Háttértárolók. a) Az IBM PC kompatibilis számítógépek megjelenésekor a legelterjedtebb háttértár a

Átírás

1 Háttértárolók A számítógép a programokat és az adatokat a feldolgozás ideje alatt a RAM-ban tárolja. A gép kikapcsolásával ennek tartalma elvész. Az adatok feldolgozási időn kívüli tárolását különféle háttértárakon lehet megoldani. A háttértár két főrészből áll: Adathordozó (lemez vagy szalag), feladata a két állapotú jelek, a 0 vagy 1 rögzítése Meghajtó: a lemez vagy szalag mozgását, az írás-olvasás pozícionálás vezérlését végzi A háttértárak legfontosabb jellemzői: Kapacitás: az adathordozón tárolható maximális adatmennyiség Hozzáférési idő: a háttértár gyorsaságára jellemző adat, egy teljes írási-olvasási művelet időszükséglete ms-ban Adatsűrűség: megmutatja, hogy a lemezhordozó egységnyi felületén mennyi adat fér el, mértékegysége bit/inch (1 inch=2,54 cm) A személyi számítógépek környezetében gyártástechnológiai szempontból ma két fajta háttértárolót különböztetünk meg. 1) A mágneses háttértárak a) Az IBM PC kompatibilis számítógépek megjelenésekor a legelterjedtebb háttértár a flopi (FD: Floppy Disk) volt. Mint szinte minden, ez is nagy fejlődésen ment keresztül. A floppymeghajtók csoportosításánál a két legfontosabb szempont a fizikai felépítés (méret) és a tárolókapacitás. A méretek inch-ben (jele: ") vagy német nyelvterületen zollban értendőek és az alkalmazott mágneslemez átmérőjére vonatkozik. (1 hüvelyk = 1 inch = 1 zoll = 2.54 cm) Ezek alapján megkülönböztetünk 5.25" és 3.5" átmérőjűlemezt kezelőtípusokat: 5.25 col-os típus - Eredetileg (IBM PC, XT) 360 kilobájt adatot tudtak tárolni egy lemezen, a később megjelent PC AT számítógépekben, nagyobb adatsűrűségű lemezt használva, ugyanez a méretűmeghajtó már 1.2 megabyte kapacitású volt. Ezt a típust napjainkra teljesen felváltotta a 3.5 hüvelykes kivitel. 3.5 col-os típus - Az előző típus továbbfejlesztett változata, mely 720 kilobájtot tudott tárolni, nagyobb adatsűrűségűlemezt használva ma már 1.44 megabájt kapacitást érhetünk el. A mai PC-k szinte kizárólag az 1.44 megabájtos típust használják. Az adatok felírása és visszaolvasása elektromágneses úton történik. Mindkét típus rendelkezik olyan fizikai, azaz szoftver úton nem feloldható írásvédelmi (write protect) lehetőséggel, amely az adatok nem kívánt felülírását vagy törlését akadályozza meg. Ilyen nem kívánt felülírás történhet gondatlan kezelésből, de okozhatja számítógépes vírus is. Ahhoz, hogy a floppy-n lévőmágneses réteg alkalmas legyen az adatok fogadására, létre kell hozni rajta a tároláshoz szükséges struktúrát. Ezt a folyamatot formázásnak (formattálásnak) nevezzük. A formázás során a lemezen létrejönnek a sávok, track-ek és szektorok. Ha a formázást végző

2 program hibás részt talál a lemezen, úgy a hibás részre esőszektorokat kihagyja a további feldolgozásból. A hibás szektorok csökkentik a lemez felhasználható kapacitását. A sávok és track-ek száma a különbözőtárolókapacitású lemezeken eltérő. Az 1.44 Mb-os floppymeghajtóban formázott lemez esetén 80 sávot és egy track-en 18 szektort találunk. Egy szektor mérete 512 byte. Szintén a formázó program feladata, a fájl-ok tárolásához szükséges, az operációs rendszer által használt lemezrészek (pl. FAT, boot szektor, stb.) kialakítása is. Az alábbi táblázat a floppy meghajtók méret és tárolókapacitás szerinti felsorolását, valamint a hozzájuk tartózó lemezek típusait tartalmazza. DS DD 3.5" 720 KB 5.25" 360 KB DS HD 1.44 MB 1.2 MB DS ED 2.88 MB - A floppylemezeken lévőrövidítések magyarázata: Rövidítés angolul magyarul SS single sided egyoldalas (már nem használatos) DS, vagy 2S double sided kétoldalú (mindkét oldalon írható) SD single density egyszeres sűrűségű(már nem használatos) DD double density kétszeres sűrűségű HD high density nagy sűrűségű ED extra density extra sűrűségű Hajlékonylemez formázása Ahhoz, hogy egy floppy lemezre adatokat írhassunk, legalább egyszer előkell készítenünk az adatok helyét. Ezt a műveletet nevezzük a lemez formattálásának vagy