Přenosná paměťová média

ver. 21.10.2012

Přenosná paměťová média

Přenosná paměťová média Jsou to média, pomocí nichž uživatel může snadno přenášet data z jednoho počítače na druhý, popř. archivovat data mimo počítač (např. pro potřeby zálohování) Disketa Rotační médium s magnetickým záznamem – stejný fyzikální princip jako u pevného disku. Dříve též nazývána pružný disk (floppy disc) – starší verze disket měly poddajný pružný obal. Teprve poslední řada disket velikosti 3,5 palce dostala pevnější obal z tvrdého plastu. Disketa je dnes na ústupu, do stolních počítačů se již většinou disketová mechanika nemontuje. V roce 2007 mělo instalovanou disketovou mechaniku jen asi 2% nových počítačů.

Obr 2

Obr 1

Vlastnosti: • Médium s magnetickým záznamem – plastový kotouč s feromagnetickou vrstvou • Data jsou organizována v soustředných kružnicích – stopách, dělených na sektory, tedy podobně jako u pevného disku (viz obr. 2) • Využívány jsou obě strany disku, z každé strany přiléhá na disk jedna hlava • Hlavy jsou v kontaktu s povrchem disku – i při ohleduplném používání dochází k postupnému opotřebení záznamové vrstvy • Postupným vývojem se zmenšoval průměr kotouče (8“ ► 5,25“ ► 3,5“) a zároveň zvyšovala hustoty záznamu. • Poslední rozšířené provedení 3,5“ disket mělo kapacitu 1,44 MB (viz obr. 1) • Disketa se vkládá do disketové mechaniky, která je připojena k vlastnímu řadiči na základní desce. Disketa byla hlavní médium pro externí ukládání dat po dobu 20 let (od počátku PC v roce 1981 po zhruba rok 2000). Ústup disket způsobily jak jejich vlastnosti – malá kapacita, přenosová rychlost a spolehlivost – tak rozšíření CD-R, CD-RW, DVD-R, DVD-RW, DVD-RAM médií, USB Flash disků, přenosných pevných disků a v neposlední řadě různých internetových úložišť dat. Diskety mají dnes jistý význam při servisních úkonech, protože přes své nevýhody je fakt, že z diskety dokážou nastartovat i historické operační systémy i na historickém hardwaru, startovací diskety lze užít k aktualizaci BIOSu na základní desce, když ostatní možnosti selžou. I tyto výhody dnes pomalu mizí, protože současné systémy dokáží startovat jak z CD/DVD, tak z USB disků. Disketa je v informatice tak notoricky známá, že její symbol se dodnes používá v programech pro funkci „Uložit“ a to i v programech, které vznikly v pozdější, „nedisketové“ době. 1/9

Obr 3

ver. 21.10.2012


Optická paměťová média Využívají pro čtení, popřípadě i pro zápis světlo. V běžné praxi uživatele výpočetní techniky se nejčastěji setkáme s médii CD a DVD. CD-ROM CD médium bylo původně vyvinuto pro digitální záznam zvuku (1979 – Sony, Philips), později byla přidána technická specifikace pro využití jako paměťové médium pro výpočetní techniku. Nejdříve specifikace pro CD-ROM, poté CD-R, následně CD-RW. CD médium je plastový (polykarbonát) kotouč o průměru 120 mm, tloušťky 1,2 mm, původně koncipovaný pro 74 min zvukového záznamu – později rozšířeno na 80 min. Kromě nosného polykarbonátového kotouče obsahuje disk vrstvu se samotným záznamem a další vrstvy (ochranné, potisk , atd. podle druhu média. V případě použití CD jako datového nosiče – tedy CD-ROM – je kapacita 650 MB (74 minutový nosič) nebo 700 MB (80 minutový nosič). Prakticky se používají jen média 700 MB/80 min. Data jsou zaznamenána v hliníkové záznamové vrstvě. Záznam vzniká přímo při výrobě lisováním pomocí matrice do hliníkové vrstvy. Jelikož pro daný datový obsah se musí vyrobit matrice, je výroba finančně přijatelná až od určitého počtu kusů. Lisováním se v záznamové vrstvě vytvoří prohlubně – tzv. pits, „rovná“ místa, kde nejsou prohlubně se nazývají lands. Land odráží dopadající světlo, pit nikoliv. Informace není zaznamenána stylem „pit=0, land=1“ (nebo naopak), ale log. 1 znamená přechod pit-land, log. 0 znamená žádnou změnu, tedy land-land. Odražené světlo se snímá a vyhodnocuje se z něj zaznamenaná informace. 1. land 2. rovina, na kterou je zaostřen dopadající paprsek (ohnisko) 3. pit 4. ochranný krycí lak – na něm je ještě většinou potisk 5. reflexní vrstva (hliník) 6. polykarbonátový kotouč I. CD disk II. fokusační systém III. fotodioda – přijímá světlo odražené od disku IV. kolimátor – soustředí světlo na fotodiodu V. laser VI. optický hranol s polopropustným zrcadlem

