Download - Háttértár (secondary memory)
Háttértár(secondary memory)
Az IBM kompatibilis PC Az IBM kompatibilis PC hardverismeretei – hardverismeretei – perifériákperifériák
Bóta Laca
bemeneti egységek(input)
kimeneti egységek (output)
IBM kompatibilis PC-k logikai felépítése
Alaplap (motherboard, mainboard) processzor (CPU) operatív tár (operative memory)
...
Perifériák(peripheral equipment) bemeneti egység (input) kimeneti egység (output) háttértár (secondary memory) hálózati kommunikációs
eszközök...
111234
Bóta Laca
Háttértárak (secondary memory)
adattároló egység, amely képes
nagy mennyiségű felhasználói adatot
(hosszú távon) tárolni
függetlenül a számítógép
működésétől.
211234
Bóta Laca
A háttértárak csoportosítása
papíralapú háttértárak mágneses háttértárak optikai háttértárak magnetooptikai háttértárak elektronikus háttértárak
211234
Bóta Laca
Háttértárak (secondary memory) papíralapú (lyukkártya, lyukszalag) mágneses elvű:
mágnesdob mágnesszalag (streamer, ditto) mágneslemez
hajlékonylemezes technológia flopi (hajlékonylemez)
merevlemezes technológia winchester (merevlemez)
optikai csak olvasható - ROM (CD-ROM, DVD-ROM) egyszer írható - WORM(CD-R, DVD-R, DVD+R) újraírható - WARM (CD-RW, DVD-RW, DVD+RW, DVD RAM)
magnetooptikai tár elektronikus
USB tár/PenDrive/USB Drive/USB key/Flash Drive memóriakártyák
111234
Bóta Laca
Háttértárakról általánosan A papíralapúak már nem használatosak, de lyukasztás után már
csak olvasni lehetett az adatot, a két állapot: a felület és a lyuk. A mágneses háttértárak írhatóak és olvashatóak, azaz az adatot
le is tudjuk törölni. A mágnesezett felületen a mágnesezettség kétféle állapotának egyike jelenti az 1 bitnyi adatot. Tárolókapacitásuk, az adatok elérése (soros, direkt), az adathordozó ára eszközönként jelentősen eltérő.
Az optikai háttértárak nagyon olcsó tárak a rájuk írt adatmennyiséghez képest. Az olvasást lézer fény segítségével oldják meg, ami a roncsolt és az ép lemezfelületről másként verődik vissza. Az egyik vagy másik állapot jelenti az 1 bitet. Törölhető változatuk is van, de ahhoz egy speciális meghajtó egység (író), valamint egy külön program is szükséges.
A magnetooptikai tárak a mágneses és az optikai tárak előnyeit egyesítik, ennek köszönhetően a legbiztonságosabb adathordozó, az adatok ütődésre, karcolásra, hőmérséklet változásra, a kezünk hagyta szennyeződésre kevéssé érzékeny. Az ára viszonylag magas.
elektronikus tár (PenDrive, memóriakártya): elektronikusan rögzíti az adatokat, megbízható, törölhető tár. Kezelése egyszerű, az újabb operációs rendszereknél nem szükséges külön program használatukhoz. Valószínű a flopi utódja lesz a viszonylag nagy tárkapacitása miatt.
