Háttértárak és jellemzöik.

Tárolási technológiák

HÁTTÉRTÁRAK

A háttértárakat az adatok hosszabb távú tárolására használjuk.

A háttértárolótól általában azt várjuk el, hogy

megbízhatóan,

hosszú idön át,

elég nagy mennyiségü adatot tudjon tárolni (a tárolókapacitást például megabájtban mérjük),

a tárolási sebessége elég nagy legyen (tárolási sebességgel azt mérjük, mennyi információt tud egységnyi idö alatt elmenteni, mértékegysége bájt/sec, ., MB/sec),

az elérési sebessége elég nagy legyen (az elérési sebességgel azt mérjük, mennyi idö alatt tudjuk róla kiolvasni a tárolt információt, mértékegysége sec, ., nanosec),

minél kisebb méretü legyen,

esetleg hordozható legyen,

esetleg olcsó legyen,

Tárolási mód szerint (a jelrögzítés elve szerint ) léteznek:

mágneses tárak:

A mágneses adatrögzítést lehetövé teszi

a Föld mágneses tere: egy mágneses anyag két egymással ellentétes (normál és ellentétes pólusú) irányba mágnesezhetö, az egyik irányt tekinthetjük az 1-esnek, a másikat 0-nak,

az elektromágneses jelenség: elektromos áram hatására a mágneses tér megváltozik, és viszont, a mágneses tér elektromos áramot indukál (,, mágneses indukció").

Az adathordozó egy müanyag alapon elhelyezkedö vékony ferromágneses réteg, ezen hoznak létre 1-esnek vagy 0-nak megfelelö mágnesezettséget.

Az író-olvasó fej egy mozgatható karon lévö elektromágnes, amely létre tudja hozni, illetve le is tudja olvasni a meglévö mágnesezettséget[1].

Az adathordozó felület állandó mozgásban van a fej alatt (elött).

optikai tárak:

Az adathordozó felületén spirális adatpályán helyezkedik el a jelsorozat, a lemez belsejétöl kifelé.

Ezen a pályán kis területre[2] esö roncsolásokkal gödröket hoznak létre, így a felületen gödrök (pit-ek) és kiemelkedések (vagyis az alapszintnek megfelelö magasságú területek; land-ek) váltakoznak, így rögzítik a kétféle jelet. A roncsolást létre lehet hozni lézerfénnyel, de a felület kialakíthat 848e45i ó préseléssel is.

Az adatok kiolvasásához (lézer) fénysugárral[3] pásztázzák a felületet, az pedig különbözöképpen verödik vissza land-ekröl (jó visszaverödés, 1-esnek megfelelö jel) a pit-ekröl (gyenge, szórt visszaverödés; nullának megfelelö jel), ezt érzékelve alakítja ki az olvasó egység a megfelelö bináris jelsorozatot.

magneto-optikai tárak:

Az elözö két technika kombinációját alkalmazzák, olvashatja lézersugár, viszont a mágnesezés müveletéhez felhevítik a lemez megfelelö területét, így az adatok tárolása biztonságosabb, hiszen kihült állapotban nem változtatható meg rajta adat.

memóriáknál alkalmazott technikával müködö háttértárak:

USB portra csatlakoztatható flash-memóriákként müködnek.

Elérési mód szerint léteznek

közvetlen (direkt) elérésü tárak (floppy, winchester, CD, DVD)

soros (szekvenciális) elérésü tárak (streamer)

A leggyakoribb háttértárak:

Floppy és floppymeghajtó

(hajlékonylemez és hajlékonylemez-meghajtó - a meghajtó helyett a drive szót is használják; floppy disk drive: FDD)

Mágneslemez tároló, közvetlen elérésü, a többi tárolóval összehasonlítva kis kapacitású, közepes sebességü.

A lemez kör alakú, müanyag alap és arra felhordott ferromágneses réteg alkotja, ezt egy müanyag tokba zárják, amelyen található írásvédelmi kapcsoló (írásengedélyezö ablak), indexnyílás, fogadóhely a forgató mechanika számára, és behelyezéskor automatikusan nyíló ablak az írás - olvasás végrehajtásához.

