Įvadas
Šiame referate ,, Naujausi informacijos kaupikliai” aprašyta kietųjų diskų kūrimo, vystymo ir tobulinimo tendencijos nuo šeštojo dešimtmečio. Pateikiama nuosekli chronologinė seka kurinat IBM kietuosius diskus, bei kitus naujausius informacijos kaupimo įrenginius. Aprašyti techniniai duomenys informacijos kaupimo įrenginių. Aprašyti neišmontuojamieji diskai, išoriniai kaupikliai (Backing Storage) ir kiti įvairūs informacijos kaupimo irenginiai. Kietojo disko evoliucija
Kietojo disko vystymasis prasidėjo šeštojo dešimtmečio pradžioje. Nuo tada inžinieriai tobulino šį prietaisą įspūdingais tempais. Paveiksle matome IBM kietojo disko vystymąsi per pastaruosius 15 metų:
Kaip matome, 2006 metais prognozuojama kietųjų diskų talpa viršys 1 terabaitą.
Kietojo disko istoriją sudaro eilė technologinių atradimų. Šiame referate pateikiama chronologinė šių įvykių seka. Pažymėtina, jog beveik visada turėdavo praeiti tam tikras laiko tarpas tarp išradimo ir jo pritaikymo masinėje gamyboje.• Pirmasis kietasis diskas (1956): IBM sukūrė RAMAC. Jo talpa siekė 5MB, jį sudarė 50 24” pločio plokštelių. Jo tankumas sudarė 2000 bitų kvadratiniame colyje, o duomenų pralaidumas 8800b/s.• Pirmosios ore išliekančios (air bearing) galvutės (1962): IBM modelis 1301 nuleidžia galvučių skraidymo aukštį iki 250 mikrocolių. Jis yra 28MB talpos ir yra greitesnis ir tankesnis už RAMAC beveik 1000%.• Pirmas atjungiamas (removable) kietasis diskas (1965): IBM modelis 2310 yra pirmasis atjungiamas kietasis diskas. 1960-aisias tai buvo santykinai populiarus gaminys.• Pirmosios feritinės galvutės (1966): IBM modelis 2314 buvo pirmasis diskas su feritinėmis galvutėmis.• Pirmasis modernaus dizaino kietasis diskas (1973): sukuriamas IBM modelis 3340, dar vadinamas “Winchester”. Jis buvo 60MB talpos.• Pirmosios plonos galvutės (1979): IBM modelis 3370 jau turėjo plonas galvutes, daugelį metų nuo tol tapusias standartu.• Pirmasis aštuonių colių kietasis diskas (1979): IBM modelis 3310 yra pirmasis diskas su 8” skersmens plokštelėmis, tapusiomis standartu beveik dešimtmečiui.• Pirmasis 5.25 colių skersmens kietasis diskas (1980): Seagate ST-506 yra pirmasis 5.25” kietasis diskas.• Pirmasis 3.5” formos diskas (1983): RODIME pristatė RO352, naudojusį 3.5” skersmens plokšteles. Tai vienas svarbiausių kietųjų diskų standartų.
