Úložná zařízení

Question 1

Pevný disk (Hard Disk Drive)

Answer 1

Důvod rozšíření pevných disků je výhodný poměr výkon a ceny.
Nevýhodou je mechanické řešení, které má vysokou spotřebu elektrické energie, je náchylné na poškození a má vyšší hmotnost.

Question 2

Princip

Answer 2

Data jsou na disku uložena zmagnetizováním míst na magneticky měkkém materiálu, který se provádí pomocí cívky a elektrického proudu. Čtení je realizováno také pomocí hlavy, kde se při pohybu nad zmagnetizovanými místy indukuje elektrický proud.

Question 3

Plotny

Answer 3

kovové nebo keramické desky pokryté tenkou magneticky měkkou vrstvou. Hustota datového záznamu se udává jako počet bitů na měrnou jednotku plochy disku (bitů/palec2). Jsou neohebné. V disku jich bývá několik, nejčastěji 1 – 5.

Question 4

Organizace dat

Answer 4

Data jsou organizována do stop – soustředných kružnic. Stopa se dále skládá ze sektorů, což je nejmenší adresovatelná jednotka disku. Má pevnou délku – donedávna 512 B, dnes již 4 KB. U disku ještě rozlišujeme cylindr (válec), což je svislý povrch přes všechny plotny v daném úseku (v podstatě bez pohybu hlavy).
Uspořádání stop a sektorů se nazývá geometrie disku.
Operační systém pracuje s jednotkou cluster, což je shluk určitého množství sektorů, který je určen typem souborového systému.

Question 5

Metody Přístupu

Answer 5

CHS (cylinder-haed-sector)

LBA (logical block addresing)

Question 6

CHS (cylinder-haed-sector)

Answer 6

Metoda adresace dat na pevném disku. Adresa je udána třemi hodnotami stopa-hlava-sektor. Max kapacita 8 GB.

Question 7

LBA (logical block addresing)

Answer 7

Sektory se číslují lineárně, není třeba znát geometrii disku. Max kapacita 144 PB

Question 8

Technologie zápisu na disk

Answer 8

Podélný zápis
Kolmý zápis
HAMR (heat-assisted magnetic recording – magneticky zápis za pomoci ohřátí)

Question 9

Podélný zápis

Answer 9

Jednotlivé bit jsou uchovány vodorovně s plotnou disku.

Tímto způsobem lze dosáhnout maximální hustoty 150 Gb / čtvercový palec.

Question 10

Kolmý zápis

Answer 10

Jednotlivé byty jsou uchovány kolmo na plotnu, čímž je možné zvýšit kapacitu HDD až 10x.
Maximální hustota je 1 Tb/ čtvercový palec
Využívá pro záznam magneticky tvrdší materiály společně s magneticky měkkou spodní vrstvou

Question 11

HAMR (heat-assisted magnetic recording – magneticky zápis za pomoci ohřátí)

Answer 11

Technologie využívá malý laser, který ohřeje část disku, na kterou se bude zapisovat, čímž na krátkou dobu změní magnetické vlastnosti disku.
Potlačí se tím, nebo zcela odstraní, super-magnetický efekt ve chvíli zápisu.
Dochází opět ke zvýšení hustoty a tím kapacitě HDD

Question 12

Parametry HDD

Answer 12

Kapacita [GB, TB] – udává množství dat, která je možné na disk uložit
Přenosová rychlost [Mb/s] – Rozlišuje se rychlost čtení a zápisu, uvádí se obě.
Otáčky ploten [ot/min]
Přístupová doba [ms]- Je složena z několika dob: vystavení hlaviček na disku nad správnou skupinou stop, vyhledávací doba, doba potřeba pro otočení plotny, doby potřebné k přepnutí hlaviček
Cache [MB] – velikost vyrovnávací paměti
Hlučnost [dB] – čím větší hlučnost, tím větší šance na poruchu disku

Question 13

RAID (redundant array of independent/inexpensive disks)

