birmaga.ru
добавить свой файл

  1 2 3

Магнитная технология.


Технология записи информации на магнитные носители появилась сравнительно недавно - примерно в середине 20-го века (40-ые - 50-ые годы). Но уже несколько десятилетий спустя - 60-ые - 70-ые годы - это технология стала очень распространённой во всём мире.

Очень давно появилась на свет первая грампластинка, которая использовалась в качестве носителя различных звуковых данных. Сама технология записи на пластинки была довольно простой. При помощи специального аппарата в специальном мягком материале, виниле, делались засечки, ямки, полоски. И из этого получалась пластинка, которую можно было прослушать при помощи проигрывателя. Проигрыватель состоял из: механизма, вращающего пластинку вокруг своей оси, иглы и трубки.

Приводился в действие механизм, вращающий пластинку, и ставилась игла на пластинку. Игла плавно плыла по канавкам, прорубленным в пластинке, издавая при этом различные звуки - в зависимости от глубины канавки, её ширины, наклона и т.д., используя явление резонанса. А после, труба, находившаяся около самой иголки, усиливала звук, “высекаемый” иголкой.

Почти такая же система и используется в современных (и использовалась раньше тоже) устройствах считывания магнитной записи. Функции составных частей остались прежними, только поменялись сами составные части - вместо виниловых пластинок теперь используются ленты с напылённым на них сверху слоем магнитных частиц; а вместо иголки - специальное считывающее устройство. Магнитная лента состоит из полоски плотного вещества, на которую напыляется слой ферромагнетиков. Именно на этот слой “запоминается” информация. Процесс записи также похож на процесс записи на виниловые пластинки - при помощи магнитной индукционной вместо специального аппарата.

На головку подаётся ток, который приводит в действие магнит. Запись звука на плёнку происходит благодаря действию электромагнита на напыление. Магнитное поле магнита меняется в зависимости от сигнала, и благодаря этому магнитные частички (домены) начинают менять своё местоположение на поверхности плёнки в определённом порядке, в за-висимости от воздействия на них магнитного поля, создаваемого электромагнитом.






Напыляемый тонкопленочный носитель



В середине 80-х годов произошел массовый переход с относительно нестойкого оксидного покрытия магнитного материала (который наносился методом полива) на напыляемый тонкопленочный, обеспечивающий более гладкую и устойчивую к внешним воздействиям поверхность. Это позволило приблизить головки чтения/записи к магнитному слою и увеличить плотность записи. Кроме того, при использовании технологии напыления стало возможным поверх магнитного слоя наносить защитный углеродный слой, твердость которого соизмерима с твердостью алмаза.

Улучшенные смазочные материалы



Тонкопленочная технология позволила создать на поверхности дисков скользящий слой, препятствующий “залипанию” головок (кто иногда случается со старыми накопителями с оксидным покрытием). Даже в том случае, когда при остановке накопителя головки опускаются на поверхность диска, его теоретический срок службы не уменьшается.

Облегченные головки



Новые материалы и конструктивные решения позволили предохранять носитель и данные от разрушения - головки чтения/записи “парят” над поверхностью магнитного носителя на высоте в несколько микрон.

Линейный привод головки чтения/записи



Благодаря линейному сервоприводу значительно сокращается время поиска и перехода с дорожки на дорожку. Управляющий микропроцессор следит за тем, чтобы головки не выходили на рабочую поверхность до тех пор, пока шпиндельные наберет нужной скорости.
Все перечисленные инновации в сочетании с последними достижениями в области сервоприводов, методов чтения/записи, динамической коррекции ошибок и применение сверх больших интегральных схем позволили существенно улучшить характеристики накопителей на магнитных дисках.

Магнитооптические носители информации

Впервые магнитооптические (МО) диски появились в 1988 году и соединили в себе компактность гибких дисков и накопителя Bernoulli Box, скорость среднего жесткого диска, надежность стандартного компакт диска и емкость сравнимую с DAT лентами. Но широкому распространению МО дисков мешает сравнительно дорогая стоимость и конкуренция современных жестких и оптических дисков. По сравнению с современными жесткими дисками, они более медленны и уступают им по максимальным объемам хранимой информации. Это делает невозможным применение МО дисков вместо традиционных винчестеров. При этом МО диски имеют большие перспективы, как вторичные накопители, применяемые для резервного хранения информации.


