Háttértár

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
(Háttértároló szócikkből átirányítva)
Ugrás a navigációhoz Ugrás a kereséshez
A merevlemez (angolul hard disk drive, rövidítése HDD), olyan háttértároló hardverelem, ami az adatokat kettes számrendszerben ábrázolva, a mágnesezhető réteggel bevont, forgó lemezeken tárolja.

A háttértár olyan számítógépes hardverelem, mely nagy mennyiségű adatot képes tárolni, és azokat a számítógép kikapcsolása után is megőrzi. Erre azért van szükség, mert a számítógép műveleti memóriájában csak ideiglenesen lehet adatot tárolni, ennek tartalma a számítógép kikapcsolása után törlődik. A mai számítógépek legtöbbje digitális, azaz számokkal dolgozik, minden adatot (kép, hang, egyéb) számokká alakítva kap meg, így számokat dolgoz fel és azokat kell, hogy eltárolja. A tároló eszközök különböző (mechanikai, mágneses, elektronikus és optikai) elveken tárolják az adatokat.

Fajtái[szerkesztés]

Mágneses tárak[szerkesztés]

Mágneses huzal[szerkesztés]

Mágnesdob[szerkesztés]

Az Ural számítógépek mágnesdobja

A mágnesdob történelmileg a számítástechnika legrégebbi digitális mágneses tárolója. A mágnesdobos tárolót, mint mágneses elvű adattároló eszközt, Gustav Tauschek osztrák mérnök és informatikus találta fel Ausztriában, 1932-ben.[1][2] 1950 és 1960 között ez volt a legelterjedtebb tároló. Ezen tárolták a programokat és a különböző adatokat is. A korai számítógépekben a mágnesdob az elsődleges és a másodlagos tároló szerepét is betöltötte: gyorsasága miatt alkalmas volt operatív tárnak is (ez a mostani gépek RAM memóriájának felel meg), valamint a háttértár szerepét is betölthette.

A mágnesdob egy ferromágneses anyaggal borított fém henger. Maga a henger nem mágneses anyagból készült, a mágneses réteget a henger felületére vitték fel galvanizálással. A mágnesezhető anyag általában nikkel-kobalt keverék (Ni-Co) volt. A henger egy vízszintes vagy függőleges tengely körül forgott nagy sebességgel. Az adatokat tároló csatornákat (track-eket) a dob felszínén helyezték el, és minden csatornához egy-egy rögzített, a mágneses réteggel nem érintkező olvasó/író fej tartozott.[3] Az olvasófejek rögzítettsége egyébként a mágneslemez és mágnesdob közti alapvető különbség: míg az előbbi esetében a lemez is és az olvasó fej is mozog, az utóbbinál csak a dob forog. Ez a megoldás mágnesdob esetében nagyságrendekkel rövidebb elérési időt biztosított. Az olvasófejeknél általában kihasználják a légpárna jelenséget, ezt gyakran külön légbefúvással segítik elő, ám a légellenállás és az elektromos zavarok csökkentése céljából a hengert vákuumban vagy légritkított térben is elhelyezhetik.

Az első tömeggyártású számítógép, az IBM 650, körülbelül 8,5 KiB méretű mágnesdob-memóriával rendelkezett, amelyet a későbbi 4-es modellben 17 KiB-ra növeltek. Az első Magyarországon épített elektronikus számítógép, az M–3 központi memóriájaként is mágnesdobot alkalmaztak, ennek kapacitása 4 KiB volt, 40 db. író-olvasó fejjel rendelkezett, a számítógépben 30 művelet/perc sebességen működött.[3]

A BSD operációs rendszerekben anakronizmusként mind a mai napig fennmaradt a /dev/drum elnevezés (drum = dob), amivel most a virtuális memóriát azonosítjuk.[4]

Ferritgyűrűs memória[szerkesztés]

Áram-járta vezető mágneses tulajdonságait használja ferromágneses anyagok felmágnesezésére, vagy ellenkező áramiránnyal átmágnesezésre. A két különböző állapot teszi lehetővé az információ tárolást. A felmágnesezett ferritgyűrű mágneses állapotát a tápfeszültség megszűnése után is megtartja, ezért rendszerösszeomlás esetén sem veszítjük a tárolt adatokat.

Az apró, néhány tized milliméteres gyűrűket külön nem rögzítik, azokat keretre feszített huzalokból álló háló tartja. Jellemző sűrűség a négyzet-milliméterenkénti egy gyűrű volt.

Mivel a vasmagok mágneses hiszterézise jelentősen függ a hőmérséklettől, szükséges volt, az állandó üzemi hőfok beállításához, a számítógépterem állandó hőmérsékletének biztosítása, hűtése.