Answer 13

Technika zapojení více disků, aby chránila data v případě výpadku některého z nich
Používá se hlavně u úložišť s cennými daty
V žádném případě nenahrazuje zálohování dat!
RAID chrání proti vnějším vlivům (selhání disku), ale nechrání proti chybě uživatele, jako právě zálohování
RAID 0
RAID 1 (zrcadlo)
RAID 5
RAID 6
Víceúrovňové

Question 14

RAID 0

Answer 14

Žádná redundantní data se neuchovávají, takže nechrání před výpadkem
Dochází ale ke zvětšení kapacity a rychlosti disku tím, že se používají všechny
Buď se data řetězí (nejdřív se zaplní jeden disk, poté druhý etc..), nebo se střídají (zapisuje se průběžně na všechny disky)

Question 15

RAID 1 (zrcadlo)

Answer 15

Druhý disk zrcadlí data prvního disku, čímž chrání proti výpadku jednoho disku

Question 16

RAID 5

Answer 16

Vyžaduje alespoň 3 členy, přičemž kapacitu jednoho členu zabírají samo opravné kódy, které jsou uloženo na členek střídavě
Lze využít paralelní přistup k datům, protože další úsek dat je rozprostřen mezi více disků = rychlejší čtení
Výsledná kapacita je součet všech připojených – 1 (paritní)

Question 17

RAID 6

Answer 17

Používá 2 paritní disky, přičemž každý z nich má samo opravný kód vypočten jiným způsobem.
Paritní data jsou uložena střídavě ve všech discích.
Výhodou je odolnost vůči výpadku dvou disků.
Čtení je srovnatelné s RAID 5, ale zápis je pomalejší
Celková kapacita je součet všech – 2 (paritní)

Question 18

SSD (solid state drive)

Answer 18

Byly navrhnuty, aby nahradily pevné disky
Je založen na soustavě energeticky nezávislých flash pamětí, které jsou osazeny na destičce tištěného spoje.
Jsou vyráběny ve velikostech: 1,8“ 2,5“ a 3,5“
Komunikují skrze SATA, PATA i PCIe
Oproti pevným diskům neobsahuje žádné mechanické součásti, takže nelze tak snadno mechanicky poškodit (nejsou náchylné na otřesy), nedávají rušivé zvuky ani vibrace. Při práce spotřebují méně el. Energie a dosahují vysokých rychlostí díky velmi nízkým přístupovým dobám.
Pro uložení dat se používá nevolatilní elektricky programovatelné paměti typu flash.
Tyto paměti jsou vnitřně organizované po blocích a každý blok lze programovat zvlášť
Data se dají uložit pouze, pokud je blok prázdný – používá technologii TRIM, která dává informace o prázdných místech, které pak disk o volných chvílích maže. Oproti pevným diskům, kde informace zůstala až do skutečného přepsání, zde dochází k odstranění již při mazání.
Kvůli životnosti jednotlivých paměťových míst se používá algoritmus, který zajišťuje, aby byla data rozložena rovnoměrně. Každé místo by se tak mělo používat stejně jako ostatní. Data tedy nejsou nahrávána v souvislých blocích, ale jsou náhodně rozprostřena po disku. To způsobuje komplikaci při záchraně dat – pokud nevíme algoritmus pro rozmístění dat, nemůžeme je správně poskládat.

Question 19

Princip zápisu a čtení FLASH paměti

Answer 19

Flash paměť je paměť typu EEPROM – elektricky mazatelná a programovatelná paměť.
Je tvořena sítí řádků a sloupců, na jejichž průsečících leží jednotlivé buňky. Každá buňka obsahuje 1 unipolární tranzistor, který má nad sebou umístěna 2 hradla, vzájemně izolovaná tenkou oxidovou vrstvičkou. Horní hradlo (CG - řídící) je připojeno na sběrnici řádků a spodní hradlo není připojeno nikam (FC - je plovoucí), na kterou se dostane náboj tunelováním z řídícího hradla
Při čtení se na CG přivede čtecí napětí a podle velikost napětí na FG se zjistí, zda je to 1 / 0 (teče / neteče)
Pro mazání se přivede velká napěťový rozdíl mezi CG a zdroj, což odvede elektrony pryč.
Buňky nesou typicky 1 bit (SLC), což vede k lepší stabilitě informace a rychlejšímu zápisu. Mohou mít ale také více – MLC, což vede k větší hustotě informace.

