Úvod Růst datových potřeb Pojem „velkokapacitní“ se mění v čase

Prezentace na téma: "Úvod Růst datových potřeb Pojem „velkokapacitní“ se mění v čase"— Transkript prezentace:

1 Úvod Růst datových potřeb Pojem „velkokapacitní“ se mění v čase
Záznamová média Úvod Růst datových potřeb Pojem „velkokapacitní“ se mění v čase Dříve několik MB, dnes stovky GB až TB

2 Stručný vývoj Záznamová média
1951 – 1. magnetická páska použita jako záznamové médium 1956 – IBM uvedlo 1. pevný disk 1971 – první disketa (od IBM) – 8” 1982 – první hudební CD v prodeji (vyvinuto 1979) 1983 – první 3,5” harddisk 1985 – první CD-ROM 1988 – první 2,5” harddisk 1994 – Zip médium představeno firmou Iomega 1994 – vyrobeno CD-R 1996 – první DVD 1998 – technologie SuperDLT magn. pásek .....

3 Záznamová média Pevný disk
1956 – IBM RAMAC 305 50 kotoučů kapacita 5 MB

4 Dělení záznamových médií
dle fyzikálního principu (magnetické, optické, magneto-optické) dle typu záznamového média (páskové, diskové, polovodičové) dle výměnnosti média dle kontaktu čtecí/záznamové hlavy s médiem dle pohybu hlav při práci paměti

5 Dělení záznamových médií
Záznamová média Dělení záznamových médií magnetická optická ostatní Hard disk Disketa Pásky CD DVD Blue Ray Disc Holografický disk ZIP MO média Flash memory

6 Magnetická média nosič potažený tenkou feromagnetickou vrstvou
záznamová hlava polarizuje částice v magnetické vrstvě lze je snadno poškodit pásková, disková (pevné disky, pružné disky)

7 Způsob záznamu + stopa cylindr (všechny stopy nad sebou ROZDÍL:
Disketa/disk formátování: BOOT RECORD FAT ROOT DIRECTORY sektor stopa cylindr (všechny stopy nad sebou ROZDÍL: identifikátor stopy identifikátor sektoru záznam na 1 stopu 1 sektor: 571 B neformátovaných dat 512 B formátovaných dat možnost „vlastního formátování“ +

8 Čtecí a zapisovací hlavy
Způsob záznamu Disky Osa Plotny (disky) Čtecí a zapisovací hlavy Vzduchotěsné pouzdro Řídící jednotka Vyrovnávací paměť P

9 Způsob záznamu Disky + cylindr hlavička formátování: BOOT RECORD FAT
ROOT DIRECTORY vystavování hlaviček: krokový motorek vystavovací cívka (lineární motor) access time: doba vystavení + doba čekání prokládání (interleave) zone bit recording (ZBR) +

10 Způsob záznamu Disky + cylindr hlavička Alokační jednotka (cluster):
nejmenší logická datová jednotka na disku zaváděna z důvodů adresace obsahuje jeden nebo více sektorů (až 64 sektorů) Disky cylindr hlavička BOOT RECORD ROOT DIRECTORY VFAT #1 (12 – 32 bitů) NTFS (New Technology File System) náhrada FAT VFAT VFAT #2 +

11 Způsob záznamu NTFS je upřednostňovaný systém souborů pro Windows 7. Nabízí řadu výhod oproti předchozím systémům souborů FAT32 Schopnost automatického zotavení z některých chyb souvisejících s diskem Vylepšená podpora větších pevných disků Lepší zabezpečení, protože lze používat oprávnění a šifrování pro omezení přístupu k určitým souborům pro určité uživatele Oddíl lze převést na systém souborů NTFS z jiného typu souborového systému. Systém FAT32 používal se v některých dřívějších verzích systému Windows a v současné době se používá u většiny jednotek USB Flash. nemá stejné funkce související se zabezpečením jako systém NTFS má také omezení velikosti. V oddílu FAT32 nemůžete vytvořit větší oddíl FAT32 než 32 gigabajtů (GB) a uložit jeden soubor větší než 4 GB. dnes využíván k formátování pevného disku pro případné spuštění systému Windows 95, Windows 98 nebo Windows Millennium Edition +

