marciniuk_pamieci masowe.pdf

6. Pamięci masowe

Pamięć masowa (ang. mass memory, mass storage) jest pamięcią trwałą, przezna

czoną do długotrwałego przechowywania dużej liczby danych w przeciwieństwie do

pamięci RAM i ROM. Pamięć masowa jest zapisywana na zewnętrznych nośnikach

informacji. Nośniki informacji są zapisywane i odczytywane w urządzeniach zwa

nych napędami.

Rodzaje pamięci masowych:

nośniki magnetyczne:

dyski stałe - pamięć o dostępie bezpośrednim; nośniki danych zainstalowane

w macierzach dyskowych;

o taśmy magnetyczne - pamięć o dostępie sekwencyjnym zapisywana i odczy

tywana w napędzie taśmowym;

napędy optyczne:

płyty CD-ROM;

płyty DVD;

płyty Blu-ray Disc (BD);

płyty HD DVD;

pamięci półprzewodnikowe (pozbawione części mechanicznych), współpracują

ce z różnymi złączami komunikacyjnymi:

o pamięci USB;

o karty pamięci.

6.1. Dyski twarde

Dysk twardy jest jednym z typów urządzeń pamięci masowej, wykorzystujących

nośnik magnetyczny do przechowywania danych. Nazwa dysk twardy (ang. hard

disk) powstała w celu odróżnienia tego typu urządzeń od tzw. dysków miękkich, czy

li dyskietek (ang. floppy disk), w których nośnik magnetyczny naniesiono na podłoże

elastyczne, a nie jak w dysku twardym na podłoże sztywne.

Dysk twardy składa się z zamkniętego w obudowie wirującego talerza lub zespołu

talerzy, wykonanych zwykle ze stopów aluminium o wypolerowanej powierzchni

pokrytej nośnikiem magnetycznym (grubości kilku mikrometrów) oraz z głowic elek

tromagnetycznych umożliwiających zapis i odczyt danych. Na każdą powierzchnię

talerza dysku przypada po jednej głowicy odczytu i zapisu. Głowice są umieszczone

na elastycznych ramionach i w stanie spoczynku stykają się z talerzem blisko osi,

w czasie pracy unoszą się, a ich odległość nad talerzem jest stabilizowana dzięki sile

aerodynamicznej powstałej w wyniku szybkich obrotów talerza.

Zasada działania dysku twardego

Ramię głowicy dysku ustawia głowice w odpowiedniej odległości od osi obrotu ta

lerza, w celu odczytu lub zapisu danych na odpowiednim cylindrze. Umieszczona

w silnym polu magnetycznym cewka porusza się i zajmuje położenie zgodnie z prze

pływającym przez nią prądem, ustawiając ramię w odpowiedniej pozycji. Dzięki

temu czas przejścia między kolejnymi ścieżkami jest nawet krótszy niż 1 ms, a przy

większych odległościach nie przekracza kilkudziesięciu milisekund. Układ regula

cyjny prądu zmienia natężenie prądu, tak by głowica ustabilizowała jak najszybciej

swe położenia w zadanej odległości od środka talerza.

Rys. 6.1. Budowa dysku twardego

/ - silnik liniowy, 2 - mechanizm pozycjonu

jący, 3 - ramię głowicy, 4 - sektor, 5 - głowica

zapisu/odczytu unoszona na „poduszce" po

wietrznej nad powierzchnią dysku, 6 - ścieżki

tworzące cylinder, 7 - dyski wirujące z pręd

kością 7200 obr/min

Parametry dysku twardego;

pojemność, np. 80 GB;

wielkość bufora cache, np. 8 MB;

szybkość transferu danych, np. UDMA 133 - interfejs dysku twardego o przepu

stowości 133 MB/s;

prędkość obrotowa talerzy, np. 7200 obr/min;

system monitorowania i powiadamiania o błędach działania S.M.A.R.T. (ang.

Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology);

kontroler, np. S-ATA;

średni czas dostępu (średni czas wyszukiwania + opóźnienie rotacyjne), np. 4 ms.

Kontrolery dysków twardych:

EIDE (2 urządzenia o przepustowości do 133 MB/s);

S-ATA (1 urządzenie o przepustowości do 300 MB/s);

SCSII (do 8 urządzeń o przepustowości do 640 MB/s).

EIDE (ang. Enhanced Integrated Device Eąuipment; czyli Enhanced IDE; zamien

nie nazwa ATA/ATAPI lub w skrócie ATA) to najczęściej stosowany w komputerach

klasy PC kontroler napędów. To rozszerzony i ulepszony typ interfejsu IDE (ATA),

oferujący m.in. większą szybkość transferu danych oraz pozwalający na dołączanie

dysków twardych o większej pojemności.

Gdy w 2003 r. wprowadzono magistralę szeregową S-ATA (Serial ATA) standard ten

jest określany jako PATA (Parallel ATA).

