9. tétel Tároló eszközök Tárolók (mágneses, optikai, )

Átírás

1 9. tétel Tároló eszközök Tárolók (mágneses, optikai, ) 12a.09. Készítette: Bandur Ádám és Sleisz Endre Tartalomjegyzék I. Neumann János II. Tárolók Csoportosítás ismertetése Eszközök elhelyezve csoportokban. Csatolófelületek tárolóknál I. Neumann János Neumann János két fajta alapelveket fektetett le. Az első működés szempontjából. 2-es számrendszerben dolgozzon Legyen teljesen elektronikus Univerzális legyen Soros végrehajtású Belső tárolási elvet használja A hardware-s ajánlás. Kimeneti eszközök Bemeneti eszközök Vezérlő egység Műveletvégző egység Memória Neumann idejében az adattárolás lyukkártyán/lyukszalagon történt. A mai értelemben vett háttértárak később jelentek meg. II. Tárolók Csoportosítás Tárolási elvek szerint fogom csoportosítani. 1/10

2 1. Mechanikai. Ez a legrégebbi. Hérón robotjainak memóriája mechanikai volt. Tehát súlyok, fogaskerekek, zsinórok és ezekkel lehetett ugyancsak programozni. De ha magától működő képtelen (igaz a robot csak egy ideig, vagy időszakosan működött), egyszerű memóriát mondunk, akkor az az abakusz például. Pöckök tologatása, vagy kövek áthelyezése. e. Célja az ember számításának segítése. WhilhelmSchickard, Blaise Pascal, Wilhelm Leibniz, Charles Babbage még ők k teljesen mechanikus gépekkel dolgoztak. Meg kell említeni Joseph Marie Jacquard-ot mint aki először használt lyukkártyát szövőgépéhez. 2. Elektronikus. Működésének megvalósításából kettő nagyobb van. Van a kondenzátoros, amely csak elektromos áramot használ. És van, az elektromechanikus. 3. Mágneses Az anyag mágneses tulajdonsága őrzi meg az adatot. 4. Optika A tárgyat formáljuk, és annak alakja őrzi meg az adatot. 5. Egyéb különleges 12a.09. Eszközök elhelyezve csoportokban. Mechanikai Lyukkártya Így nézett ki egy lyukkártya. A lyukak térbeli elhelyezése rendelte az adatot. Ha sorok az emberek és a második sor Makk Marci adatait tartalmazta, akkor a második oszlop a nemére adott adatot tartalmazza, amely valószínűleg be van lyukasztva, mivel valószínűleg férfi. Jacquard után még Hermann Hollerith ishasznált lyukkártyát 1880-as évi népszámlálásra, amelynek feldolgozása hét évig tartott. Az 1890-esre elég 2/10

3 volt 1 hónap. Beolvasására speciális periféria kellet. Az 1960-as évekig használtak lyukkártyát, utána már nem nagyon. A lyukszalag is hasonló. Elektronikus Flash memóriák A flashmemória egy nem felejtő, megmaradó ("non-volatile") típusú számítógépes adattároló technológia, mely elektronikusan törölhető és újraprogramozható. Ilyenek a Pen drive-ok. Ők EEPROM elven működnek és ma már általános USB-vel (Universal Serial Bus) csatlakoznak gépeinkhez. És vannak az SSD (SolidState Drive) amelyek elég régiek mert az elektroncsöves számítógépek ferritgyűrűs memóriája is ilyen. Az SSD előnye a súly mert könnyű, nem kell felpörögnie. Hátránya a drágaság és a sebesség. Van Flash SSD és DRAM SSD. DRAM SSD gyorsabb, mint társa, de kell energia az adat megőrzéséhez. Mágneses Véletlen elérésű (floppy, merevlemez) Addig pörgetjük a lemezt, amíg ki nem kerestük a megfelelő adatokat. Sorfolytonos elérésű (szalagok) A megfelelő részhez pörgetjük a szalagot, és onnantól az adat végéig beolvassuk az egészet. Az anyag, amin tároljuk az adatokat, mágnesezhető. Olvasáskor, és íráskor egy kis területét meg változtatjuk. Pozitív vagy negatív irányba. Hajlékony lemezes egység (FDD Floppy Disc Drive) Mágneses elven működő, véletlen hozzáférésű, hordozható lemezes háttértároló eszköz. A mágneses lemez cserélhető, és könnyen hordozható, írható, olvasható. Merevlemezes egységek (HardDiscDriver) Mágnes elven működő, véletlen hozzáférésű, írható-olvasható, gyors, megbízható, nagy kapacitású memória. Létezik hordozható merevlemez is. Akár több TBmennyiségű adatot is tárolhatunk egy darabon. Formázás A mágneses adathordozók szerkezetét formázással alakítjuk ki. A formázás lehet: Mélyformázás: 3/10