formázásának. Napjainkban a piaci kínálat nagy többsége előre formázott lemezekből áll, mégis előfordulhat, hogy szükségünk van egy lemez megformázására. Akkor is a formázás műveletet használjuk, ha teljesen le kívánunk törölni egy lemezt, de mivel azon sok állomány található, a formázás gyorsabb, mint a fájlok egyenkénti törlése. A formázáshoz nyissuk meg a Sajátgép mappát. Egyszeres kattintással jelöljük ki a formázni kívánt (A: vagy B:) meghajtót, majd válasszuk a Fájl menü Formázás parancsát. b) A hajlékony lemez kiváltására a kapacitása miatt több lemezes eszközt kifejlesztettek, de egyik sem tudott általánosan elterjedtté válni. Az egyik ilyen alternatív megoldás a Zip drive, ami 250 és 750 MB-os kapacitással kapható. c) A másik megoldás méretben majdnem megegyezik a flopival. Ez az a:drive. Ennek lényege, hogy a meghajtójába a hagyományos flopi is behelyezhető. Kapacitása 120 MB.

3 d) A merevlemezek (HD: Hard Disk),más néven winchesterek szintén mágneses elvűadattárolást valósítanak meg. Itt a lemez egy kemény fémkorong, ami egy légmentesen elzárt egységben található. Egy egységen belül lehet akár több lemez is. A lemezek mindkét oldalára lehet adatokat írni. A nagy adatsűrűséget azzal lehet elérni, hogy az író-olvasó fejet sokkal közelebb viszik a lemezhez, mint a flopinál. A lemez fordulatszáma 5400, 7200 vagy percenként, azaz előfordul, hogy az író-olvasó fej és a lemez egymáshoz viszonyított sebessége 100 km/h feletti. Ekkora sebességnél megvalósítható, hogy a fej mint egy légpárnás járműlebeg a lemez felett. A távolság viszont olyan kicsi, hogy egy átlagos porszem mély barázdát vágna a lemezbe, ha a lemez és a fej közé kerülne. Egy merevlemezes meghajtót (HDD: Hard Disk Drive) nem szabad kinyitni, mivel a bejutó por végzetes lehet a lemez felületére, a rajta tárolt adatokra. Hasonló módon óvakodni kell a működőmeghajtó rázásától, ütögetésétől, mivel ekkor a lemez felett lebegő fej ütődhet a lemeznek, és maradandó károkat okozhat. A meghajtókat úgy tervezik, hogy a lemez leállásával egy időben a fej egy úgynevezett parkoló állásba kerüljön a lemez szélénél. Ezzel próbálják védeni a szállításkor bekövetkező rázkódások ellen. A személyi számítógépekbe építhető merevlemezek kapacitása GB körül van. A diszkeknél a mágneses információt hordozó anyag a mágnesezhetőréteggel bevont merevlemez. A lemez állandó fordulatszámmal forogva elhalad a fej előtt, mégpedig úgy, hogy fizikailag nem érintkezik vele. A lemez forgásából származó légmozgás felhajtó erőt gyakorol a fejre, a fejet pedig torziós rugó nyomja a lemez felé. A két erőkiegyenlítődése következtében a fej a lemez felületétől mért néhány tized mikrométerre repül. Az adatok szervezésének legalapvetőbb egysége a sáv (track). Miközben a fej fixen áll egy teljes lemezfordulaton át, az előtte (felette és alatta) elhaladó lemezfelületen egy körgyűrűt ír le. Ez a körgyűrűa sáv, amely egy bit szélességű, s amelyen az adatok a fej fix állása mellet végig elérhetőek. A lemezfelület fel van osztva sávokra. A fej egy karon keresztül összeköttetésben áll a fejpozicionáló egységgel, mely nagy sebességgel képes a fejet a lemez felett, a különbözősávok között mozgatni. Mivel egy lemeznek két felülete van, a diszkek kettőnél kevesebb fejjel nem készülnek, a nagyobb kapacitású diszkek több lemezt, s így több fejet használnak. Ezek a fejek egy közös karmozgató egységre vannak rögzítve, így együtt mozognak. Ebből következően, ha az egyik fejet pozícionáljuk valamelyik sávra, valamennyi fej a saját lemezfelületének megfelelőazonos sávra kerül. Ezeket az összetartozó sávokat, melyek hengerpalástot alkotnak, cilindernek nevezzük. A fejmozgató egység legkisebb elmozdulása egy sávnyi, de azt is mondhatjuk, hogy egy cilindernyi. A diszken tárolt adatok cilinderekbe vannak szervezve. Pozícionálás nélkül lehet elérni a cilinder valamennyi adatát, csupán fejváltásra van szükség. A sávok további részekre, szektorokra vannak osztva. A szektor tartalmazza az adatmezőt, mely általában 512 bájt hosszúságú. A merevlemezes meghajtót a számítógépekben fixen szokták rögzíteni, ezért a gépből ennek segítségével adatokat egy másik géphez vinni csak szereléssel lehet. Ennek a problémának a megoldására alkották meg a Mobil Rack nevűeszközt, ami egy fiókhoz hasonlóan tárolja a lemezegységet, így az könnyen kivehetőés szállítható. e) A merevlemezek fejlődésének egy gyöngyszeme" a már korábban bemutatott IBM által kifejlesztett Microdrive. Ebben a lemez egy nagyobb méretű fémpénznyi. A