111234
Papír alapú háttértárak
Secondary MemorySecondary MemoryBased onBased onPaperPaper
Bóta Laca
Papír alapú háttértárak csoportosítása
lyukszalag (punched tape, paper tape)
lyukkártya (punch card)
Bóta Laca
A papíralapú háttértárak jellemzői
Használatának kezdete 1725 FranciaországFalcon és Bouchon szövőszéke
Használatának vége XX. század utolsó (két) évtizedeBináris jel 2 értéke papírlap <> lyukasztás
Kezelőegység hatalmas olvasó és író (lyukasztó) berendezésOlvasás módja optikai úton
Írás módja lyukasztássalKezelő program PC-nél nem volt
Cserélhető adathordozó igenÚjraírhatóság (törölhető) nem lehetséges
Adatelérés szekvenciálisTárkapacitás 80 karakter/kártya (az ismert IMB kártyánál)
lyukszalagnál a hosszúságtól függött
Mágneses háttértár
MagneticMagneticSecondarySecondaryMemoryMemory
Bóta Laca
Az ismertebb mágneses háttértárak
mágnesdob (magnetic drum)
mágnesszalag (streamer)
hajlékony mágneslemez
(diskette, floppy disk)
merev mágneslemez (hard disk)
211234
Bóta Laca
A mágneses háttértárak jellemzőiHasználatának kezdete 1947. mágnesdob
1951. mágnesszalag - Remington cég (UNIVAC)1956. merevlemez - IBM 305 RAMAC számítógéphez1969. hajlékony lemez (8”) (ezután 1976-ban 5,25”)1981. 3,5”-os FDD - Sony OA-D3OV1987. 3,5”-os DD, HD jelű flopi
Használatának vége merevlemez váltotta a mágnesdobot, a flopik egymást
Bináris jel 2 értéke mágnesezhető felület fluxusváltása
Meghajtóegység lemez forgatása + fejek mozgatása, illetve szalag továbbítása
Olvasás módja olvasó fejjel, ami a fluxusváltást képes érzékelni
Írás módja író fejjel, ami képes a fluxusváltásra
Kezelő program PC esetén: BIOS + operációs rendszer + meghajtóprogram (múlt)
Cserélhető adathordozó szalagnál és hajlékonylemeznél
Újraírhatóság (törölhető) minden esetben több tízezerszer lehetséges
Adatelérés szekvenciális (szalag), direkt (dob, lemez)
Tárkapacitás merevlemez max.: 1,6 Tbájt (2006. október).
211234
Bóta Laca
Mágneses háttértárak A mágnesezett felületen a mágnesezettség
kétféle állapotának egyike jelenti az 1 bitnyi adatot.
Az íráshoz és az olvasáshoz egy meghajtó berendezésre van szükség. Az adathordozó olvasását és írását egy író/olvasó fej végzi, ami írásnál képes a mágnesezett állapot megváltoztatására (fluxusváltásra).
Az adathordozó törölhető, azaz többször írható. Egyes mágneses adathordozó használatához
szükséges külön program is, míg az ismert lemezes kivitelűeket az operációs rendszer kezeli.
211234
Bóta Laca
Mágnesdob az 1947-ben készült el az első mágnesdob. A dob oldalára írták az adatokat. ma már nem használják, csak múzeumokban létezik. Tárolási kapacitása: 230 bit/inch-ről indult, ami
kerekítve úgy 1 bit/mm PC-hez nem használták
Bóta Laca
Mágnesszalag - Streamer A rögzítés anyaga egy mágnesszalag, így az adatok elérése
szekvenciális (soros), azaz lassú. Kezdetben a mágnesszalagot orsóra csévélték, egy igen kedvelt
háttértároló volt sok éven át. Ma a kazettás kivitelt használják, az ún. streamer kazetta egy
mágnesszalagot rejt, amit biztonsági adatmentésre alkalmaznak.
A régi SLR75 ésegy újabbMini-QIC80 kazetta.
243
Bóta Laca
Streamer csatlakoztatása
USB
Vezték nélkül,USB
IDE
FireWire SCSI
Bóta Laca
Mágnesszalag - Ditto
Iomega cégtől, biztonsági mentéshez párhuzamos port (max. 1 MB/s) már nem gyártják
Hajlékonylemezes háttértárak
FloppyFloppyDiskDiskSecondary MemoriesSecondary Memories
Bóta Laca
Hajlékonylemezes technológia háttértárai flopi (floppy disk, diskette) ZipDrive (tárolókapacitása: 100 MB), LS-120 vagy a:drive (tárolókapacitása: 120 MB)
meghajtója olvassa a 3,5"-os flopit is adatátviteli sebessége 300 Kbájt másodpercenként
211236
Bóta Laca
Hajlékonylemez = flopi
A flopi a legismertebb hajlékony-lemezes technológia, így a két névmagyarul már ugyanazt jelenti.