A lemez szerkezete: A lemezfelületek logikailag koncentrikus körökre oszlanak, ezeket a köröket sávoknak (track) nevezzük. Egy-egy sávra egyforma adatmennyiség írható fel, függetlenül attól, hogy a lemez szélén, vagy a közepén helyezkedik-e el[4]. A sávok szektorokra osztható, ezek is azonos mennyiségü információt tartalmaznak. A sávok és a szektorok címezhetök, ami azt jelenti, hogy az író - olvasó fejet a megfelelö sávra és szektorra lehet pozícionálni, így biztosított a közvetlen elérés. A lemez szerkezete a ,,formázás" során jön létre; a formázás alakítja ki a sávokat, szektorokat, továbbá ellenörzi a sávok használhatóságát. Az esetleges hibás sávok helyett tartalék sávot jelöl ki. Már megformázott lemezeket is árusítanak - általában

,,formated" felirattal. Újraformázáskor minden, a floppyn található információ elvész.

A meghajtóban egy forgatómechanika és két író - olvasó fej várja a lemezt (a lemez minkét oldalához tartozik egy-egy író - olvasó fej, amelyek együtt mozognak). A lemez betolásakor kinyílik egy ablak, amelyen át az író - olvasó fej mágnese a lemezfelület fölé kerül. Így olvassa és írja forgás közben az adatokat - de írás elött ellenörzi, hogy az írásvédelmi kapcsoló (írásengedélyezö ablak) nyitva van-e.

A floppyk jellemzö adatai tehát: átmérö (inch), írássürüség, tárolókapacitás, létrehozható sávok és szektorok száma:

(A rövidítések jelentése: SS = Single Sided = egyoldalas, DS = Double Sided = kétoldalas, DD = Double Density = dupla sürüségü, HD = High Density = nagy sürüségü, LS = Laser Servo = lézeres felbontású.)

A lemezek logikai felépítése:

Dos esetén a lemezek a következö részekre vannak felosztva (a következö sorrendben): boot-rekord, FAT, gyökérkönyvtár, adatterület.

Boot-rekord (betöltö rekord): a lemez 0. oldalán, a 0. sáv 1. szektorában található, egy gépi kódú programot tartalmaz, amely - ha rendszerlemezröl van szó, elindítja az operációs rendszer betöltését.

FAT (File Allocation Table, fájl helyfoglalási táblázat): az elözötöl számítva 18 szektort foglal el egy táblázat, itt rögzítjük, hol vannak hibás lemezterületek, üres helyek, illetve hogy melyik fájl hol helyezkedik el a lemezterületen.

A következö 14 szektor a gyökérkönyvtárat tartalmazza, vagyis a könyvtárszerkezet rögzíti. Ezután következik az adatterület.

Winchester

A winchester[5] más néven hard disk (ezért a meghajtót Hard Disk Drive-nak, vagyis HDD-nek nevezik), merevlemez, vagy fixlemez.

Mágneslemez tároló, közvetlen elérésü, a többi tárolóval összehasonlítva nagy kapacitású (ma 20-40 GB), nagy írási sebességü (ma 4-30 MB/s), gyors elérési sebességü (15-25 ms[6]).

A merevlemez egységben 1 vagy több (2,4,8) lemez található, amelyeket közös tengely forgat. A merevlemez a gép bekapcsolásakor forogni kezd, és csak a gép kikapcsolásakor áll meg. Mivel ez beépített lemezegység, nagyon hasonló egy floppy-meghajtóhoz, amiben éppen benne van a lemez, csak mivel itt több lemez is lehet egy tengelyen, minden egyes lemezfelülethez tartozik egy író-olvasó fej, illetve a lemezek nem hajlékonyak, hanem merevek (a lemez vékony kobaltréteggel bevont alumínium ötvözet) és pormentes tokba van zárva. A lemezek együtt forognak[7], és az író-olvasó fejek karjai is mindig együtt mozognak (ezért egyszerre csak az egyik ír illetve olvas közülük). Cilindereknek nevezik a fixlemezek egymás felett elhelyezkedö (azonos sugarú) sávjait.

A pozícionálás úgy történik, hogy a lemezvezérlö a kért cilinderre vezérli az író-olvasó fejeket, és kiválasztja a megfelelö író-olvasó fejet.

A winchestert az alaplapra csatlakoztathatjuk IDE[8] vagy SCSI[9] csatolóval, a csatolók sebessége különbözö[10].

