Глава 2. Сменные носители информации

§2.1. Сменные носители информации с произвольным и последовательным доступом

Дисководы (Floppy Disk Drive, FDD) явяются одними из самых распространенных периферийных устройств со сменными носителями информации. В настоящее время в качестве носителя в них применяются дискеты (Floppy) диаметрами 3,5" и 5,25". История создания современных дисководов, связана с именем Алана Шугарта, который в 1967 г. возглавил исследовательскую группу лаборатории фирмы IBJJ в г. Сан-Хосе (штат Калифорния). Первый гибкий магнитный диск имел диаметр 8" и размещался в защитном чехле. Емкость такого диска составляла 1 Мб. Начиная с 1971 г. к разработке и выпуску накопителей на дискетах приступили и другие фирмы, что привело к выпуску дисков различных размеров — от 2 до 12", но стандартными стали дискеты 8", 5,25" и 3,5". В таблице 2.1.1 приведены некоторые характеристики наиболее распространенных дискет и устройств.

Таблица 2.1.1. Параметры дискет и устройств

Параметры	3,5" DD	3,5" HD	5,25" DD	5,25" HD
Неформатированная емкость, Мб	1	2	1	2
Форматированная емкость, Кб	720	720/ 1440	360/ 720	360/ 1200
Скорость вращения, об/мин	300	300	300	360
Дорожек на рабочей поверхности	80	80	40	80
Секторов на дорожке	9	18	9	15
Скорость обмена данными, Кб/с	250	500	250	500

Составными частями дисковода являются: рабочий двигатель, головки записи-считывания (универсальные), шаговые двигатели, управляющая электроника.

Дисководы служат для считывания и записи информации, содержащейся на дискетах. Они механически и электрически управляют соответствующими конструктивными элементами. Для записи и чтения информации необходимо разбиение дискеты на определенные участки, т. е. нужно создать логическую структуру. Это выполняется путем форматирования с помощью специальной команды (программы), например Format. При логическом разбиении и использовании файловой системы FAT дискета делится на следующие части (рис. 2.1.1):

Рис. 2.1.1. Логическая структура гибкого диска

Так как емкость дискет мала и скорость считывания невелика, то в качестве альтернативы фирма Iomega в 1995 г. выпустила накопитель ZIP. Скорость вращения носителя — 3000 об/мин, емкость — 94 Мб. Такой плотности записи удалось достичь благодаря высокой скорости вращения и, возникающему при этом эффекту Бернулли. Пластиковая дискета, применяемая в устойстве, под действием оптекающего ее потока воздуха, твердела, становясь неким аналогом жесткого диска, с чем и связана большая емкость дискеты ZIP.

В 1999г. был выпущенн накопитель на 250 Мб, совместимый со 100 Мб носителями. Первоначально выпускался внешний вариант накопителей, подключаемых к параллельному порту, а позже появились устройства устанавливаемые в ЭВМ.

От самого большого недостатка накопителя Zip, несовместимости с обычными дискетами — удалось избавиться в 1996 г. компании OR Technology, выпустившей накопитель LS-120 (SuperDisk, A-Drive. Приводы LS-120 основаны на технологии floptical — комбинации оптической и магнитной технологии записи данных. На поверхности диска LS-120 лучом лазера нанесены тонкие отражающие дорожки, не несущие полезной информации, за которыми следит лазерная головка LS (Laser Servo) для более точного позиционирования магнитной головки на магнитных дорожках. Это позволяет резко повысить плотность записи со 135 дорожек на дюйм у обычных флоппи-дисков до 2490 у LS-120. Привод LS-120 способен работать и с обычными дискетами емкостью 720 Кб и 1,44 Мб, для чего используется совмещенная двухэлементная головка чтения/записи. Скорость вращения диска составляет 720 об/мин (всего в 2,4 раза быстрее, чем у флоппи-диска).

В 1999 г. Фирмой Sony был выпущен накопитель HiFD емкостью 200 Мб. Совместимость с 1,44-Мб дискетами обеспечивалась путем использования двух головок, одна из которых предназначалась для записи и чтения обычных дискет на скорости 300 об/мин, а другая — для носителей HiFD, вращающихся со скоростью 3600 об./мин. Этот накопитель имел лучшие показатели, чем у конкурентов, но из-за проблем с юстировкой головки его выпуск был прекращен.