• Pirmasis išplėstinės plokštės (Expansion card) kietasis diskas (1985): Quantum pristato HARDCARD, 10,5 MB kietasis diskas, jungiamas į ISA lizdą, skirtas kompiuteriams, neturėjusiems kietojo disko jungties.• Pirmasis “Low-Profile” 3.5” kietasis diskas (1988): Conner Peripherals pristato CP3022, kuris buvo pirmasis 3.5” diskas su 1” aukščiu.• Pirmasis 2.5” kietasis diskas (1988): PrairieTek pristato kietąjį diską su 2.5” plokštelėmis. Šis standartas prigijo nešiojamų kompiuterių rinkoje.• Pirmasis diskas su magneto-atspariomis galvutėmis ir PRML duomenų kodavimu (1990): IBM modelis 681 buvo 857MB talpos ir pirmasis naudojo MR galvutes ir PRML.• Pirmasis 1.8 colių skersmens kietasis diskas (1991): Integral Peripherals 1820 yra pirmasis 5.25” kietasis diskas.• Pirmasis 1.3 colių skersmens kietasis diskas (1980): Hewlett Packard’s C3013A yra pirmasis 5.25” kietasis diskas.Dešimtajame dešimtmetyje kietieji diskai pradėjo vystytis milžiniškais šuoliais, o revoliucinių technologinių pokyčių sulaukė praktiškai visi kietojo disko komponentai.Kietųjų diskų vystymosi tendencijos
Kai kurie kietųjų diskų technologijos aspektai nesikeičia. Pavyzdžiui, dabartinių kietųjų diskų išorinis dizainas nedaug kuo skiriasi nuo 1980-ųjų metų 10MB talpos diskų. Kita vertus, kietojo disko talpa, patikimumas ir kitos charakteristikos nuo tada smarkiai patobulėjo. Apžvelkime keletą kietųjų diskų vystymosi tendencijų.• Tankumas: Kietojo disko paviršiaus tankumas ir toliau auga neįtikėtinu mastu, pralenkdamas net optimistiškiausias prognozes.Laboratorijose jau pasiekiamas 35 Gbitų kvadratiniame colyje tankumas, o dabartiniai diskai sutalpina 20GB vienoje 3.5” plokštelėje.Sekančiame grafike parodytas kietųjų diskų tankumo vystymasis nuo 1956 metų:
• Talpa: Kietųjų diskų talpa auga vis didėjančiais tempais. Jei 1981 metais kietasis diskas buvo 10MB talpos, tai 2000 metais kietieji diskai viršijo 10GB ribą, o netrukus vartotojams bus siūlomi 100GB talpos diskai.• Sukimosi greitis: Kietojo disko sukimosi greitis yra svarbi savybė, nes ji turi didelės įtakos bendram sistemos veikimo greičiui. Be abejo, kietieji diskai vis greitėja. Dabartinis standartas yra 7200 RPM, tačiau dar 2000 Seagate pristatė 15000 RPM SCSI kietąjį diską.
• Forma: Kietųjų diskų forma turi mažėjimo tendenciją. PC tipo kompiuteriai ir serveriai naudoja 3.5” skersmens diskus, o nešiojamieji kompiuteriai – 2.5”. Per sekančius kelis metus asmeniniai kompiuteriai ir tarnybinės stotys tikriausiai taipogi pereis prie 2.5” formos. Esminės kietųjų diskų mažėjimo priežastys yra didsenis mažesnių plokštelių standumas, didesnis sukimosi greitis ir patikimumas.• Patikimumas: Kietųjų diskų patikimumas gerėja kur kas lėčiau už aukščiau minėtas savybes. Kaip pagrindinė to priežastis pažymima sparti technologijų kaita, nes kur kas sunkiau tirti greitai besivystančio produkto patikimumą. Be to, konkurencinėje kovoje svarbiau tobulinti tokias savybes kaip disko talpa ar greitis. • RAID: Kažkada egzistavęs tik tarnybinėse stotyse, kelių diskų masyvo naudojimas vis dažniau naudojamas asmeniniuose kompiuteriuose. Tikėtina, jog per kelis sekančius metus RAID taps asmeninių kompiuterių standartu.• Sąsajos: Nors asmeninių kompiuterių rinkai buvo pasiūlyti tokie standartai kaip IEEE 1394 arba USB, dažniausiai pasitaikančiomis kietųjų diskų sąsajomis ir toliau išlieka IDE ir SCSI. Šios sąsajos nuo pat 1990-ųjų tobulėjo ir visą laiką atitiko ir realizavo gerėjančias pačių kietųjų diskų savybes.• Išoriniai kaupikliai(Backing Storage) yra:• magnetinių diskų įrenginiai; • optinių diskų įrenginiai; • magnetinių juostų įrenginiai; • magnetinių kasečių įrenginiai; • kieto kūno įrenginiai; • masinės informacijos įrenginai; • Keičiamasis magnetinių diskų įrenginys sudarytas iš diskų paketo, kuris patalpintas į įrenginį ir sujungtas su diskų pavaros mechanizmu. Paketai skiriasi diskų diametru ir skaičiumi. Minikompiuteriuose ir didžiuosiuose kompiuteriuose paplitę 11 – 10 colių diametro diskų paketas. Vieno disko paketas būna vadinamas disk catridge, kurio disko diametras būna iki 5 colių. Jis naudojamas mikrokompiuteriuose. Dirbant įrenginiui, skaitymo -rašymo mechanizmas save pozicionuoja ant kiekvieno paviršiaus pirmo takelio. Šį mechanizmą sudaro rankelių su skaitymo – rašymo galvutėmis kiekvienam paviršiaus rinkinys. Visos rankelės yra užfiksuotos tarpusavyje ir juda kartu. Diskui sukantis kelių tūkstančių apsisukimų per minutę greičiu per galvutes vyksta priėjimas prie jo paviršių.