МО накопитель построен на совмещении магнитного и оптического принципа хранения информации. Записывание информации производится при помощи луча лазера и магнитного поля, а считывание при помощи одного только лазера. Его активным носителем является сплав железо и кобальта с добавкой тербия (рис.1).



В процессе записи на МО диск лазерный луч нагревает определенные точки на диске, размером не более 1 мкм и с t ≈ 200-300 0С до точки Кюри, и под воздействием температуры сопротивляемость изменению полярности, для нагретой точки, резко падает, что позволяет внешнему магнитному полю изменить полярность точки параллельно. После окончания нагрева сопротивляемость снова увеличивается, но полярность нагретой точки остается в соответствии с магнитным полем, примененным к ней в момент нагрева.

Раньше на МО накопителях для записи информации применяются два цикла: стирания и записи, поэтому они работали медленнее, чем магнитные. Вместе с этим, вскоре удалось разработать технологию модулированной интенсивности света, позволившую осуществлять запись и считывание в один проход лазерной головки, которая называется LIMDOW (Light Intensity Modulation Direct Overwrite). LIMDOW-технология была изобретена и запатентована корпорацией Nikon. Технология LIMDOW устраняет проход стирания, что дает 50% увеличение производительности. Без проверяющего прохода в обеих технологиях, LIMDOW дает 100% увеличения производительности, требуя только прохода перезаписи. Также, LIMDOW- диски имеют более долгий срок хранения информации. Суть метода состоит в том, что используется как внешнее поле смещения, так внутреннее поле, исходящее от дополнительных магнитных слоев носителя, поэтому при записи направление внешнего магнитного поля не нужно переключать, так что при записи информации, либо происходит намагничивание от внешнего поля (1), либо стирание информации благодаря влиянию дополнительных магнитных слоев (0). Считывание у магнитооптического диска идет с той же скоростью, что и у оптического диска. В процессе стирания магнитное поле имеет одинаковую полярность, соответствующую двоичным нулям. Лазерный луч нагревает последовательно весь стираемый участок и таким образом записывает на диск последовательность нулей. В цикле записи полярность магнитного поля меняется на противоположную, что соответствует двоичной единице. В этом цикле лазерный луч включается только на тех участках, которые должны содержать двоичные единицы, и оставляя участки с двоичными нулями без изменений.


В процессе чтения с МО диска используется эффект Фарадея, заключающийся в изменении плоскости поляризации отраженного лазерного луча, в зависимости от направления магнитного поля отражающего элемента. Отражающим элементом в данном случае является намагниченная при записи точка на поверхности диска, соответствующая одному биту хранимой информации. При считывании используется лазерный луч небольшой интенсивности, не приводящий к нагреву считываемого участка, таким образом, при считывании хранимая информация не разрушается.

Такой способ в отличие от обычного применяемого в оптических дисках не деформирует поверхность диска и позволяет повторную запись без дополнительного оборудования. Этот способ также имеет преимущество перед традиционной магнитной записью в плане надежности. Так как, перемагничивание участков диска возможно только под действием высокой температуры, то вероятность случайного перемагничивания очень низкая, в отличии от традиционной магнитной записи, к потери которой могут привести случайные магнитные поля.

Таким образом, можно осуществить около 10 млн. циклов стирания и последующей записи данных. Диск изготавливается из алюминиевого сплава и заключается в корпус из пластика. Не боится повышения температуры и магнитного поля. Сроки хранения огромные – десятки лет.