Mágnesszalag[szerkesztés]

Analóg adatrögzítési módszerrel analóg jeleket (hang, kép) rögzítünk mint folytonos elektromágneses jeleket a mágneses mező erejét változtatva (hullámokat) a mágnesezett szalagon.

A számítástechnikában a mágnesszalagos adattárolást a háttértárak és archív tárak céljaira alkalmazzák, a mágnesszalag megjelenése óta egészen a jelenkorig. A mágnesszalagos tároló jellemzői a soros (lineáris, szekvenciális) hozzáférés és a viszonylag nagy elérési idő: egy adat elérése a szalag tekercselését is beleszámítva többször tíz másodperc ideig eltarthat, szemben például a mágneslemez milliszekundumos (3 nagyságrenddel kisebb) elérési idejével – amivel a mágneslemez már tetszőleges elérésű tárnak tekinthető. A digitális tárolásra használt mágnesszalagok megjelenési formája az egyszerű szalagtekercs, kazettába szerelt szalagtekercs és a végtelenített szalagtekercs, általában kazettában. A 8 csatornás „Cartridge” rendszerű végtelenített szalagos audiokazetták az 1960-as évek közepén jelentek meg, ezeket is használták néhány egyedi rendszerben digitális adattárolásra.[5] A „Cartridge” rendszert az 1980-as években kiszorította a kompakt kazetta. A személyi számítógépek korában elterjedt volt a számítógéphez csatlakoztatott kazettás mágnesszalag-egység, amelyben egyszerű audiokazettát használtak a digitális adat tárolására. A nagy- és közepes számítógépes rendszerekben elterjedt a szalagos meghajtó (streamer) egység, amelyet adatmentési és archiválási célokra alkalmaznak.

A digitális mágnesszalagok az adatokat kettes számrendszerben ábrázolva, egy mágnesezhető réteggel bevont, szalagon tárolják. Az első digitális mágnesszalag 1952-ben került a piacra.[6] Ez a lyukszalag mágneses változatának volt tekinthető. A szalagon 7 csatornán rögzítettek információt (6 csatornán adatot és a 7. csatornán az úgy nevezett paritáskódot.

ZIP lemez[szerkesztés]

A ZIP lemez tulajdonképpen a 3,5" floppy lemez utódja, amely nem futott be olyan nagy karriert. Rájöttek, hogy a hagyományos 3,5"-es FD (Floppy Disk) 1,44 MB tárkapacitása sokszor kevés. Nagyobb adat archiválásánál egyre többször kellett az adatokat szétdarabolni. Ezt általában tömörítőprogramokkal tették meg. Hosszadalmas folyamat volt ez, és ha hozzávesszük, hogy a floppy milyen könnyen sérült, akkor néha bizony sikertelennek is kell tekintenünk az adatok lementését. Ezért fejlesztették tovább a floppy-t: a fejlesztés eredménye lett a ZIP lemez, amelyre már kb. 100MB-nyi adat fért fel. Mivel a floppy elvén működött, így az olvasási, és főleg az írási sebessége ekkora adatmennyiségnél elfogadhatatlanul lassú volt. Sérülékenysége is hasonló volt elődjéhez, nem is beszélve a magas áráról - ezért sem terjedt el széles körben. Helyét az adatarchiválásban a CD-k vették át, amelyek jóval olcsóbbnak bizonyultak, és az adatátvitel is sokkal gyorsabb volt.A ZIP lemez így gyorsan feledésbe merült.

Merevlemez (winchester)[szerkesztés]

A merevlemezes egységben több, egymás felett elhelyezkedő, mágneses réteggel bevont könnyűfém lemezt helyeznek el. Az adatokat ebben az esetben író-olvasó fej segítségével lehet elérni, minden lemezhez tartozik egy-egy ilyen fej, amelyet egy fejmozgató egységre szerelnek fel. Az állandó sebességgel, gyorsan forgó lemezektől a fej kis távolságban mozog. A merevlemezek zárt külső borítása védi az adatokat tartalmazó lemezeket a külső mechanikai sérülésektől és szennyeződésektől. A merevlemezes tárolóban elhelyezkedő lemezek fizikai felépítése, sávokra, a sávok pedig szektorokra vannak beosztva. A merevlemezek nem egy szektort, hanem egyszerre többet kezelnek. A több egységből álló szektort klaszternek nevezzük. A merevlemezeket a számítógép házába építik be, a hordozható háttértárolók bármelyik számítógépben felhasználhatóak.

Az első merevlemezt az IBM angliai Winchester városa mellett található Hursley-parki laboratóriumában fejlesztették ki, ezért kapta a winchester nevet. Ez az elnevezés lassan feledésbe merül.