• Takeliai vertikaliai virš vienas kito sudaro cilindrą. Vienas sektorius 8 – 128 takeliai • Kiekvieno disko paviršius sudarytas iš magnetinės medžiagos. 6 diskų pakete yra 10 įrašymo paviršių, o 11 diskų pakete – 20 įrašymo paviršių. Kiekvienas paviršius padalijamas į koncentriškus takelius (=200) ir sukomponuojamas į cilindrus, kiekvienas takelis padalijamas į sektorius (8 – 128). Diskai pekete nėra atskiriami. Todėl 6 ar 11 diskų visada laikomi vienu vienetu.Tokių diskų paketo talpa – virš 1 Gbaito.• Neišmontuojamieji diskai
• Būna viename neišardomame korpuse. Dauguma jų – tai Winehesterio tipo diskai, kurie naudojami mažose kompiuterinėse sistemose ir asmeniniuose kompiuteriuose. Jie yra mažesnio diametro – 3,5,8 colių. Juos pradėjo gaminti IBM, o dabar gamina daugelis. Tai hermetiniame korpuse įmontuoti standžios konstrukcijos kompaktiškai supakuoti diskų paketai. Galvutės guli ant diskų paviršių diskui sustojus! Gali dirbti drėgnoje ir agresyvioje patalpoje, yra didelės talpos. • Magnetinių diskų įrenginiai yra vienos pavaros, sukantys vieną diskelį įrenginiai. Jų sukimosi greitis yra 360 aps/min ir yra bent 10 kartų mažesnis negu Winchesterio. Mikrodiskeliai (microfloppy) yra 3.5 colio. Įmontuoti į kietą plastmasinį apvalkalą. Apvalkale yra griovelis, kuris automatiškai atidengiamas įterpus diskelį į kišenę, pastument spyruokliuojantį dvipusį dangtelį ir atidengiant diskelio paviršių. Diskelio talpa – 1.4 Mbaito. Naudojama kaip: mikrokompiuterio programinės įrangos nešėjai, duomenų kaupikliai iš vieno įrenginio juos pernešant įkitą, kaip mažų kietų diskų informacijos kopijų laikymo priemonės.
Kiti įvairūs įrenginiai
• Optinių diskų įrenginiai naudoja lazerius duomenims įrašyti ir skaityti.CD – ROM(Compakt Disk Read-only Memory) įtaisai nuskaito duomenis iš optinių infomacijos kaupiklių – kompaktinių diskų fiksuodami atsispindinčios nuo diskų paviršiaus šviesos intensivumą diskui sukantis. Konstruojami taippat kaip audijo CD, sukaupia iki 55 Mbaito informacijos. Priėjimo(access) sparta mažesnė ir prie magnetinių diskų. Naudojami kuriant darbus, katalogus, enciklopedijas, programinę įrangą, grafinius vaizdus, garsus.WORM(Write Ones Read many)panašus į fiksuotų magnetinių diskų įrenginį , čia duomenys į diską rašomi jų šabloną įdedant į diską didelio tikslumo lazerinio spinduliu. Duomenų skaitymas atliekamas taip pat kaip ir CD atveju. WORM diskai yra keičiami. Jie atrodo kaip ir CD diskai, turi 40 000 takelių, kurie dalijami į 25 sektorius, yra iki 1 Gbaito talpos. Naudojami sistemose su dideliais priimamos informacijos srautais, norint ją panaudoti kitais kartais.