Az adathordozót (flopit), vagyis ahajlékony, műanyag, mágnesesbevonatú lemezt csak a megfelelő meghajtó egységgel (FDD – Floppy Disk Drive) lehet írni és olvasni.
A meghajtó lámpája a lemez használatakor világít, ilyenkor a lemezt nem szabad kivenni
211236
Bóta Laca
A flopi utolsó két mérete
3,5" 5,25"
írásvédelmi retesz(write protect switch)
írásvédelmi rés(write protect
notch)
211236
Bóta Laca
A 3,5”-os flopi részei A hajlékony
mágneslemez a forgás hatására válik merevvé, így képes az írófej írni rá.
Az író és az olvasó műveletek előtt a csúsztatható védőlemezt elmozdítja, így a fej a lemezt közvetlenül eléri.
211236
Bóta Laca
3,5”-os flopi A flopi írásvédetté tehető
213
Bóta Laca
Adatok tárolása flopin
Az adatok tárolása koncentrikus körök mentén történik, amit sávnak nevezünk, ez szektorokra oszlik, amit az író-olvasó fej közvetlenül képes elérni.
Ha ez a szerkezet kialakult, akkor mondjuk, hogy a flopi formázott vagy formatált. Csak ebben ez esetben írhatunk rá adatokat.
formázatlan egy sáv egy szektor
211
Bóta Laca
A flopi utolsó két méretének típusai
évszámnév
lemez-átmérő
lemez-jelzések
tárkapacitás(capacity)
adatátviteli sebességKbit/sec
sávok száma(track)
sávonkénti szektorszám
(sector)
sávsűrűség(track/inch)
(TPI)
fordulatszám(ford./percRotate Per
Minute)(RPM)
1976 - SD8 5,25" SS, DD 160 KBájt n.a. 40 8 n.a. n.a.
1978 - DD9 5,25" DS, DD 360 KBájt 250 40 9 48 n.a.
1982 - DQ15 5,25" DS, HD 1,2 MBájt 500 80 15 96 360
1984 - DQ9 3,5" DS, DD 720 KBájt 250 80 9 n.a. 360
1987 - DQ18 3,5" DS, HD 1,44 MBájt 500 80 18 135 360
1991 - DG36 3,5" DS, XD 2,88 MBájt 1 Mbit/s 80 36 n.a. n.a.
DS - Double Side (két oldalas)DD - Double Density (dupla írássűrűség)HD – High Density (kiemelt írássűrűség)XD – Extra Density (extra írássűrűség) – csak az IBM1 szektorban 512 bájt adat található
212
Bóta Laca
Mennyi adat fér rá? A kedvelt flopi: 3,5”, DS, HD. DS >> 2 oldalas HD >> 80 sáv,
sávonként 18 szektor 1 szektorban 512 bájt fér el 2 oldal x 80 sáv x 18 szektor x 512 bájt = 1 474 560 bájt. 1 474 560 bájt = 1 474 560/1024 kbájt = 1440 Kbájt 1440 Kbájt = 1440/1024 Mbájt = 1,40625 Mbájt Valójában a floppira közelítőleg 1,4 Mbájt fér. A gyártók az utolsó átváltásnál 1000-rel ezerrel váltottak
1024 helyett (ez elég gyakran előfordul az adattáraknál):1 474 560/1024 = 1440 Kbájt 1440/1000 ≈ 1,44 Mbájt.
A mértékegység használatának következetlenségeiről bővebben olvashat:http://epa.oszk.hu/00000/00025/00003/lambert.html (2005. október 17.)
http://www.sulinet.hu/tart/cikk/ae/0/18394/1 (2005. október 17.)
Merevlemezes tárak
HardHardDiskDiskSecondary MemoriesSecondary Memories
Bóta Laca
Merevlemezes technológia háttértárai winchester: mivel ez a leggyakoribb így ezt nevezik
magyarul merevlemeznek, a meghajtó és az adathordozó egy egységet alkot
SyQuest és PLI lemezek merevlemezes technológiára épülő, cserélhető háttértárak, tárkapacitásuk40-200 MBájt közötti, átmérőjük 5,25" vagy 3,5".
