MÁGNESES ADATTÁROLÁS LÁGY- ÉS MEREVLEMEZEK Informatikai eszközök fizikai alapjai Papp Szabolcs Dániel Anyagtudomány MSc 2016.03.02.
LÁGYLEMEZEK (HAJLÉKONYLEMEZEK)
BEVEZETÉS Flopilemez = FDD (Floppy Disk Drive) Egy mágnesezhető felületű vékony, hajlékony lemezből és az azt védő négyszög alakú műanyag tokból áll A 70-es évektől az ezredfordulóig elterjedt adattárolási eszköz Az első flopit az IBM készíti el a 60-as években, (8 inch-es /200 mm/ méret)
FELÉPÍTÉSE
MŰKÖDÉSI ELVE Adattárolás Sávokra és szektorokra osztott lemez
MŰKÖDÉSI ELVE Adattárolás Író-olvasófej Léptetőmotor Aktuátor
MŰKÖDÉSI ELVE SS (Single Side) Egyoldalas DS (Double Side) Kétoldalas SD (Single Density) Szimpla sűrűségű DD (Double Density) Dupla sűrűségű 2 µm-es vas-oxid bevonat HD (High Density) Nagy sűrűségű 1.2 µm-es kobalttal szennyezett vas-oxid bevonat ED (Extended Density Megnövelt sűrűségű 3 µm bárium-ferrit bevonat
MŰKÖDÉSI ELVE A mágneses adattárolás alapja A felületi mágnesezhető vékony réteg kis részei önállóan mágnesezhetők, az állapotuk kiolvasható. Kétféle eljárás Longitudal Magnetic Recording, LMR a mágnesezendő szemcsék egymás mellett helyezkednek el Perpendicular Magnetic Recording, PMR a mágnesezhető szemcsék egymás alatt helyezkednek el, ez esetben nagyobb adatsűrűség érhető el
MŰKÖDÉSI ELVE A mágneses adattárolás alapja
MŰKÖDÉSI ELVE A mágneses adattárolás alapja
MŰKÖDÉSI ELVE Kódolás Az írás folyamata Elektromos áram által létrehozott mágneses mező bemágnesezi az adathordozó felületének kis részeit. Az olvasás folyamata A változó mágneses tér hatására áram indukálódik a felvitt vezető rétegben. A bemágnesezett adathordozó mozog az író/olvasófej alatt, így áram indukálódik fejben. Az ún. magnetorezisztív fejeknél ellenállásváltozást okoz a változó mágneses mező, így a kialakuló áramváltozásból meghatározhatóak a felírt adatok.
MŰKÖDÉSI ELVE Kódolás
MŰKÖDÉSI ELVE Írásmódok FM Frekvenciamodulált Minden bitcella kezdetét megjelöljük egy impulzussal. Amennyiben egyest akarunk kódolni, úgy a cellaközépre helyezünk impulzust, ha nullát a bitcella üresen marad. MFM - Módosított frekvenciamodulált Itt nem használjuk a kijelölő impulzusokat így a nullának kétféle kódot kell megadnunk, attól függően, hogy volt-e impulzus az előző bitcellában volt vagy sem. Amennyiben volt, a cella üres marad Ha nem volt, a cella határra kell impulzust rögzíteni.
MŰKÖDÉSI ELVE Írásmódok
AZ FDD FEJLŐDÉSE 8 inch-es lemez Méreteik miatt még külső egységek A lemezek kapacitása típustól függően 160-500 KB volt (később 1,2 MB) IBM, 1967. csak olvasható IBM, 1972. írható és olvasható Nagy előrelépés a lyukkártyás rendszerekhez képest
AZ FDD FEJLŐDÉSE 5 1/4-es lemez 1976. (1978.), az első darab elkészül IBM és Apple Mindkét oldal olvasható (manuális forgatás) Személyi számítógépekhez, otthoni használatra 3,5 inch-es lemez 1982. Sony Apple és Commodore gépekhez 720 KB; 1,44 és 2,88 MB az elterjedt kapacitás Ez lesz a legnépszerűbb floppy (az ezredfordulóig)
AZ FDD FEJLŐDÉSE
EGYÉB FLOPPY-TÍPUSÚ MEGHAJTÓK ZIP drive 1994 3,5 inches méret 100, 250 és 750 MB kapacitás LS-120 és LS-240 drive az utolsó flopi 120 és 240 MB Hagyományos flopihoz képest akár hatszoros írási-olvasási sebesség
MEREVLEMEZEK
BEVEZETÉS HDD Hard Disk Drive Mágnesezhető réteggel bevont kemény lemez masszív fémházban nagyobb fordulatszám nagyobb adatmennyiség rövidebb elérési idő IBM, 1956., 3.75 MB Hitachi, Seagate, Toshiba, Western Digital
FELÉPÍTÉSE 1. Aktuátor 2. Író-olvasófejet mozgató kar 3. Központi orsó, forgató motor 4. Mágnesezhető réteggel bevont lemez 5. Csatlakozó 6. Író-olvasófej 7. Nyomtatott áramkör 8. Adatszállító kábel 9. Fejet mozgató motor