4 A merevlemezeket gyártásnál a gyártók mélyformázzák. Ilyenkor jegyzik be az elektronika memóriájába azokat a fizikailag hibás szektorokat is, amelyeket nem lehet használni (a magasabb szintű formázás ezekkel a szektorokkal már nem foglalkozik.) Magas formázás: Általában ezt nevezzük hétköznapi értelemben formázásnak. A hajlékonylemezeket csak egyféleképpen lehet formázni (egyidejűleg alacsony- és magas szintű). A magas szintű formázóprogram minden operációs rendszer alapszolgáltatása, és a következőket teszi: - hajlékonylemezen (és csak azon) kialakítja a lemezen a fájlrendszer által használatos sáv-szektor szerkezetét, - ellenőrzi, mely szektorok jók és melyek hibásak, - létrehozza a lemez használatához szükséges fájlrendszert és nyilvántartásokat. A merevlemez a továbbiakban nem enged írni a hibás helyre vagy onnan olvasni. MBR (Master Boot Record) aktív állapotot jelző bájt: azt jelzi, hogy a partíció aktív-e vagy sem; partíció kezdete és vége (vagyis a partíció melyik cilinder melyik lemezoldalának melyik szektoránál kezdődik, illetve melyiknél végződik); partíció mérete (szektor darabszámban kifejezve); partíció típusa (ami lehet elsődleges vagy kiterjesztett). A MBR szerepe a bootolás lépéseiben A bootolás az a folyamat, mely a számítógép bekapcsolásától az operációs rendszer betöltődéséig tart. A bootolás lépései a következők: 1. A bootolás során először az alaplap BIOS rendszere kapja meg az vezérlést. A BIOS különféle ellenőrzéseket végez annak megállapítására, hogy a számítógép hardver eszközei (RAM memória, billentyűzet, merevlemez, stb.) rendben vannak-e. Ezt a néhány másodpercig tartó ellenőrzési folyamatot poweronselftest-nek vagy rövidítve POST-nak nevezik. 2. Miután a POST ellenőrzések sikeresen végrehajtódnak, a BIOS megnézi, hogy milyen hardver eszközről kell végrehajtani a bootolást (lehetséges esetek: floppy, merevlemez, CD/DVD, sőt újabban USB flash drive). A továbbiakban azt az esetet vizsgáljuk, amikor merevlemezről indul az operációs rendszer bootolása. 4/10

5 3. A BIOS a merevlemezről a MBR-t (vagyis az ebben levő MBR programot és a partíciós tábla tartalmát) beolvassa a RAM memóriába, majd itt átadja a vezérlést a MBR programnak. 4. A MBR program leellenőrzi, hogy a partíciós táblában melyik az aktív partíció, és a partíciós táblából "kinézi", hogy az aktív partíció a merevlemezen hol helyezkedik el. 5. A MBR program a merevlemezen megkeresi az aktív partíciót, majd ennek az első szektorát betölti a memóriába. Egy bootolható partíción belül az első szektor (oka)t (ez nem azonos a MBR-vel!) rendszerbetöltő szektornak (boot sector vagy boot record) nevezik. 6. Az aktív partíció boot rekordja egy másik, saját kis boot programot (bootstrap code) tartalmaz. A MBR program átadja ennek a kis programnak a vezérlést. 7. Ez a bootstrap program elkezdi az aktív partíción található operációs rendszert a merevlemezről betölteni a memóriába. Ettől kezdve már az operációs rendszer saját boot lépései következnek. Particionálás A mágneslemezes egységek formázás után alapértelmezésben egyetlen meghajtóként jelennek meg. Mivel a merevlemez mérete elég nagy, esetenként érdemes részekre osztani. (particionálni) Ekkor mindegyik rész önálló meghajtóként jelenik meg és kezelhető. Ennek a következő előnyei lehetnek: - az egyes részekre más és más operációs rendszert telepíthetünk, - a kisebb egységek áttekinthetőbbek könnyebb az adatainkat rendszerezni, - megnő a biztonság. A meghajtók particionálása szintén operációs rendszeri alapszolgáltatás. A particionálás törli az összes adatot a lemezről. Az előzőek egy a külvilágtól véded, vagy olykor egy időre nyitott tokba vannak zárva. Lemezeken meg különböztetünk egységeket. Szektor: A legkisebb fizikailag lefoglalható egység. Mérete 512byte. Cluster: A legkisebb fájlkezelési egység? Sáv: 1 sáv, 18 szektort tartalmaz. Egy lemezen 80 sáv van manapság. Ha több lemez van, akkor meg különböztetünk cilindereket is. Egy cilinder, egy lemez. 5/10

