80. Носії інформації. Жорсткі диски. Оптичні диски.

 Носії інформації. Жорсткі диски. Оптичні диски.

Носі́й інформа́ції (data medium) — матеріальний об'єкт або середовище, призначений для зберігання даних. Останнім часом носіями інформації називають переважно пристрої, призначені для зберігання файлів даних у комп'ютерних системах, відрізняючи їх від пристроїв для введення-виведення інформації та пристроїв для обробки інформації.

Класифікація

За формою сигналу, який використовується для запису даних, розрізняють аналогові та цифрові носії. Для перезапису інформації з аналогового носія на цифровий чи навпаки необхідно застосовувати аналогово-цифрове чи цифро-аналогове перетворення сигналу.

За призначенням розрізняють носії

·         Для використання на різних пристроях

·         Вмонтовані у певний пристрій

За стійкістю запису і можливістю перезапису:

·         Постійні запам'ятовуючі пристрої (ПЗП), зміст яких не може бути змінено кінцевим користувачем (наприклад, CD-ROM, DVD-ROM). ПЗП в робочому режимі допускає тільки зчитування інформації.

·         Записувані пристрої, у які кінцевий користувач може записати інформацію тільки один раз (наприклад, CD-R,DVD-R, DVD+R, BD-R).

·         Перезаписувані пристрої (наприклад, CD-RW, DVD-RW, DVD+RW, BD-RE, магнітна стрічка тощо).

·         Оперативні пристрої забезпечують режим запису, зберігання й зчитування інформації в процесі її обробки. Швидкі, але дорогі ОЗП (SRAM, статичні ОЗП) будуються на основі тригерів, повільніші, але дешеві різновиди (DRAM, динамічні ОЗП) будуються на основі конденсатора. В обох видах оперативної пам'яті інформація зникає після відключення від джерела струму. Динамічні ОЗП потребують періодичного оновлення вмісту - регенерації.

За фізичним принципом

·         перфораційні (з отворами або вирізами) - перфокарта, перфострічка

·         магнітні - магнітна стрічка, магнітні диски

·         оптичні - оптичні диски CD, DVD, Blu-ray Disc

·         магнітооптичні - Магнітооптичний компакт-диск (CD-MO)

·         електронні (використовують ефекти напівпровідників) - карти пам'яті, флеш-пам'ять

За конструктивними (геометричними) особливостями

·         Дискові (магнітні диски, оптичні диски, магнітооптичні диски)

·         Стрічкові (магнітні стрічки, перфострічки)

·         Барабанні (магнітні барабани)

·         Карткові (банківські картки, перфокарти, флеш-карти, смарт-картки)

Іноді носіями інформації також називають об'єкти, читання інформації з яких не потребують спеціальних пристроїв - наприклад паперові носії.

Місткість носія інформації

Місткість цифрового носія означає кількість інформації, яку на нього можна записати; її вимірюють у спеціальних одиницях — байтах, а також у їхніх похідних — кілобайтах, мегабайтах тощо, або ж у кібібайтах, мебібайтах тощо. Наприклад, місткість найпоширеніших CD-носіїв становить 650 або 700 МБ, DVD-5 — 4,37 ГБ, двошарових DVD 8,7 гб, сучасних жорстких дисків — до 10 Тб (станом на 2009 рік).

Опти́чний диск — носій даних у вигляді пластикового чи алюмінієвого диска, призначеного для запису й відтворення звуку, зображення, буквенно-цифрової інформації тощо за допомогою лазерного променя. Щільність запису — понад 10⁸ біт/см.

Перші оптичні диски, що записували відео в аналоговому форматі (Laserdisc) були винайдені фірмою Philips у 1960-х i випущені на ринок в 1970-х в коомперації з фірмою MCA. Накопичений досвід дозволив приступити до випуску CD-ROMів на початку 1980-х (Philips та Sony).

Жорсткий диск, у комп'ютерному сленгу — «вінчестер», — постійний запам'ятовувальний пристрій ЕОМ. Постійний, означає, що на відміну від оперативної пам'яті, продовжує зберігати дані після вимикання струму.

