5.4.8. Накопители на магнитной ленте (стриммеры)

Накопители на магнитной ленте (НМЛ) обеспечивают возможность дешевого решения при резервном копировании данных. Из всех известных накопителей, НМЛ обладают самой низкой стоимостью хранения 1 бита информации. Системы резервного копирования данных на базе НМЛ используются на третьем уровне иерархии внешней памяти. НМЛ (стримеры) являются устройствами последовательного доступа. В качестве носителей применяются кассеты с лентой различного размера и емкостью от 20 Мбайт до 20 и более гигабайт. Простейшие стриммеры имеют интерфейс, совместимый с контроллером гибких дисков, и подключаются к обычному шлейфу дисководов; более сложные имеют собственную интерфейсную карту или встроенный контроллер с интерфейсом SCSI или АТА (ATAPI). Предпочтительнее стриммеры с интерфейсом SCSI (внутреннего или внешнего исполнения), которые имеют большую производительность и поддерживаются большинством ОС на системном уровне.

Носителем информации обычно являются картриджи с лентой различной ширины (4, 8, 10,12, 15, 30 мм). Комитетом QIC (Quarter-Inch Cartridge) разработаны стандарты систем резервного копирования с емкостью кассет от 86 М байт до 13 Гбайт. Продольная плотность записи достигала более 60 000 бит/дюйм на 144 дорожках, позволяющая хранить десятки Гбайт на одной ленте (QIC – 5010).

Стриммеры на кассетах для цифровой звукозаписи (Digital Audio Tape) позволяют хранить до 12 Гбайт. Стриммеры на 8-мм ленте с наклонно-строчной записью позволяют хранить до 20 Гбайт.

Появившаяся в 90 – е годы технология DLT (Digital Linear Tape) позволяет хранить на кассете 2 – 4 - М байт данных и обеспечивает скорость передачи 1.5 – 3.0 Мбайт/с. Из кассет формируется система резервного копирования (фирмы ADIC), при этом суммарная емкость библиотеки достигает

5 Т байт, а производительность 20 Мбайт/с.

Еще один стандарт кассет, основанный на стандарте QIC, разработала фирма 3М. Этот стандарт получил название TRAVAN. Емкости кассет этого стандарта составляют 400, 88, 1000 и 4000 Мбайт. Аппаратное сжатие данных позволяет удвоить емкость кассет (до 8 Гбайт).

Совершенствование систем резервного копирования идет в направлении развития, как программного обеспечения, так и аппаратных средств. Американская фирма ADIC объявила о выпуске накопителей для резервного копирования данных на магнитных лентах объемом 55 Тбайт [15].

5.4.9. Твердотельные накопители с электронным управлением

Сюда можно отнести флэш – накопители , накопители на цилиндрических магнитных доменах (ЦМД – накопители) и твердотельную память. Впервые флэш – память (Flash полное название Flash Erase EEPROM) была разработана компанией Toshiba в 1984 году, и уже на следующий год было начато промышленное производство 256 Кбит микросхем. В 1988 году фирма Intel разработала собственный вариант флэш-памяти, а в 1994 году освоила серийное производство микросхем флэш – памяти по 0,6 микронной технологии.

Принцип действия флэш-памяти основан на использовании возможности МОП-транзистора хранить заряд на плавающем затворе, расположенном в слое диэлектрика, достаточно долго (по прогнозам специалистов, до нескольких десятков лет). Принципы записи информации во флэш – память описаны в [ ]. Для использовании в качестве накопителя необходима аппаратно-программная поддержка, которая обеспечивается собственно микросхемой памяти и микросхемой, называемой контроллером. В качестве ядра контроллера используются те же компоненты, что и для обычных дисковых контроллеров. Используемая файловая система та же, что и у НГМД (FAT). Интерфейс с которым обеспечивается взаимодействие флэш – памяти, в подавляющем большинстве USB или PCMCIA. Отсутствие электромеханических устройств делает твердотельные накопители высоконадежными внешними накопителями. По характеристикам производительности и емкости такие накопители уступают пока (незначительно) накопителям НЖМД, но технологии совершенствуются и на сегодняшний день параметры накопителей по быстродействию определяются внешней скоростью интерфейса (для USB версии 2.0 это 480 Мбит/с или около 60 Мбайт/с.). Параметры емкости для микросхем памяти превышают 64 Гбайта. Это параметры жесткого диска средней производительности. По стоимости твердотельные накопители несколько дороже, но массовый характер выпуска таких изделий позволяет динамично снижать стоимость.

Другой тип твердотельных накопителей основан на реализации многослойной тонкопленочной технологии, обеспечивающей послойное компактное размещение магниточувствительного материала в объеме чипа [ ]. Управление доступом к записываемому или считываемому участку осуществляется электронным способом с помощью контроллера. Такие накопители сочетают достоинства накопителей на магнитных лентах (доступ к данным осуществляется последовательно), но в них отсутствуют электромеханические приводы. То есть накопитель твердотельный. По стоимости, емкости и производительности такие накопители уступают накопителям НЖМД, но незаменимы там, где имеет место высокий уровень вибраций (бортовые системы).

К перспективным твердотельным технологиям следует отнести и технологию голографической памяти, которая заключается в следующем. На первом этапе формируется страница с цифровой информацией в виде двумерного изображения. Информационная страница создается с помощью устройства, называемого пространственным модулятором света (Spatial Light Modulator – SPM). На втором этапе создается голограмма изображения. Лазерный луч, попадая на дефлектор (систему отклоняющих полупрозрачных зеркал), расщепляется на два луча. Один из лучей, называемый объектным, освещает информационную страницу, второй луч, называемый опорным, создает интерференционную картину. Далее происходит наложение двух лучей, которые создают голограмму. Голограмма сохраняется в запоминающей среде.

Для чтения информации используется только опорный луч, которым освещается голограмма для воспроизведения страницы. Изображение считывается с помощью прибора с зарядовой связи (ПЗС – CCD) матричного типа. Технология создания голограммы и принципы ее считывания представлены на рис.5.53.

Рис.5.53. Схема создания голограммы

К достоинствам голографической памяти можно отнести то, что голограммы хранятся не в виде изображений, а в виде волновых интерференционных голограмм. Если разделить такую голограмму на две части, то получится не две части одного изображения, а два идентичных изображения. Это означает, что случайный дефект носителя данных не приведет к потере части информации. Это свойство проявляется за счет избыточности информации, характерной для голограммы [15].

Для характеристики голографической памяти используется понятие объемной плотности записи. В одной запоминающей возможно хранение множества различных голограмм, при образовании которых меняется длина волны излучения лазера и его фаза. Поскольку емкость каждой информационной страницы составляет более миллиона бит, а в единичном объеме запоминающей среды теоретически возможно хранение тысячи страниц ( так называемого тома информации), то потенциальная объемная плотность голографической памяти может достигать триллионов бит, причем стоимость тома информации не превышает одного рубля.