Jak věci fungují – záznamová média (pro začátečníky)

0

 

Diskety a optické mechaniky

 

Zřejmě nejstarším záznamovým zařízením, s nímž se měla a stále ještě má šanci setkat většina našich čtenářů, je disketová mechanika a s ní spjaté diskety. Když pomineme historické 8“ modely, tak se musíme zastavit u 5,25“ mechanik a disket, které spatřily světlo světa v roce 1975. Diskety nabízely na svoji dobu poměrně vysokou záznamovou kapacitu 125–1 600 kB. Časem byly tyto stále ještě poměrně velké a nepraktické mechaniky a diskety vytlačeny 3,5“ verzí, která nabízela záznamovou kapacitu až 2 000 kB, přičemž nejčastěji se používaly diskety s formátovanou kapacitou 1,44 MB. S nimi se můžete setkávat dodnes, kupodivu i v některých nových počítačích.

Diskety – noční můra nejen adminů

Diskety používají velmi podobnou technologii zápisu jako pevné disky. Zapisovací hlava upravuje magnetickou záznamovou vrstvu na povrchu diskety. Velká výhoda diskety je přepisovatelnost. Magnetická vrstva se jednoduše „přepíše“ novými daty. Magnetický způsob zápisu dat má jednu velkou nevýhodu – obyčejný magnet dokáže poškodit data na disketě. Toto bylo černou můrou například při instalaci operačního systému. Na Windows 95 bylo zapotřebí 15 disket, přičemž stačilo, aby jediná byla vadná a celý instalační proces (kolem hodiny) přišel v niveč.me


Pamatujete se na ni? Pružná, měkká, ohebná, zkrátka 5,25″ disketa
Zdroj: Wikipedia

Ještě než se vrhneme na pevné disky, musíme udělat malou zastávku u optických mechanik. Ty pracují na principu laserového světla, nebo elektromagnetických vln blízkých světelnému spektru. Mezi optické mechaniky se počítají zařízení jako CD, DVD, Blu-ray nebo HD DVD. Historie optických mechanik se začala psát rokem 1979, kdy firmy Sony a Philips vyvinuly první kompaktní disk pro uchovávání hudebních nahrávek. Později se prosadil zapisovací (CD-R) a přepisovací formát (CD-RW), které dokázaly pojmout 656 MB, později 700 MB dat.
80 GB na plastový kotouček? Žádný problém.

Nesvěřujte svá data nespolehlivým technologiím –
jsou to nejcennější, co máte

Když přestala kapacita CD dostačovat, začal se prosazovat formát DVD, který dokáže pojmout 4,7 GB dat při jednovrstvém zápisu. Princip zápisu je stejný jakou CD, mechaniky pouze pracují s jinou vlnovou délkou světla, zde 660 nm. Na dvoustranné dvouvrtsvé médium je tak teoreticky možné uložit až 17,1 GB dat. V praxi se však prosadily disky jednovrtsvé a dvouvrstvé.


Posledním stupněm optických disků jsou pak konkurenční technologie HD-DVD a Blu-ray. Zatímco HD-DVD se po počátečním boomu neuchytilo, Blu-ray dnes dominuje. Blu-ray mechaniky pracují s modrým laserovým světlem o vlnové délce 405 nm, což mimo jiné umožňuje dosáhnout velmi vysoké hustoty zápisu. Disky Blu-ray tak mohou v případě dvouvrstvé oboustranné varianty pojmout až 80 GB dat. Nejčastěji se však setkáte s disky o kapacitě 25 GB. Velkou výhodou je, že Blu-ray mechaniky jsou zpětně kompatibilní s CD i DVD.


Podrobnější informace o fungování optických mechanik najdete v článku Rozebrali jsme Blu-ray mechaniku. Vy už nemusíte

Pevné disky, SSD

 

Princip pevných disků je stejný již přes 50 let

První skutečný pevný disk byl představen 13. září 1953 společností IBM. Jednalo se o systém RAMAC (Random Access Method of Accounting and Control). Tento disk už byl postaven na stejných principech, na kterých fungují současné pevné disky. Data byla uložena ve stopách na magnetickém povrchu diskové plotny. Tato plotna se otáčela a nad jejím povrchem se pohybovala čtecí a zapisovací hlava. Tvořilo jej 50 24″ (60cm) diskových ploten nad sebou, vážil jednu tunu a pronájem na rok činil 35 000 USD. Vzhledem k jeho kapacitě 5 MB je to 7 000 USD ročně za jeden megabajt diskového prostoru.


8″, 5,25″, 3,5″, 2,5″, 1,8″ a 1″ disk (zdroj: ireference.ca)

Moderní pevné disky pracují na velmi podobném principu. Data jsou na disku uložena pomocí zmagnetování míst (pomocí vektoru magnetické indukce, který čtecí/zapisovací hlava dokáže interpretovat jako 0 a 1), které se provádí pomocí cívky a elektrického proudu, přičemž se používají různé technologie záznamu a kódování uložených dat. Čtení je realizováno také pomocí cívky, ve které se při pohybu nad různě orientovanými zmagnetizovanými místy indukuje elektrický proud. Zaznamenaná data jsou v magnetické vrstvě uchována i při odpojení disku od zdroje elektrického proudu. Proto se na pevné disky používané v počítačích ukládá operační systém, aplikační software i data. Počet čtení i přepsání uložené informace je při běžném používání téměř neomezený.