A winchester logikai felépítése:

Használatba vétel elött ezt is formázni kell, de a forgalomban kapható számítógépeknél ezt általában már elvégezték, hiszen már az operációs rendszer (pl. Windows) is rajta van. Formázáskor lehetöség van a lemezterület több (logikai) részre bontására; ezeket partícióknak nevezzük. A partíciók külön logikai meghajtók, külön betüjelet kapnak. Egy partíció csak egymással szomszédos cilinderekböl állhat. Másik partíción akár más operációs rendszer müködhet. A partíció beosztást a fö betöltö rekord (Master Boot Record) tartalmazza. A partíciók kialakítására azért is szükség lehet, mert nem minden operációs rendszer[11] tud kezelni 2 GB-nál nagyobb területet. A partícionálást a FDISK programmal vagy segédprogramokkal

(pl. Partition Magic) lehet elvégezni.

Cserélhetö merevlemez

Két fajtája van; az egyiknél csak a lemezek emelhetök ki a számítógép házából a floppyhoz hasonló módon, a másik típus esetében az egész lemezmeghajtó, mechanikával együtt cserélhetö (mobil rack).

CD-olvasó és CD-író

A CD (Compact Disk) meghajtója lehet alkalmas a Cd-k olvasására (,,CD-ROM") vagy a CD-k olvasására és írására (,,CD-író"). A CD olvasó technikailag ugyanaz az eszköz, mint az audio (zenei) CD-k lejátszó berendezése, ezért lehet zenei CD-t lejátszani a számítógép segítségével, ha megvan hozzá a lejátszáshoz szükséges program.

Optikai tároló, közvetlen elérésü, a többi tárolóval összehasonlítva közepes kapacitású (650-700 MB[12]) és közepes sebességü: Átviteli sebességét az elsö CD-meghajtókhoz viszonyítva (150 KB/s-hoz viszonyítva) adják meg, ma a leggyorsabbakon ,,52×" jelzés a gyakori. Elérési idejük értéke 100-300 ms.

A lemez müanyag (polikarbonát) alapon vékony tükrözö (alumínium) felületet visel, felülröl lakkréteggel védve. Az adatokat az alumínium réteg hordozza (információhordozó réteg = dye), lyukak (roncsolt részek, bemélyedések, gödrök, pit-ek) és ehhez képest kiemelkedések (land-ek) formájában. Ezek sorozata a lemezen spirálisan helyezkedik el.

Ezt a ,,domborzatot" létre lehet hozni préseléssel (sajtolással) - a nagy példányszámú gyártáskor így történik - és nagy intenzitású, kis területre koncentrált lézerfény segítségével, amely felmelegíti és megváltoztatja a felületet - ezt példányonként lehet elvégezni, CD-íróval. Az információt pedig irányított lézersugár[15] olvassa ki, fénynyalábot bocsátva a területre. Az ép felületrészekröl (landekröl) ugyanis erös, egyirányú, a visszaverödési szögnek megfelelö fény tükrözödik (1-esnek megfelelö jel), a pit-ekröl viszont gyengébb, szórt fény verödik vissza, amely interferál a beesö fénysugárral (0-nak megfelelö jel).

Típusainak elnevezései:

CD-ROM: Az információt a készítö vitte fel az adathordozóra, számunkra csak olvasható.

CD-RW: Újraírható CD.

És itt szoktuk emlegetni a következö típusokat is, amelyek technikailag magneto-optikai tárak, hiszen a lokalizált lézersugár és egy állandó mágnes segítségével a paramágneses tulajdonságokkal rendelkezö (= mágnesezhetö) középsö réteg fényvisszaverö tulajdonságát megváltoztathatjuk a tárolni kívánt adatnak (1 vagy 0) megfelelöen.

WORM (Write Once, Read Many): Egyszer írható és többször olvasható; az adatokat a felhasználó írja rá a lemezre, és ezután akárhányszor olvashatja.

ECD: Törölhetö optikai lemez.

DVD - olvasó és DVD - író

A DVD (Digital Video/Versatile[16] Disc) meghajtója lehet alkalmas

a CD-k és DVD-k olvasására (,,DVD-ROM") vagy

a CD-k és DVD-k olvasására és CD-k írására (,,combo") vagy

a CD-k és DVD-k olvasására és DVD-k írására (,,DVD-író")

(az áruk ebben a sorrendben egyre magasabb)

Optikai tároló, közvetlen elérésü, a többi tárolóval összehasonlítva nagy kapacitású (4.7 - 17 GB), gyors olvasási sebességü[17] tároló.

A CD technikájának finomításával jött létre; az alábbi három ötlet valamilyen kombinációját bevetve:

Az írássürüség megnövelése (a spirálok kétszer szorosabban helyezkednek el, vagyis a DVD lemez ,,sávjai" fele olyan szélesek[18], a pitek mérete is kisebb)

Mindkét oldal használata

Egymás fölött több adattároló réteg kialakítása: az információt több (2, söt 4) réteg[19]ben hordozza.