JAZ lemez szintén cserélhető merevlemezes technológián alapuló háttértár, kapacitása 2 GBájt.
237
Bóta Laca
Merevlemez - winchester A winchester a flopinál nagyobb
tárkapacitású, gyorsabb adatelérésű háttértár.
A lemezek nem cserélhetőek A winchesternél az adathordozó
lemezeket egybeépítették a meghajtó egységgel(HDD – hard disk drive).
A merevlemezes tárolók adathordozó része egyetlen vagy több, egymás fölött elhelyezkedő fémből – általában alumíniumból – készült,vékony mágneses rétegű lemezből állnak.
237
Bóta Laca
A merevlemez története 1956. az első merevlemez - IBM 305 RAMAC számítógép-rendszerhez
4,4 Mbájt tárkapacitás, 50 db kétoldalú lemez, 10 millió $/Gbájt 1979. az első 8 inch-es merevlemez - IBM 62 PC "Piccolo" 1980. az első 5,25 inch-es merevlemez - Shugart Technology ST506 1983. az első 3,5 inch-es merevlemez - Rodime RO 352 1985. az első kártyában elhelyezett merevlemez - Quantum Hardcard 1987. Az utolsó 14 inch-es merevlemez - IBM 3380K 1987. RAID definiciója - University of California, Berkeley 1988. az első 2,5 inch-es merevlemez - PrairieTek 220 1991. az első 1,8 inch-es merevlemez - Integral Peripherals 1820 1997. elsőként alakalmaztak nagy írássűrűséget lehetővé tevő fejeket
(giant magnetoresistive heads), amiért2007-ben a felfedezők fizikai Nobel-díjat kaptakIBM: Deskstar 16GP "Titan"
1999. 1 inch-es átmérőjű merevlemez - IBM: Microdrive
Bóta Laca
Egy szétbontott merevlemez szerkezetemágneses réteggel (50 mikron)
bevont alumíniumlemez
237
Bóta Laca
A merevlemez tárkapacitása
A felületi adatsűrűség szerint200 GB/négyzetinch (2007.)500 GB/négyzetinch (2009. - terv)
Teljes kapacitás szerint750 GB (2007. - gazdaságos)1 TB (2007. - drága)4 TB (2009. – terv, 2007-ben kifejlesztett,
kétezerszer kisebb olvasófej)
237
Bóta Laca
A merevlemez partícionálása, formázása
A lemeztányérok mindkétoldalához tartozikegy író-olvasó fej.
Használat előttelőször partícionálni (logikai
egységekre osztani > C:, D: stb.),majd a partíciókat formázni szükséges,
amikor kialakulnak a sávok és a szektorok.Egy szektor 512 bájtot tartalmaz.
Az egymás alatt lévő sávok neve: cilinder.Az írás és olvasás alapja a sokszor a cilinder.
Az adat helyét a lemezszám, a cilinderszám és a szektor határozza meg.
237
Bóta Laca
Adattárolás a merevlemezen
sávszektor
író-olvasó fejek
tengely
sáv
szektor
lemez
Bóta Laca
A merevlemez logikai adatkezelése alapja: a klaszter (cluster), általában egy állomány több
klaszterben fér el, de egy klaszterbe csak egy állomány, vagy az adott állomány kódjánek egy része kerülhet.
egy bitnyi adat is legalább 1 klasztert foglal le. a klaszter legtöbbször több szektorból áll, de formázásnál a
partíció méretétől függetlenül klaszterszám rögzített. pl.: FAT32 klasztermérete állandó: 4 KB = 8 szektor pl.: FAT16-nál a klaszter mérete változik a lemezméretel
ha a klaszter mérete nagy, akkor a kis állományok sok szabad helyet hagynak>> több partícival elérhető, hogy a klaszterekkevesebb szektorból álljanak.pl.: FAT16 - DOS:
1,2 GB HDD1 partíció >> 32 KB a klaszter
237
sáv
szektor
klaszter
Bóta Laca
Zónák kialakítása a merevlemezen
Bóta Laca
Az adatok láncolása, defragmentálás Egy állomány különböző klaszterekben helyezkedik el,
ezért, a klaszterek szektorai a rákövetkezőre kell, hogy mutassanak, amit láncolásnak nevezünk.
ha fizikailag az összetartozó (láncolt) adatok már nagyon sok darabban találhatók, akkor az az olvasási sebesség csökkenését hozhatja maga után. Az előbbi állapotot nevezzük fragmentált állapotnak, aminek a megszüntetése a defragmentálás (töredezettségmentesítés).