EO(Erasble Optical) įrenginys į diską įkaitina dėmes ant disko paviršiaus, kuris yra padarytas iš specialaus lydinio. Magnetinei molekulei lydinio paviršiuje magnetinio lauko yra išrikiuojamos, kai jas įšildo lazerio spindulys, bet ataušusios palieka įmagnetinta pusiau pralaidų šabloną, kuris yra panašus į magnetiniame diske esantį. Čia duomenis gali būti perrašomi, tačiau rašymo ir skaitymo greičiai yra daug lėtesni negu WORM.Magnetinių juostų įrenginiai kaupia informaciją į magnetinį juostą. Juostos būna 1/2, 1/4 colio, 8 mm pločio. Juostiniuose įrenginiuose su tiekiančiąja ir imančiąja rėtėmis naudojama 1/2 colio pločio ir 2400 pėdų bėgio magnetinė juosta, praeinanti pro rašymo ir skaitymo galvutes bei vakuuminius stovus, apsaugančius nuo staigių sustojimų ir startų, jėgų poveikio. Saugo iki 40MB informacijos. Duomenys kaupiami 7 – 9 takeliuose. Rašymas vyksta po bloką, praleidus įrenginį, įrašius ir vėl sustabdžius. Rašymas nevyksta greitėjimo ir stabdymo metu, eikvojant 3/4 colio joustas. Panašiai per skaitymo galvutę vyksta ir skaitymas. Informacijos pateikimo greitis čia gali būti iki 1.25 * 106 baitų per sekundę. Praktinė magnetinė talpa~20MB (dėl pauzių juostoje)Magnetiniai juostlaikiai (cartidges) yra panašūs į kasetes įtaisai, kuriuose juosta daug tiksliau fiksuota. 1/2 colio juostlaikiuose būna 600 pėdų juostos, galinčios sukaupti 60 – 1500 MB informacijos. Duomenų skaitymo ir rašymo greitis 2.5 MB/sec ¼ colio juostolaikiai tūri 1000 pėdų juostos, galinčios kaupti 250MB informacijos. O 8 mm juostlaikiai talpina iki 10 GB informacijos.• Kieto kūno kaupimo įrenginiai(solid state storage) yra stacionarūs (be judesio) kaupikliai. Jų informacijos pasiekimo sparta yra mežesnė nei RAM ir ROM ir todėl jie netinka pagreitinei atminčiai. Jie brangūs. Šiuo metu kaip išoriniai kaupikliai naudojamos magnetinių burbuliukų (bubble) atmintys ir CCD (Charged Coupled Devices) – krūvių porų įrenginiai, pagaminti pagal MOP technologiją. CCD yra spartesni už burbuliukų atmintis, bet jie yra ištrinamų išjungus maitinimą atminčių tipas, o burbuliukų – neištrinamo tipo atmintys.Masinės informacijos kaupimo įrenginiai – tai automotizuotos diskų ir juostlaikių tipo bibliotekos. Jų talpos – šimtai ir tūkstančiai Gbaitų.• Fiziniai ypatumai: Voliumas(volume) – fizinė kaupimo terpė, kuri gali būti informacija įrašoma ar nuskaitoma.(pvz.:fiksuoti kieti diskai, diskų paketai, lankstus diskai, CD-ROM, disklaikiai (disk catridge), juostlaikiai (tape catridge)). Inicializacija – į disko volumą visų takelių duomenų baitus nulių įrašymas. Perinicializavimas ištrina visus duomenis. Formatavimas – pastovaus šablono tuščių sektorių įrašymas ant takelių. Diskelių formatavimo programa atlieka ir inicializaciją. Magnetinių juostų atveju formatas apsprendžiamas, kai juosta uždedama ant ritės. Duomenų blokai formatuojami, kai jie įrašomi į juostą. Pvz.: dvipusis lankstus su 80 takelių kiekvienoje pusėje, 9 sektoriais takelyje, 512 duomenų baitų sektoriuje yra 720 KB talpos (9 * 80 * 2 * 512). Pasikeičiant duomenimis skirtinguose kompiuteriuose turi sutapti ne tik volumai bet ir formatai.