Перші тверді диски з'явилися на початку 70-х років. Вони мали ємкість не більше десятка кілобайтів. У 1973 році фірма IBM випустила жорсткий диск моделі 3340, що вперше об'єднав в одному нероз'ємному корпусі пластини диска й голівки, що зчитують. При його розробці інженери використали коротку внутрішню назву «30-30», що означало два модулі (у максимальному компонуванні) по 30 Мб кожний. Кеннет Хотон, керівник проекту, через співзвучність назви з позначенням популярної мисливської рушниці «Winchester 30-30» запропонував назвати цей диск «вінчестером»^[1]

З часом ємкість твердого диску зросла в тисячі разів хоча його будова не дуже змінилась.

Характеристики

Інтерфейс — набір, що складається з ліній зв'язку, сигналів, що посилають по цих лініях, технічних засобів, що підтримують ці лінії, і правил обміну. Сучасні накопичувачі можуть використати інтерфейси ATA (AT Attachment, він же IDE — Integrated Drive Electronic, він же Parallel ATA), (EIDE), Serial ATA, SCSI (Small Computer System Interface), SAS, FireWire, USB, SDIO і Fibre Channel.

Ємність (англ. capacity) — кількість даних, які можуть зберігатися накопичувачем. Ємність сучасних пристроїв досягає 3072 Гб. На відміну від прийнятої в інформатиці (випадково) системі префіксів, що позначають кратну 1024 величину, виробниками при позначенні ємності жорстких дисків використовуються кратні 1000 величини. Так, напр., ємність жорсткого диска, маркованого як «200 Гб», в дійсності складає 186,2 Гб.

Фізичний розмір (форм-фактор) — майже всі сучасні накопичувачі для персональних комп'ютерів і серверів мають розмір або 3,5, або 2,5 дюйма. Останні частіше застосовуються в ноутбуках. Інші розповсюджені формати — 1,8 дюйма, 1,3 дюйма і 0,85 дюйма

Час доступу (англ. random access time) — від 3 до 15 мс, як правило, мінімальним часом відрізняються серверні диски (наприклад, у Hitachi Ultrastar 15K147 — 3,7 мс^[2]), максимальним із актуальних — диски для портативних пристроїв (Seagate Momentus 5400.3 — 12,5 ^[3]).

Швидкість обертання диску (англ. spindle speed) — кількість обертів шпинделя за хвилину. Від цього параметра в значній мірі залежать час доступу й швидкість передачі даних. В наш час^[Коли?] випускаються вінчестери з такими стандартними швидкостями обертання: 4200, 5400 (ноутбуки), 7200 (персональні комп'ютери), 10 000 і 15 000 об./хв. (сервери і високопродуктивні робочі станції).

Надійність (англ. reliability) — визначається як середній час наробітку на відмову (Mean Time Between Failures, MTBF). Див. також Технологія SMART. (S.M.A.R.T. (англ. Self Monitoring Analysing and Reporting Technology) — технологія оцінки стану жорсткого диска вбудованими апаратурами самодіагностики, а також механізм оцінки часу виходу його з ладу.)

Кількість операцій вводу-виводу за секунду — у сучасних дисків це близько 50 оп./сек при довільному доступі до накопичувача й біля 100 оп./сек при послідовному доступі.

Рівень шуму — шум, що відтворює механіка накопичувача при його роботі. Вказується в децибелах. Тихими накопичувачами вважаються пристрої з рівнем шуму близько 26 дб і нижче.

Опірність ударам (англ. G-shock rating) — опірність накопичувача різким перепадам тиску або ударам, вимірюється в одиницях припустимого перевантаження g у включеному й виключеному стані.

Швидкість передачі даних (англ. Transfer Rate):

·         Внутрішня зона диска: від 44,2 до 74,5 Мб/с

·         Зовнішня зона диска: від 74,0 до 111,4 Мб/с

Рівень шуму

Рівень шуму — шум, що його виробляє механіка накопичувача при його роботі. Вказується в децибелах. Тихими накопичувачами вважаються пристрої з рівнем шуму близько 26 дБ та нижче. Шум складається з шуму обертання шпинделя (в тому числі аеродинамічного) і шуму позиціонування.

Для зниження шуму від жорстких дисків застосовують такі методи:

·         Програмний, за допомогою системи, вбудованої в більшість сучасних дисків, AAM. Перемикання жорсткого диска у малошумний режим призводить до зниження продуктивності в середньому на 5-25 %, але робить шум при роботі практично нечутним.

·         Використання шумопоглинаючих пристроїв^[4], закріплення дисків на гумових або силіконових шайбах або навіть повна заміна кріплення на гнучку підвіску.