(Ez esetben a felsö rétegnek félig áteresztönek kell lennie, például arany- vagy szilíciumréteg.)

A lemez itt is müanyag alapon vékony tükrözö (alumínium) felület visel, felülröl lakkréteggel[20] védve. Az információt irányított lézersugár olvassa ki (rövidebb hullámhosszú látható vörös színü lézer), a felsö és alsó réteget más szögben érkezö lézersugarak olvassák.

Gyorsaságát az elsö DVD- meghajtókéhoz (1350 KB/s- hoz) viszonyítva adják meg, ma a leggyorsabbakon ,,16" jelzés a gyakori.[23]

DVD- típusok:

DVD-R: (Egyetlen egyszer megírva) csak olvasható lemez, olvasható minden DVD- olvasóban és asztali DVD- lejátszóban. Általában képek (fotók!), mozgóképek, multimédiás anyagok tárolására használjuk. 4,7 GB.

DVD+R: Egyszer írható lemez, 4,7 GB.

DVD-RAM: Újraírható lemez, ,,mindennapos" mentési feladatokra (számítógépnél), felvételi és lejátszási céllal (asztali video DVD) készült.

DVD-RW (vagy DVD-ER): Újraírható (kb. 1000-szer) lemez,

DVD+RW: Újraírható (kb. 1000-szer) lemez, használható a DVD- olvasókban, DVD- újraírókban, asztali lejátszókban. 4,7 GB

MOD és MOD- meghajtó

Magneto- optikai lemez, mérete lehet 5,25 (ez 650 MB-5,2 GB kapacitású) és 3,5 inches (ennek kapacitása 128-640 MB). Adatviteli sebessége íráskor 10-szeres CD-meghajtónak, olvasáskor 40-szeresnek felel meg. Várható élettartama hosszabb, mint az eddig említett adathordozóké, kb. 40 év.

Mágnesszalag (és meghajtója: a streamer)

Mágneses tároló, szekvenciális elérésü. Olyan helyen alkalmazzák öket, ahol nagyon nagy mennyiségü adatot kell elmenteni, azokat viszont nem kell mindig használni, és nagyon fontos az adatok biztonsága. Tehát archiválásra használják.

A mágnesszalag kazettában van elhelyezve, a magnókazettához hasonló módon. A mágnesszalagos meghajtó lehet külsö egység, de bele is építhetö a számítógépbe, a szabványos helyre. A szalagot tartalmazó kazetták cserélhetök. Egy-egy kazettára (méretétöl függöen) 200-2000 MB- nyi adat helyezhetö el, 15-60 perc alatt. A mentési idöböl látszik, hogy ezek nagyon lassú egységek, de az így mentett adatok sokkal nagyobb biztonságban vannak, mintha mágneslemezen lennének. A streamer egység külön perifériaként is csatlakoztatható a számítógéphez.

Pen-drive

(Nevezik még esetleg ,, USB- kulcs"- nak is.) USB csatlakozóval rendelkezö flash- memória, toll alakban (innen az elnevezése). Nagyon könnyü, kicsi és (az elözöekkel ellentétben) nem érzékeny a hömérsékletre. Írási sebességük 480-1000 KB/s közötti, típusainak kapacitása 32 MB- töl 1 GB- ig terjed, kb. 100000-szer írhatók, élettartalmuk várhatóan kb. 10 év. Várható, hogy néhány év alatt kiszorítják az egyéb hordozható háttértárakat, föként a floppykat.

Mivel soros buszra csatlakozik, az operációs rendszer újraindítása nélkül is csatlakoztatható illetve leválasztható (a biztonságos leválasztáshoz elöbb kattints a tálcán lévö ikonra!)

A windows'98 utáni operációs rendszerek automatikusan felismerik, az az elöttiek esetén telepíteni kell a szoftverét! Ha adnak vele szoftvert, azt érdemes az elsö használat elött telepíteni. Sok pen-drive szoftver különleges szolgáltatásokat is nyújthat, például jelszavas adattárolás, bootlemezként való használhatóság.

Használatakor ,,(cserélhetö) lemez"-ként jelenik meg a meghajtók között, leválasztó ikonja pedig a tálcára kerül.

Némelyikükön található mechanikus írás-védö kapcsoló illetve müködést jelzö led.