Блог старого компьютера

Блог старого компьютера


Главная О железе 1994 года Оптические накопители, Bernoulli и другие со сменным носителем информации

Оптические накопители, Bernoulli и другие со сменным носителем информации

03.10.2011 09:56 Администратор О железе 1994 года
Печать PDF
     За последние несколько лет в качестве альтернативы несъемным накопителям на жестких магнитных дисках (НЖМД), или винчестерам, появились накопители со сменным носителем. Понятие "накопители со сменным носителем" объединяет самые различные изделия, от оптических накопителей и дисковых кассет до съемных НЖМД, которые можно извлечь из компьютера и захватить домой в "дипломате".
  Дисковод (НГМД), тоже пользуется "сменными носителями"-дискетами, но из-за их малой емкости и малого времени работы на износ (около 3 мес. в режиме считывания-записи для одной дискеты) у этого устройства другая область применения: основное назначение-перенос программ с компьютера на другой компьютер и, при отсутствии альтернативы, для резервного хранения информации. Не вытесняется с рынка описанными ниже устройствами, т.к. его цена и цена дискет к нему в десятки раз меньше. Все рассмотренные далее устройства обладают одной общей особенностью, которая отличает их от дисковода. Их сменный носитель информации обладает большой емкостью (более 20 Mb).
     Подобные сменные подсистемы внешней памяти, как правило, уступают по быстродействию своим аналогам несменного типа (винчестерам) и стоят дороже, однако у них есть ряд важных преимуществ. Поскольку эти накопители являются съемными и весят не более 0,5-1 кг, их можно легко транспортировать. Кроме того, благодаря сменным носителям появляется возможность реально исключить несанкционированный доступ к конфиденциальным данным - не оставлять их на внутреннем жестком диске компьютера, где ими могут воспользоваться или случайно испортить.
     Все эти накопители, с точки зрения покупателя, имеют такое несомненное достоинство, как бесконечная емкость памяти. Начальная стоимость такой системы может показаться довольно высокой, однако к тому времени, когда вы запишете на нее свои первые 160 Мбайт, она уже упадет до типичного показателя для внешних накопителей на жестких дисках емкостью от 40 до 80 Мбайт. Если требуемый объем памяти возрастет до 400 Мбайт и более, стоимость в расчете на мегабайт уменьшится еще сильнее.
     Некоторые подсистемы со сменными носителями обладают достаточно высокими скоростными характеристиками и могут играть в компьютере роль основного или вспомогательного жесткого диска. Другие подсистемы этой категории подходят для таких дополнительных применений, как организация резервной памяти очень большой емкости; долговременное архивное хранение информации, которая редко используется повторно. Есть и такие подсистемы внешней памяти, как накопители на оптических дисках типа WORM ("с однократной записью и многократным чтением"), которые наилучшим образом подходят для архивации данных.
     Эти устройства сильно разнятся друг от друга по технологии, конструкции, цене, емкости памяти и области предполагаемого применения. Рассмотрим дисковые накопители со сменным носителем, начиная с одного из старейших накопителей - накопителя со сменным носителем винчестерского типа компании Sugyest, затем его два более современных варианта - Personal Data Рас компании Tandon и Passport компании Plus Development, после чего следует популярный накопитель на гибком носителе семейства Bernoulli, а затем оптические накопители типа WORM и магнитооптический накопитель.
     Завершим эту главу рассмотрением НГМД большой емкости компании Data Technology.
     1. Накопитель Infinity 40 Turbo компании Periphelland. Это устройство выполнено на базе сменной винчестерской подсистемы компании Syguest, которая первой в мире освоила производство винчестерских накопителей со сменным носителем для персональных компьютеров. Идея в принципе достаточно проста - в сменную кассету помещается только жесткий магнитный диск. Головка чтения /записи, двигатель привода и управляющая электроника остаются в корпусе накопителя. В конструкции накопителя предусматриваются специальные средства для создания потоков воздуха и фильтры, не допускающие нарушения работоспособности накопителя из-за загрязняющих частиц.