12 Magnetická média Pevné disky
Vzdálenost hlav od povrchu plotny

13 Magnetická média Pevné disky
Disková pole (RAID = Redundant Array of Independent {Inexpensive} Disks) vícenásobné diskové pole levných disků je typ diskových řadičů, které zabezpečují pomocí určitých speciálních funkcí koordinovanou práci dvou nebo více fyzických diskových jednotek. Zvyšuje se tak výkon a odolnost vůči chybám nebo ztrátě dat. z několika menších disků vytvoříme jeden větší několik úrovní (levels) – dle funkcí nejčastější RAID 0 (prokládání – stripping), RAID 1 (zrcadlení – mirroring), RAID 5 (používá dva paritní disky, přičemž na každém z nich je parita vypočtena jiným způsobem)

14 Způsob záznamu Magnetické pásky kontaktní záznam
používány od dob sálových počítačů kontaktní záznam pomalé sekvenční vyhledávání dat (musíme přetočit část pásky) použití: zálohování, archivace - IBM až 200 stop na šířku pásky kapacity okolo 1 TB zápis rychlostí 100 MB/s vhodné pouze pro zálohování

15 Optická média laser pro záznam i čtení
základní princip u všech typů optických médií je stejný necitlivá na magnetické pole či otřesy základní typy: CD, DVD, BD, HD-DVD

16 Technické prostředky počítačové techniky
Compact Disc Fotodioda Disk Pit Pole Čočky Polo-propustné zrcadlo Laser Způsob záznamu: původně pro záznam zvuku z polykarbonátu průměr 12 cm tloušťka 1,2 mm zápis do spirály, laser 780 nm metoda CLV (Constant Linear Velocity) pity (díry) vs. landy (stupně) spirálová stopa standard - Yellow book standard přenosové rychlosti: 150 kB/s

17 Technické prostředky počítačové techniky
ORGANIZACE DAT ( na CD ROM ) Pole a prohlubně na discích nepředstavují nuly ani jedničky, ale jednička je vyvolána změnou laserového paprsku, žádná změna reprezentuje nulu Datový sektor se skládá z 2352 B tvořených : synchronizační hlavičkou hlavičkou s adresou sektoru jádrem sektoru tvořeným datovou částí 288 B dlouhá část pro opravný kód EDC/ECC

18 Optická média DVD (Digital Versatile Disc)
podobná technologie jako u CD vlnová délka laseru 640 nm předlisovaná drážka u zapisovatelných disků mohou být dvouvrstvá a oboustranná

19 Technické prostředky počítačové techniky
Digital Versatile Disc 1999 – první film distribuovaný na DVD porovnání CD a DVD menší pity více stop dvě strany, dvě vrstvy na každé straně 4,7 GB v jedné vrstvě vrstva DVD Řada formátů DVD Video, DVD ROM, DVD-R, DVD-RW, DVD RAM, DVD+RW

20 Magneto-optická média
magnetický zápis za přispění laseru, optické čtení lze číst, zapisovat, mazat záznam do spirály kapacita několik GB až několik desítek GB

21 Trendy v oblasti záznamových médií
Pevné disky: zvyšování kapacity snižování přístupové doby zvyšování rychlosti otáček zvyšování spolehlivosti

22 Trendy v oblasti záznamových médií
Blue Ray Disc přepisovatelný disk zhuštění záznamu dvě vrstvy laser s kratší vlnovou délkou 27 GB na jedné straně, 54 GB dvouvrstvá média typy BD: BD-ROM, BD-R, BD-RW, BD-RE 36 MB/s nahrávání HDTV