6 A:Sáv B: Geometrikus szektor C: Szektor D: Cluster MTBF (Mean Time BetweenFailures) Egy statisztikai adat meghibásodásra. Üzem órában mérjük. Szalagos egységek Mágneses elven működő, soros hozzáférésű, cserélhető ő háttértárak. A felcsévélt szalagot kazettákban helyezik el. A kazettaolvasó egységekben a kazettát ugyanúgy cserélhetjük, mint a magnókban vagy videókban. A rögzített helyzetű író-olvasó fej előtt halad el a szalag. A streamer a 80-as években jelent meg. Streaming módban a szalag egyenletesen mozog az adat felírása közben. A streamer kazettáját angolul cartridge-naknevzik. A hang és videók tárolására alkalmas DAT (Digital AudioTape) meghajtókat a számítástechnikában is használják. A ferdén forgó fej átlósan írja fel az adatokat a szalagra, így azon több adat tárolható (hasonlóan a videó kazettához). Egy kazetta kapacitása 10GB-tól akár 100GB ig is terjedhet. A szalagos tárolást korábban biztonsági másolat készítésére használták. Ma már arra sem! Ha folyamatosan, egymást követő adatokat olvasunk vagy írunk segítségükkel, a sebességük megközelíti a CD egységekét. A kazetta ára alacsony, de egy meghajtó akár millió forintos tétel is lehet. Régi típusú meghajtó a mágnesdob. (A legrégibb mágneses) A mágnesdob egy, a légellenállás csökkentése céljából vákuumban elhelyezett ferromágneses anyaggal borított fém henger. Az adatokat tároló csatornákat (track-eket) a dob felszínén helyezték el, és minden csatornához egy-egy rögzített olvasó/író fej tartozott. Ez egyébként a mágneslemez és mágnesdob közti alapvető ő különbség: míg az előbbi 6/10

7 esetében a lemez is és az olvasó fej is mozog, az utóbbinál csak a dob forog. Ez a megoldás mágnesdob esetében nagyságrendekkel rövidebb elérési időt biztosított. Optikai CD eszközök ((CompactDisc) kompaktlemez) Optikai elven működő háttértárolók. A CD felületén található tükröző rétegről (land) és bemélyedésekről (pit) a CD meghajtó olvasófejéből kiinduló lézersugár (a lézersugár átmérője 2,11 um.) különbözőképpen verődik vissza. A tükröző réteg felel meg a 0 értéknek, a bemélyedés az 1-nek. A CD alapú eszközök a CDFS(CompactDisc File System) alapján tárolják adataikat. Ez egy csigaház spiráljára hasonlító vonal. Az olvasás középen kezdődik meg és kifele halad, ha szükséges újra bemegy. A CD-k adattárolási módjai - Hangsávok elsősorban a hanglejátszó eszközök (hifi berendezések, cd-s rádiók) formátuma, de számítógéppel is olvasható. Amennyiben számítógépen akarjuk lejátszani, megtehetjük hangkártya nélkül is a CD meghajtó elején található aljzatba csatlakoztatható fejhallgatóval is meghallgathatjuk kedvenc zenéinket. (régi fajta CD meghajtókon van ilyen aljzat). Az újabb, mára már elterjedt mp3 formátumot is képesek a számítógépek is, és az erre alkalmas lejátszó eszközök is. - Fájlok (adat CD) számítógépes adattárolási formátum. A tömörített hanganyagok (mp3) is ilyen formátumnak számít. - Videók Az asztali DVD lejátszók számára olvasható formátumú lemezek. Megfelelő program segítségével számítógépen is lejátszható. CD lemezek típusai írhatóság szempontjából - CD ROM a lemez csak olvasható. Gyártásakor mechanikus úton viszik fel a tartalmát. - Írható CD (CD-R, Recordable) a CD-ről nem törölhető az adat, így a lemez egy részére csak egyszer írhatunk. Amennyiben a lemezt íráskor nem zártuk le, és még maradt rajta hely, az írást folytathatjuk később. Ha lezártuk a CD-t, akkor nem írhatunk rá. - Írható, újraírható (CD RW, Re Writable) A CD-ről törölhető az adat, a lemez minden részére többször írhatunk, a lemezt formázhatjuk. Egy lemezre körülbelül 1000 szer írhatjuk fel az adatokat, és törölhetjük le azokat. 7/10

