Architektura komputerów Tydzień 10 Pamięć zewnętrzna
Dysk magnetyczny Podstawowe urządzenie pamięci zewnętrznej. Dane zapisywane i odczytywane przy użyciu głowicy magnetycznej (cewki). Dane zapisywane na powierzchni dysku pokrytego materiałem magnetycznym.
Twardy dysk
Rozkład danych na dysku Ścieżki Przerwy między ścieżkami Sektory Przerwa między sektorami
Głowice Głowice stałe Głowica ruchoma
Cylinder Cylinder to ścieżki o tym samym numerze na wszystkich powierzchniach talerzy.
Czas dostępu do dysku Czas przeszukiwania (seek time): czas potrzebny ruchomej głowicy dysku na znalezienie się nad właściwą ścieżką. Opóźnienie obrotowe (latency): czas potrzebny by właściwy sektor na obracającym się talerzu znalazł się pod głowicą. im większa prędkość obrotowa tym mniejsze opóźnienie.
RAID Redundant Array of Independent Disks macierz dysków używana w celu zwiększenia szybkości dostępu do danych i zabezpieczenia danych przed awarią pojedynczego dysku. Zdefiniowane 6 poziomów : 0 łączenie dysków w jeden wolumen 1 mirroring lustrzane kopie dysków 2 korekcja błędów kodem Hamminga 3 parzystość na poziomie bajtów 4 parzystość na poziomie bloków 5 rozproszona parzystość na poziomie bloków
RAID 0 Brak redundancji i zabezpieczenia przed awarią dysku. Utrata jednego dysku powoduje utratę wszystkich danych. Minimum 2 dyski. Dane rozproszone na wszystkie dyski. Wykorzystanie pojemności dysków: 100% Duża wydajność odczytu i zapisu.
RAID 1 Pełna redundancja danych. Dyski łączone w pary. Oba z pary zawierają identyczne dane. Minimum 2 dyski. Wykorzystanie pojemności dysków: 50% Dobra wydajność odczytu i zapisu. Łatwe odtwarzanie zawartości utraconego dysku.
RAID 2 Bity rozproszone na dyski danych oraz bity korekcji zapisywane na dyskach korekcyjnych. Duża ilość dysków jako minimum. Np. 10 dysków danych i 4 korekcji. Wykorzystanie pojemności dysków: zależne od ilości dysków, przy 14 dyskach 71%, przy 39 dyskach 82% Nie używane dziś, ponieważ wszystkie współczesne dyski implementują korekcję.
RAID 3 Bity danych rozproszone na dyskach danych, bity parzystości na dysku parzystości. Minimum 3 dyski. Wykorzystanie pojemności dysków: (n-1)/n, gdzie n to ilość dysków. 66% dla trzech dysków. Dobra wydajność odczytu, mała zapisu. Rzadko implementowany w kontrolerach.
RAID 4 Dane rozproszone na dyskach w blokach, bity parzystości zapisywane na oddzielnym dysku parzystości. Minimum 3 dyski. Wykorzystanie pojemności dysków: (n-1)/n, gdzie n to ilość dysków. 66% dla trzech dysków. Dobra wydajność odczytu, lepsza niż RAID 3 zapisu.
RAID 5 Dane i bity parzystości rozproszone na wszystkich dyskach w blokach. Minimum 3 dyski. Wykorzystanie pojemności dysków: (n-1)/n, gdzie n to ilość dysków. 66% dla trzech dysków. Dobra wydajność odczytu i zapisu. Najczęściej stosowany w praktyce.
RAID 6 Komercyjne rozszerzenie do RAID 5. Dane i podwójne bity parzystości rozproszone na wszystkich dyskach w blokach. Minimum 4 dyski. Wykorzystanie pojemności dysków: (n-2)/n, gdzie n to ilość dysków. 50% dla czterech dysków. Dobra wydajność odczytu, nieco gorsza zapisu niż RAID5. Odporny na awarię dwóch dysków jednocześnie.
Dyski optyczne Dyski optyczne wykorzystują jako nośnik powierzchnię odbijającą światło. Dane są odczytywane za pomocą lasera, którego światło jest odbijane pod odpowiednim kątem od zapisanej ścieżki z danymi. Popularne są dwa typy dysków optycznych: CD Compact Disk DVD Digital Versatile Disk (lub Digital Video Disk)
CD Płyta CD zawiera jedną spiralną ścieżkę z danymi. Dane są zapisywane w blokach po 2352 bajty. W przypadku płyt audio cały blok zawiera dane muzyczne. Na płytach z danymi (CD-ROM) blok zawiera 2048 bajtów danych, 288 bajtów kodu korekcyjnego i 16 bajtów synchronizujących i identyfikujących
Zapisywalne CD Materiał na powierzchni płyty pod wpływem światła lasera o odpowiedniej mocy (lub ciepła) zmienia swoją strukturę, zmieniając kąt odbicia promieni. Pozwala to na zapisanie płyty w napędzie CD-R. Płyty wielokrotnie zapisywalne (RW) zawierają materiał mający dwa stany stabilne, które przyjmuje po nagrzaniu do dwóch różnych temperatur. Dzięki temu można zmienić zapis na płycie CD-RW.
DVD Płyty DVD są oparte na podobnej zasadzie jak CD, mają jednak znacznie większą gęstość zapisu. Płyta DVD może mieć dwie warstwy. Wewnętrzna może być odczytana laserem o wyższej mocy, zewnętrzna o niższej. Dzięki temu na tej samej powierzchni może być zapisane niemal dwa razy więcej danych.
Pojemności płyt CD Standardowa płyta CD ma 333000 bloków, co daje pojemność 747 MB (audio). Płyta CD-ROM (z danymi) ma pojemność 650 MB, ponieważ każdy blok ma o 304 bajty mniej ze względu na dane korekcyjne i synchronizacyjne. Istnieją płyty CD o zwiększonej gęstości zapisu, o pojemności 80, 90, a nawet 99 minut, czyli odpowiednio 703, 791 i 870 MB.
Pojemności płyt DVD Warstwa zewnętrzna ma pojemność 4.38GB. Warstwa wewnętrzna ma pojemność 3.57 GB. Wobec tego dwuwarstwowy dysk DVD mieści 7.95 GB danych. Płyta DVD może być dwustronna, co daje całkowitą pojemność 15.9 GB.
Zapisywalne DVD Istnieje 5 różnych, niekompatybilnych formatów: DVD-R, DVD-RW, DVD+r, DVD+RW, DVD-RAM. Wszystkie mają pojemność do 4.37 GB. Istnieją już dwuwarstwowe płyty DVD- R o pojemności około 8 GB. Z wyjątkiem płyt DVD-RAM wszystkie nagrane płyty powinny być czytane przez zwykłe czytniki DVD.
Taśmy magnetyczne Taśmy magnetyczne są najczęściej używane do tworzenia kopii bezpieczeństwa danych. Nośnikiem jest warstwa magnetyczna naniesiona na elastyczną taśmę. Współczesne taśmy magnetyczne są zamknięte w kasetach i mają pojemności do 600 GB (pojedyncza kaseta DLT). Wadą jest sekwencyjny dostęp do danych. Zaletą jest niska cena nośnika.