This dissertation has been submitted by a student. This is not an example of the work written by our professional dissertation writers.

1 BEVEZETÉS

A kezdetektől rohamosan fejlődő számítógépiparban folyamatosan szükség van arra, hogy az adatok és programok tárolására szolgáló eszközök (összefoglaló néven háttértárolók) is követni tudják a — számítógépek többi elemének (pl. processzor, memória) fejlődéséből adódó — megnövekedett igényeket a tárolókapacitás növekedése, és ezek teljesítménye (az adatokhoz való hozzáférés és az adatoknak az adathordozóra történő írási sebessége) terén. Mindezt úgy kell megvalósítani, hogy a biztonságot és a gazdaságosságot se áldozzák fel a fejlődés oltárán.

Dolgozatomban a háttértárolás, az ehhez szükséges eszközök létrejöttének, és ezek fejlődésének bemutatásával — különös tekintettel az elmúlt 10 év fejlesztéseire — kívánok eljutni addig, hogy megpróbáljam megállapítani, hogy mi lehet a jövőbeli fejlődés iránya a PC-k beépített háttértárolóinak és külső, hordozható, cserélhető adathordozóinak vonatkozásában.

Az adattárolás szükségességének és a digitális adattárolás módjának bemutatásával kezdve, az adattárolók fejlődését a kezdetektől a jelen, és talán a jövő tárolási technikáinak bemutatásáig, sorra vesszük a háttértárolás fejlődési irányait, eljutva a lyukkártyától a holografikus tárolóig. Az időrendi sorrendben történő bemutatáson túl, működési elvük/adathordozó anyaga szerint is osztályozva mutatjuk be azokat az eszközöket, technológiákat, amelyek beváltották a hozzájuk fűzött reményeket, és fejlődésnek indultak, de bemutatjuk azokat is, amelyek különféle — de a legtöbbször nem technikai, technológiai, hanem üzletpolitikai — okoknál fogva vakvágánynak bizonyultak.

Mindeközben a — manapság legelterjedtebb — mágneslemezes adattárolóról megpróbáljuk kideríteni, hogy technikai értelemben van-e még benne fejlődési lehetőség. Konkrétan arra keressük a választ, hogy a teljesítménynövekedéshez a technológiából adódóan hozzá tartozó — a fordulatszám-növekedés következtében fellépő — melegedés kordában tartható-e az ismert hűtési eljárások segítségével, vagy esetleg ez lehet az, ami meggátolja ennek a technológiának a további fejlődését. Mindezt a gyakorlatban elvégzett, mérések segítségével próbáljuk bizonyítani (vagy cáfolni).

2 A HÁTTÉRTÁROLÓK CSOPORTOSÍTÁSA

A számítógépes feldolgozás során elkerülhetetlen az adatok tárolása. Mivel a memória „felejtő” tároló - vagyis a gép kikapcsolásakor a tartalma elvész -, ezért szükség van tartós tárolásra alkalmas eszközökre is. Ezt a cél szolgálják a háttértárolók. A háttértárolón tárolt adatokkal nem végezhetünk műveleteket, valamint az ott tárolt programok nem futtathatók. Használatukhoz előbb be kell őket a memóriába tölteni.

A mai modern háttértárolók kialakulása előtt az adatok beolvasása nem volt egyszerű feladat. Azon kívül, hogy nem volt öröm használni ezeket - például: lyukkártya-olvasó és streamer-, több nagyobb hátrányuk is volt. Például a processzor teljesítményéhez képest a beolvasási sebesség rendkívül lassú volt és a szalagok kézi cseréje is nagyon időigényes. A központi egység jobb kihasználásának érdekében merült fel az igény nagyobb hatékonyságú háttértárolóra. [3]

Véleményem szerint, ami a legnagyobb lépést jelentette az adattárolás előrehaladásában az a technikai és a fizikai ismeretek bővülése, illetve az, hogy egyre több információt kell tárolni. Hiszen az adattárolás először mechanikus formában jelent meg, ráadásul azok az adathordozók viszonylag rövid életűek voltak. Mostanság pedig már a mechanikai alkatrészek elektronikai áramkörökkel vannak összedolgozva, amik sokkal precízebb műveleteket eredményeznek. Az ember viszont nem pihen. Mindig jobbra törekszik, így az adattárolást is tökéletesíteni szeretné. Ennek fényében a mai kor vívmányaként létrehozta az SSD meghajtókat. Ezekben az eszközökben már nincs mozgó alkatrész, csakis félvezetők. Ennek köszönhetően lecsökken a felmerülhető hibák száma. Nincs, ami kikophatna, vagy megkarcolódhatna.

Röviden összefoglalva, amíg az ember képes lesz gondolkodni és építeni, addig az adattárolók is meg fognak újulni. Egyik felfedezés sem fogja megmondani, hogy mi lesz a következő generáció képviselője, csak utat mutathat felé.

3 A HÁTTÉRTÁROLÓK CSOPORTOSÍTÁSA

A háttértárolókat több szempont szerint csoportosíthatjuk. A csoportosítás történhet például az adathordozó anyaga szerint. E szerint megkülönböztethetünk papír, vagy műanyag alapú, mágneses réteggel ellátott műanyag vagy fém adathordozókat, illetve félvezető alapú tárolóeszközöket. De lehetséges még a működési elv szerint történő besorolás, miszerint beszélhetünk mechanikus, optikai, mágneses, vagy magneto-optikai elven működő, illetve flash alapú, vagy akár holografikus eljárást alkalmazó háttértárolókról.

Dolgozatomban a működési elv és a kronológiai sorrend szerinti csoportosítást választo t tam .

3.1 A papír, vagy műanyag alapú háttértárak

A papír, vagy műanyag alapú háttértárak közé soroljuk a lyukkártyát és utódát, a lyukszalagot. Ezek voltak az első adathordozók, melyeket ma már nem alkalmaznak, hiszen feldolgozásuk lassú, kezelésük körülményes, könnyen sérülhetnek, valamint nagy tömegű és mennyiségű alapanyagot igényelnek. Egyetlen előnyük, hogy olyan környezetben is alkalmazhatók, ahol a mágneses adathordozók nem.

3.1.1 Lyukkártya

„A lyukkártya, vagy Hollerith-kártya olyan adathordozó, elsődlegesen adatbeviteli eszköz, ahol a digitális információt a keménypapírból készült kártyán adott pozícióban meglevő lyukakkal ábrázolják.

Lyukkártyákat és ehhez hasonló rendszereket már a 18. század közepén használtak az automatizálás és az adatfeldolgozás területén. Az egyesült államokbeli népszámlálás adatainak feldolgozásához az IBM alapítója, Hermann Hollerith használt lyukkártyákat először. Többnyire az ismétlődő folyamatok vezérlése volt a céljuk. Léteztek például lyukkártya-vezérlésű szövőszékek, ahol a lyukkártyát falapok jelentették.

1. ábra: A Jaquard-féle szövőszék lyukkártyái

2. ábra: COBOL-program egyik utasítását tartalmazó lyukkártya

Működése: A lyukkártyák lyukasztására egy kártyalyukasztó szolgált, de készítettek kézi lyukasztásra szolgáló egyszerű kártyalyukasztókat is. Miután a kártyalyukasztóval rávitték a kódot a kártyákra, a kártyákat egy második gépen ellenőrizték. A második gépen újból bevitték az adatokat, és ha a második bevitel egyezett a kártyán már meglévő lyukasztásokkal, akkor a kártyát a gép ellenőrzöttként jelölte meg. A programkártya - ami a kártyalyukasztó egyik része - a munka megkönnyítésére szolgált. Ennek segítségével például numerikus, vagy alfanumerikus mezőket is meg lehetett határozni a kártyán, és ezekhez a mezőkhöz közvetlenül lehetett ugrani. Az újabb készülékek arra is alkalmasak voltak, hogy a lyukkártya adattartalmát szövegesen is megjelenítsék a kártyán.

A lyukkártyának a számítógépek létrejöttében fontos szerepe volt.

Az ország első jelfogós számítógépének, MESz-1 (MűEgyetemi Számítógép) programjait lyukkártyákon tárolták. A gép rendszerét, architektúráját, műveletvégzési, valamint vezérlőrendszerét Kozma László fejlesztette ki. A gép tervezése és építése 1955-ben kezdődött el. 1958-tól közel 10 éven keresztül használták elsősorban az oktatásban, de különféle ipari feladatok kiszámítására is alkalmazták.

3. ábra: MESz-1

Az 1960-as évektől kezdődően a mágnesszalagok bevezetésével a lyukkártya fokozatosan vesztett számítástechnikai jelentőségéből. Az 1960-as évek végén az IBM még tervezte kisebb méretű és nagyobb kapacitású kártyák bevezetését, de erre már nem került sor. Az 1980-as évekre már alkalmatlanná vált a számítógépes adatok tárolására.