Наряду с устройствами на дискетах, с середины 90-х годов стали производиться внешние сменные винчестеры, поключаемые к параллельному порту. Тогда же в качестве их альтернативы корпорация Iomega начала выпуск накопителей Jaz емкотью 1 Гбайт. Носитель в нем представляет собой фактически съемный жесткий диск с двумя тарелками диаметром 3,5 дюйма. Он заключен в защитный кожух с задвижкой, предохраняющей от попадания внутрь твердых частиц. Запись и чтение данных производится обычной тонкопленочной индуктивной головкой, применявшейся в винчестерах первых поколений. В конце 90 годов появился 2 Гб вариант.

Из числа накопителей на сменных жестких дисках следует упомянуть ORB, разработанный компанией Castlewood. В качестве носителя данных в них используется сменный жесткий диск размером 3,5", заключенный в картридж. Благодаря использованию технологии MR (магниторезистивных головок и особого магнитного материала) а также цифрового сигнального процессора удалось создать накопитель на сменных дисках емкостью 2,2 Гб (больше, чем диск Jaz 2Gb). Позже стал выпускаться накопитель на 5,7 Гб. Накопитель может читать, но не записывать старые 2,2 Гб диски.

В последнее время на смену перечисленным выше сменным HDD пришли внешние винчестеры с интерфейсами USB и IEEE 1394, причем емкость таких устройств сравнима с емкостью устанавливаемых в ЭВМ жестким дискам.

Из других устройств с произвольным доступом широкое распространение получили флэш-карты и флаш-диски, хотя последние дисками называть не совсем корректно, создаваемые на микросхемах флэш-памяти.

Из устройств с последовательным доступом значительне распространение получили накопители на магнитной ленте, называемые иногда стримерами. Стриммеры выпускаются в виде внутреннего или внешнего устройства. В качестве носителя информации используется магнитная лента. Этот класс устройств используются в основном, для архивирования и резервного копирования больших объемов данных на компактные носители. К их недостаткам относится малая скорость передачи информации, Она значительно ниже, чем винчестеров и сменных жестких дисков, потому стримеры нельзя рекомендовать для использования в других целях, кроме как резервного копирования информации. Существуют несколько стандартов данных устройств:

• QIC. В 1972 г. фирма ЗМ разработала первую кассету размером 15х10х1,6 см (формат DC для магнитной ленты шириной 0,25"), предназначенную специально для хранения данных. Внутри кассеты находились две катушки, на которые с помощью лентопротяжного мeхaнизма наматывалась лента в процессе чтения/записи. Благодаря надежности этой кассеты интерес к системам резервного копирования на магнитной ленте стал резко возрастать. В 1983 г. под руководством координирующей организации QIC (Quarter Inch Cartrige Drive Standards Inc), был выпущен первый стандартный QIC накопитель емкостью 60 Мб. Запись проводилась на 9 дорожках, лента имела длину около 90 м. Наибольшее распространение получили накопители на магнитной ленте QIC-40 и QIC-80. Запись информации на кассету QIC-40 производится на 20 дорожек, а плотность записи данных составляет 10 000 бит/дюйм. Длина ленты вкассете равна 62,5 м. Причиной успеха этих накопителей стало то, что стоимость хранения данных на ленте (в пересчете на 1 Мб) значительно ниже, чем при использовании накопителей на гибких магнитных дисках, и, кроме того, ленточные накопители просты в использовании и надежны. К недостаткам накопителей на кассетах QIC-40 и QIC-80 относится их низкое быстродействие, так как они подключаются к интерфейсу, предназначенному для FDD. Форматирование кассеты перед записью данные также требует много времени, например, для форматирования кассеты емкостью 60 Мб стандарта QIC-40 требуется около полутора часов. Развитие технологии производства накопителей на магнитной ленте пошло по пути увеличения емкости кассет и повышения плотности записи данных Комитетом QIC были разработаны стандарты систем резервного копирования с емкостью кассет от 86 Мб до 13 Гб.