Question 20

Paměťové karty

Answer 20

Elektronické zařízení sloužící k ukládání dat.
Používá se v digitálních fotoaparátech, PDA, laptopech, telefonech etc…
Je založena na paměti typu FLASH
Byly navrženy jako náhrada pevného disku pro zařízení, ve kterých se HDD nemohli použít (např. kvůli velikosti)
SD (secure digital)
xD (extreme digital)
CF (CompactFlash)
MS (memory stick)

Question 21

SD (secure digital)

Answer 21

Karta vytvořena na základě formátu MMC (MuiltiMediaCard)
Oproti MMC mají malý postraní vypínač na ochranu proti nechtěnému zápisu. Pokud je nastaven na LOCK, nelze na kartu nic ukládat, ani uložená data jakkoli měnit (musí být nastaven na OPEN)
Rozměry: SD (24x32 mm), miniSD (20x21,5 mm), microSD (15x11 mm)

Question 22

xD (extreme digital)

Answer 22

Používá se v digitální fotoaparátech.
Má rozměry 20 x 25x 1,78 mm a váhu 2,8 g
Varianty
M – kapacita až 2 GB, rychlost 4 MB / s
H – kapacita až 2GB, rychlost 5 MB / s
M+ - kapacita až 2GB, rychlost 7 MB / s

Question 23

CF (CompactFlash)

Answer 23

Původně v přenosných elektronických zařízeních, dnes se používají v průmyslových počítačích s nízkou spotřebou a profesionálních digitálních fotoaparátech.
Dvě varianty: Type I (tloušťka 3,3 mm) a Type II (tloušťka 5 mm).
Rozhraní používá ATA, rychlostní a kapacitní specifikace odpovídají režimu ATA

Question 24

MS (memory stick)

Answer 24

Označení pro vyjímatelnou paměťovou kartu

Question 25

Optická média

Answer 25

Optický disk je plochý, kruhový disk (typicky o průměru 12 cm, 8 cm v případě mini-disků) na který se zaznamenávají binární data ve formě prohlubní (0) a výstupků (1) na speciální materiál (často hliník).
Data jsou uspořádána ve spirále po celém povrchu, směrem zevnitř disku ven. Jsou ukládána pomocí laseru nebo lisovacího stroje a lze je přečíst, pokud je stopa dat osvětlena laserovou diodou v optické mechanice, kde je disk roztočen rychlosti kolem 4000 ot/ min (dle mechaniky).
Jelikož disky nemají žádný integrovaný kryt, jsou náchylné na poškození (škrábance, otisky prstů.)
Životnost disků je až 100 let (za určité teploty a vlhkosti)

Question 26

Dělení podle počtu zápisů

Answer 26

Lisovaný disk (RO)
Zapisovatelný (R - recordable)
Přepisovatelný (RW - rewritable)

Question 27

Lisovaný disk (RO)

Answer 27

Nelze na něj zapisovat

Question 28

Zapisovatelný (R - recordable

Answer 28

Lze jednou zapsat

Vrstva pro záznam je z organického barviva mezi substrátem a odrazovou vrstvou.

Question 29

Přepisovatelný (RW - rewritable)

Answer 29

Lze zapisovat vícekrát

Záznamová vrstva je ze slitiny složené z phase-change materiálu, nejčastěji slitiny stříbra, india, antimonu a telluru.

Question 30

Dělení podle typu a kapacity disků

Answer 30

CD – Kapacita 700 MB
DVD – Kapacita: 4,7 GB (jednovrstvý) a 8,5 GB (dvouvrstvý)
BD – Kapacita 25 GB (jednovrstvý), 50 GB (dvouvrstvý), 100 GB (trojvrstvý) a 128 GB (čtyřvrství)
Vícevrstvé disky: spodní vrstva disku je polopropustná a laser umí dynamicky zaostřit na různé vrstvy.