Egy speciális program (olykor órákonkeresztül) megoldja az összetartozóadattöredékek (klaszeterek) egymás utáni elhelyezését.
237
Bóta Laca
Csatolók, szabványok 1
A mai HDD-k, az XT-ben használt, 10 MB-os Seagete lemezekből fejlődtek ki.
Ebben 4 fej, 306 cilinder, és sávonként 17 szektor volt. (Cilinder: egy adott sugárirányhoz tartozó sávok összessége.)
Itt az olvasást a CPU végezte el, a regiszterekbe betöltötte hogy honnan kell olvasni, majd meghívta a BIOS-t, amely kiadta a szükséges utasításokat.
Bóta Laca
Csatolók, szabványok 2 IDE: integrated device electronics, beépített
eszközelektronika ~1985. Bios hívási koncepciók megmaradtak, a szektor hívása: fej(4 bit),szektor(6 bit),cilinder(10 bit): 16 fej x 63 szektor x 1024 cilinder = 1 032 192 szektor = 504 MB max. 4MB/s
EIDE: Extended IDE, megjelent az LBA címzés (Logical Block Adressing) a szektorokat 0-228-1 –ig számozza. A vezérlőnek ekkor az LBA címet át kell konvertálnia fej,szektor,cilinder címekké. Max. 128 GB. 16,67 MB/s.
ATA-3: EIDE utódja, AT attachment ATAPI-4: ATA Packet Interface, 33MB/s ATAPI-5: 66MB/s ATAPI-6: LBA címek kiterjeszése 48 bitre: így 248x29
byte: 128 PB max méret, 100MB/s adatátviteli seb. ATAPI-7 :soros ATA átvitel (SATA) egy időben 1 bit
átvitele, 7 eres kábel, 150 MB/s – 1,5 GB/s, 0,5V így kisebb energiafelhasználás
Bóta Laca
Csatolók, szabványok 3
SCSI: Small Computer System InterfaceNagy átviteli sebesség (160-320 MB/s),
egyszerre akár 7 eszköz egy vezérlőkártyán.
50 eres, akár több méteres kábel.Zajos, nagy energia felhasználásRAID-ben, kiszolgálókban gyakori
Bóta Laca
PATA (EIDE) csatlakozó aljzat az alaplapon
253
Bóta Laca
Hordozhatóság
IDE mobil rack USB mobil rack
238
USB-skülső HDD
Bóta Laca
Merevlemez csatlakoztatása az alaplaphoz
merevlemez (HDD)
PATA (IDE/EIDE) kábel PATA (IDE/EIDE) csatlakozók
SATA kábel
SATA csatlakozók
253
Bóta Laca
Kábelek az a meghajtókhoz
1- IDE/ATA kábel (80/40)
2- IDE/ATA kábel (40/40)
3- SCSI kábel (LVD-SCSI átalakítóval)
4- flopi kábel
5- SATA kábel
6- 4 pólusú Y kábel a tápellátáshoz
7- IDE/ATA kábel(80/40)
253
Bóta Laca
Háttértárak csatlakozói az alaplapon
A: IDE 3 csatlakozó (CD-ROM)
B: Flopi meghajtó csatlakozója
C: csatlakozók a ház előlapjához
D: IDE 1 csatlakozó (HDD)
E: IDE 2 csatlakozó
253
Bóta Laca
Egy konkrét merevlemez jellemzői (2005)
WD Caviar RE2
valódi tárkapacitás (formatted capacity) : 400 088 MBhirdetett tárkapacitás (capacity) : 400 GB !!!