     Сменные носители винчестерского типа - самая первая разновидность сменных носителей на основе жестких дисков для персональных компьютеров - изначально страдали из-за недостаточно высокой надежности. Это весьма трудная инженерная задача - создать не-герметизированный узел с жестким диском, который можно было бы переносить в "дипломате" (тем самым подвергая воздействию пыли и других неблагоприятных внешних факторов), а затем вставить в накопитель и заставить вращаться со скоростью до 3000 оборотов в минуту.
     Хорошая конструктивная Проработка и высокое качество изготовления сделали накопители со сменным носителем компании Syguest менее подверженными воздействию загрязнений, однако все же вряд ли можно рекомендовать такие накопители для использования в качестве основной внешней памяти. Наиболее рациональное применение этих накопителей - резервирование и транспортирование данных.
     Одним из принципиальных недостатков таких винчестерских накопителей со сменным носителем является то, что одновременно в них можно установить только один жесткий диск, имеющий всего две поверхности для записи, вследствие чего ограничиваются потенциальные возможности увеличения емкости и быстродействия. Преимуществом подобных устройств по сравнению с конкурирующими накопителями, например Passport или Personal Data Pas, является менее дорогостоящий носитель, поскольку он содержит меньшее число движущихся частей и не включает в себя электронных узлов. (В настоящее время компания Syguest разработала новое семейство дисковых накопителей, отличающихся лучшими свойствами по сравнению с первыми моделями накопителей со сменным носителем. Одно из главных достоинств этих накопителей - несколько жестких дисков в герметизированной кассете, содержащей также головки чтения/записи.)
     2. Накопители Passport компании Plus Development и Personal
     Data Рас компании Tandon. Компания Tandon представила свою"вариацию на тему фирмы Syguest", а именно сменную дисковую подсистему полной высоты Data Рас, в которой головки чтения/записи были помещены в сменную кассету. Причина такого решения заключалась в стремлении повысить надежность и обеспечить возможность создания многодисковых носителей большой емкости. В 1989 г. компания Plus Development, разработчик первого НЖМД в виде платы для компьютера, вслед за компанией Tandon представила свою систему внешней памяти Passport, построенную на базе сменных,функционально законченных кассетных носителей (но половинной высоты).
     Оба накопителя конструктивно выполнены в виде специальных блоков, где содержатся головки чтения/записи и механизм привода, а также электрические соединители, при помощи которых осуществляется связь с управляющими схемами, подключенными к предусмотренному в компьютере порту для установки винчестера. (Подсистема Passport отличается от Data Рас весьма незначительно тем. что ее электронные схемы размещаются на плате контроллера, а не в корпусе накопителя.) Когда накопитель со сменным носителем вставляется в соответствующий порт компьютера, устанавливаются необходимые электрические соединения и накопитель со сменным носителем действуют так, как если бы это был стандартный винчестер (НЖМД).
     Накопители компаний Plus Development и Tandon обладают относительно высоким быстродействием и могут даже использоваться в качестве основной памяти на жестких дисках.
     Однако накопители подобного типа сегодня не имеют достаточной популярности из-за их дороговизны по сравнению с обычными винчестерами.
     3. Накопитель типа Bernoulli (Бернулли) компании Iomega. Этот накопитель является не только первым накопителем со сменным носителем, который был освоен в производстве (модель с одним накопителем на 10-Мбайт диске начала поставляться еще в 1981 г.), но и, по-видимому, самым уникальным. Вместо того чтобы идти по пути применения жесткого магнитного диска, который должен иметь защиту против неблагоприятных внешних факторов, в том числе загрязнений и вибраций, инженеры компании Iomega разработали на основе принципов динамики потоков, впервые сформулированных швейцарским математиком XVIII века Даниэлем Бернулли, оригинальный принцип действия системы "гибкий магнитный диск-головка чтения/записи".
     Головка чтения/записи, спроектированная с учетом требований аэродинамики, "плавает" над поверхностью гибкого диска Бернулли. Воздушные потоки, возникающие вследствие вращения диска с высокой скоростью, вызывают изгиб части поверхности диска, находящейся под головкой чтения/записи, в направлении к последней. Однако диск не соприкасается с головкой, между ними остается небольшой достаточно стабильный зазор, который обеспечивается потоками воздуха, уравнения для описания которых впервые предложил Бернулли.
     Какое-либо изменение нормальных условий работы накопителя Bernoulli (например, из-за удара или появления пятнышка загрязнения на поверхности диска) вызывает нарушение эффекта Бернулли и приводит к тому, что диск отходит от головки, вместо того чтобы соприкоснуться с ней. Благодаря этому исключается возможность отказов накопителя, поскольку вращающийся диск практически не может соприкоснуться с головкой.
     Сам носитель накопителя Bernoulli, хотя он является гибким и по виду похож на обычную дискету, в действительности может эксплуатироваться до пяти лет - т.е. характеризуется в 20 раз большей долговечностью, чем дискета, - согласно данным поставщика. Носитель с бариево-ферритовым покрытием не только позволяет записывать данные с втрое более высокой плотностью, чем носитель обычных винчестерских накопителей или НГМД, но и отличаются существенно большей стойкостью к износу, чем дискеты.
     Накопитель Bernoulli по скорости доступа не уступает ряду широко используемых накопителей на жестких дисках со средним быстродействием. Современные накопители типа Bernoulli имеют емкость 40, 80, 120 и даже 220 Mb на кассету. Поэтому Bernoulli может заменить в компьютере винчестер или работать параллельно с ним. Единственный присущий ему недостаток - относительно высокая цена (Bernoulli 80 Mb стоит около 900 долларов США).
4. Оптические накопители. В оптических накопителях типа WORM и в магнитооптических накопителях используется носитель, который напоминает компакт-диски в 133-мм кассетах.      Запись данных WORM и в магнитооптическом накопителе осуществляется путем создания на поверхности диска рисунка элементов, отражающих свет; при выполнении операции чтения при помощи лазерного луча этот рисунок преобразуется в двоичную цифровую информацию (1 или 0). Однако в накопителях типа WORM и в магнитооптических устройствах памяти эти рисунки создаются разными способами.
     В накопителе типа WORM используется лазер высокой мощности, луч которого делает постоянные метки, или "ямки", на поверхности диска; эти метки стереть нельзя. Наличие или отсутствие меток на поверхности диска создает рисунок элементов, отражающих свет, так что эти элементы читаются как двоичные единицы или нули.
     В накопителе с магнитным (стираемым) оптическим носителем применяется более сложный метод записи, позволяющий, согласно имеющимся сообщениям, осуществлять перезапись информации до миллиона раз. Каждый раз, когда накопитель производит запись информации, лазерный луч нагревает участок записи, причем одновременно этот участок подвергается воздействию магнитного поля. Частицы магнитного слоя поверхности диска, находящиеся под пластмассовым покрытием, перестраиваются в зависимости от полярности поля и фиксируются в таком состоянии до тех пор, пока не будет производиться запись информации в следующий раз - и не повторится процесс нагрева и воздействия магнитным полем. В зависимости от "спина" отраженного света - от того, под воздействием северного или южного магнитных полюсов были зафиксированы частицы магнитного поля - будет считываться либо единица, либо нуль.