Механизмы МО накопителей строятся на базе механизмов обычных дисководов с небольшими конструктивными усовершенствованиями. Но они, в свою очередь, очень сильно греются во время работы. Для борьбы с перегревом на них устанавливается обдувающий вентилятор. Используя внутренний дисковод, следует по возможности пытаться устанавливать его в более просторное место, подальше от винчестеров и других накопителей. Еще один серьезный недостаток - это большое время доступа к данным

Но не все магнитооптические диски могут быть перезаписываемыми; существуют также диски с однократной записью CC WORM (Continuons Composite Write Once Read Many) и частичной записью P-ROM (Partial Read-Only Memory). Перезаписываемые диски могут полностью изменять свою информацию. Диски с однократной записью аналогичны перезаписываемым, но в момент записи на диск наносятся специальные метки, которые запрещают повторную запись. Такие диски после записи информации автоматически переходят в разряд ROM-дисков. Диски с частичной записью делятся как бы на две части: одна из них содержит постоянные данные, которые невозможно изменить, другая часть содержит перезаписываемые данные. На такие диски (в неизменяемую часть) можно инсталлировать неизменный рабочий код программы, а свои данные можно хранить в перезаписываемом секторе. Надо заметить, что это - идеальное средство защиты от любых вирусов.


Первые устройства с оптическим способом хранения информации появились достаточно давно. С тех пор мы можем наблюдать явный прогресс магнитооптической технологии, возможности которой далеко не исчерпаны. Путь, по которому происходит развитие – повышение плотности записи на диск (увеличение количества информации на единицу площади носителя). Тем самым обеспечивается совместимость новых устройств и старых носителей – несомненный плюс данной технологии. При модернизации МО-устройства или библиотеки отпадает необходимость перезаписывать информацию (количество ее носителей может исчисляться тысячами). МО – диски обладают повышенной стойкостью к таким внешним воздействиям, как электромагнитные поля, радиация, механические повреждения, высокая температура и влажность, что обеспечивает им срок жизни от 30 до 50 лет (как минимум в 6 раз больше, чем ленточных картриджей). МО-носители являются лучшим выбором для длительного хранения и транспортировки данных. Способ считывания информации с МО-диска таков, что чистки внутренних компонентов МО-привода не требуется, а это значительно снижает стоимость эксплуатации. Кроме того, в последнее время, наблюдается явная тенденция к снижению стоимости МО-устройств, что делает их приобретение все более выгодным.

Большое распространение получили "библиотечные" магнитооптические накопители со сменными дисками. МО-библиотеки – устройства со сменными носителями информации, поэтому они могут хранить огромный объем данных. Внутреннее строение библиотеки достаточно просто: она состоит из отсеков, в которых хранятся МО-картриджи, и механизмы смены картриджей в МО-приводах (устройствах считывания/записи). Каждый накопитель в библиотеке является отдельным SCSI(Small Computer System Interface)-устройством, подключенным к SCSI-адаптеру. Программное обеспечение для библиотек поставляется как их производителями, так и сторонними разработчиками. Оно значительно облегчает процесс настройки библиотеки и подключения ее к корпоративной сети, организацию файловой системы и управление механизмом смены носителей.


В основном, МО-библиотеки применяются для резервирования информации, и как системы структурированного управления данными HSM (Hierarchocal Storage Management). Принцип работы такой системы заключается в следующем: существуют два уровня устройств – на верхнем находятся жесткие диски, а на нижнем – МО-накопители. Системы структурированного управления применяются для удешевления хранения редко используемых файлов. Программное обеспечение позволяет объединить НЖМД и МО-приводы в единый логический диск и проводить автономную смену носителей (тем самым, сводя к минимуму необходимость в их обслуживании администратором). При смене файлf его фактического местонахождения (смена уровня устройств) его логическое положение остается прежним, а именно к нему и обращаются приложения. Современные МО-библиотеки обладают достаточно высокими техническими характеристиками. Обеспечение быстрого доступа к информации объемом до терабайта, время поиска – примерно полтора десятка миллисекунд, скорость передачи данных – несколько мегабайтов за секунду. Единственный недостаток – относительная маленькая емкость отдельного носителя – до 5,2 Гбайта (хотя в большинстве случаев этого более чем достаточно). Стандартный SCSI-интерфейс и богатство выбора программного обеспечения делают их подключение делом нескольких минут, а использование несложным.

Ниже приведены точные технические характеристики двух типичных устройств из разряда МО-библиотек.