• TRAVAN. Совершенно новый стандарт кассет, основанный на стандарте QIC, разработала фирма ЗМ, Этот стандарт получил название TRAVAN. Соответствующие устройства в последние год-два достаточно широко представлены на рынке компонентов компьютерной техники. Накопителя TRAVAN размещаются в отсеке для дисковода 3.5». Они могут работать как с оригинальными мини-кассетами стандарта TRAVAN, так и с кассетами QIC.

На сегодняшний день существуют четыре типа кассет и стандарта TRAVAN (TR-1, -2, -3, -4). Емкости мини-кассет TRAVAN (типа 1, 2, 3, 4) составляют 400, 800, 1000 и 4000 Мб. Соответственно. Все накопители обеспечивают аппаратное сжатие данных, повышающее емкость кассет вдвое. Накопители TR-1, -2, -3 обычно подключаются к системе через контроллер накопителя на гибких дисках или параллельный порт а ТК 4 использует интерфейс SCSI-1.

• Ditto. Фирмой Iomega также был налажен выпуск оригинальных накопителей на магнитной ленте — Ditto, встраиваемые и внешние. Для накопителя Ditto разработана оригинальная кассета емкостью 2 Гб. Необходимо, однако, отметить, что широкого распространения накопители Ditto не получили.

• DAT (R-DAT). Фирмой Sony освоен выпуск устройств, в которых используются магнитные ленты шириной 4 мм для цифровой звукозаписи и ленты шириной 8 мм для видеозаписи. При записи данных на магнитную ленту используется наклонно-строчная технология. Такая технология давно пользуется в видеомагнитофонах и заключается в том, что магнитная лента проходит через блок головок, установленных на вращающемся барабане, причем ось вращения барабана наклонена под небольшим углом (около 7°) к направлению движения ленты. Во время движения лента охватывает вращающийся блок готовок, в результате записывается столько дорожек, сколько магнитных головок установлено в блоке. При таком способе записи пользуется практически вся поверхность ленты, в отличие от других методов, при использовании которых дорожки оказываются разделенными промежутками. В звукозаписи используются два формата — DAT и DDS (Digital Data Storage). Существуют четыре типа формата DDS. В последнем варианте емкость повышена до 20 Гб, а скорость передачи до 4.8 Мб/с.

• DLT. Цифровая линейная лента DLT (Digital Linear Tape), разработанная фирмой DEC для компьютеров Micro VAX на базе ленточных накопителей, была выпущена в 1989 г. Пи сути, это было развитие идеи катушечных НМЛ с полудюймовой лентой, в которых подающей служила катушка с лентой, а приемная катушка находилась в накопителе. Лентопротяжный механизм накопителей захватывает конец ленты из кассеты, плавно проводит его через тракт и фиксирует в приемной катушке. Важнейшее свойство DLT-механизма — крайне бережное обращение с лентой минимальный контакт ее с головкой и самоочистка. Срок службы головки в этих накопителях составляет 30 тыс. часов, тогда как в 8-мм накопителях со спиральной разверткой он не превышает 2 тыс. ч. С 1998 г. было выпущено три поколения накопителей— DLT-2000, 4000 и 7000 с емкостями обмена, соответственно 15 (30), 20 (40) и 35 (70) Гб.

В 1998 г. Quantum представила новую технологию Super DLT, использующую лазерную сервосистему для более точного позиционирования головки относительно ленты. Первый вариант, SDLT 220, имел емкость 110 (220) Гб и скорость передачи 11 (22) Мб/с.

110 (220) Гб., вторая модель —160 (320) Гб.

Из других накопителей следует отметить 8 мм Mammoth и ATI фирмы Exabyte ( 60 Гб., и 100 (260) Гб.). Фирмами Hewlett-Packard, IBM, Seagate был создан в противовес DTL формат LTO (Linear Tape Open). В накопителе Ultriam используются кассеты емкостью от 10 до 100 Гб. Philips использует свою технологию ADR (Advanced Recording Tape) в накопителях On Stream — 30(60) Гб.