     В качестве активного слоя применяется обычно магнитный материал на основе редкоземельных металлов или полимеров. Одним из важных свойств подобных материалов является то, что они при обычной температуре (из-за высокой коэрцитивной силы) не могут быть перемагничены приложенным к ним магнитным полем определённой напряжённости. Только при нагревании (достигнув температуры Кюри) соответствующий участок активного слоя перемагничивается должным образом. Магнитооптические устройства и накопители типа WORM являются низкоскоростными по сравнению с другими рассматриваемыми здесь устройствами внешней памяти. Это обуславливается несколькими причинами. Во-первЫх, оптический носитель вращается, как правило, с меньшей скоростью, чем жесткие магнитные диски -обычно около 3000 об/мин (против стандартной для винчестерских накопителей скорости 3600 об'мин). Второй фактор - это характерная для оптического носителя высокая интенсивность ошибок, которые требуется исправлять. Оптический носитель в принципе является более ненадежным, чем магнитный, и поэтому для работы с ним требуются сложные алгоритмы исправления ошибок. А это приводит к потерям в скорости обмена данными примерно на 3-5%. Оптические накопители характеризуются также более длительными временами доступа. Их среднее время установки головки составляет от 30 до 95 мс против 10-26 мс для НЖМД, а время ожидания (пока нужный сектор данных не окажется под головкой чтения/записи) составляет 13 мс против приблизительно 8-33 мс для НЖМД.
     Но они работают быстрее гибких дисков, существенно превосходя их и по скорости, и по ёмкости. Надёжность используемого магнитооптического носителя существенно превосходит такой же параметр для стримеров. При архивировании больших массивов особо ценной информации, на восстановление которой требуется ограниченное время, альтернативы магнитооптическим устройствам практически не существует.
     Кроме того, в магнитооптическом накопителе запись данных осуществляется таким образом, что существенно снижается быстродействие. В отличие от накопителя типа WORM, в котором операция записи выполняется за один оборот диска, в магнитооптическом накопителе перезапись данных осуществляется за три оборота: стирание, непосредственно запись и контроль.
     Низкое быстродействие делает эти оптические накопители непригодными для применения в качестве основной внешней памяти. Это обстоятельство и высокая цена являются их главными недостатками, которые частично компенсируются громадными емкостями и нечувствительностью к магнитным полям.
     5. Накопитель HF-24LP компании Data Technology. Этот накопитель является единственным НГМД большой емкости, который поставляется в течение достаточно длительного периода времени.
     В накопителе HF-24LP используется 133-мм кассета, имеющая емкость 19,2 Мбайт (размеченный диск) и напоминающая по внешнему виду увеличенную 89-мм дискету. Однако по принципам работы накопитель HF-24LP значительно отличается от стандартного дисковода (НГМД). В накопителе HF-24LP используется сервосигнал (служащий для позиционирования головки чтения/записи), который записывается магнитным способом на носитель в процессе производства. Специальная сервоголовка следит за серводорожками и обеспечивает точное позиционирование головки чтения/записи, благодаря чему достигаются более высокие плотности записи данных.
     Компания Insite Peripherals выпустила свой "флопический " накопитель, в котором используется оптическая серводорожка вместо магнитной - благодаря этому сервоинформация застрахована от случайного стирания. Этот накопитель имеет информационную емкость приблизительно 21 Мбайт (размеченный диск), и при этом, как указывает его компания-изготовитель, обеспечена совместимость по чтению/записи с 720-Кбайт и 1,44-Мбайт 89-мм гибкими магнитными дисками.
Рассмотренные НГМД по своей емкости приближаются к НЖМД, однако это не делает их пригодными для применения в качестве основной внешней памяти. Одна из причин - их гибкий носитель не способен выдерживать тысячи циклов чтения/записи, а именно такой типичный режим характерен для основных накопителей внешней памяти в компьютере. Хотя НГМД большой емкости обладают несколько большим быстродействием, чем обычные НГМД, они существенно уступают по скорости накопителям на несъемных жестких дисках; скорость вращения диска накопителя HF-24 LP составляет лишь 720 об/мин.

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Поиск

Голосование

Что Вы думаете на счет битрикса?
 

Все материалы раздела