3.1.2 A lyukkártyákat azonban továbbra is alkalmazták más területeken, például mosógépek programjainak tárolására, illetve beléptető kártyaként. Ezekben az esetekben azonban a kártya nem kartonpapírból, hanem vékony műanyaglapból készült. A chipkártya elterjedése azonban ennek a felhasználási módnak is véget vetett. Hollerith-kártyákat néhány mechanikus blokkolóóránál még használnak.” [4]

3.1.4 Lyukszalag

A lyukszalag a korai nagyszámítógépek adattároló eszköze volt. Előnye volt, hogy a tárolási hőmérsékletre és a környezetére nem volt kényes. Lassúsága, és alacsony tárolóképessége miatt elavult, és szerepét átvették a mágneses adattároló eszközök. Robosztussága miatt még sokáig alkalmazták a gépiparban, NC és CNC szerszámgépeken adatok bevitelére, mivel a poros és olajos környezetet viszonylag jól bírta.

A lyukszalag viszonylag erős papírból, vagy műanyagból készült csík, amelyre az adat lyukasztással kerül fel.

4. ábra: Lyukszalag

Működése: A lyukszalagolvasó mechanikusan, vagy optikailag érzékeli a szalagon található lyukakat, és azokat bináris értékként értelmezi. A lyukszalagon a lyukak hosszanti irányú sorokban helyezkedtek el, ezek számának megfelelően beszélünk 5-8 csatornás lyukszalagokról. Az információt hordozó lyukak között egy apróbb lyuksor is található, mely a mechanikus szalagolvasók esetében a szalag továbbítását segíti. A szalagot a kisebb lyuksorba kapaszkodó speciális fogaskerék vitte előre. [5]

Érdemes megemlíteni, hogy az M-3-nál (az első magyar teljesen elektronikus számítógép) az adatok bevitelére lyukszalagolvasót - mint külső memóriát - használtak. Az M3 1957 őszétől 1959 végéig épült, de fejlesztése ezután is sok feladatot adott. Az M-3 nagy hatással volt a tudományos és gazdasági életre. 1968-ban megsemmisítették, csupán néhány dob és alegység maradt meg belőle.

A M-3 operatív tára először egy mágnesdob-memória volt, kezdetben 1 kszó kapacitással (1 szó 31 bit), majd továbbfejlesztették 1,6 kszóra. 1960-ban új mágnesdob vezérlő egység épült, ami négy - folyamatosan címzett - mágnesdobot tudott a géphez csatolni. Később, a ferritmemória (1 kszó kapacitású tár) megérkezése és illesztése után a dobok háttérmemóriaként működtek.

5. ábra: Az M-3 mágnesdob memóriája
3.2 A mágneses adathordozók

A lyukkártya és lyukszalag háttérbe szorulásával előtérbe került a mágneses adattárolókra történő rögzítés. Két jellemző típusa a szalagos és a lemezes. A szalagos tárolók soros elérésű tárolók, ami azt jelenti, hogy egy bizonyos adat megkereséséhez az összes előtte lévő adaton végig kell haladni. A mágneslemezes tár előnye, hogy a szalaggal ellentétben nem nyúlik, így biztonságosabban lehet megkeresni a kívánt információ helyét. Közvetlen elérésű tároló, tehát nem kell egyszerre az összes adatot kiolvasni, hanem egyes részeit is el lehet érni.

Jellemzőik:

- a tárolható adatmennyiség nagysága (kapacitás),

- a sebessége (gyorsasága), azaz mekkora az adat-hozzáférési idő, valamint

- az adatsűrűség nagysága.

Több fajtája létezik, amelyek tárolási kapacitásban és biztonságban egyaránt különböznek egymástól.

Mielőtt belekezdenék a mágnesszalagos tárolók ismertetetésébe, néhány mondatban szeretném bemutatni az M-3 kapcsán már említett mágnesdobos tárolót. Ezt a tárolót digitális számítógépekben használták. Az első mágnesdobos tárolót 1949-ben készítették el 1024 szó kapacitással. A mágnesdob tárolóban a mágneses réteg egy henger felületén helyezkedik el. Az információt körgyűrű alakú, vagy a henger alkotójával párhuzamos sávon jegyzik fel. Az író- és olvasófejeket a henger alkotójával (a forgástengellyel) párhuzamosan rögzítik. Az információ szervezése soros, vagy párhuzamos. Soros szervezés esetén az egymáshoz tartozó bitek egy-egy körgyűrű mentén helyezkednek el és az álló író/olvasófejekhez így egymás után - sorosan - jutnak. Párhuzamos szervezésnél az egymáshoz tarozó bitek a henger egy alkotója mentén helyezkednek el, így az álló író/olvasó fejekhez egyszerre jutnak (párhuzamos üzem). A mágnesdob tárolók jelentősége a mágneslemez és mágnesszalag tárolókénál kisebb.

3.2.1 Mágnesszalagos tároló (streamer)

A mágnesszalag (magnetic tape) egy széles, mágneses felületű műanyag szalag. Az egyik legrégebbi másodlagos tárolóeszköz, amelyik kinézetében és tárolási elvében hasonló a közönséges magnószalagokhoz, de lényeges különbség, hogy analóg jelrögzítés helyett digitális rögzítést használ.

6. ábra: Mágnesszalag

A mágnesszalagok, mint számítógépes háttértárak működését bármelyik 70-es évekbeli Colombo filmen lehet látni. Akkor ezeken a szalagokon nagyon nagy mennyiségű adatot lehetett tárolni. (Ez akkor kb.: 108 bit volt, ami durván 10 MBájt). Ma már több száz GBájt adatot is lehet rajtuk tárolni.

Mágnesszalagnál az adatok állandó méretű blokkokban helyezkednek el, melyeket üres részek (gap-ek) választanak el egymástól. A szalag elején és végén adattárolásra nem használt befűző részek találhatóak. A szalag végét alumíniumcsík jelzi.

Mágnesszalag tárat mikroszámítógépek mellet nem használnak, legfeljebb egyszerűbb személyi számítógépeknél (PC) kazetta formájában. Mikroszámítógépes környezetben a mágnesszalag egyetlen alkalmazási területe az adatállományok archiválására szolgáló eszköz (streamer) adathordozójaként funkcionál.

Érdekességként megemlíteném, hogy az IBM új rekordot állított be a mágnesszalagok kapacitásában: nem kevesebb, mint 35 TB-nyi adat rögzíthető a szintén új fejlesztésű mágnesszalagjukkal ellátott kazettára. ”Az új szalag egy négyzethüvelyknyi (6,45 négyzetcentiméter) felületén 29,5 milliárd bitet tudnak eltárolni, 39-szeresen felülmúlva így a mágnesszalagos megoldás eddigi legjobb lehetőségeit.”

A mágnesszalagos egységek (streamer, „adatáramoltató”) az adatok, programok tárolására használatosak a számítástechnikában. A merevlemezeken levő fájlokat, adatokat, programokat közvetlenül el tudjuk érni a számítógépről, ellentétben a szalagokkal, ahonnan általában csak a diszkre történő visszatöltés után használhatók az információk.

A mágnesszalag kazettában van elhelyezve, a magnókazettához hasonló módon. A mágnesszalagos meghajtó lehet külső egység, de bele is építhető a számítógépbe, a szabványos helyre.

7. ábra: Mágnesszalagos egység

A mágnesszalag-egység ("meghajtó") fő funkciói:

* Blokk írása,

* olvasása,

* törlése,

* a szalag mozgatása.

* A mágnesszalagot orsók mozgatják az író-olvasó fejek előtt. A továbbítás irányától függően, a kilyuggatott orsók egyikére rászívják, a másikon levegő kifújással létrehozott légpárnán csúsztatják.

* A nagy sebesség eléréséhez a szalagot az orsók mellett vákuumkamrákba szívják.

*

8. ábra: Mágnesszalag működése

Érdemes megemlíteni a DAT[1]-meghajtókat. Ezek szintén mágnesszalagot használnak a tároláshoz, de kapacitásuk jelentősebb, mivel átlós sávfelvitelt valósítanak meg.

9. ábra: DAT kazetta

A mágnesszalagos tárolás a mai napig korszerűnek számít a számítástechnikában és a szórakoztatóiparban egyaránt. Igaz, nem a jól ismert analóg, hanem a digitális változat. Ezek a mágnesszalagos kazetták több Gbyte információt is tudnak tárolni. Igaz, hogy soros elérésűek, tehát csak a felírás sorrendjében lehet az adatokat visszaolvasni. Éppen ezért inkább hosszú távú archiválásra, illetve a sérülékenyebb adattárolókon tárolt információ biztonsági másolatára használják.

A szórakoztatóiparban elsősorban a DAT-kazettákat használják. Ezek digitalizálják a hanganyagot, és ezáltal lehetővé teszik, hogy a szokásos analóg magnóval ellentétben ne nőjön minden egyes felvételkor, vagy másoláskor a hangminőséget rontó zaj erőssége, hanem később is ugyanolyan tiszta maradjon a felvétel. Ennek legfőképpen a rádióműsorok készítésekor van nagy jelentősége. Egy ilyen kazettára akár több órányi műsort is rögzíthetünk, és ezt bármikor le is játszhatjuk anélkül, hogy a minőség romlásától kellene tartanunk.

3.2.2 Hajlékonylemez és hHajlékonylemezes (floppy) meghajtó

Az IBM 1971-ben vezette be a mágneslemezes tárolást. A hajlékonylemezek hajlékonylemezek (floppy disk, FD) voltak az első hordozható, mágneses elven működő adathordozók.