adatátviteli sebesség (data transfer rate): 1,5 Gb/s átlagos adatelérési idő (average latency): 4,2 ms fordulatszám (rotational speed): 7200 RPM csatoló felület (interface): Serial ATA 150 MB/s lemezek száma (number of platters): 4
fejek száma (number of heads): 8 felhasználható szektorok száma (user sectors per drive): 781 422 768 db 1 szektorban tároltható adat (bytes per sector): 512 bájt
Bóta Laca
Adatrögzítés lemezmeghajtók vezérlése ún.
vezérlőkártyákkal történik A vezérlőkártya a 0, 1 értékű soros
adatbiteket alakítja fluxusváltozássá Tudni kell azt is, hogy egy bit hol fejeződik
be, ami eltérő, a mágneses adatrögzítési eljárásoktól függően:FM (frekvenciamoduláció)MFM (módosított ferkvenciamoduláció)RLL (futási hossz korlátozás)ARLL (továbbfejlesztett futási hossz korlátozás)
234
Bóta Laca
Mágneses rögzítési eljárások - FM
FM – frekvenciamoduláció a mágneses fluxus iránya minden 1 értékű
adatbitnél megváltozik, a 0-nál nem minden adatbithez egy szinkronbit tartozik kevésbé hatékony, elavult
FM
0 1 1 10 0 1 10 0 0 0110 0
6 4 6 3
234
Bóta Laca
Mágneses rögzítési eljárások - MFM
MFM – módosított frekvenciamoduláció kapacitásnövekedés 100% - 17 szektor/sáv lemeztányér állandó forgási sebessége 1 értékű adatbitnél fluxusváltozás egy bithez
tartozó tartomány közepén 0 értéknél fluxusváltozás a tartomány elején
(szinkronbit), ha az előző adatbit nem 1 volt hajlékonylemezeknél használják,
merevlemezeknél elavult
0 1 1 10 0 1 10 0 0 0110 0
6 4 6 3
MFM
234
Bóta Laca
Mágneses rögzítési eljárások - RLL
RLL – futási hossz korlátozás kapacitásnövekedés 50% - 26 szektor/sáv
ARLL: 34 szektor/sáv 2 egyes között meghatározott számú
nullának kell állniaRLL 2.7: 2-7RLL 3.9 (ARLL): 3-9 db nulla
AT buszos (IDE) és SCSI merevlemezek
234
Bóta Laca
Példa az RLL 2.7 kódolásra
Adatsorozat RLL2.7 kód010 100100
011 0010000
0010 001000
0011 00100100
000 000010000
10 0100
11 1000
0 1 1 10 0 1 10 0 0 0110 0
6 4 6 3
0 1 1 10 0 1 10 0 0 0110 0RLL 2.7 felbontás
00 10 00 0100 10 10 0000 00 01 00001000 00RLL 2.7 kódolás
RLL 2.7 eljárás
234
Bóta Laca
Adatrögzítési eljárások
FM
0 1 1 10 0 1 10 0 0 0110 0
6 4 6 3
MFM
0 1 1 10 0 1 10 0 0 0110 0RLL
234
Bóta Laca
RAID
több merevlemez adatok tárolására striping (csíkozás): logikailag összefüggő
adatok darabolása mirroring (tükrözés): ugyanazon adatok
több merevlemezre írása egyszerre több szintje van: RAID 0 – RAID 6
235
Bóta Laca
RAID 4
http://www.netzwerk-community.de/bilder/infobild/raid7.gif
A bemutató forrásanyagai
Bóta Laca
Könyvek, cikkek
Sikos László: PC hardver kézikönyv. BBS-INFO, 2007. Abonyi Zsolt: PC hardver kézikönyv. Computerbooks, Bp., 1998. Racskó Péter: Bevezetés a számítástechnikába. LSI. Markó Imre: PC hardver. Konfigurálás és installálás. LSI, 2000. Hasznos oldalak:
http://www.mdgx.com/glossary.htm http://www.ata-atapi.com/ http://www.computerhope.com/help/ide.htm
2007. október