Устройства, сделанные с применением магнитооптической технологии, обладают рядом свойств, делающих их оптимальным решением для резервации и хранения информации большой емкости. МО-библиотеки позволяют оперативно манипулировать данными, они фактически играют роль внешнего носителя с быстрым доступом к данным и низкой стоимостью хранения – 1 Мбайт информации. Технология создания МО-дисков обеспечивает их долгим сроком жизни, устойчивостью к внешним факторам воздействия и совместимостью с позже выпущенными МО-устройствами. Совокупность всех этих фактов делает МО-библиотеки оптимальным выбором для работы с большим объемом данных.


Характеристики

HP SureStore 320ex Optical Jukebox

 Globalstor GSL 52208

Объем хранимых данных

312,8 Гб

208 Гб

Количество дисководов

4

S

Емкость одного диска

До 5,2Гб

До 5,2Гб

Кол-во слотов для дисков

64

40

Средняя ск. передачи данных

4,6 Мб/с

3,37 Мб/с

Интерфейс

SCSI-2

SCSI-2

В качестве интерфейса МО накопители оснащаются SCSI адаптерами (16 или 8 битными) драйвера диска и утилиты форматирования низкого уровня. Многие поставщики также оснащают свои изделия специальными программами для резервного копирования. Так как необходим SCSI адаптер, поэтому требуется его дополнительная установка. Эти хост-адаптеры выпускаются для установки на шину ISA или PCI и могут поставляться в комплекте с магнитооптическим дисководом или отдельно от него.

Современные накопители имеют форм-фактор 3,5 или 5,25 дюйма. Все носители и накопители стандартизированы и обладают хорошей совместимостью. Приводы с форм-фактором 5,25-дюйма используют диски объемом 650 Мбайт, 1,3, 2,6 и 5,2 Гбайт. Приводы размером 3,5-дюйма могут работать с дисками объемом 128, 230 и 640 Мбайт. В стандартах предусмотрены также 5,25-дюймовые диски на 10,4 Гбайт и 3,5-дюймовые диски на 1,3 и 2,6 Гбайт. МО-накопители выпускаются компаниями Fujitsu, Maxoptix, Olympus, Pinnacle Micro, Sony. Для большинства 5,25-дюймовых моделей скорость вращения диска равна 3000-3700 об/мин, среднее время поиска лежит в пределах от 17 до 35 мс. При этом диск имеет постоянную угловую скорость вращения (CAV), запись осуществляется на концентрические дорожки (как в винчестерах) с использованием зонного метода (ZBR). Скорость записи в LIMDOW-накопителях также 3,5-4,3 Мбайт/с и в два раза меньше — в обычных приводах. 5,25-дюймовые МО-накопители являются дорогими высокопроизводительными устройствами, ориентированными на крупных корпоративных заказчиков. В качестве интерфейса применяются различные версии SCSI. Несмотря на высокую стоимость привода, при хранении больших объемов информации удельная стоимость хранения получается весьма невысокой. Для 3,5-дюймовых МО-приводов среднее время поиска лежит в пределах от 30 до 70 мс, скорость вращения диска — от 2700 до 3600 об/мин, при этом производительность меняется от 1,8 до 3,9 Мбайт/с. Стоимость дисков зависит от объема памяти и производителя и колеблется в пределах 2$-24$. Эти устройства являются более массовыми и выпускаются с интерфейсами ATAPI, SCSI, PCMCIA и LPT. После появления LIMDOW-накопителей низкая скорость записи перестала быть проблемой, и теперь единственным препятствием к массовому распространению магнитооптики является более высокая, чем у супер-флоппи, стоимость МО-дисковода (250$-400$), хотя по стоимости носителя (7$ за 230 Мбайт, 18$ за 640 Мбайт), удельной стоимости хранения и надежности магнитооптика вне конкуренции.


В настоящее время существуют несколько форматов для форматирования МО дисков CCS (непрерывное комбинированное слежение) и SS (шаблонное слежение). Первый из форматов разрешен стандартом ANSI, а второй также и ISO. В настоящее время формат CCS более популярен и имеет большее распространение. К сожалению два эти формата несовместимы и перенос дисков из одной системы в другую невозможен.

Это не единственная проблема переносимости связанная с МО дисками. Стандартами определено два размера сектора 512 и 1024 байт. Некоторые производители смогли сделать чтение секторов любого размера, но их меньшинство. Большинство производителей поддерживают размер сектора равный 512 байтам.



<< предыдущая страница   следующая страница >>