Pár mondat erejéig kitérnék Jánosi Marcellra, aki a 3,5"-os floppy ősének, a 3"-os kazettás hajlékonylemeznek a feltalálója. A hajlékonylemezt a Budapesti Rádiótechnikai Gyárban (BRG) fejlesztette ki.

Akkoriban tárolóegységként elterjedt volt a 8"-os papírtasakos hajlékonylemez. Jánosinak az az ötlete támadt, hogy az alkalmazott lemezeket is el lehetne helyezni a magnószalagok kazettáihoz hasonló merev kazettában. A szabadalom 1974-ben került bejegyzésre. A találmány hírére a korszak legmeghatározóbb cégei és emberei jöttek tárgyalni, de a BRG megtiltott mindenféle tárgyalást, mert a szocialista országok akkori egységes számítógépes rendszerében nem lehetett az imperialista világ rendelkezésére bocsátani ily szellemi terméket. A próbagyártás az óriási nemzetközi érdeklődést látva is csak jóval később, 1981-ben kezdődött MCD-1-es néven. A néhány ezer legyártott példányt Németországban szerelték be az akkor éppen megjelenő mikrogépekbe. Az MCD-1-et a feltaláló kérése ellenére nem gyártották, és nem is adták el. A szabadalmi díjat nem fizették, így ettől kezdve Jánosi Marcell alkotását mindenki szabadon felhasználhatta. Elsőként az amerikai IBM érdeklődött a floppy után, és később készítettek egy, a Jánosiénál nagyobbat, egy 8inch-est. A japánok is kíváncsiak voltak rá, majd el is készítették a Jánosiéra leginkább hasonlító floppyt.

10. ábra: A BRG-ben gyártott MCD-1 kazettás floppy

Régen - míg a számítógépekben nem voltak általánosan elterjedt merevlemezes meghajtók (winchesterek) -, ezekre a kiskapacitású adathordozókra épült a számítógépes adattárolás. Mi sem bizonyítja ezt jobban, mint az első széleskörben elterjedt, PC-re készült operációs rendszer a DOS, aminek már a neve (Disk Operating System) is utal arra, hogy egy lemezes operációs rendszerrel van dolgunk.

Lemezek több méretben készültek, a legelterjedtebbek a 8, 5,25 és 3,5 collos (hüvelykes) méretűek voltak.

11. ábra: 8”, 5,25” és 3,5” floppy

Működése: Az információt egy mágnesezhető réteggel ellátott kör alakú lemezen tároljuk. Az adatok a mágneslemezen koncentrikus gyűrűkön - sávokon - tárolódnak. Ha az író-olvasó fejet a kiválasztott sávra állítjuk, az információ leolvasható.

Ezek a körök annak ellenére, hogy befelé haladva egyre kisebb a kerületük, mégis ugyanannyi bitnyi információt tárolnak. Ez úgy lehetséges, hogy a külső körök mentén nincs kihasználva teljesen a tárolóképesség, azonban a lemez használata szempontjából ez az egyszerűbb megoldás. A lemezek formázása, írása és olvasása az író-olvasó fejek segítségével történik. Ezek a forgó lemezzel nem érintkeznek, hanem a forgás közben kialakult légpárnán futnak. Olvasáskor a felület mágneses állapotait érzékelik, íráskor pedig megváltoztatják azokat. A csak sugárirányban mozgó író-olvasó fejet léptetőmotor helyezi a kiválasztott sáv fölé.

12. ábra: A floppy felépítése

A lemezt műanyag burkolat védi a környezeti ártalmak (por, mechanikai hatások stb.) ellen, megbontása vagy eltávolítása után a lemez nem használható. A hajlékonylemez használatához szükség van egy be-, illetve kiviteli egységre, a hajlékonylemez-meghajtóra (FDD, floppy disk drive).

13. ábra: Floppy-meghajtó

Típusai: Az adathordozó korong külső átmérője és kapacitása alapján a következő típusok különböztethetők meg:

- A korai, 8 inch-es meghajtók - méreteik miatt - még külső egységek voltak. A lemezek kapacitása típustól függően 160-500 kB volt.

- 5,25 inch (1 inch = 2,54 cm) átmérőjű lemez, melyből két különböző kapacitású típus létezik. Ezeket a következő jelzésekkel különböztetik meg:

o Az SS SD (SS: egyoldalas; SD: szimpla sűrűségű) típusjelzésű lemez kapacitása: 128 kB.

o A DS DD (DS: kétoldalas; DD: dupla írássűrűségű) típusjelzésű lemez kapacitása: 360 kB.

o A DS HD (DS: kétoldalas; HD: magas írássűrűségű) típusjelzésű lemez kapacitása: 1,2 MB.

- 3,5 inch (1 inch = 2,54 cm) átmérőjű lemez, melyből két különböző kapacitású típus létezik. Ezeket a következő jelzésekkel különböztetik meg

o A DS DD (DS: kétoldalas; DD: dupla írássűrűségű) típusjelzésű lemez kapacitása: 720 kB.

o A DS HD (DS: kétoldalas; HD: magas írássűrűségű) típusjelzésű lemez kapacitása: 1,44 MB.

o A DS ED (DS: kétoldalas; HD: extra írássűrűségű) típusjelzésű lemez kapacitása: 2,88 MB. [6]

A hajlékony mágneslemezek veszélyei

A mágneslemezek nagy hibája, hogy az író/olvasó fej, amiből oldalanként egy található a meghajtóban, menet közben hozzáér a lemez felületéhez. Ha ez hozzá is nyomódik valamilyen mechanikai hiba miatt, akkor a felületet könnyen összekarcolhatja, eltüntetve róla az adathordozó réteget, és vele persze az adatokat is. Ha por rakódik a lemezre, és úgy rakjuk be a meghajtóba, akkor az író/olvasó fejek a port végighurcolják a lemez felületén, és ezzel összekarcolják azt. Persze a nem megfelelő tárolás során is karcolódhat a felület, hatalmas adatvesztést okozva ezzel. Ha a rendszeradatokat tároló szektorok sérülnek, akkor az egész lemez használhatatlanná válhat, mivel itt tárolódnak azok az információk, hogy a lemez hány sávra, és egy sáv hány szektorra van osztva. Ennek ismerete nélkül pedig a lemez használhatatlan. Amennyiben a lemez más része sérült, akkor a rajta levő adatok egy része még megmenthető, azonban elég kockázatos tovább használni a lemezt, ezért inkább el kell dobni.

Előfordulhat az is, hogy a lemezhibát mágneses zavar okozza. Ez eredhet abból is, hogy erős mágneses térben tartottuk a lemezt, és az átmágnesezte az adathordozó réteget, de magától is megváltozhat egy elöregedett lemez mágnesezettsége. Ezt a hibát általában egy újraformázással meg lehet szüntetni, de ha a lemez elöregedése volt az oka, akkor újra jelentkezni fog a hiba. Ekkor szintén inkább dobjuk ki a lemezt.

Ezekből jól látható, hogy ma már nem nevezhető biztonságos adattárolónak a hajlékony mágneslemez. Sérülékeny adathordozó, kis kapacitás, lassú adathozzáférés, nagyon rövid élettartam jellemzi; inkább csak rövid távú tárolásra (volt) célszerű használni, például két, egymástól független számítógép közötti adatcserére.

3.2.3 Zip drive

A zip drive áttörést jelentett a floppys adattárolásban 1994-ben a maga 100 MB, majd 250 MB, és végül 750 MB kapacitásával. Elterjedésének gátja, hogy a hagyományos floppyval nem volt kompatibilis, és magas volt az ára. Inkább kiscégek használták adataik napi archiválására.

14. ábra: Zip drive

„A ZIP meghajtóban az adathordozó olyan nagy sebességgel (kb. 3000 ford./perc) forog, hogy légpárna alakul ki a lemez és az író/olvasó fej kőzött. Megoldandó viszont a lemez stabilitása, hiszen a hajlékonylemez ilyen fordulaton berezeghet, vagy üthet. Az adathordozót a ZIP kazettában mechanikusan rögzítik, és a rugón nyugvó fej csak egy kb. 1,2 mm széles résen át fér a lemezhez. A fej pontos megvezetéséhez maga az adathordozó szolgál információval. A hasznos sávinformáció közé ugyanis gyárilag szervoinformációt rögzítenek. Minden fordulat során a meghajtó 120-szor beolvassa a szervoinformációt, és ezzel vezérli az író/olvasó fejet. A szervoinformációt nem szabad megváltoztatni. Ha az adathordozó erős mágneses térbe kerül, nem csak a felírt adatok vesznek el, hanem a szervoinformáció is megsérül, és a lemez adattárolásra többé nem használható.” [7]

3.2.4 SuperDisk

SuperDisk (LS 120, A:Drive): a 3,5”-os floppyval azonos méretű, 120 MB-os floppylemez az adatok tárolására. Tervezői szándéka szerint ez az eszköz a PC-s világban is alkalmas lett volna a szokásos floppylemezek felváltásra. A tapasztalat szerint azonban fokozottan érzékeny a külső hatásokra, és viszonylag lassú, ezért széles körben nem terjedt el. [8]

15. ábra: SuperDisk meghajtó 16. ábra: SuperDisk lemez
3.2.5 Merevlemezes egység

A technika fejlődésével egyre korlátozottabbnak tűntek a cserélhető mágneslemezek kapacitásai, ezért megjelentek a számítógépekbe fixen beépített merevlemezes egységek, amelyeket más néven szokás winchesternek8, vagy hard disk-nek (HDD) is nevezni.

A "winchester" név az IBM 1973-ban piacra dobott 3340-es típusú merevlemezének volt a kódneve. 1988-ban a Conner gyártotta le az első 1" magas 3,5"-os merevlemezt, a mai asztali gépekben is gyakorlatilag ezeket a fizikai méretű meghajtókat használjuk.

Mielőtt továbbmennék, pár mondatban kitérnék a RAMAC-ra, a merevlemezek ősére. A RAMAC-ot 1956. szeptember 13-án mutatták be az IBM kutatói. Ez a készülék akkor irtózatos mennyiségű, azaz 5 megabájtnyi adatot volt képes eltárolni a 15 darab, hatalmas 24 hüvelykes tányérján. Az adatokat egy mechanikus karon mozgó író-olvasófej kezelte, mely nem csak a lemezek sugárirányában, hanem az egyes lemezek között, függőlegesen is mozoghatott. Az adatok előkeresése gyors volt, a szükséges sávra 1 másodpercen belül képes volt odatalálni az olvasófej, függetlenül attól, melyik lemezen foglalt helyet. A RAMAC óriási előnye volt az azonnali, véletlenszerű hozzáférés, mely a lineáris rendszerű lyuk- és mágnesszalagok, kártyák korában elképzelhetetlen sebességű adatelérést nyújtott.

HDD

17. ábra: RAMAC

A merevlemezek működése: Itt egy, vagy több merev fémlemezre viszik fel a mágnesezhető réteget. A lemezek formázása, írása és olvasása az író-olvasó fejek segítségével történik. A lemez állandó fordulatszámmal forogva halad el a fej előtt, úgy, hogy fizikailag nem érintkezik vele. Olvasáskor a felület mágneses állapotait érzékelik, íráskor pedig megváltoztatják azokat. A csak sugárirányban mozgó író-olvasó fejeket léptetőmotor helyezi a kiválasztott cilinder fölé. A lemez forgásából származó légmozgás felhajtóerőt gyakorol a fejre, a fejet pedig torziós rugó nyomja a lemez felé. A két erő kiegyenlítődése következtében a fej a lemez felületétől mért néhány tized mikrométerre repül.

Az adatok tárolása technikailag megegyezik a hajlékony lemezével (sávok és szektorok találhatók a lemezen), a különbség a sávok és szektorok számában, valamint a bitek sűrűségében van.

A nagyobb adatsűrűséget az biztosítja, hogy az egész berendezés a lemezekkel, és a köztük levő író/olvasó fejekkel együtt egy pormentes, légritka térben található. [9]

18. ábra: A merevlemez felépítése

A nagy méretűnagyméretű optikai lemezek, a flash memóriák, illetve a hordozható, külső HDD-k megjelenéséig elterjedt volt a cserélhető fiókokba (mobile rack) helyezhető hagyományos merevlemezek használata.

19. ábra: Mobile rack 20. ábra: USB-s HDD

3.2.6 Az USB csatlakozók terjedésével megjelentek az USB-s HDD-k is. Ezek méretükben kisebbek, viszont kapacitásuk szinte azonos a beépíthetőkkel. Praktikus üzletembereknek, akik egész nap laptoppal járnak-kelnek, és a gép tárhely kapacitását kinőtték, vagy személyes információkat nem akarnak tárolni a céges eszközön, viszont jó, ha kéznél vannak ezek a dokumentumok. De ajánlom bárkinek, akiknek nem elég egy 32, vagy 64GB-os pendrive. Az USB-s HDD-nek nagyobb a feszültség igénye, mint egy egyszerű pendrive-nak, ezért két USB kábellel oldották meg a szakemberek ezt a problémát. Az egyik kábelen az adatcsere és a feszültség megy át, a másikon viszont csak a feszültség.

3.2.8 A merevlemezes tárak veszélyei

A merevlemezes táraknál egy, vagy több merev fémlemezre viszik fel a mágnesezhető réteget. A nagyobb adatsűrűséget az biztosítja, hogy az egész berendezés a lemezekkel és a köztük levő író/olvasó fejekkel együtt egy pormentes, légritka térben található.

A Bernoulli-törvényt kihasználva a gyorsan forgó lemezek között a légritka térben keletkező nyomásviszonyok a lemez felülete fölött pár mikronnyi távolságban lebegtetik a fejeket. Ebből azonban két veszélyhelyzet is adódik. Az egyik veszély akkor adódik, hogyha valamilyen ok miatt megszűnik a fejek lebegése. Például a számítógép kikapcsolásakor, a lemezek megállásakor következik ez be. Ha már nem elég nagy a lemezek forgási sebessége a fejek lebegtetéséhez, akkor azok ráesnek a lemez felületére, és összekarcolják azt. Ha ez olyan helyen következik be, ahol a lemezen adat található, akkor azok az adatok a mágnesezhető réteggel együtt örökre elvesznek. Ennek elkerülése érdekében vagy legkívül, vagy legbelül minden merevlemezen található egy olyan terület, ahol nincs mágnesezhető réteg. Kikapcsoláskor a fejeknek ezen a területen kell lenniük, és itt is kell maradniuk a következő bekapcsolás után mindaddig, amíg a lemezek el nem érik az üzemi fordulatszámot. Ezt a területet nevezzük parkolópályának. A modern merevlemezes tárolókban egy mechanika már gondoskodik arról, hogy ha az eszköz nem kap áramot, akkor a fejek azonnal a parkolópályára kerüljenek, így mire a lebegtető hatás megszűnik, a lemez már biztonságban lesz. A másik veszély, ha valami porszem bekerül az amúgy pormentes térbe. Ha egyetlen porszem is beakad a fejek, és a lemez felülete közé, akkor az tönkreteheti az egész lemezfelületet. [21]

Érdemes néhány szót ejtenünk a merevlemezek adatsűrűségéről (írássűrűségéről), hiszen ez nagyban befolyásolja a tárolókapacitást, méretet, árat, és nem utolsó sorban a teljesítményt is.

A merevlemezek adatsűrűsége két tényezőtől függ:
- Sávsűrűség: azt mutatja meg, hogy colonként (2,54 cm) hány sáv található meg a lemezen (TPI - Track Per Inch),
- Lineáris sűrűség: a sáv adott hosszán eltárolt adatbitek számát mutatja.
Mindkét tényező attól függ, hogy egy adatbitet mekkora méretű "folt" képvisel a lemezen. Ezen foltok mérete a merevlemezek fejlődésével folyamatosan csökkent. Az adatsűrűség növelésével egy bizonyos határon túl az adatbiteket tároló foltok mágneses állapotának megváltoztatásához olyan kis energia is elegendő lesz, amelyet a folt a környezeti hőből is
fel tud venni. Ekkor a foltok állapota instabillá válik, és a technológia alkalmatlanná válik az adattárolásra. Ezt a jelenséget szuperparamágneses effektusnak, illetve határnak nevezik, és elképzelhető, hogy ezt a technológiai határt hamarosan elérik a gyártók.
Az is lehetséges azonban, hogy még sokáig csökkenhet a foltok mérete, mire a technológia eléri ezt a határt, mivel nem lehet pontosan tudni, hol is van valójában.

(Megjelent már 2,5 inches, vagyis mobil eszközökbe szánt, 2db egyenként 320GB-os tányérral ellátott 640 GB-os meghajtó is, amely 507 Gb/négyzethüvelykes adatsűrűséggel büszkélkedhet. Ez a korábbi 394 Gb/négyzethüvelykes értékhez képest igen nagy előrelépésnek nevezhető.) [http://ipon.hu/hir/640_gb_os_mobil_merevlemez_a_seagate_tol/10319]

3.3 Az optikai elven működő adathordozók

A digitális adattárolás jelenleg egyik legelterjedtebb módja az optikai tárolás.

Az optikai lemezek műanyag lapban létrehozott bemélyedéseket, lyukakat tartalmazó korongok, melyeket a sérüléstől való védelem kedvéért egy második műanyag réteggel vontak be.

Az optikai adattároló rendszereket a hatvanas években kezdték kifejleszteni. Célok: képek nagy adatsűrűségű eszközön történő rögzítése, amelyről később optikai úton azok leolvashatók, valamint, hogy az információsűrűség legalább akkora legyen, mint az akkor ismert legnagyobb mágneses adattároló sűrűsége.

A '80-as évek elején felmerült az, hogy létrehoznak egy olyan adathordozót, amely a korábbi, mágneses elven működő adathordozók problémáit (például: a szalag nyúlása, és az ebből adódó futás-egyenetlenség; a hőre és mágnesességre való nagymértékű érzékenység; kevéssé biztos adattárolási biztonság; nagy térfogat; kis kapacitás és viszonylagosan lassú adatelérési sebesség) kívánta kiküszöbölni.

Az optikai adattároló rendszerekre jellemző, hogy az írás és olvasás lézersugárral történik.

Működési elv: Az optikai tároló felületén az adatok rögzítésekor kis méretű mélyedéseket hozunk létre, amelyeken a leolvasáskor a lézersugár szétszóródik, míg azadathordozó réteg eredeti felületéről visszaverődik. A médium olvasásakor a visszavert fényt érzékeljük, és alakítjuk vissza adatokká. Az optikai tárolókat több tulajdonságuk markánsan megkülönbözteti a mágneses tárolási technológiától: az optikai tárolókra nagy tárolási sűrűség jellemző. Ennek oka, hogy a fény sokkal kisebb felületre fókuszálható, mint a mágneses tárolók elemi tároló felülete. [12]

Az optikai tárolók alatt általában a CD-k és DVD-k különböző típusait értjük. Ezek alkalmasak multimédiás alkalmazások, nagyméretű programok tárolására, valamint archiválásra is.

3.3.1 CD

A CD-hanglemez az 1980-as években jelent meg, és igen gyorsan el is terjedt a digitális hangtechnika világában. A Sony, és a Philips cég 1980-ban, közös fejlesztés után dobta piacra.

Compact Disc - kompakt-lemez, vagy fénylemez; optikai elvek alapján működő, tetszőleges hozzáférésű tárolóeszköz. Ez volt az első optikai elven működő adattároló. Gyárilag préseléssel állítják elő, tetszőleges adatot tartalmazhat; archivált dokumentumok, képek, módosítást nem igénylő programok tárolására ideális.

A CD műanyag lemezen alumínium, vagy arany fényvisszaverő réteg helyezkedik el, ezen sorjáznak a bitek (világos vagy sötétebb mélyedések, pit-ek). Az adat leolvasása lézerfénnyel történik, a visszaverődő szórt fényt mérik: a sötét pontokról kevesebb fény verődik vissza. Az adatok a lemez közepétől kifelé spirálszerűen helyezkednek el. Az adatok leolvasásához infravörös lézert használnak. A lemez kapacitása 640-900 MB.

21. ábra: Egy CD lemez alsó, írott oldala

A CD-ROM meghajtó

Az eltérő forrású szabványos méretű lemezeket fogadó CD-meghajtó a lemezt állandó lineáris, vagy állandó szögsebességgel forgatja. A meghajtó fókuszált lézerfeje nagy pontossággal követi a lemezre írt spirális sávot. A lemezt egy motorikusan mozgatható tálca húzza a hordozókereten belül található optikai rendszer fölé. Az optikai rendszer elsődleges feladata a CD-n tárolt lyuk információ digitális jelekké alakítása. Legalább ennyire fontos, hogy a fej a spirális kanyarodó felírást pontosan kövesse. Az adatok kiolvasása a polikarbonát hordozóréteg felől történik a lézerdióda fókuszált fényének segítségével, belülről kifelé haladó spirálvonal mentén. A digitális adatokat a pitek és a köztük helyezkedő sík területek, a landok adják meg. A lemez letapogatása a fényinterferencia jelenségén alapul. A lézerdióda állandó hullámhosszúságú fénye letapogatja a tükröző bevonattal ellátott pitrendszert. A letapogató nyaláb a land-ról visszaverődik, ez digitálisan 1 jelet jelent. A fénynyaláb visszaverődése a pit-ről már ellenkező fázisban történik, a visszavert fény intenzitása alacsonyabb, ez lesz a digitális 0 jel.

22. ábra: A CD-ROM meghajtó optikája

A CD lemez fajtái:

A CD-k fizikai felépítésük szerint két csoportba sorolhatók. A felhasználó által szabadon, egyszer, vagy többször írható CD-re, illetve a felhasználó által csak olvasható CD-kre.

- CD-ROM[2]: csak olvasható. Gyárilag préseléssel állítják elő, és gyártásuk során írják rá fel az információt. Maximális kapacitása 650 MB, vagy szabványos zenei CD esetén 74 perc lehet. Az információt digitálisan modulált lézerfénnyel rögzítik a rétegen.

- Írható CD[3] (CD-R), vagy más néven WORM lemez[4]: Egyszer írható, de sokszor olvasható lemez. Amikor a lemezre adatokat írunk, erős (a kiolvasásénál nagyobb energiájú) lézerfényt bocsát a CD-író, amely kiégeti a fényelnyelő réteget, és így az alatta található fényvisszaverő felület láthatóvá válik. A fényelnyelő réteg nem alakítható vissza, ha már egyszer fényáteresztővé vált, ezért a lemezre már felírt információ nem módosítható, nem törölhető. Kapacitása 650 - 800 MB.

- Újraírható CD[5] (CD-RW): Az újraírható CD tartalma akár több ezerszer is újra írható. Az adattárolásra ennél a lemezfajtánál visszafordítható technológiát alkalmaznak, amely azonban drágább, így ezek a lemezek drágábbak az írható CD-knél.

Ezenkívül léteznek úgynevezett magneto-optikai[6] (CD-MO) lemezek is. Ezek írható, törölhető, és újraírható lemezek. Felvételi technológiája egyesíti a mágneses jelrögzítés írási, és törlési előnyeit a lézeroptika nagy írássűrűségével. Az MO lemezek az adattárolás érdekében a fény mágneses térbeli viselkedését is kihasználják a hagyományos optikai tárolókkal szemben, melyeknél csak a lézerfény visszaverődési és kioltási tulajdonságait használják fel.

A CD-MO lemez a hagyományos CD olvasóban nem olvasható, mivel az adatok olvasásakor az elektronika a visszavert fényerő polarizációs előfordulását érzékeli. [14]

A CD lemez nem „örökéletű”, de több évtizedig képes tárolni az adatokat minőségromlás nélkül - persze, ha betartják a szigorú minőségi előírásokat-.

23. ábra: CD-R lemezek

24. ábra: CD-RW lemez
3.3.2 DVD

Az egyre nagyobb adatmennyiség tárolásának igénye szükségessé tette a CD kapacitásánál nagyobb adathordozó létrejöttét. Így született meg a DVD[7]. A DVD nagy kapacitású optikai tároló (digitális sokoldalú korong), amely leginkább mozgókép, jó minőségű hang, valamint adat tárolására használatos.

A DVD-rendszer felülről kompatibilis a CD-rendszerrel, ami azt jelenti, hogy a DVD meghajtókban olvashatók a hagyományos CD lemezek is.

A CD kapacitásának többszörösére képes. A nagyobb kapacitás elsősorban annak köszönhető, hogy kisebb hullámhosszú lézerfényt használnak, amely lehetővé teszi a kisebb adattárolási méret alkalmazását. Így a lemezen a bitek sűrűbben helyezkednek el, mint a CD esetén. Ezenkívül több, egymás fölötti réteget is lehet alkalmazni, amelyek mind egy kicsit más hullámhosszú fényt képesek visszaverni.

25. ábra: A CD és a DVD lemez szerkezete

DVD meghajtó

A DVD lemezeken kisebb méretű lyukak és közök találhatóak, valamint a spirális sávok távolsága is kisebb, így a lézerhullámhosszt csökkentve kisebb fényfoltra történik a főkuszálás. A DVD-CD kompatibilitás jegyében a DVD meghajtó egységek két különböző lencserendszert használnak a két különböző optikai tároló olvasásához. A holografikus lencsefelület közepén található bevágások hosszabb, a lencse széle - ahol nincsenek bevágások - rövidebb fókuszt eredményeznek. Egyes meghajtók ikerlencsés megoldással olvassák a CD-t és a DVD-t.

26. ábra: A DVD-ROM meghajtó optikája

A DVD lemez mindkét oldalán kialakítható két tároló réteg.

A kétrétegű lemez, DL-lemez (Dual vagy Double Layer) a már megszokott DVD+(-)R korongok kapacitásának (elvi) megduplázása még egy írható réteg segítségével. A lemez első, írható felületét (alulról, a lemez írható oldalától felfelé haladva) egy műanyag polikarbonát réteg védi, míg az ezt követő írható felületet egy, a lézer fényét félig áteresztő, fémes, tükröződő réteg követi. Efölött szintén egy fémes, tükröző felületet találunk, amely ezúttal már nem engedi tovább a lézernyalábot. A polikarbonát réteget a feliratot hordozó felület követi.

DVD fajtái:

- DVD-Video (mozgóképek tárolására);

- DVD-Audio (hang tárolására)

- DVD-ROM (adat, préselt, csak olvasható): sokoldalú digitális ROM lemez, a CD-ROM nagykapacitású utódja, legalább 4,7 GB tárterülettel. Az alkalmazások között első helyen szerepel digitális videó-állományok (filmek) tárolása. Előre megírtak, tehát házi írásuk nem lehetséges. Vannak kétrétegű lemezek, ezek kb. 8,5 GB adatot tartalmaznak.

- DVD-RAM (adat, közvetlen elérésű, többször írható). A DVD-RAM picit kilóg a sorból. Külön tárolója van, mely miatt természetesen már az olvasásához is másfajta eszköz kell, mint a többihez. Befogadóképessége 4,7 GB oldalanként.

27. ábra: DVD-RAM, mely felismerhető „kockásságáról”

A DVD-R és +R lemezeket egyszer lehet csak írni, míg a -RW és +RW lemezek többször írhatók. Léteztek Mini DVD+R lemezek (80 mm-esek), melyek kapacitása 1,5 GB körül van.

28. ábra: DVD-R és DVD-RW lemez

A DVD lemezek kapacitása az oldalak és rétegek számától függ.

A DVD lemezeknek négy alaptípusát különböztetjük meg:

- DVD5: a legegyszerűbb DVD lemeztípus; egyoldalas, egyrétegű lemez, kapacitása 4,7GB.
- DVD9: egyoldalas, kétrétegű lemez; kapacitása 8,5 GB.

A kétrétegű lemezek érdekes tulajdonsága, hogy míg az első réteg beolvasása a forgástengelytől kezdődik, és az olvasófej kifelé halad, a második réteg mindkét irányban olvasható, azaz a második réteg kívülről befelé is tartalmazhat adatot.

- DVD10: kétoldalas, oldalanként egy rétegű DVD lemez, a kapacitása 9,4 GB. Kapacitása pontosan kétszerese a DVD5 lemez kapacitásának.

- DVD18: a kétoldalas, oldalanként kétrétegű DVD lemez, a kapacitása 17 GB. Működési elve hasonló a DVD9 lemezekéhez, azonban itt a lemez mindkét oldalán kialakítják a két-két adathordozó réteget. [14]

Egy közönséges DVD élettartama, jó tartási körülmények közt 10-15 év. Érdemes fénytől védett, hűvös, páramentes helyen tartani őket. Léteznek archiválási minőségű DVD-k, ezek élettartama hosszabb (100 év). Áruk a normál DVD többszöröse (5-/6X6-szorosa).

3.3.3 HD DVD és Blu-ray

További előrelépés az adatsűrűség növelésében a HD DVD és a Blu-ray lemezek.

HD DVD

HD DVD lemez akár három rétegből is állhat. Minden egyes réteg 15 GB mennyiségű nagy felbontású tartalom tárolására képes, így a HD DVD lemezek maximális kapacitása 45 GB. A HD DVD lemezek karcállóak. Visszamenőlegesen kompatibilisek a DVD lemezekkel, így a DVD lemezeken tárolt tartalmak továbbra is lejátszhatók a HD DVD-lejátszókkal. A DVD technológiához hasonlóan a HD DVD az adatokat mikroszkopikus méretű lyukak sorozataként tárolja, melyek egy hosszú spirál formájában helyezkednek el a lemezen.

A vörös lézeres technológián alapuló DVD lemezekkel ellentétben a HD DVD lemezek kék lézeres technológiát alkalmaznak a nagyobb tárkapacitás érdekében. Rövidebb, 405 nanométeres hullámhosszának köszönhetően - ellentétben a DVD lemezek 650nanométeres hullámhosszával - a kék lézeres technológiával nagyobb mennyiségű adat tárolható a HD DVD lemezeken. [15]

Blu-ray

Egy jelenlegi, egyoldalas, hagyományos DVD 4,7 GB adatot képes tárolni, ami elegendő egy átlagos 2 órás, normál felbontású filmnek és néhány extra adatnak. De egy nagy felbontású film, aminek sokkal tisztább képe van (HDTV - High-Definition Television), mint egy DVD filmnek, körülbelül 5-ször több hely kell, ezért elengedhetetlen olyan lemezek gyártása, amin sokkal több adat fér el, mint egy DVD-n, ahogy a stúdiók is egyre-inkább jobb minőségben gyártják a filmeket. Ahhoz, hogy a HDTV-ről felvegyünk egy több, mint 2 órás műsort, Blu-ray lemezt kell használnunk.

A BD az adatok írásához és olvasáshoz kék lézert használ, ellentétben a DVD-kkel, amik vörös lézert használnak. A kék lézer rövidebb hullámhosszon működik, mint a vörös lézer. A kisebb fénynyalábbal pontosabban lehet fókuszálni, ami lehetővé teszi, hogy olyan kis gödröcskéből („pits”) is ki tudjuk olvasni az adatokat, amik csak 0,15 mikrométer hosszúak - ez több, mint kétszer kisebb a DVD-n található kis gödrökhöz képest. Ezen felül a Blu-ray lecsökkentette a sávok hüvelykméretét. A kisebb gödröcskék, a kisebb fénysugár, és a rövidebb sáv-hüvelyk együttesen azt eredményezte, hogy egy egyrétegű Blu-ray lemezen több mint 25 GB információt tudunk tárolni, egy dupla rétegű Blu-ray lemezen, pedig mintegy 50 GB-nyi adatot. [24]

A Blu-ray Disc sokáig formátumháborúban állt a HD-DVD-vel. Ezalatt mindkét formátumnak körülbelül ugyanannyi támogatót sikerült gyűjtenie. A háborút végül a Warner döntötte el, amikor 2008 elején a cég feladta a HD-DVD-vel kapcsolatos terveit és állást foglalt a BD mellett. Ezután a NetFlix és a BestBuy kereskedelmi áruházlánc is közölte, hogy kivonja a kínálatából a HD-DVD lemezeket. A formátum győzelméhez valószínűleg a Sony új játékkonzoljának (Playstation3) megjelenése és sikere is hozzájárult. Ez a konzol beépítetten tartalmaz Blu-ray meghajtót, míg a konkurens Microsoft XBox konzolja "csak" DVD meghajtót. A Toshiba 2008. február 19-én bejelentette, hogy fokozatosan leállítja a HD-DVD lejátszók, felvevők fejlesztését, és gyártását. Így a formátumháború gyakorlatilag véget ért a Blu-ray Disc győzelmével.” [16]

29. ábra: HD-DVD és Blu-ray Disc
3.3.4 HVD — holografikus tárolóeszköz

A holografikus adattárolás szinte korlátlan lehetőséget nyújt a kapacitás és az adatátviteli sebesség terén. 2004-ben a technológia fejlesztésében érintett szakemberek konferenciája három különböző holografikus adattároló kifejlesztésében állapodtak meg: a 200 GB tárolókapacitású Holographic Versatile Disc (HVD), a 100GB-os Read-only Holographic Versatile Disc (HVD), és a 30GB-os Holographic Versatile Card (HVC).

„Az InPhase első működő, prototípusnak nevezhető meghajtója a 130 mm átmérőjű, tehát a CD/DVD-nél valamivel nagyobb lemez segítségével 200 gigabájtnyi adatot képes eltárolni 20 megabájt/s-os adatátviteli sebesség mellett. Egy ilyen első generációs holografikus lemezen durván 40 darab 4,7 gigabájtos DVD-lemeznek, illetve közel 300 darab CD-nek megfelelő digitális anyag tárolható el.

A holografikus adattároló eszközökben az adatok írása és olvasása az eddig alkalmazott optikai meghajtókkal ellentétben nem bitről-bitre, sorban történik, hanem párhuzamosan. A különleges technológia segítségével egyetlen fényvillanás alatt bitek milliói vándorolhatnak a lemezre, illetve olvasás esetén a meghajtó átmeneti memóriájába.

Az új optikai eljárással kis helyen hatalmas mennyiségű adat tárolható. Postabélyeg méretű helyen több tíz gigabájtnyi adatot lehet rögzíteni, míg egy bankkártya méretű, átlátszó plasztiklap később akár 20-50 gigabájt adatot is tartalmazhat. Az amerikai inPhase Technologies tervei szerint 2010-re a 130 mm-es lemez elképzelhetetlenül sok adatot tárolhat majd, megközelítőleg 1,6 terrabájtnyi kapacitással rendelkezhet. Az új technológiával készült lemezeket 10 millió alkalommal lehet használni, élettartamát pedig 50 évre becsülik.

A holografikus adattárolási technológia - a jövő egyik nagy ígérete - egyelőre csak a nagyobb, tehetősebb vállalatok számára érhető el kereskedelmi forgalomban.” [17]

A mikro-holografikus tárolóeszközök és lemezek előreláthatóan valamikor 2011-2012-ben kerülnek bemutatásra, és valószínűleg csak nagy adattárolási igényű alkalmazások, például orvosi intézmények adatkezelésére, esetleg filmstúdiók anyagainak tárolására alkalmazzák majd.

30. ábra: Holografikus lemez
3.4 Flash alapú tárolók

Napjainkban egyre nagyobb teret hódítanak a flash alapú adattárolók.

Ebbe a kategóriába tartoznak a különböző méretű, típusú pendrive-ok, memóriakártyák, valamint az SSD-k.

A flash memóriák kis méretű - általában műanyag tokban helyet kapó - írható-olvasható, nem felejtő, megmaradó ("non-volatile") áramkörök, vagyis tartalmukat áramellátás nélkül is megőrzik. Ilyen, flash alapú memóriákat használnak például a digitális fényképezéshez, MP3-állományok tárolásához. Továbbá a flash gyors olvasás hozzáférési időt biztosít (50nS) - bár nem olyan gyorsat, mint a volatile, vagyis kikapcsolás után felejtő RAM, DRAM vagy SDRAM memória, melyet fő memóriaként használnak például a PC-kben -, valamint, mivel nem tartalmaz mozgó alkatrészt, jobban ellenáll a mechanikai behatásoknak (pl. a rázkódásnak), mint a merevlemez. Ezekkel a tulajdonságokkal magyarázható a flash népszerűsége. További előnye, hogy ha ezeket memóriakártyába csomagolják, akkor majdnem elpusztíthatatlan fizikailag, mivel ellenáll a nagy nyomásnak, és a forró víznek is.

A flash chipek gyártási technológiáján folyamatosan dolgoznak a gyártók, ennek köszönhetően a flash memóriachipek kapacitása fokozatosan nő. Már bemutatták a világ első 25 nanométeres eljárással készülő NAND flash lapkáit, amelyeket idén nyártól kezdenek tömegtermelésben is gyártani. A bemutatott 64 Gb-es, azaz 8MB-os lapka valamelyest kisebb területet foglal el, mint az előző generációs 4 GB-os, vagyis nagyságrendileg ugyanakkora gyártási költséggel kétszer akkora memóriát lesznek képesek gyártani pl. az SSD-k számára.

3.4.1 Memóriakártyák

Technológiai szemszögből alapvetően kétféle memóriakártya létezik:

* félvezetős (pl.: SmartMedia, Compact Flash)

* mágneses (pl.: IBM Microdrive)

31. ábra: 1 GB-os memóriakártya

Működési elve: A memóriachip valójában EEPROM típusú memória.

(EEPROM[8]:elektronikusan törölhető és programozható, csak olvasható memória. Tartalma elektromosság segítségével újraírható. Tipikus felhasználási területe a mai BIOS-ok, és ilyen memória működik a játékkonzolokban is.)

A chip rácsos felépítésű, ahol az adott rácspontok reprezentálják a biteket. Egy-egy bitet a megfelelő oszlop és sor metszeteként érhetünk el. A sorok és oszlopok találkozásának helyén mindkét oldalon egy-egy tranzisztor lapul Az egyik tranzisztort vezérlőkapunak, a másikat pedig követőnek nevezik. A követőkaput megtestesítő tranzisztor csak a vezérlőkapun keresztül kapcsolódik a sorokhoz. A két tranzisztor között egy nagyon vékony oxidréteg húzódik. Amíg a két tranzisztor közötti oxidréteg semleges töltésű (tehát a kapu nyitva van), a tranzisztorok között összeköttetés van, a kérdéses bit értéke 1. Ahhoz, hogy ez 0-ra változzon, a követőkapu felé feszültséget kell küldeni a kérdéses bitet reprezentáló oszlopon keresztül. A feszültség hatására a követőkapu mintegy elektronágyúként kezd funkcionálni: az oxidrétegnek negatív töltésűvé teszi, s megszakítja a kapcsolatot a két tranzisztor között. A megszakítás annál hatásosabb, minél negatívabb az oxidréteg. Egy érzékelő cella méri a követőkapu és a vezérlő között áthaladó töltés nagyságát. Ha ez az érték 50% alá csökken, az érzékelő cella 0-t ad vissza a bit értékeként.

A bitek visszaváltoztatása sem túl bonyolult: az egyes biteken keresztülmenő erős töltés ugyanis újra teljesen kinyitja őket. A művelet viszont elég lassú a pozícionálás miatt. A törlés sebességének növelése érdekében a flash lapkák esetében egyszerre egy blokk (esetleg az egész adatterület) törlődik, majd a vezérlőchip újraírja az előzőleg törölt területet.

A flash-memóriák kapui akkor is megőrzik állapotukat, ha nincsenek feszültség alatt, így kiválóan megfelelnek a cserélhető adathordozók céljainak.

A memóriakártyák nagyon megbízható kártyák, nagyságrendileg 1 millió órás működést garantálnak (a megbízhatatlanok persze jóval kevesebbet). Ez nagyjából 100 éves folyamatos használatot jelent. [18]

3.4.2 Pendrive

Amíg ez meg nem jelent, semmi sem veszélyeztette a 3,5”-es floppy meghajtót. Igaz egyre kevesebben használták, de a gépek többsége még tartalmazta. Egy levelet, képet, kisebb fájlokat könnyen rá lehetett tenni, és mentésként eltenni, vagy átvinni egy másik gépre. Működési elve megegyezik a winchesterével.

Nos, úgy néz ki, ennek vége. A pendrive kisebb fizikai méretű, gyorsabban csatlakoztatható, csak egy USB port kell hozzá, és kapacitása is sokkal nagyobb, 64 MB-tól 128 GB-ig terjedhet, ám tavaly, 2009-ben megjelent a Kingston Technology által a 256GB-os DataTraveler 300.

Élettartamuk 10 év, és ez alatt egymillió írást, és törlést bírnak ki (több gyártó is 10 év garanciát ad termékéhez). Átviteli sebességük 1Mbit/sec, de USB 2.0-val 3 Mbit/secakár 20MB/s is lehet az írási és az olvasási műveleteknél egyaránt [http://www.hardver-teszt.hu/news.php?newsID=463], de létezik 30MB/s feletti sebességű meghajtók az olvasási műveletek tekintetében, viszont ezeknél a meghajtóknál az írási műveletek sebessége „csak” 15MB/s körüli..
Aki már használta, az tudja, hogy gyors, kényelmes, és minden ráfér. Ez a floppy kegyelemdöfése. Megszületésén máig vitatkoznak, mivel kifejlesztésének elsőségét több cég is magának igényli. Mindenesetre 1999-nél nem előbb, és 2000-nél nem később született. [19]

A pendrive (USB-flash-tároló) egy USB-csatlakozóval egybeépített flash memória. Önállóan nem képesek adatcserére, csak személyi számítógépre csatlakoztatott állapotban, arról vezérelve. Önálló áramforrásuk csak akkor van, ha egyéb szolgáltatással is rendelkeznek, például MP3-zenelejátszás, diktafon funkció.

A pendrive egy parányi nyomtatott áramkört tartalmaz, a ráerősített fémcsatlakozóval, általában egy műanyag tokba téve. A tokozása a felhasználói igényektől függően változatos: van por‑ és cseppálló kivitele, és kiemelten ütésálló kivitele is.

Míg a kártyákat jellemzően fényképezőgépben használják, addig a Pendrive-ot a számítógép USB csatlakozó portjára helyezve mindenféle adatok tárolására, és azok mozgatására. Előnyei: kis méret, nagy kapacitás, hordozhatóság, ellenállóság külső hatásokkal szemben.

32. ábra: Pendrive
3.4.3 SSD

Úgy tűnik, a winchester egyeduralma is a múlté, ugyanis megjelent az SSD. Ennek kifejlesztésekor a cél a winchesterek hátrányainak kiküszöbölése volt. Hogy mik ezek? Elég nagy méret és súly, a mechanika miatti sérülékenység, érzékenység a rázkódásra, valamint az adatkezelés lassúsága.

SSD: Solid State Disk vagy Drive, magyarul félvezetőalapú, mozgó alkatrészek nélküli adattároló, amely merevlemezként csatlakoztatható a számítógépekhez. Azért félvezetőalapú, mert belsejében nem korongok, hanem memóriachipek találhatók. Kétfajta SSD-t különböztethetünk meg: a DRAM- és a flash-alapút. A flash-alapú nem felejt, a DRAM-alapú tulajdonképpen megegyezik a gép memóriájával, amelyről tudjuk, hogy csak áram alatt őrzi meg az adatokat Az ilyen típusú SSD-k ezért külön akkumulátorral készülnek.

„A flash technológia miatt az adatok elérésekor nem kell számolnunk a fizikai alkatrészek mozgatásából adódó sebességcsökkenéssel, azok kopásával vagy meghibásodásával, a rázkódás, vagy egyéb fizikai behatások által okozott károkkal, nem is beszélve az energia-megtakarítás és a zaj kérdéseiről.” [26]

Az SSD gyakorlatilag megegyezik a flashmemória-alapú SSD-vel.

Az SSD-k idővel átvehetik a vezető szerepet a hétköznapi adattárolásban, hiszen csendesebbek, gyorsabbak, strapabíróbbak, és kevésbé energiaigényesek, mint a hagyományos HDD-k. Az élettartam is fontos kérdés az SSD-kkel kapcsolatban. Az újabb SSD-k várható élettartama kezdi megközelíteni a hagyományos merevlemezekét.

Érdemes megemlíteni, hogy van olyan gyártó, amely egyes SSD-ire már 5 év garanciát vállal.

Összefoglalva:

Előnyök:

* Gyorsaság. (nincs felpörgés)

* Mechanikailag megbízhatóság (képes elviselni az ütést, vibrációt, nyomást, hőmérsékletet)

* A fájlok töredezettsége nem lassítja a működést.

* Zajmentes (nincsenek mozgó alkatrészek és hűtőventillátor)

* Nem Kevésbé melegszik (a tesztek [] alapján nem egyértelmű)

* Kis súlyú, és kis méretű

* Kis fogyasztású (a mobil merevlemezekhez viszonyítva elhanyagolható az előny).

Hátrányok:

* Drágák. Egyelőre az ár/tárolókapacitás arányuk rosszabb a HDD-kénél.