Rys. 6.2. Złącze EIDE w dysku twardym

Rys. 6.3.40-pinowa taśma kontrolera EIDE

S-ATA (ang. Serial Advanced Technology Attachment; czyli Serial ATA) jest szere

gową magistralą, następcą równoległej magistrali ATA. Do transferu danych są prze

widziane cieńsze i bardziej elastyczne kable z mniejszą liczbą styków, co pozwala

na stosowanie mniejszych złączy na płycie głównej w porównaniu do równoległej

magistrali ATA. Wąskie kable ułatwiają instalację i prowadzenie ich w obudowie,

co poprawia warunki chłodzenia wewnątrz obudowy. Interfejs przeznaczony do ko

munikacji umożliwia szeregową transmisję danych między kontrolerem a dyskiem

komputera z maksymalną przepustowością do 300 MB/s.

Rys. 6.4. Złącza S-ATA w dysku

Rys. 6.5.7-żyłowy przewód

Rys. 6.6. Kontroler S-ATA

twardym

S-ATA

na płycie

SCSI (ang. Smali Computer Systems Interface) jest równoległą magistralą przezna

czoną do przesyłania danych między urządzeniami. System SCSI jest obecnie wy

korzystywany głównie w wysokiej klasy serwerach i stacjach roboczych. Wszystkie

urządzenia podłączone do magistrali SCSI są równorzędne.

Każde z tych urządzeń ma unikalny w obrębie magistrali adres - identyfikator. Do

adresowania urządzeń są wykorzystywane trzy bity magistrali, co pozwala na połą

czenie ze sobą maksymalnie 8 urządzeń. Identyfikator pełni również rolę priorytetu,

przy rozstrzyganiu próby jednoczesnego dostępu więcej niż jednego urządzenia do

magistrali.

W większości konfiguracji, do magistrali poprzez kontroler jest podłączony jeden

komputer oraz urządzenia pamięci masowej (dyski twarde oraz napędy taśmowe).

Podłączane są też inne urządzenia, np. skanery, drukarki, nagrywarki.

Magistrala SCSI pozwala na podłączenie dysku do więcej niż jednego kompute

ra. Jest również możliwe przesyłanie danych bezpośrednio pomiędzy urządzenia

mi, bez ingerencji komputera (np. wykonanie kopii macierzy dyskowej na taśmie

magnetycznej).

Magistralę 5C5I można podzielić ze względu na:

sposób transferu danych: asynchroniczny, synchroniczny;

szybkość transferu danych: 5 MB/s, 10 MB/s, 20 MB/s, 80 MB/s, 160 MB/s,

320 MB/s, 640 MB/s;

szerokość magistrali: 8 bitów, 16 bitów.

Odmiany magistrali SCSI:

SCSI-1: pierwsza wersja standardu, pozwalała na transfer z szybkością 5 MB/s

na odległość 6 m;

SCSI-2: składa się z dwóch wariantów, zwiększających transfer z szybkością do

10 lub 20 MB/s (odpowiednio Fast SCSI i Wide SCSI); maksymalna odległość

to około 3 metry;

SCS1-3: znany jako Ultra SCSI, szybkość transferu 20-40 MB/s, teoretycznie

maksymalna odległość to nadal 3 metry;

Ultra2 SCSI: wprowadzono technologię Low Voltage Differential, pozwala

jącą na zwiększenia maksymalnej odległości do ok. 12 m; szybkość transferu

40-80 MB/s;

UItra3 SCSI (UltralóO SCSI): maksymalny transfer danych 160 MB/s;

Ultra4 SCSI (Ultra320 SCSI): maksymalny transfer danych 320 MB/s;

Ultra 640 SCSI: maksymalny transfer danych 640 MB/s.

Rys. 6.7.68-stykowe złącze

zewnętrzne SCSI:

a) gniazdo, b) wtyczki

Rys. 6.8.50-stykowe złącze

wewnętrzne SCSI: a) gniazdo,

b) taś-ma z wtyczkami

6.2. Napędy dysków magnetycznych

Zasada działania napędów dysków magnetycznych

Wszystkie typy pamięci na warstwach magnetycznych działają na tej samej zasa

dzie. Na poruszającej się warstwie magnetycznej jest dokonywany zapis informacji,

polegający na odpowiednim przemagnesowaniu pól nośnika informacji. Zapis i od

czyt jest dokonywany za pomocą głowicy. Głowicą nazywa się rdzeń z nawiniętą

na nią cewką i niewielką szczelinę miedzy biegunami. Zapis informacji sprowadza

się do namagnesowania poruszającego się nośnika. Pole magnetyczne wytworzone

w szczelinie magnesuje nośnik tak długo, jak długo płynie prąd w cewce głowicy.

Namagnesowany odcinek nośnika zachowuje się jak zwykły magnes, wytwarzając

własne pole magnetyczne.

Obecnie zewnętrzne pamięci magnetyczne zostają zastępowane przez wydajniejsze

pamięci optyczne, np. CD, DVD, czy pamięci typu flash (np. PenDrive).

6.2.1. Napęd FDD

Dyskietka (ang. floppy <afc&) jest to krążek wykonany z elastycznego tworzywa sztucz

nego, pokryty warstwą materiału magnetycznego. Grubość krążka jest mniejsza niż

1/10 mm, a grubość warstwy magnetycznej wynosi tylko 0,0025 mm. Zapis danych

odbywa się na koncentrycznych ścieżkach, których liczba może być równa 35, 40

lub 80. Zwykle średnice dyskietek to 5,25 lub 3,5 cala. W komputerach osobistych

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: