Festplattenspeicher

Festplattenspeicher (auch manchmal genannt Antriebspeicher) ist eine allgemeine Kategorie von Speichermechanismen, bei denen Daten von verschiedenen elektronischen, magnetischen, optischen oder mechanischen Änderungen an einer Oberflächenschicht von einem oder mehreren rotierenden Scheiben aufgezeichnet werden. EIN Festplattenantrieb ist ein Gerät, das einen solchen Speichermechanismus implementiert. Bemerkenswerte Typen sind die Festplatte (HDD) mit einer nicht abliefen Festplatte, die Diskettenlaufwerk (FDD) und es abnehmbar Disketteund verschiedene Optische Scheibenfahrten (Ungerade) und zugeordnet optische Scheibe Medien.

(Das Rechtschreibung Scheibe und Rabatt werden austauschbar verwendet, außer wenn Marken eine Verwendung ausschließen, z. Das Compact Disc -Logo. Die Wahl einer bestimmten Form ist häufig historisch, wie bei IBMs Verwendung der Scheibe Form ab 1956 mit dem "IBM 350 Festplattenspeichereinheit").

Sechs Festplattenlaufwerke
Drei Diskettenfahrten
Ein CD-ROM (optischer) Disc-Laufwerk

Hintergrund

Audio Informationen wurden ursprünglich von analogen Methoden aufgezeichnet (siehe Tonaufnahme und Reproduktion). Ähnlich das Erste Videoscheibe verwendete eine analoge Aufzeichnungsmethode. In der Musikindustrie wurde die analoge Aufnahme hauptsächlich durch Digital ersetzt optisch Technologie, bei der die Daten in einem digitalen Format mit optischen Informationen aufgezeichnet werden.

Das erste kommerzielle Speicher für digitale Datenträger war das IBM 350 die 1956 als Teil der verschifft wurden IBM 305 RAMAC Computersystem. Das ZufallszugriffEs wurde eine Speicherung von Scheiben mit niedriger Dichte entwickelt, um die bereits verwendeten zu ergänzen Sequentieller Zugriff, hochdichte Speicherung zur Verfügung gestellt von Klebebandfahrten Verwendung Magnetband. Kräftige Innovationen in der Festplattenspeichertechnologie in Verbindung mit weniger kräftigen Innovationen im Bereich Bandlager haben den Unterschied in den Akquisitionskosten pro Verringerung Terabyte zwischen Festplattenspeicher und Bandspeicher; Die Gesamtbetriebskosten für die Datenverantwortung an Festplatten einschließlich Strom und Management bleiben jedoch größer als die des Bandes.[1]

Die Speicherspeicherung wird jetzt sowohl im Computerspeicher als auch im elektronischen Unterhaltungsspeicher verwendet, z. B.. Audio -CDs und Video -Discs (VCD, Standard -DVD und Blu-Ray).

Daten zu modernen Scheiben werden in festen Längenblöcken gespeichert, normalerweise genannt Sektoren und variiert in Länge von einigen hundert bis viele Tausenden von Bytes. Die Brutto -Disk -Antriebskapazität ist einfach die Anzahl der Scheibenoberflächen, die die Anzahl der Blöcke/Oberflächenzeiten der Anzahl der Bytes/Blocks. In Sicherheit Legacy IBM CKD fährt Die Daten wurden auf magnetischen Scheiben mit variablen Längenblöcken gespeichert, die als Datensätze bezeichnet wurden. Die Rekordlänge könnte auf und zwischen Scheiben variieren. Die Kapazität nahm aufgrund der erforderlichen Lücken zwischen den Blöcken ab, da die Rekordlänge abnahm.

Zugangsmethoden

Digitale Disketten sind Blockspeichergeräte blockieren. Jede Festplatte ist in logisch unterteilt Blöcke (Sammlung von Sektoren). Blöcke werden mit ihren behandelt Logische Blockadressen (LBA). Lesen Sie oder schreiben Sie auf die Festplatte auf die Granularität von Blöcken.

Ursprünglich war die Festplattenkapazität ziemlich niedrig und wurde auf verschiedene Arten verbessert. Verbesserungen in der mechanischen Konstruktion und Herstellung ermöglichten kleinere und präzisere Köpfe, was bedeutet, dass mehr Tracks auf jeder Festplatte gespeichert werden konnten. Fortschritte bei Datenkomprimierungsmethoden ermöglichten es, weitere Informationen in jedem der einzelnen Sektoren zu speichern.

Das Laufwerk speichert Daten auf Zylinder, Köpfe und Sektoren. Die Sektoreneinheit ist die kleinste Größe der Daten, die in einem Festplattenlaufwerk gespeichert werden sollen, und in jeder Datei werden viele Sektoreneinheiten zugewiesen. Die kleinste Entität in einer CD wird als Rahmen bezeichnet, das aus 33 Bytes besteht und sechs vollständige 16-Bit-Stereoproben enthält (zwei Bytes × zwei Kanäle × sechs Proben = 24 Bytes). Die anderen neun Bytes bestehen aus acht Circ-Fehlerkorrektur-Bytes und einer Subcode Byte für Kontrolle und Anzeige verwendet.

Die Informationen werden vom Computerprozessor an den BIOS in einen Chip gesendet, der die Datenübertragung steuert. Dies wird dann über einen Multi-Draht-Anschluss an die Festplatte geschickt. Sobald die Daten auf die Leiterplatte des Laufwerks empfangen werden, werden sie übersetzt und in ein Format komprimiert, mit dem das individuelle Laufwerk auf der Festplatte selbst speichern kann. Die Daten werden dann an einen Chip auf der Leiterplatte übergeben, der den Zugriff auf das Laufwerk steuert. Das Laufwerk ist in Sektoren von Daten unterteilt, die auf einem der Seiten eines der internen Scheiben gespeichert sind. Eine Festplatte mit zwei interner Festplatten speichert in der Regel Daten auf allen vier Oberflächen.

Die Hardware auf dem Laufwerk teilt dem Aktuatorarm mit, wo er sich für die entsprechende Spur entscheiden soll, und die komprimierten Informationen werden dann an den Kopf gesendet, der die physikalischen Eigenschaften ändert, optisch oder magnetisch jedes Byte auf dem Laufwerk, wodurch so gespeichert wird die Information. Eine Datei wird nicht linear gespeichert, sondern wird am besten zum schnellsten Abruf gehalten.

Rotationsgeschwindigkeit und Spurlayout

Vergleich verschiedener Formen von Festplattenspeichern mit Spuren (nicht in der Ebene); Green bezeichnet Start und Red bezeichnet das Ende.
* Einige CD-R (W )- und DVD-R (W)/DVD+R (W) -Recore arbeiten in ZCLV-, CAA- oder CAV-Modi.

Mechanisch gibt es im Laufwerk zwei verschiedene Bewegungen. Eines ist die Rotation der Scheiben im Gerät. Die andere ist die Seite zu Seite des Kopfes über die Scheibe, wenn er sich zwischen den Spuren bewegt.

Es gibt zwei Arten von Festplattenrotationsmethoden:

Die Trackpositionierung folgt auch zwei verschiedenen Methoden über Festplattenspeichergeräte. Speichergeräte, die darauf ausgerichtet sind, Computerdaten zu halten, z. B. HDDs, FDDs, Iomega Zip -LaufwerkeVerwenden Sie konzentrische Tracks, um Daten zu speichern. Während eines sequentiellen Lese- oder Schreibvorgangs wird nach dem Laufwerk auf alle Sektoren in einer Spur zugegriffen. Dies führt zu einer momentanen Verzögerung des Datenflusss zwischen dem Gerät und dem Computer. Im Gegensatz dazu verwenden optische Audio- und Video -Discs eine einzelne Spiral- Spur, der am innersten Punkt auf der Scheibe beginnt und kontinuierlich bis zur Außenkante fließt. Beim Lesen oder Schreiben von Daten müssen der Datenfluss nicht gestoppt werden, um die Spuren zu wechseln. Dies ähnelt den Vinylaufzeichnungen, mit Ausnahme der Vinylrekorde, die am äußeren Rand begonnen und in Richtung des Zentrums eingesperrt sind.

Schnittstellen

Die Festplattenantriebsschnittstelle ist der Mechanismus/Protokoll der Kommunikation zwischen dem Rest des Systems und dem Festplattenlaufwerk selbst. Speichergeräte, die für Desktop- und mobile Computer in der Regel bestimmt sind AN EINER (Pata) und Sata Schnittstellen. Unternehmenssysteme und High-End-Speichergeräte werden normalerweise verwendet Scsi, SAS, und Fc Schnittstellen zusätzlich zu einigen Verwendung von SATA.

Grundbegriffe

  • Festplatte - bezieht sich im Allgemeinen auf magnetische Medien und Geräte.
  • CD - erforderlich, die von Marken für bestimmte optische Medien und Geräte gefordert werden.
  • Platte - eine einzelne Aufzeichnungsscheibe. Ein Festplattenlaufwerk enthält eine Reihe von Platten. Entwicklungen in der optischen Technologie haben zu mehreren Aufzeichnungsebenen geführt DVDs.
  • Spindel - das Spinnen Achse auf denen die Platten montiert sind.
  • Rotation - Platten drehen; Zwei Techniken sind häufig:
    • Konstante Winkelgeschwindigkeit (CAV) hält die Festplatte mit einer festen Geschwindigkeit, gemessen in Revolutionen pro Minute (U / min). Dies bedeutet, dass die Köpfe mehr Entfernung pro Zeiteinheit auf den äußeren Spuren abdecken als auf den inneren Spuren. Diese Methode ist typisch für Computer -Festplatten.
    • Konstante lineare Geschwindigkeit (CLV) hält die Entfernung von den Köpfen pro Zeiteinheit fest. So muss sich die Festplatte verlangsamen, wenn sich der Arm zu den äußeren Spuren bewegt. Diese Methode ist typisch für CD fährt.
  • Track - Der Kreis der aufgezeichneten Daten auf einer einzelnen Aufzeichnungsfläche einer Platte.
  • Sektor - Ein Segment einer Spur
  • Niedrig Formatierung - Gründung der Spuren und Sektoren.
  • Kopf - das Gerät, das die Informationen - magnetisch oder optisch - auf der Scheibeoberfläche liest und schreibt.
  • Arm - Die mechanische Baugruppe, die den Kopf stützt, wenn er sich ein- und auszieht.
  • Zeit suchen - Die Zeit benötigt, um den Kopf in eine neue Position (spezifische Spur) zu bewegen.
  • Rotationslatenz - Durchschnittliche Zeit, sobald der Arm auf dem richtigen Weg ist, bevor ein Kopf über einem gewünschten Sektor liegt.
  • Datenübertragungsrate - Die Rate, mit der Benutzerdatenbits von oder auf das Medium übertragen werden. Technisch gesehen würde dies genauer berechtigt "grobe" Datenübertragungsrate.

Siehe auch

Verweise

  1. ^ Richard L. Moore; et al. (3. Mai 2007). "Datenträger- und Bandspeicherkostenmodelle" (PDF). San Diego Supercomputer Center, UCSD. Abgerufen 20. Februar 2013.