* Kis kapacitás.

* Élettartam. A flash memóriák élettartama egyelőre gyengébb a merevlemezekénél.

* Az írás lassúsága. Ez is csak a flash memóriáknál jelentkezik, hogy lassabban írhatók, mint a HDD-k. A DRAM-os megoldás gyorsabb.

* Fokozottan érzékeny a hirtelen áramkimaradásra, a mágneses és elektromos mezőkre.

Mindezekből látható, hogy a winchesterek még versenyben vannak, de erősen vesztésre állnak. A kis méret, kis súly, kis fogyasztás nagyon kívánatossá teszi az SSD-ket, főleg a hordozható gépek szempontjából, és biztos, hogy a nagyobb gépek is csak keveset várnak, hogy a hátrányokat csökkentse a technika fejlődése. [20]

33. ábra: 64 GB-os Samsung SSD

4 A TÁROLÓKAPACITÁS NÖVEKEDÉSE

A számítástechnika világának dinamikus fejlődése a háttértárakra is jellemző. A gyártók szinte naponta dobják piacra a háttértárak újabb és újabb típusait, illetve teljesen új rendszerű tárolóeszközeiket. A háttértárak kapacitása és sebessége egyre nő, miközben áruk folyamatosan csökken.

A következő táblázat a különböző háttértárolók kapacitás-növekedését mutatja be.

Az első adattárolók (lyukkártya, lyukszalag) nagyon primitívnek számítottak a mai technikai vívmányokhoz képest, igaz valahol el kellett kezdeni. Az akkori kornak ez volt elérhető közelségben.

A fejlődés más iparágakhoz képest nagyon gyorsan történt, hatalmas lépések vannak az újabbnál újabb adattárolók között. Amíg az autóiparban 5-10 évnek is el kell telnie, hogy valami maradandót alkosson, addig a számítástechnikában 1-2 év elegendő ehhez.

A táblázatból látható, hogy első adattárolók kártyák, illetve szalagok voltak. Idővel megjelentek a mágneses hajlékonylemezek, majd a merevlemezek, így leváltva az eddigi eszközöket. A régi találmányok közül jelenleg még a mágnesszalagot használják, mivel vállalati szinten ez a lehető legolcsóbb és legpraktikusabb archiválási, adattárolási forma.

A háttértárak kapacitásának növelésén folyamatosan dolgoznak a gyártók. Az SSD-k kapacitása pár éven belül elérheti a hagyományos HDD-k kapacitását, és akkor már szinte minden tekintetben lekörözhetik őket.

1. táblázat: Tárolókapacitás-növekedési összehasonlítás a háttértároló típusok között

5 A HOZZÁFÉRÉSI SEBESSÉG NÖVEKEDÉSE

„A merevlemezeken tároljuk adataink többségét, és jelenleg még mindig ezek azok a háttértárak, amelyek a legmegbízhatóbbak, legkompaktabbak, pontosabban: a kompaktságra és megbízhatóságra eső ár náluk a legalacsonyabb (hiszen vehetnénk épp flash-kártyát is HDD helyett). Ugyanakkor a merevlemez vissza is foghatja egy korszerűbb rendszer teljesítményét, ha már nem tudja megfelelő sebességgel kielégíteni a processzor igényeit.

Amikor valaki egy új merevlemez vásárlásán gondolkodik, a kiszemelt termék kapacitásán felül a sebességet, a megbízhatóságot és újabban egyre inkább a zajszintet igyekszik szem előtt tartani. De mert a megbízhatóság mindig relatív, ráadásul mondhatni tesztelhetetlen, így meg kell elégednünk a sebesség és a hangtényező bemutatásával. No persze ez sem kevés.” [27]

A merevlemezt az egyre nagyobb kapacitású, gyorsabb, és sokkal kevesebb fogyasztású flashmemóriák szoríthatják ki, először a hordozható számítógépek, majd az asztali gépek területén is.

Az SSD legfőbb előnye a sebessége, amely csak részben köszönhető a mozgó alkatrészek hiányának. Egy hagyományos merevlemeznél kétszer-háromszor is képes gyorsabban olvasni, míg az írási sebessége nagyjából azonos egy jól fejlett merevlemezével, vagy annál is gyorsabb.

„A NAND flash szilárdtest-meghajtók gyorsabb rendszerindítást tesznek lehetővé, mint a merevlemezek, mivel nincs mozgó alkatrészük, a lemeztányéroknak nem kell felpörögniük, és a fejeknek sem kell beállniuk arra a pontra, ahol az adatok fizikailag elhelyezkednek a korongokon. Gyakorlatilag nincs, illetve alig van késleltetés az adatok olvasásának és írásának a megkezdésénél, továbbá nincs jelentősége a töredezetten elhelyezkedő állományoknak sem.” [28]

A mágneses elven működő merevlemezek évtizedek óta szolgálnak a tartós (de nem feltétlenül archív célú) adattárolás elsődleges eszközeiként. Kialakultak a szabványok sebességre, kapacitásra, csatolókra, a felhasználók tudják, hogy mit várhatnak el az egyes eszközöktől. A bő ötvenéves fejlődés azonban nem tudott választ adni több, újonnan felmerülő problémára: a méretcsökkenésre, a hozzáférési idő lerövidítésére, vagy az adatátvitel sebességének növelésére.

Az SSD-knél nagyságrendekkel javult az adatok elérhetősége: a véletlenszerű hozzáférés százszor-ezerszer gyorsabb lehet, mint a merevlemezeké. Az adatátvitel sebessége is jócskán megnőtt: a merevlemezek 20-40 megabájt/másodperces írási/olvasási sebességével szemben az SSD legalább 200 megabájt/másodperces írási és ennél négyszer nagyobb olvasási sebességet kínál, de elméletileg lehetséges a gigabájtos adatátvitel is.

5.1 HDD és SSD sebesség tesztek

2. táblázat: SSD-k és HDD-k írási, olvasási sebességének összehasonlítása

3. táblázat: SSD típusok maximális írási, olvasási sebessége

5.2 A Computer Klinika SSD tesztje

„A teszthez egy HP Compaq 6710b notebookot használtak. Intel Core 2 duo processzorral, 2GB RAM-mal és w 2k3 operációs rendszerrel:

Az ssd ocz márkájú 64GB-os SSD eredményei:

o ssd boot: 50sec

o ssd hibernálás: 23 sec

o ssd hibernálásból visszaállítás: 40 sec

o másolás helyben 1GB feletti állomány esetén:

20000 kilobyte/sec --> 45000 kilobyte/sec között

A hdd egy hitachi 7200 fordulatszámú(!) lemez:

o hdd boot: 80 sec

o hdd hibernálás: 35 sec

o hdd hibernálásból vissza: 50 sec

o másolás helyben 1GB feletti állomány esetén:

7000 kilobyte/sec --> 17000 kilobyte/sec között, de inkább az alsó végén az intervallumnak.

Azaz ugyan ezt az összehasonlítást egy normál 5400-as fordultaszámú HDD-vel elvégezve az alábbi eredmények várhatóak:

o hdd boot: 106 sec

o hdd hibernálás: 47 sec

o hdd hibernálásból vissza: 67 sec

o másolás helyben 1GB feletti állomány esetén: 4500 kilobyte/sec --> 13000 kilobyte/sec

Ez azért fontos, mivel a jelenleg kapható notebookok, netbookok többségét 5400 fordulat/perc-es háttértárakkal árulják.” [29]

[1] DAT: Digital Audio Tape, magyarul: Digitális hang-kazetta

[2] CD-ROM: Compact Disc Read Only Memory

[3] Írható CD: CD Recordable

[4] WORM: Write Once Read Many

[5] Újraírható CD: CD Rewritable

[6] CD-MO: Compact Disc - Magneto-Optical

[7] DVD: Digital Versatile Disc (digitális sokoldalú lemez), vagy Digital Video Disc

[8] EEPROM: Electronically Erasable and Programmable ROM

Writing Services

Essay Writing
Service

Find out how the very best essay writing service can help you accomplish more and achieve higher marks today.

Assignment Writing Service

From complicated assignments to tricky tasks, our experts can tackle virtually any question thrown at them.

Dissertation Writing Service

A dissertation (also known as a thesis or research project) is probably the most important piece of work for any student! From full dissertations to individual chapters, we’re on hand to support you.

Coursework Writing Service

Our expert qualified writers can help you get your coursework right first time, every time.

Dissertation Proposal Service

The first step to completing a dissertation is to create a proposal that talks about what you wish to do. Our experts can design suitable methodologies - perfect to help you get started with a dissertation.

Report Writing
Service

Reports for any audience. Perfectly structured, professionally written, and tailored to suit your exact requirements.

Essay Skeleton Answer Service

If you’re just looking for some help to get started on an essay, our outline service provides you with a perfect essay plan.

Marking & Proofreading Service

Not sure if your work is hitting the mark? Struggling to get feedback from your lecturer? Our premium marking service was created just for you - get the feedback you deserve now.

Exam Revision
Service

Exams can be one of the most stressful experiences you’ll ever have! Revision is key, and we’re here to help. With custom created revision notes and exam answers, you’ll never feel underprepared again.