FELÉPÍTÉSE Kar, fej
FELÉPÍTÉSE
FELÉPÍTÉSE Sávok és szektorok Clusterek Több lemez nagy keménységű Alul-felül egy-egy fej
MŰKÖDÉSI ELVE Forgó lemez fölött mozgó író/olvasó fej A lemezek (majdnem) állandóan forognak Forgási sebességük általában 5400 15000 rpm, A fej körülbelül 1 nm-es (Hitachi, régebben IBM meghajtókban 0,19 nm) légpárnán repül a lemez felett egy apró porszem is tönkreteheti azt, ezért speciális körülmények között, pormentes térben történik az összeszerelés
A HDD FEJLŐDÉSE 1956. IBM 3,75 MB 1963. IBM 300 MB (Model 1311) 1973. IBM Winchester 1980. Seagate első PC-be szerelhető HDD 1983. Rodime RO352 első, ma is használt 3,5 inch-es méret 1988. Priarie Tek 220 első, ma is használt 2,5 inch-es (laptop) méret 1992. Seagate Barracuda első 7200 rpm-es HDD 2000. Seagate Cheetah Első 15000 rpm-es HDD
A HDD FEJLŐDÉSE 1997. - IBM óriás mágneses ellenállás (GMR) 2005. - Seagate alagutazó mágneses ellenállás (TMR) 2013. - Seagate zsindelyes mágneses rögzítés Western Digital hőrásegítéses mágneses rögzítés (HAMR)
ÍRÁSI ÉS OLVASÁSI SEBESSÉG Jelentősen függ a lemez forgási sebességétől, amely jellemzően 5 400, 7 200, 10 000 vagy 15 000 fordulat/perc (rpm) A merevlemez átviteli sebességének növelésének érdekében gyorsítótárat (cache) építenek be A gyorsítótárba gyűlnek a kiírandó adatok, majd ha elegendő összegyűlt, egyszerre kiíródik a lemezre Ennek köszönhetően a HDD elérési ideje lényegesen lecsökken Régebben 2, 4, 8 MB-os, manapság 16, 32 vagy 64 MB-os a cache
EGYÉB FOGALMAK Töredezettség az adatok különböző részei a lemez különböző helyeire kerülnek, nem folyamatosan egymást követő logikai blokkokba Particionálás: a merevlemezt több logikai meghajtóra oszthatjuk fel (ez valójában több logikai egységet jelent egy fizikai lemezen) Formattálás: tároláshoz szükséges rendszer létrehozása, ekkor jönnek létre a sávok és a szektorok
A HDD JÖVŐJE: AZ SSD SSD Solid State Drive mozgóalkatrész hiánya kevesebb hibalehetőség nagyobb kapacitás (jelenleg nem, de hamarosan) lényegesen gyorsabb (térfogategységre vonatkoztatva) sokkal kisebb fogyasztású flashmemóriák hibrid merevlemezek bevezetése, amelyek ötvözik a két technikát (SSHD) hátránya a rövidebb élettartam
ÖSSZEFOGLALÁS
HAJLÉKONYLEMEZ (FDD) Egy mágnesezhető felületű vékony, hajlékony lemezből és egy azt védő keményebb műanyag tokból álló adattároló eszköz Író-olvasó készüléke a hajlékonylemezes meghajtó Az IBM fejlesztette ki Több méretben készültek, a legelterjedtebbek a 8; 5,25 és 3,5 inch méretűek voltak Elterjedt adattároló volt a 70-es évek közepétől az 90-es évek végéig Az optikai és flasahmeghajtók a 2000-es elejére teljesen kiszorították
MEREVLEMEZ (HDD) Mágnesezhető réteggel bevont, nagy sebességű forgó lemezeken tárolja az adatokat Gyors adatelérés Nagy tárolókapacitás Többlemezes is lehet, több író-olvasó fejjel Manapság virágkorát éli amíg át nem veszi helyét az SSD
FORRÁSOK Wikipedia, the free encyclopedia http://web.mit.edu/2.972/www/reports/floppy_drive_read_write/floppy _drive_read_write.html http://www.tferi.hu/magneses-adattarolas?start=2 http://www.besi.hu/okta/tananyag/magneses.htm http://www.kmsuli.sulinet.hu/virtual/virtual1_elemei/perifereik_hattert arak.htm www.zipernowsky.hu/~naszlaci/szobeli/13/t13_11d_sza.doc http://almafan.hu/almafan/index.php?option=com_content&view=articl e&id=55%3aa-magneses-adattarolas&catid=35&itemid=71 http://www.explainthatstuff.com/harddrive.html http://prohardver.hu/tudastar/a_merevlemez_fizikai_felepitese.html http://www.storagereview.com/ssd_vs_hdd
Köszönöm a megtisztelő figyelmet!