4 meghajtó egy fél névjegykártya alapterületén elfér, vastagsága 5 mm. Kapacitása jelenleg GB-ig terjed, de fejlesztés alatt áll a 6 GB-os változata. Ez a meghajtó csatlakoztatása szempontjából megegyezik a Compact Flash memóriabővítőkkel. Szinte minden PC-n megtalálható az USB-csatlakozó. Az ehhez kapcsolt flash memóriák (PenDrive) az operációs rendszerekben, mint újabb meghajtók jelennek meg. A programokból kezelésük a merevlemezekkel azonos módon történik. f) A mágneses elvűháttértárakhoz tartozik a szalagos háttértár is (streamer cassette). Ennek előnye a nagy adattároló kapacitás. Létezik 600 GB-os változata is. Jellemzően a néhány 10 GB-os változatokat használják a leggyakrabban. A szalagos adattárolás hátránya, hogy az adatok sorfolytonosan érhetők el, azaz a véletlenszerűelérés nagyon lassú. Ezt az eszközt adatmentésre használják. Például bankokban a napi zárás után az aznapi tranzakciókat rögzítik, és biztonságos helyre szállítják. 2) Az optikai elven működőtárolók a) Az optikai háttértárak alapjait az 1980-as években a Laser Disk néven fejlesztett technológia alapozta meg. Ma már teljesen természetesnek vesszük, hogy a számítógépben találunk egy CD (Compact Disk) olvasót. A CD-nek is többféle változatával találkozhatunk. A közös bennük a működési elv. Egy műanyag lemezen egy fényvisszaverőréteg helyezkedik el. A fényvisszaverőréteg alatt található mélyedések (pit-ek) hordozzák az információt. A felületet egy fókuszált lézerfénnyel világítják meg, és a mélyedésektől függően visszaverődő fényt érzékelik. A lemezen az adatok spirálszerűen helyezkednek el, a lemez közepétől kifelé haladva. Ez az elrendezés lehetővé teszi a különbözőátmérőjűlemezek használatát. A hagyományos" lemez 12 cm átmérőjű, 640 MB kapacitású. Létezik 8 cm-es 185 MB-os kapacitású változata is. b) A CD-ROM a tartalmát a gyárban kapja meg, préseléses technológiával. A nevében a ROM is arra utal, hogy a tartalma csak olvasható, nem írható. c) A CD-R (CD Recordable) egyszer írható lemez. Ezt egy nagyobb intenzitású lézer segítségével lehet egyszer megírni. Ennek a fényvisszaverőképessége a CD-ROM-nál alacsonyabb, körülbelül 70%-os. Ebből adódóan a régebbi zenei CD-k lejátszására készült asztali lejátszók néha nem képesek kezelni. d) A CD-RW (CD ReWritable) lemezek törölhetők, újraírhatók. Létezik olyan technológia, amely lehetővé teszi a lemezek akár 1 milliószor történőújraírását is. A CD- R és CD-RW lemezek közötti egyik lényeges különbség a fényvisszaverőképességben van. A CD-RW-nél sokkal kevesebb fény verődik vissza (20%). Ahhoz, hogy a CD-ROM meghajtó olvasni tudja a CD-RW lemezt, az olvasó érzékenységét állítani kell. Ebből adódóan a CD-RW lemezek olvasására nem felkészített CD-lejátszók ezeket a lemezeket nem ismerik fel, lejátszásuk velük nem lehetséges. e) A DVD (kezdetben Digital Video Disc, majd később Digital Versatile Disc: sokoldalú digitális lemez) lemezt a kinézete alapján szinte lehetetlen megkülönböztetni a CD-lemeztől. Az egyik jelentős különbség az adatsűrűségben van. Hétszer annyi adat fér el a DVD egy rétegén, mint a CD-lemezen. A másik nagy különbség, hogy a DVD-lemez egyik oldalán két adathordozó réteg is lehet. Ezt a két réteget a lézer megfelelő fókuszálásával lehet olvasni. A harmadik jelentős különbség, hogy a lemez mindkét oldala hordozhat információt. Ezen lehetőségek kombinációjaként adódik a négyféle DVDszabvány. f) DVD5 a legegyszerűbb mind közül. Csak az egyik oldalán van adat, és ott is csak egy rétegben. Ennek a lemeznek a címkézése a CD-knél megszokott módon történhet.; ADVD5 kapacitása 4,7GB.