2/9

Obr 4

ver. 21.10.2012


Geometrie dat na CD – neboli fyzické uspořádání dat na disku Na rozdíl od pevných disků a disket, kde jsou data uspořádána v soustředných kružnicích (stopách), na CD je jen jedna dlouhá spirála rozdělená na sektory, hustota dat je podél celé spirály stejná. Tato spirálová stopa začíná u středu CD a její celková délka je asi 6 km. Velikost sektoru je 2352 B, celý sektor ale nelze využít pro naše data, protože část sektoru tvoří pomocná data pro synchronizaci a adresaci sektoru (aby CD mechanika potřebný sektor vůbec nalezla) a další část sektoru (288 B) je využita pro tzv. opravný kód. V případě, že je některá část sektoru nečitelná, lze z opravného kódu tyto chybějící data rekonstruovat. Tento mechanismus zajistí, že sektor je bezchybně čitelný i při drobném poškrábání disku, ušpinění, otisky prstů, apod. V případě, že je poškozena velká část sektoru, informace nelze obnovit a čtení dat skončí chybovým hlášením a soubor, který obsahuje vadný sektor je prohlášen za nečitelný. Z toho plyne, že s CD je třeba zaházet ohleduplně, chránit je před poškozením. CD ukládáme do obalu (prevence ušpinění a poškrábání), nesaháme na aktivní stranu disku (otisky prstů – i čistá pokožka je přirozeně mastná). CD-R R = recordable – CD disk s možností záznamu. Záznam je možný jen jednou, mazání ani změna zapsaných dat nejsou možné. Záznam se provádí laserem, ale s vyšším výkonem, než při čtení. Záznam probíhá na jiném fyzikálním principu, než u továrně lisovaných CD. Na to, aby laser vypálil pity do kovové vrstvy, prostě nemá :-) Na médiu se nachází kovová odrazná vrstva, ale bez pitů. Pouze je v ní předlisovaná souvislá drážka, aby se měl zapisovací laser čeho „přidržet“ (obr 5).

Obr 6

Obr 5 Zásadní rozdíl CD-R spočívá v přítomnosti vrstvy se záznamovým barvivem. Právě do této vrstvy probíhá záznam. Místo, kde má být vytvořen pit, se záznamovým laserem zahřeje na teplotu asi 300 °C. Tímto zahřátím změní barvivo v daném místě optické vlastnosti, jednoduše řečeno ztratí průhlednost, ještě jednodušeji (hodně jednoduše) řečeno – speče se na škvarek a zčerná. :-) Tím je dosaženo stejného efektu, jako vylisováním pitu u CD-R – vytvořilo se místo, které neodráží světlo. Reflexní vrstva se u kvalitních médií vyrábí z 24-karátového zlata, u levnějších médií pro běžné použití ze stříbra. Zlato má výhodu ve své chemické stálosti. Nekoroduje ani nereaguje s barvivem, což má příznivý vliv na dlouhodobou životnost média a záznamu na něm. Struktura vrstev CD-R je na obr. 5. Geometrie dat na CD-R je stejná jako u CD-ROM. 3/9

ver. 21.10.2012


Logická struktura dat na CD-R Tato problematika má velký praktický význam, protože určuje volby, které nastavujeme ve vypalovacím programu. Tedy týká se každého uživatele, který při práci s počítačem potřebuje vypalovat CD. Logická struktura na rozdíl od geometrie dat neřeší stopy, sektory, apod. Je to organizace dat na vyšší úrovni, na úrovni souborů. Data jsou členěna do sekcí – session. Pokud CD-R obsahuje více sekcí, označuje se jako multisession. Pokud disk obsahuje jen jednu sekci, označujeme jej singlesession, ve vypalovacím softwaru je tato volba často označena jako no multissesion. Pokud jsou na jednom CD-R data (soubory a složky) rozložena ve více sekcích, stejně to nepoznáme, data se nám zobrazí jednolitě. Např. v první session máme 4 soubory, v druhé session máme 5 souborů. Otevřeme CD a vidíme 9 souborů pohromadě. K čemu je tedy multisession? Napřed obrázek. Při záznamu session se kromě samotných dat ještě zapíše startovací blok – Lead In a koncový blok – Lead Out. Pokud má být na disku jenom jedna session, zapíše se ještě TOC – table of contens, tabulka popisující umístění položek na disku. Tímto se zároveň provede tzv. uzavření disku a na disk už nebude možno nic zapsat, i když z celkové kapacity 700 MB obsadíme třeba jen 3 MB. Což je poněkud neúsporné, ne vždy ale máme po ruce tolik dat, abychom zaplnili celý disk. Tento problém řeší multissesion. Tuto volbu musíme ve vypalovacím software nastavit, jinak nám provede singlesession a CD uzavře. Při multisession se pro první session zapíší data, Lead In, Lead Out, ale nezapíše se TOC, CD se tedy neuzavře, zapsaná data z první session jsou čitelná a zároveň je zbytek kapacity CD-R dostupný pro budoucí zápis dalších dat. Další zápis provedeme jako další session a to můžeme opakovat, dokud CD-R Obr 7 nezaplníme. U poslední session ještě provedeme zápis TOC a CD se uzavře. Na obr. 7 je příklad CD-R se dvěma session. Při čtení multissesion CD-R mechanika postupuje od poslední (nejmladší) session k první (nejstarší) session a „zcelí“ data dohromady, takže se jeví jednolitě. Pokud je disk uzavřen, má to mechanika jednodušší, řídí se údaji v TOC a nemusí zkoumat jednu session po druhé.