Čím míň ploten, tím tišší provoz

Uvnitř každého pevného disku se nachází kovové nebo skleněné desky – tzv. plotny pokryté tenkou magneticky měkkou vrstvou. S postupem času se pouze zvyšuje hustota záznamu, která umožňuje snižovat počet ploten v pevném disku. Nejtišší a zároveň nejvíce energeticky úsporné jsou přitom disky jednoplotnové, které nyní dosahují kapacity až 500 GB (250 GB na jednu stranu plotny). Nad každou plotnou se vznáší magnetická čtecí hlava, která právě zajišťuje čtení a zápis z pevného disku.

Rychlost otáčení ploten se dnes ustálila na 7 200 ot./min. Výjimku z tohoto pravidla tvoří jen pevný disk Western Digital Veloci Raptor, které roztáčí své plotny na 10 000 ot./min. Stejně rychlé a rychlejší disky (s 15 000 ot./min) najdete pak již jen v serverech. I zde ale platí přímá úměra mezi rychlostí otáčení a rychlostí čtení/zápisu, na druhou stranu ale i mezi rychlostí otáčení a produkovaným hlukem.

SSD – poslední výkřik módy

Během posledních let se začínají stále častěji objevovat především v noteboocích disky SSD, které odstraňují většinu nedostatků pevných disků klasické konstrukce. Navíc mají SSD disky minimální spotřebu energie a podstatně rychlejší přenos dat. To vše je možné díky tomu, že nepoužívají žádné mechanicky se pohybující části (motorek, hlavičky, rotující plotny), ale jen NAND paměti, podobné těm, které najdete např. ve svém USB disku.

Odstraněny již byly i nedostatky, které SSD disky ze začátku provázely – omezení počtu přepisů paměťových buněk sice nezmizelo, disky ale obsahují technologie zajišťující jejich rovnoměrný přepis. Tím byla prodloužena životnost při domácím používání na více než deset let, což je více než dostatečné. SSD diskům již nechybí ani korekce chyb. V podstatě jedinou nevýhodou SSD disků tak dnes zůstává jejich poměrně vysoká cena, který je prozatím vylučuje z masového nasazení. I v tomto ohledu se ale SSD disky zlepšují a tento rok by se konečně dal s trochou nadsázky označit za rok SSD disků. Snad tomu tak skutečně bude.

 

Historická záznamová média, časová osa

 

Historická záznamová média

Děrný štítek – je znám od 19. Století, kdy byl využíván pro vyšívání vzorů tkacími stroji. Jedná se o médium pro záznam dat pro pozdější zpracování automaty nebo počítači. Bývají vyrobeny z tenkého kartonu, informace je reprezentována dírkou na určité pozici. Místa pro otvory jsou uspořádána do matice. Na běžném děrném štítku bylo 80 nebo 90 sloupců pro záznam dat. Svoji velkou chvíli zažil děrný štítek v roce 1890, kdy s jeho pomocí proběhlo v USA sčítání lidu. Do 70. Let dvacátého století se děrné štítky běžně používaly u velkých sálových počítačů jako paměťové médium (později jako děrné pásky).


Zdroj: Wikipedia

Magnetická páska – je tvořena magnetickou vrstvou nanesenou na plastické pásce. Do této kategorie spadají v podstatě pásky ve všech všechny běžně používaných audio a videokazetách, nebo zálohovací pásky používané vrůzných datových úložištích, kdy je třeba ukládat velké množství dat po dlouhou dobu co nejspolehlivěji. Magnetická páska byla prvně použita pro ukládání počítačových dat v roce 1951 na počítači UNIVAC I. Současné magnetické páskové systémy používají kotouče mnohem menší než původních 10,5 palců a jsou uzavřeny ve schránce kvůli ochraně proti mechanickému poškození a snadné manipulaci. Pásky byly ještě donedávna konkurenceschopnou alternativou pevným diskům, především kvůli své nízké ceně.


Zdroj: Wikipedia

Časová osa

•    1980 – první gigabytový pevný disk, IBM 3380, byl veliký jako lednice, vážil 250 kg a v prodeji byl za
40 000 USD
•    1986 – bylo standardizováno rozhraní SCSI
•    1991 – první 2,5″ pevný disk s kapacitou 100 MB
•    1992 – první 1,3″ pevný disk – HP Kittyhawk
•    1998 – standardizováno rozhraní UltraDMA/33 a ATAPI
•    1999 – IBM vydává Microdrive v kapacitách 170 a 340 MB
•    2002 – překonána bariéra 137 GB
•    2003 – příchod rozhraní Serial ATA
•    2005 – první pevný disk s kapacitou 500 GB (Hitachi GST)
•    2005 – příchod rozhraní Serial ATA 3
•    2005 – nové rozhraní SAS (Serial Attached SCSI)
•    2005 – první disk s technologií kolmého zápisu: Toshiba 1,8″ disk s kapacitami 40/80 GB
•    2006 – první 3,5″ disk s kapacitou 750 GB (Seagate)
•    2006 – první 2,5″ disk s kapacitou 200 GB (Toshiba)
•    2007 – první 3,5″ disk s kapacitou 1 TB (Hitachi GST)
•    2008 – první 3,5″ disk s kapacitou 1,5 TB (Seagate)
•    2009 – první 3,5″ disk s kapacitou 2 TB (Western Digital)

Zdroj časové osy: Wikipedia

Ohodnoťte tento článek!