Hajlékonylemez (floppylemez)[szerkesztés]

A hajlékonylemez egy mindkét oldalán mágnesezhető réteggel ellátott műanyagból készült korong. A külső fizikai behatásoktól egy tok védi meg, aminek a belső oldala a nagyobb méretű lemezeknél filc borítású. A lemezt a használathoz nem kell (és nem is lehet) kivenni a tokjából. Az író-olvasó fejnek és a lemez forgató mechanikának a megfelelő rések ki vannak vágva a tokon.

Mágneses buborékmemória[szerkesztés]

Mágneskártya[szerkesztés]

Teljesítménymérés[szerkesztés]

A tárolók teljesítőképességére jellemző a másodpercben megadott t hozzáférési idő, a bitben kifejezett C kapacitás és a bitenkénti költség K.

A leggyakrabban használt memóriák teljesítőképessége; t – várakozási idő másodpercben, C – a kapacitás bitben, K – a mágnesdobra vonatkoztatott relatív költség

tároló t C K
ferritgyűrűs 10
mágnesdob 1
mágneslemez 5.…5.
mágnesszalag 10…500

Optikai tárak[szerkesztés]

A különböző szabványos CD és DVD lemezek, optikai tárak 1.2 mm vastag 120 mm átmérőjű polikarbonát diszkek amelyeket egy nagyon vékony alumínium réteggel tesznek fényvisszaverővé.

Az adatok tárolása a lemez felületébe égetett vagy nyomott apró lyukacskák (pits) segítségével történik. Ezek a lyukacskák (pits) a lemez közepéből kiinduló spirál mentén kerülnek elhelyezésre. A lemezek tároló kapacitása elsősorban az olvasásra használt lézer fény hullámhosszának a függvénye, minél rövidebb hullámhosszú fényt használunk annál több és kisebb lyukacskát (pits) tudunk elhelyezni egy-egy lemez felszínén. A lemezen található lyukacskák nem közvetlenül jelentenek 0 vagy 1 logikai értéket, hanem a változásukat felhasználva úgy nevezett NRZi kódolási sémát használnak.

Compact Disc (CD)[szerkesztés]

Az első CD lemezt 1981-ben a Berlini Rádiótechnikai vásáron mutatták be. A CD lemezen a lemez olvasásánál használt 780 nanométer hullámhosszú közel infravörös lézerfény biztosította felbontásnak megfelelően az információ tárolásra szolgáló lyukacskák (pits) és az nyomok (tracks) közti távolság 1,6 µm. Ez a szabványos CD 12 cm átmérőjű lemezen maximálisan 900 MB információ tárolását teszi lehetővé.

A CD-lemezeknek, meghajtóknak ma több fajtáját különböztetjük meg. Az egyik típusa a CD-ROM. Ezeket a lemezeket gyárilag írják meg, ezután adatokat ráírni, illetve törölni nem lehet róluk. A CD-R típusú lemezek egyszer írhatók, s írás után már csak olvasni tudjuk a rajta lévő adatokat. Ilyen lemez írásához CD-író szükséges. A legújabb CD-k lehetővé teszik azt is, hogy a felírt adatokat letöröljük, s a lemezeket újraírjuk. Ezek a CD-RW típusú lemezek, amelyek írásához, törléséhez újraírható CD-meghajtó szükséges.

DVD[szerkesztés]

Az 1995-ben megjelent DVD lemezek olvasásánál 650 nanométer hullámhosszú vörös lézerfényt használnak. Ennek megfelelően az információ tárolásra szolgáló lyukacskák (pits) és a nyomok (tracks) közti távolságot 0,74 µm-re csökkenthették. Így a DVD lemezek maximális kapacitása 4,7 GB. További újításként bevezették a kétrétegű írást, ennek megfelelően a szabvány méretű lemezek kapacitását 8,5 GB-ra növelték.

Magas minőségű mozgóképek, filmek tárolására a CD kis tárolókapacitása miatt alkalmatlan, ezért új eszközt fejlesztettek ki, a DVD-t. A DVD lemezeken a filmeket tömörítve tárolják. Fizikai mérete megegyezik a CD lemez méretével, így a DVD meghajtók alkalmasak CD lemezek kezelésére is. A DVD lemezek fizikai felépítése hasonló a CD lemezekéhez, csak a bemélyedések egymástól való távolsága kisebb, mint a CD lemezeken. Ezáltal nagyobb az adatsűrűség, s nagyobb tárolókapacitás érhető el. A DVD lemezeknek létezik egy- és kétoldalas változata is. A CD-hez hasonlóan itt is van egyszer írható (DVD-R, DVD+) és újraírható (DVD-RW, DVD+RW).

Blu-ray[szerkesztés]

A hagyományos DVD lemezek továbbfejlesztett változata. Lényege, hogy amíg a szabványos DVD lemezek olvasására 650 nanométer hullámhosszúságú vörös fényű lézert használnak, addig ezeket a lemezeket 405 nm hullámhosszú ibolya színű lézer fénnyel lehet írni/olvasni. Így az információ tárolásra szolgáló lyukacskák (pits) és a nyomok (tracks) közti távolság 0,32 µm-re csökkent. Ez adattároláskor közelítőleg 10-szer nagyobb adatsűrűséget jelent.

Minidisc[szerkesztés]

Szilárd félvezető áramkörre épülő tárak[szerkesztés]

Pendrive[szerkesztés]

A pendrive egy parányi nyomtatott áramkört tartalmaz, a ráerősített fémcsatlakozóval, általában egy műanyag tokba téve. A csatlakozója a személyi számítógépeken elterjedt „A típusú” USB csatlakozó. Önálló áramforrásuk csak akkor van, ha egyéb szolgáltatással is rendelkeznek, például adatmenyiség-kijelzés vagy MP3-zenelejátszás, diktafon funkció.

CompactFlash[szerkesztés]

I-es és II-es típusú létezik belőle.

SONY Memory stick[szerkesztés]

(Std/Duo/Pro/MagicGate verzió)

Secure Digital[szerkesztés]

MMC[szerkesztés]

SmartMedia[szerkesztés]

xD-Picture Card[szerkesztés]

Papíralapú adattárak[szerkesztés]

Lyukszalag[szerkesztés]

A lyukszalag egy perforált leginkább papírból készült szalag, amelyet 20. században széleskörűen használtak adattárolásra és adat beviteli eszközként. A lyukszalagon a lyukak sorban helyezkedtek ezek számának megfelelően beszéltünk 5 illetve 8 csatornás lyukszalagokról. Az információt hordozó lyukak között egy – a szalagot aszimmetrikusan felosztó – apróbb lyuksor is található, mely a mechanikus szalagolvasók esetében a szalag továbbítását segítette. Ezeknek a lyukaknak a segítségével húzza a szalagot egy fogaskerék. Optikai olvasók esetében ezek révén ellenőrizhető, hogy oldalhelyesen van-e a lyukszalag az olvasóba befűzve.

Lyukkártya[szerkesztés]

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

Lyukkártyákat illetve azonos elven működő információtároló eszközöket már a 18. század közepén is használtak az automatizálás és az adatfeldolgozás területén. Ezek célja az ismétlődő folyamatok vezérlése volt. Működési elvük a zenélő dobozok működésén alapul. Ezeknél és hasonló automatáknál egy forgó henger a rajta levő lyukakkal vezérelte a zeneszámok lejátszását vagy mechanikai folyamatokat.

A lyukkártyák írására vagyis lyukasztására külön gép, a kártyalyukasztó szolgált, de készítettek kézi lyukasztásra szolgáló egyszerű kártyalyukasztókat is. A kártyák beolvasása optikai vagy mechanikus olvasóberendezésekkel történt.

Egyéb[szerkesztés]

Hologram[szerkesztés]

Hanglemez/Gramofonlemez[szerkesztés]

(az 1980-as években néhány otthoni számítógép program elosztására használták)

További információk[szerkesztés]

  1. US Patent 2,080,100 Gustav Tauschek, Priority date August 2, 1932, subsequent filed as German Patent DE643803, "Elektromagnetischer Speicher für Zahlen und andere Angaben, besonders für Buchführungseinrichtungen" (Electromagnetic memory for numbers and other information, especially for accounting institutions)
  2. Magnetic drum. Virtual Exhibitions in Informatics. (Hozzáférés: 2011. augusztus 21.)
  3. a b Fekete Marianna: A háttértárolók fejlődése a kezdetektől napjainkig (pdf). szakdolgozat pp. 14-17. Szegedi Tudományegyetem Bölcsészettudományi Kar, Szeged, 2010. (Hozzáférés: 2018. június 21.)
  4. FreeBSD drum(4) manpage. (Hozzáférés: 2013. január 27.)
  5. A Milton Bradley cég OMNI Entertainment System elnevezésű 1980-ban kibocsátott elektronikus kvízgépe 8 csatornás szalagot alkalmazott a játékosoknak feltett kérdések, valamint a gép működéséhez szükséges digitális adatok és a játékosok ponteredményének tárolására. Bemutató: Techmoan: MB OMNI Entertainment System - The 1980s 8-Track games machine, YouTube, 2017. augusztus 6.
  6. A számítástechnikában alkalmazott első mágnesszalagot író/olvasó egységet 1952 május 21-én jelentették be. Ez az IBM 726 mágnesszalagos egysége volt. Ld.:mágnesszalag