4/9

ver. 21.10.2012


Shrnutí multisession – výhody a nástrahy ✔ Možnost postupného plnění CD-R až do vyčerpání kapacity ✗ Není vhodné dělat příliš malé session. Má to dva důvody: ▹ Pokud jsou session malé, je jich mnoho a trvá mechanice příliš dlouho, než je analyzuje a zcelí. ▹ Kromě samotných dat se v každé session zapisuje Lead In a Lead Out. Velikost Lead In je 9 MB, velikost Lead Out v první session je 13,5 MB, velikost Lead Out v každé z dalších session je 4,5 MB. To znamená že v první session kromě našich dat je nutno zapsat ještě navíc 22,5 MB, v dalších session pak 13,5 MB. Pokud tedy např. budeme dělat jednotlivé session po cca 14 MB, zjistíme, že máme zapsáno po nějaké době slabých 350 MB a disk je přitom plný. Zbytek zabírají jednotlivé Lead In a Lead Out. CD-RW RW = re-writable, čili opakovaně zapisovatelný CD disk. Platí pro něj všechno, co bylo uvedeno u CD-R. Po zaplnění je ale možno jej celý smazat a použít znovu. Počet smazání je limitující pro životnost média. DVD digital versatile disc, versatile = víceúčelový Zatímco u CD byl první záměr digitální záznam hudby, u DVD se předem počítalo kromě videa i s využitím jako nosič dat pro obecné použití. Fyzikální princip je shodný s CD, stejné jsou i rozměry média, vyšší je kapacita. Hustota záznamu je tedy vyšší. Prakticky se díky tomu DVD liší od CD kratší vlnovou délkou světla z laseru při čtení či záznamu, v případě DVD-R médií jiným druhem barviva v záznamové vrstvě. Jelikož rozměry média jsou shodné jako u CD, není velký problém vyrábět mechaniky pracující s oběma médii. Parametry: • provedení jednovrstvé nebo dvouvrstvé – dvě záznamové vrstvy na sobě, laserová optika dokáže přeostřením určit, která vrsva bude čtena či zapisována • možno i provedení oboustranné – čili maximální počet vrstev až 4 • kapacita jedné vrstvy: 4,7 GB = 4,38 GiB (viz článek „Jednotky množství informace, předpony“) • nejčastější provedení v praxi: jednostranné jednovrstvé nebo jednostranné dvouvrstvé Druhy médií • DVD-ROM – podobně jako CD-ROM lisované médium s pevně daným obsahem • DVD-R, DVD-RW – funkčně odpovídá CD-R, CD-RW • DVD-R DL – zapisovatelné DVD se 2 záznamovými vrstvami • DVD+R, DVD+RW – z hlediska uživatele totožné jako DVD-R, DVD-RW, mechaniky zvládají oba druhy Blu-Ray Vysokokapacitní optické disky, využívané např. pro distribuci fimů s vysokým rozlišením nebo pro 5/9

ver. 21.10.2012


zálohování větších datových objemů. Má být nástupcem DVD. Obecně zápis na optická média (CD, DVD) kvůli technologickému rozvoji během posledních let ztrácí na zájmu uživatelů, nicméně pro běžného uživatele je CD nebo DVD levnou a dostupnou možností zálohování či archivace dat. Životnost médií závisí na kvalitě materiálů a zpracování, vyrábějí se i speciální média, u nichž výrobce garantuje vysokou životnost. Mechaniky pro optická média Obecně vypadají všechny stejně – zepředu je zásuvka pro vložení média („šuplík), vzadu jsou konektory pro připojení napájení, rozhraní pro připojení k řadiči. Dnes se výhradně používá rozhraní SATA, dříve bývalo běžné rozhraní IDE (PATA). V tom případě byla ještě vzadu propojka pro nastavení master/slave (jako u pevných disků).

Obr 8

Obr 9: Detail optické hlavy

Rychlost čtení nebo zápisu na optických mechanikách se udává v násobcích základní rychlosti. V případě CD mechanik je základní rychlost 150 KB/s a násobky sahají až po 52x, v případě DVD je základní rychlost 1350 KB/s a násobky do 22x

6/9

ver. 21.10.2012


USB flash disk Využívá paměti Flash EEPROM (viz článek „Procesory a paměti“), uzpůsobený je pro připojení do portu USB. Na obrázku je vidět vlevo částečně USB konektor. Větší integrovaný obvod (čip) je samotná Flash paměť. Menší čip je řadič – jednak komunikuje s paměťovým čipem a také slouží jako převodník pro přenos dat po rozhraní USB. Moderní operační systémy mají podporu USB Mass Storage, což z hlediska uživatele znamená, že zasune Flash disk a objeví se mu nová disková jednotka, se kterou může okamžitě pracovat. Dnes to považujeme za samozřejmost, ale Obr 10: Odkrytovaný flash disk např. v systému Windows 98 bylo nutno pro Flash disk instalovat ovladač od výrobce, což značně omezovalo základní výhodu Flash disku: snadnou přenosnost. Jako zařízení standardu Mass Storage se chová většina přístrojů s flash pamětí: fotoaparáty, mobilní telefony, kapesní přehrávače hudby, čtečky paměťových karet, externí pevné disky. Pro uživatele to znamená, že v případě potřeby může např i fotoaparát použít jako flash disk k uložení libovolného druhu dat. Paměťové karty Jsou to flash paměti, v podstatě je to jenom paměťový čip ve vhodném pouzdře, ke své činnosti potřebuje ještě řadič, který je ale součástí zařízení, do kterého se karta zasouvá. Používá se ve fotoaparátech, mobilních telefonech, kapesních přehrávačích hudby. Při použití v počítači musíme mít čtečku paměťových karet, která se zapojuje do USB. V noteboocích je čtečka standardní vybavení. Paměťové karty jsou ve více provedeních (standardech), asi nejběžnější je SD karta.

Obr 11: Různé rozměry SD karet 7/9

ver. 21.10.2012


Externí pevné disky

Obr 12 Na obrázku 12 je odkrytovaný externí disk. Pouzdro (tzv. hdd box) obsahuje běžný interní disk v provedení PATA nebo SATA a elektroniku, která se stará o přenos dat po rozhraní USB nebo FireWire. Box na obrázku má obě rozhraní. Většina boxů má jenom USB. Externí disky se prodávají buď jako kompletní nebo jako prázdné boxy, do kterých si uživatel umístí svůj pevný disk. Zobrazený box obsahuje pevný disk 3,5“, další varianta je box 2,5“, který je menší a navíc často nevyžaduje samostatný napájecí zdroj, protože si vystačí s napájením po USB. Podstatně rychlejší variantou je připojení externích disků přes rozhraní e-SATA. Nedosahují ale takového rozšíření jako disky USB. Rozmach velkokapacitních externích úložišť, ať už jde o pevné disky nebo flash paměti, způsobil útlum zájmu o ukládání dat na optická média. Objem ukládaných dat narůstá, objem úložišť také, technickým problémem ale zůstává trvanlivost uložení opravdu jedinečných dat po dlouhou dobu. Otázka by mohla znít třeba takto: „Prohlédnou si fotky z mého digitálního fotoaparátu moje vnoučata?“ Toto nás může třeba napadnout při prohlížení papírové svatební fotografie svojí babičky. Pokud se tímto problémem začneme zabývat a pátrat po informacích, zjistíme, že není 8/9

ver. 21.10.2012


problém ani v domácích podmínkách uložit terabajty dat, ale problém nastává, jestliže si chci zodpovědně odpovědět na otázku: „Mám dostatečně zajištěno, že si fotky nebo videozáznamy mých blízkých (kteří možná už ani nebudou tou dobou mezi námi) budu moci prohlédnout po době delší než 10 let?“ Příčiny problému jsou dvě: 1. trvanlivost záznamu na médiu (najdu po 20 letech na mém DVD s fotkami vůbec nějaká „fyzicky“ čitelná data, nebo mezitím barvivo v záznamové vrstvě „vyhnilo“?) 2. kompatibilita média (budu mít ono DVD po 20 letech vůbec do čeho strčit?) Řešení není jednoduché ani pohodlné – spočívá v několika zásadách. Používání kvalitních médií (DVD-R z cenové akce v Lidlu asi nebudou to pravé ořechové). Data uchovávat souběžně na více nosičích. Po čase kontrolovat a překopírovat na jiné médium. Tím se řeší i problém 2.

9/9

Přenosná paměťová média

Recommend Documents