5 g) A DVD9 egyoldalas, kétrétegűlemez. Itt a második réteg mindig csak az elsőn, keresztül érhetőel. Ehhez az elsőrétegnél féligáteresztőtükörréteget kell használni. A biztos adatolvasás érdekében az adatsűrűséget a DVD5-höz képest csökkenteni kell. Ennek a lemeznek a tárolókapacitása 8,5 GB. h) A DVD10 kétoldalas, egyrétegűlemez. A DVD9-cel ellentétben itt nem kell átnézni" az egyik rétegen a másik olvasásához. A tárolható adat mennyisége a DVD5 lemez tároló kapacitásának duplája, azaz 9,4 GB. Hátránya/ hogy az egyik oldal lejátszása után a lemezt meg kell fordítani a másik oldal lejátszásához. i) A DVD18 kétoldalas, kétrétegűlemez. A DVD9 lemez kétoldalas változata. Ebből adódóan a kapacitása 2 x 8,5 GB = 17 GB. A DVD is a CD-hez hasonlóan két méretben készülhet: 8 cm és 12 cm átmérővel. A kétrétegűdvd-technológia érdekessége, hogy az elsőréteg olvasása bentről kifelé történik, míg a második réteg kintről befelé. Ennek például mozifilm nézésekor van nagy jelentősége, mert az elsőrétegről a másodikra váltás csak a fókusz állítását igényli. Nem kell a lemez külsőszélétől visszamenni az elejére. A mérettől függetlenül a felhasználási terület alapján is csoportosíthatók a DVD-k. A DVD-ROM tetszőleges típusú számítógépes vagy multimédiás anyag tárolását teszi lehetővé. j) A DVD-Video csak olvasható lemez, melyet elsősorban mozifilmek és játékok tárolására készítenek. Lejátszása asztali DVD-lejátszóval vagy DVD-ROM olvasóval lehetséges. k) A DVD-Audio csak olvasható optikai lemezt jelent, melyet kiváló minőségűhang tárolására és lejátszására hoztak létre. l) A DVD-R és DVD-RW lemezek egyoldalas, egyrétegű, írható lemezek. A DVD-R a CD-R-hez hasonlóan csak egyszer írható, míg a DVD-RW törölhetőés újraírható. A DVD-R/ illetve RW-lemezeket mindegyik DVD-ROM és DVD-Video olvassa., A DVD- RAM általános célú adattároló eszközként jött létre. Létezik egy- és kétoldalas változata. A kétoldalas változat csak tokkal együtt használható, abból kivenni nem lehet. A DVD- RAM lemez felülete nincs szekciókra osztva, ezért nem szükséges a szekciót lezárni az írás után. Ma a mágneses szalag, a mágneslemez és az optikai tárolók uralják a piacot, de elég komoly kihívást ígérnek a jövőben a flash-memóriák is, amelyek a flopi kiszorítása után még nem játszották ki minden lehetőségüket. Az olcsóbb flash tárolók kapacitása a gyártási technológia fejlődésével Gbyte nagyságrendűre növekedett. Teljesen elektronikusak, nem igényelnek mechanikus meghajtókat, elérési idejük is sokkal jobb, mint a hajlékonylemezeké. Egy képviselőjük a Pen Drive ma már szinte elengedhetetlen tartozéka a számítógépeknek.