se skládá z B tvořených : synchronizační hlavičkou hlavičkou s adresou sektoru jádrem sektoru tvořeným datovou částí 288 B dlouhá část pro opravný kód EDC/ECC

24 Optická média DVD (Digital Versatile Disc) podobná technologie jako u CD vlnová délka laseru 640 nm předlisovaná drážka u zapisovatelných disků mohou být dvouvrstvá a oboustranná

25 Technické prostředky počítačové techniky Digital Versatile Disc 1999 první film distribuovaný na DVD menší pity více stop dvě strany, dvě vrstvy na každé straně 4,7 GB v jedné vrstvě porovnání CD a DVD Řada formátů DVD Video, DVD ROM, DVD-R, DVD-RW, DVD RAM, DVD+RW vrstva DVD

26 Paměťová média - externí CD, DVD, Blu-ray disk Čtení a zápis pomocí laseru CD: 700 MB DVD: 4,7 17,1 GB BD: GB

27 Trendy v oblasti záznamových médií Blue Ray Disc přepisovatelný disk zhuštění záznamu dvě vrstvy laser s kratší vlnovou délkou 36 MB/s nahrávání HDTV

28 Slepá cesta HD-DVD (AOD = Advanced Optical Disc) modrý laser 405 nm kapacita: 20 GB jednovrstvá, 32 GB dvouvrstvá přepisovatelná média vzhledem k rozhodnutí hollywoodských producentů řešení neúspěšné

29 Paměťová média - externí Archival Disc s kapacitou 300 GB až 1 TB Disk je oboustranný každá strana nabídne tři vrstvy pro zápis První generace formátu Archival Disc s kapacitou 300 GB by přitom měla být na trhu dostupná v roce Další zdokonalení technologie má umožnit zvýšení kapacity na 500 GB až 1 TB.

30 Holografický víceúčelový disk (HVD) Bodový kód viditelný z určitého úhlu podle natočení osy laserového paprsku 1947 Denis Gabor vynález holografie 1960 konstrukce laseru 2004 specifikace HVD 3,9 TB 1 Gb/s

31 Holografické disky (Holographic Versatile Disc) - data jsou v nich na rozdíl od CD nebo DVD zapisována trojrozměrně, První komerční mechaniku pro holografické disky uvedeny na trh v roce 2008 Maxwell, Tapestry,... cena driveru: 18 tis. $, médium: 180 $ kapacita: na jednu plotnu 500 GB střední doba mezi poruchami: hodin archivační doba: 50 let současnost: 6 TB, 20ti vrstvový disk (Holographic Versatile Disc - HVD) dosažitelná kapacita - 1,6 TB přenosová rychlost MB/s průměr 130 mm, tloušťka 3,5 mm

32 Holografické disky Záznam: Při záznamu se laserový paprsek rozdělí na paprsky dva - referenční a datový. Jejich interferencí vzniknou kontrastní světlé a tmavé body - analogické pitům při záznamu CD. Nevzniknou však v ploše, ale v prostoru. Optika mechaniky je nastavena tak, že k této interferenci dochází v záznamové fotocitlivé vrstvě média. V něm tento "světelný obraz" zůstane zachován, respektive data uložena. Jemnými změnami v úhlu referenčního paprsku, případně změnou vlnové délky lze dosáhnout toho, že v jednom místě záznamové vrstvy může být nahráno několik na sobě nezávislých datových stop

33 Holografické disky Čtení: Při čtení se disk "prosvětluje" referenčním paprskem, optický datový záznam je tak promítán na optoelektronické čidlo, z jehož elektrického výstupu se zpět dekóduje původní datový signál. Všechny potenciální záznamy jednoho místa jsou čteny najednou (paralelně), což umožňuje dosahovat vysokých rychlostí čtení

34 35 SSD Solid-State Drive Pevný disk bez pohyblivých částí Výhody: Tichý chod Nezahřívá se příliš Nízká spotřeba energie Malé rozměry Vysoká přenosová rychlost Nevýhody: 1978 Texas Memory Systems (16 kb) Dnes 512 GB, rychlost čtení 800 MB/s Omezený počet přepsání jedné buňky

35 Paměťové karty I Pro různá elektronická zařízení Boj o standardy CompactFlash (CF) 1994 SanDisk Corporation 128 GB Digitální fotoaparáty a kamery Pevné disky v průmyslových počítačích

36 Paměťové karty II Memory Stick 1998 Sony (128 MB) Dnes 32 GB Nahrazována SD XD-Picture Card 2002 Olympus a Fujifilm Pro digitální fotoaparáty V porovnání s předchozími je rychlejší a má malou spotřebu energie

37 Paměťové karty III Secure Digital (SD) Výhody: Nízká a klesající pořizovací cena Minimální poruchovost Miniaturní provedení Dobrá přenosová rychlost Velké rozšíření Univerzálnost Nevýhody Kompatibilita se staršími zařízeními

38 USB flash paměť IBM USB Memory Key (8 MB) standardní kapacita do 512 GB okolo 35 MB/s Výhody Vyšší fyzická odolnost Nemá pohyblivé části Kompatibilní rozměry Velká kapacita Snadná připojitelnost přes USB Nevýhoda Flash-disků: omezený počet zápisů (statisíce)