8 DVD eszközök 12a.09. Optikai elven működő háttértárolók. A működés, a felépítés, és az elnevezések többsége a CD-khez hasonló. A DVD lemezek kapacitása ((Digital Versatile Disc) digitális sokoldalú lemez) Mivel a DVD lemez mérete megegyezik a CD lemezével, a nagyobb kapacitás eléréséhez megnövelték az adatsűrűséget. - Az adatokat két rétegben is tárolhatjuk, egymás felett (duallayer). Ebben az esetben két lézert használnak a DVD lemez olvasásához és írásához. Az olvasófejhez közelebbi réteg az egyik lézer számára átlátszó. - az olvasófejhez közelebbi réteg kapacitása 4,7 GB a távolabbié 3,7 GB. Típusok : DVD5 DVD9 Oldalak száma : 1 Oldalak száma : 1 Rétegek száma : 1 Rétegek száma : 2 Kapacitás : 4,7 GB Kapacitás : 8,7 GB DVD10 DVD17 Oldalak száma : 2 Oldalak száma : 2 Rétegek száma : 1 Rétegek száma : 2 Kapacitás : 9,4 GB Kapacitás : 17 GB - A DVD lemez lehet két oldalas is, ekkor a kapacitás értelemszerűen a duplája az alap DVD-nek. További DVD formátumok: - Blueray Kék lézert használó technológia, a kapacitás akár 25 GB is lehet. Nagyon jó minőségű multimédiás lemezt lehet készíteni ezzel a technológiával. - AOD formátum szintén kék lézert használ, de más technológiával, az egyoldalas lemez 15, a kétoldalas 30 GB. 8/10

9 - Blueraycombo formátum egyesíti a hagyományos DVD és a blueray technológia tulajdonságait, vörös és kék lézert is használ, ezzel egy lemezen 33,5 GB adat tárolható. DVD adattárolási módok - Fájlok (adat DVD) számítógépes adatformátum. - Videofájlok elsősorban erre használják a DVD-ket, asztali lejátszókhoz tárolnak filmeket. Van olyan videokamera, amely képes a rögzített képanyagot egyből DVD-re menteni. DVD lemezek és meghajtók - DVD ROM csak olvasható lemez. Az adat gyártáskor kerül rá. Minden meghajtó és lejátszó képes olvasni. - DVD R egyszer írható DVD lemez, otthoni felhasználók számára ennek megfelelően olcsóbb, mint az a változat. DVD R és DVD RW eszközökkel írható. Elvileg minden lejátszó alkalmas a lemezek olvasására. - DVD RW fázisváltásos technológiát használó, újraírható DVD lemez. DVD RW meghajtóval írható. A DVD RAM és DVD +RW meghajtók általában, a többi meghajtó gond nélkül, az egyszerű DVD lejátszók pedig nem mindig olvassák. - DVD RAM kettős fázisváltós, magneto-optikai eljárás használó, újraírható VDV lemez szer újraírható, várható élettartama több mint 30 év. - DVD +R egyszer írható DVD lemez, melyre DVD+R és DVD +RW eszközökkel írhatunk. - DVD +RW újraírható DVD lemez. DVD +RW meghajtóval írható. A legtöbb meghajtó képes az adatokat olvasni róla, de vannak kivételek is. Egyéb különleges HVD (HolographicVersatileDisc) Holografikus sokoldalú lemez Több színű lézert használ. (Kék, vörös, zöld) Egy időben több adatot is képes olvasni. Olvasási sebessége, és írási sebessége egyelőre még jóval elmarad, más optikai társaitól, egy utal még a mágneses tárolóktól is. 120MB/s az átviteli sebessége, ami 2x-ese az USB-nek. Ugyan ennek a lemeznek a tárolási kapacitása 1,6 TB. Kevésbé sérülékenyebb, mint a többi optikai lemez. (Ez a mai legjobb lemez, adatai.) 9/10

10 Csatolófelületek tárolóknál 12a.09. Linkek: USB ((Universal Serial Bus) univerzális soros busz) Sebessége: 60 MB/s (2.0), 640MB/s (3.0) Kapcsolat típusa: 1 a többes kapcsolat SATA (Serial Advanced TechnologyAttachment) Sebessége: 600MB/s (SATA 3) Kapcsolat típusa: pont-pont PATA (Parallel Advanced TechnologyAttachment) Sebessége: 133MB/s (PATA 133) Kapcsolat típusa: 1 a többes kapcsolat (2 eszköz, 1 alaplap port) FireWire Sebessége: 98MB/s (FireWire 800) Kapcsolat típusa: 1 a többes kapcsolat FiberChannel Sebessége: 2000MB/s (optikai) Kapcsolat típusa: 1 a többes kapcsolat SCSI(Small Computer System Interface) Sebessége: 640 MB/s (Ultra-640 SCSI) Kapcsolat típusa: 1 a többes kapcsolat Informatika alapismeretek közép- és emelt szinten (Tankönyv) Sleisz Endre jegyzete 10/10