Sunday, September 23rd, 2018

Память и устройства хранения: Часть 1

Published on Февраль 18, 2009 by   ·   Комментариев нет

Если вы хотите ознакомиться с остальными частями этой статьи, пожалуйста, прочитайте:

На сегодняшний день в обычной сети существует огромное количество различных способов хранения данных. Знание этих способов хранения данных очень важно для понимания работы вашей сети. В этом цикле статей я расскажу вам о некоторых основных способах хранения данных, некоторых восхитительных новых технологиях, а также некоторых основных протоколах адресации памяти (memory addressing protocol).

Магнитные устройства хранения (Magnetic Storage)

Жесткие диски (Hard drive) самый распространенный способ хранения данных на магнитных устройствах (magnetic storage), хранят данных на пластинах в форме диска. Эти пластины обычно изготовлены из алюминия, стекла или керамики и покрыты ферромагнитным материалом, чаще всего кобальтовый сплав. Ферромагнитное покрытие позволяет читающим/пишущим головкам намагничивать небольшие области на пластине, каждая такая область представляет собой цифровой бит.

Интересное об оптической памяти

Рисунок 1: Жесткий диск с www.samsung.com

Пластины, да их может больше одной в жестком диске, располагаются на одном шпинделе и разделены разделителями. Этот шпиндель управляется мотором, который может вращать пластины. Скорость мотора постоянная, этой скоростью характеризуется скорость жесткого диска.

Пишущие/записывающие головки, по одной на каждой стороне пластины, подключены к одному рычажному механизму. Этот механизм управляется специальным мотором, который позволяет двигать головки ближе или дальше от шпинделя в унисон.

Существует два способа записи данных на пластину: в длину и перпендикулярно. Способ записи данных на пластину в длину является традиционным. Вы можете представить себе бит в виде куска магнита, парящего над поверхностью пластины из конца в конец. Вы можете легко представить себе, что эти регионы могут занимать много пространства. Именно поэтому, производители жестких дисков усиленно работают над снижением размеров этих регионов. В настоящее время мы подходим к границе, ниже которой нельзя уменьшить эти регионы. Все это из-за эффекта суперпарамагнетизма (superparamagnetic effect). Этот эффект заключается в том, что произвольные термальные эффекты могут изменять полярность очень маленького магнита. На жестком диске, если полярность одного из магнитных регионов прыгает, то это означает, что данные изменились с ‘1’ на ‘0’. А это очень плохо.

Перпендикулярная технология записи позволяет инженерам упаковать больше данных на той же самой области пластины, не беспокоясь об эффекте суперпарамагнетизма. Если вы снова представите кусок магнита, то вам будет очевидно, что вы сможете расположить большее количество на той же самой области, если ставить их на другой конец, т.е. перпендикулярно. Немного менее очевиден тот факт, что не нужно заботиться об эффекте суперпарамагнетизма. В основном это происходит потому, что изменяется направление магнитных полей, и поэтому они по-другому взаимодействуют со своими соседями. А именно этот тип взаимодействия влияет на возникновения эффекта суперпарамагнетизма.

Аналогично жестким дискам, ленточные накопители (tape drive) хранят биты с помощью поляризации небольшого магнитного региона. Существует два типа ленточных накопителей: линейные (linear) и спиральные (helical).

Линейные ленточные накопители имеют линейные дорожки. На ленте существует несколько дюжин дорожек. Каждая дорожка состоит из многих небольших магнитных регионов, каждый из которых используется для представления ‘1’ или ‘0’.

Спиральные дорожки располагаются диагонально сверху и снизу ленты. Это значит, что дорожки пересекают друг друга. Обычно это не плохо, однако, для ленты такого типа необходимо использовать две пишущие головки, каждая из которых использует противоположную поляризацию, которая позволяет читать дорожки. За счет этого достигается большая плотность записи на ленте.

Полупроводниковая память (Semiconductor Memory)

Один из наиболее распространенных типов полупроводниковой памяти (semiconductor memory) — это RAM, которая изображена на Рисунке 2. Есть два основных типов RAM, статическая (static) и динамическая (dynamic). Статическая (Static) RAM или SRAM хранит данные в наборе из 6 транзисторов. Динамическая (Dynamic) RAM или DRAM хранит данные в конденсаторах, для которых необходимо постоянное обновление, и поэтому после отключения питания, данные DRAM теряются. Преимущество DRAM заключается в том, что для каждого бита необходим один транзистор и один конденсатор. За счет этого достигается очень высокая емкость памяти, по сравнению с чипом SRAM того же размера. Преимущество SRAM заключается в том, что транзисторы не требуют обновления и работают быстрее конденсаторов.

Интересное об оптической памяти

Рисунок 2: Ram с сайта of www.kingston.com

Еще один тип полупроводниковой памяти набирает все больше популярности, это флеш память (Flash memory). Существует два основных типов флэш памяти — NOR и NAND. NOR (Not OR) ссылается на логическую схему NOR, а NAND (Not AND) ссылается на логическую схему NAND.

Обе логические схемы и NAND и NOR состоят из набора транзисторов, и не содержат конденсаторов. Это означает, что они не требуют обновления, и поэтому хранят данные после отключения питания.

Интересное об оптической памяти

Рисунок 3: USB флеш накопитель с сайта www.sandisk.com

Хотя и NAND и NOR Flash очень похожи в некоторых аспектах они отличаются. NAND флеш – это технология последовательного доступа, поэтому лучше подходит для хранения данных. NOR флеш – это технология произвольного доступа (random access technology), поэтому лучше подходит для хранения программ, которые используют мало памяти. NOR флеш обычно используется в таких приложениях, как операционная система сотового телефона. NAND флешь обычно используется в USB картах памяти. Согласно информации с сайта www.appleinsider.com, новый iPhone компании Apple использует и NOR и NAND флеш.

Оптическая память (Optical Memory)

Самый распространенный тип оптической памяти — это CD. CD сделан поликарбонатного пластика, который имеет микроскопические неровности, которые иногда называют ямами, по спирали расположенные на поверхности диска. Эти ямки представляют данные. Сверху этого поликарбоната располагается тонкий слой отражающего материала, обычно алюминия или золота, поверх которого наносится защитный акриловый слой.

Для того чтобы прочитать CD, лазер проходит через проходит через поликарбонатный слой и отражается от рефлективного материала. Отраженный луч лазера в свою очередь обнаруживается оптическим сенсором, который преобразует полученный сигнал лазера в электричество. В зависимости от того, сфокусировался лазер на ямке или нет, электрический сигнал будет различным, т.к. будет различным отраженный луч лазера. Различие в электрических сигналах позволяет компьютеру считывать данные с CD. Это в случае с обычными CD, а как насчет того, чтобы записать данные на CD-R и CD-RW?

CD-R очень похож на CD по своей конструкции, за исключением двух основных аспектов. Во-первых, там нет ямок. Во-вторых, между поликарбонатом и отражающим алюминиевым слоем находится слой прозрачной краски. Чтобы сохранить данные на CD-R, пишущий лазер фокусируется на необходимой части спирали (которая на самом деле не существует, пока вы не создадите ее, записав данные на диск) и нагревает краску. Химические свойства краски таковы, что когда она нагревается до значительной температуры, меняется ее уровень прозрачности. Поэтому лазер может передвигаться по спирали и изменять прозрачность определенных регионов, благодаря этой разнице в прозрачности вы можете создавать ‘1’ или ‘0’. Затем данные читаются с CD-R таким же образом, как и с CD. Конечно, на CD-R можно записать только один раз. Это происходит потому, что вы, изменив прозрачность краски один раз, не можете затем сделать ее прозрачной. А как насчет CD-RW? CD-RW используют другую краску, которая вначале непрозрачна, а затем под воздействием лазера становится прозрачной. Эта краска также обладает замечательным свойством вновь становиться непрозрачной при еще большей температуре. Это позволяет вам удалять данные, которые были ранее записаны на диск.

Интересное об оптической памяти

Рисунок 4: Изображение ямок на поверхности DVD с сайта www.optics.rochester.edu

DVD работают точно также, как CD. DVD могут хранить больше данных, т.к. в действительности в них содержится несколько тонких CD, расположенных друг над другом. Они сделаны из нескольких слоев поликарбоната (polycarbonate) и отражающего материала. Лазеры и оптические сенсоры тоже более усовершенствованы таким образом, что лазер обладает способностью проходить через различные слои, а оптический сенсор может обнаруживать все эти различные слои.

Это некоторые из наиболее часто встречающихся способов хранения данных. Ждите выхода моей следующей статьи, в которой я расскажу о новых современных технологиях, таких как голографическая память и память с фазовым изменением.

www.windowsnetworking.com


Смотрите также:

Tags:

Readers Comments (Комментариев нет)




Да человек я, человек! =)

Exchange 2007

Проведение мониторинга Exchange 2007 с помощью диспетчера System Center Operations Manager 2007 (часть 3)

Если вы хотите прочитать предыдущие части этой серии статей, перейдите по ссылкам: Проведение мониторинга Exchange 2007 с помощью диспетчера System ... [+]

Практическое рассмотрение перехода с Exchange 2003 на Exchange 2007 (часть 1)

Введение В этой статье из нескольких частей я хочу показать вам процесс, который недавно использовал для перехода с существующей среды Exchange 2003 ... [+]

Использование инструмента Exchange Server Remote Connectivity Analyzer Tool (часть 2)

Если вы пропустили первую часть этой серии, пожалуйста, прочтите ее по ссылке Использование инструмента Exchange Server Remote Connectivity Analyzer Tool (Часть ... [+]

Мониторинг Exchange 2007 с помощью диспетчера System Center Operations Manager 2007 (часть 2)

Если вы пропустили предыдущую часть этой серии статей, перейдите по ссылке Мониторинг Exchange 2007 с помощью диспетчера System Center Operations ... [+]

Подробное рассмотрение подготовки Active Directory для Exchange 2007 (часть 5)

Если вы пропустили предыдущие части этой серии статей, перейдите по ссылкам: Подробное рассмотрение подготовки Active Directory для Exchange 2007 (часть 1) ... [+]

Установка и настройка Exchange 2007 из командной строки (Часть 3)

If you missed the previous parts in this article series please read: Exchange 2007 Install and Configuration from the command line (Part ... [+]

Использование инструмента Exchange Server Remote Connectivity Analyzer Tool (часть 1)

Инструмент ExRCA Текущий выпуск инструмента предоставляется только в целях тестирования и оснащен 5 опциями: Тест подключения Outlook 2007 Autodiscover Тест подключения Outlook 2003 RPC ... [+]

Развертывание сервера Exchange 2007 Edge Transport (часть 5)

Если вы хотите прочитать предыдущие части этой серии статей, перейдите по ссылкам: Развертывание сервера Exchange 2007 Edge Transport (часть 1) Развертывание ... [+]

Установка и настройка Exchange 2007 из командной строки (часть 2)

Если вы пропустили первую статью данного цикла, пожалуйста, перейдите по ссылке: Exchange 2007 Install and Configuration from the command line (Part ... [+]

Использование интегрированных сценариев Using Exchange Server 2007 – часть 2: генерирование отчетов агента Transport AntiSpam Agent

Если вы пропустили предыдущую часть этой серии статей, перейдите по ссылке Использование интегрированных сценариев Using Exchange Server 2007 – часть ... [+]