23 Slepá cesta HD-DVD (AOD = Advanced Optical Disc) modrý laser 405 nm
kapacita: 20 GB jednovrstvá, 32 GB dvouvrstvá přepisovatelná média vzhledem k rozhodnutí hollywoodských producentů řešení neúspěšné

24 Trendy MODS (Multiplexed Optical Data Storage) multilevel zápis
informace v pitu není dána „hloubkou“, ale „úhlem“ náběhové a koncové hrany asymetrické pity, rozlišovací schopnost až 332 úhlů kapacita: 250 GB na vrstvu, celkem 4 vrstvy = 1TB

25 Holografické disky (Holographic Versatile Disc)
data jsou v nich na rozdíl od CD nebo DVD zapisována trojrozměrně, v hloubce aktivní vrstvy, odhadovaná teoretická kapacita – až 3,9 TB) První komerční mechaniku pro holografické disky uvedeny na trh v roce 2008 Maxwell, Tapestry,... cena driveru: 18 tis. $, médium: 180 $ kapacita: na jednu plotnu 500 GB střední doba mezi poruchami: hodin archivační doba: 50 let současnost: 6 TB, 20ti vrstvový disk (Holographic Versatile Disc - HVD) dosažitelná kapacita - 1,6 TB přenosová rychlost – MB/s průměr 130 mm, tloušťka 3,5 mm

26 Holografické disky Záznam:
Při záznamu se laserový paprsek rozdělí na paprsky dva - referenční a datový. Jejich interferencí vzniknou kontrastní světlé a tmavé body - analogické pitům při záznamu CD. Nevzniknou však v ploše, ale v prostoru. Optika mechaniky je nastavena tak, že k této interferenci dochází v záznamové fotocitlivé vrstvě média. V něm tento "světelný obraz" zůstane zachován, respektive data uložena. Jemnými změnami v úhlu referenčního paprsku, případně změnou vlnové délky lze dosáhnout toho, že v jednom místě záznamové vrstvy může být nahráno několik na sobě nezávislých datových stop.

27 Holografické disky Čtení:
Při čtení se disk "prosvětluje" referenčním paprskem, optický datový záznam je tak promítán na optoelektronické čidlo, z jehož elektrického výstupu se zpět dekóduje původní datový signál. Všechny potenciální záznamy jednoho místa jsou čteny najednou (paralelně), což umožňuje dosahovat vysokých rychlostí čtení.

28 Holografické disky – parametry
 hodnota:  parametr:  průměr disku (bez cartridge):  130 mm  hustota záznamu:  350 Gb / čtvereční palec  tloušťka záznamové vrstvy:  1,5 mm  životnost záznamu:  50 let  tloušťka substrátu:  1,0 mm  životnost prázdného disku:  3 roky  celková tloušťka disku (bez cartridge):  3,5 mm  počet možných čtecích cyklů:  > 10 mil.  materiál disku:  HDS-5000 photopolymer  provozní teplota:   °C  rozměry cartridge:  135 x 11 x 153 mm  teplotní odolnost:   °C  formát:  write once/read many  provozní vlhkost:   % (nekondenzující)  kapacita:  500 GB  odolnost proti vlhkosti:   % (nekondenzující)  objem sektoru: nastavitelný v 512bytových krocích  vlnová délka:   nm

29 Technické prostředky počítačové techniky
Ostatní přenosná média - ZIP měl nahradit disketu hustší záznam vyšší otáčky kapacity 100, 250 a 750 MB externí a interní mechaniky vysoká cena

30 Technické prostředky počítačové techniky
Flash Memory Paměť je vnitřně organizována po blocích a na rozdíl od pamětí typu EEPROM, lze programovat každý blok samostatně (obsah ostatních bloků je zachován). 1994 – Compact Flash „pevný disk“ pro PDA, fotoaparáty spousta formátů standardní kapacita do 512 GB příznivá cena karet i čteček formáty Compact Flash I a II, Memory Stick, Secure Digital, Multimedia Card, xD, Smart Media … Nebezpečí Flash-disků: omezený počet zápisů (statisíce)