Учебник для вузов Общие сведения Аппаратное обеспечение
 Скачать 5.31 Mb.
|
Флэш-памятьФлэш-память появилась довольно давно (первые образцы были раз- работаны компанией Toshiba еще в 1984 г.), однако ее массовое использо- вание началось с широким распространением цифровых фотокамер. Сего- дня производители выпускают флэш-память нескольких типов:  флэш-карты Compact Flash (CF), SmartMedia (SM), MultiMedia Card (MMC), SecureDigital (SD), Memory Stick PRO (MS PRO), Memory Stick (MS) и xD-Picture (xD) – для работы с ними необходимо устройство чтения флэш-карт;USB-флэш-память (так называемые «флэшки»); последняя самодостаточна и не требует применения дополнительных устройств для записи и чтения информа- ции, имеет разъем для подключения к USB-порту ПК (см. рисунок 2.22). Флэш-память – разновидность ЭСППЗУ, ее полное название Flash Erase Рисунок 2.22. Apacer AH324 16 Gb EEPROM (Electronically Erasable Programmable ROM) можно перевести как «быстро электрически стираемое программируемое постоянное запо- минающее устройство». Другими словами, флэш-память – это энергоне- зависимая (не потребляющая энергии при хранении данных) перезаписы- ваемая (данные можно стереть и записать заново при помощи электриче- ского тока) память, содержимое которой можно быстро стереть (Flash Erase). Флэш-память – это полупроводниковая память особого типа. Ее элементарная ячейка, в которой хранится один бит информации, пред- ставляет собой не конденсатор, а полевой транзистор со специальной электрически изолированной областью, которую называют «плавающим затвором» (floating gate). Электрический заряд, помещенный в эту область, способен сохраняться многие годы. При записи одного бита данных ячей- ка заряжается, заряд помещается на плавающий затвор, при стирании он с затвора снимается и ячейка разряжается. Быстродействие флэш-памяти достаточно сильно варьируется в за- висимости от ее типа. Самая быстрая – USB-флэш-память – скорость чте- ния 8 МБайт/с, записи 7 МБайт/с; у некоторых производителей до 20 МБайт/с. За ней следуют флэш-карты CF (6,4 и 4,2 МБайт/с), SD (5,8 и 4,9 МБайт/с), SM и xD (4,0 и 0,7 МБайт/с), MMC (2,0 и 1,9 МБайт/с), MS PRO (1,4 и 0,5 МБайт/с), MS (1,2 и 0,6 МБайт/с). Разброс по ценовым характеристикам флэш-памяти меньше, но так- же существует. Более дешевые – SD и CF-карты, дороже – MS-карты (см. таблицу 2.13). В настоящее время емкость USB-флэш-память и флэш-карт может доходить до 64 ГБайт. Таблица 2.13. Карты флэш-памяти и USB-флэш-память (январь 2014 г.)
Продолжение таблицы 2.13
В качестве скоростного и универсального (не требующего при- менения дополнительных устройств) накопителя для переноса достаточно большого объема данных (на сегодня до 64 ГБайт) удобно использовать USB-флэш-память. В настоящее время некоторые ПК и ноутбуки комплектуются устройствами чтения флэш-карт. Можно также приобрести переносное устройство – внешний карт-ридер для всех типов карт (например, считы- ватель Transcend TS-RDP5K [SD, MicroSD, M2] USB2.0, цена 310 руб.), поэтому флэш-карты получают все большее распространение, тем более что они же используются и в фотоаппаратах, видеокамерах, плеерах и других бытовых устройствах. Преимущества флэш-памяти по сравнению с другими средствами переноса и хранения данных очевидны – высокая надежность и ударо- прочность (в результате отсутствия движущихся компонентов и простоты механической конструкции носителей и накопителей), малое энергопо- требление и компактность. Однако у нее есть и недостатки: ограниченное число циклов перезаписи (в настоящее время до 1 млн.) и относительно медленная работа. Последнее обстоятельство связано с принципиальной особенностью работы флэш-памяти NAND-архитектуры: нельзя перезаписать содержи- мое одной отдельно взятой ее ячейки – можно только стереть содержимое достаточно большого блока ячеек памяти и потом записать туда новую информацию. Изменение содержимого одного бита (байта) данных во флэш-памяти происходит поэтапно: сначала с микросхемы флэш-памяти в буфер считывается блок данных, потом этот блок стирается в микросхеме, затем в буфере изменяется нужный бит (байт) и блок данных снова запи- сывается в микросхему. На базе флэш-памяти разработаны массивы хранения данных (SSD (Solid State Drive или твердотельный накопитель) - устройство для посто- янного хранения данных с использованием твердотельной (обычно - флэш) памяти. SSD логически эмулирует обычный жёсткий диск (т. е. подключается по интерфейсу SATA, как обычные винчестер), но в отли- чии от обычных жестких дисков, не имеет подвижных механических ча- стей. Накопитель состоит из 2 главных составляющих, контроллера и NAND/Flash памяти. Обычные SSD-накопители имеют объем памяти от 64 Гбайт до 256 Гбайт при цене от 4000 до 7000 руб., что в несколько раз превышает стоимость жестких дисков. Стример Считается, что жесткие диски не обеспечивают должного уровня безопасности длительного хранения информации. Для более надежного архивного хранения данных рекомендуется применять стримеры. Основной задачей резервного копирования является обеспечение сохранности оперативной информации, представляющей большое значе- ние для любых предприятий. Потери организаций, работающих с банков- скими счетами клиентов, от одного часа простоя, вызванного временным сбоем в работе компьютерного оборудования, могут исчисляться миллио- нами долларов. Потери, вызванные полной утратой коммерческой инфор- мации, могут привести к полному краху предприятия. Ежедневное проведение резервного копирования (а лучше два, три раза в день), хоть и является наилучшим выходом с точки зрения безопас- ности данных, но для хранения нескольких копий требуется слишком много места на магнитных лентах. Поэтому, кроме полного резервного копирования, применяется инкрементальное и дифференциальное копиро- вание. В этом случае после первоначального полного копирования всей необходимой информации выполняется копирование только новой и из- мененной информации. Для инкрементального метода полное копирова- ние периодически повторяется. Для небольших локальных сетей (до 20 компьютеров) возможно применение одного стримера (ленточного привода) со сменными ленточ- ными картриджами. Такие устройства характеризуются относительно не- большими скоростными и емкостными характеристиками (вместитель- ность одного картриджа от 40 до 400 Гб, в зависимости от длины ленты и степени сжатия информации при копировании) и невысокой стоимостью. Скорость чтения/записи таких устройств находится в пределах 6 – 12 Мб/сек. Недостатком таких устройств является необходимость вручную заменять картриджи по мере их заполнения. Для средних предприятий (до 100 компьютеров в сети) существуют автоматические ленточные библиотеки, способные вмещать до 10 картри- джей одновременно. Такая библиотека самостоятельно выбирает необхо- димый картридж и вставляет его в ленточный привод для дальнейшей ра- боты. Чтение/запись информации производится только с одного картри- джа одновременно со скоростью от 21 до 43 Гб/час. Общая емкость загру- женной библиотеки составляет до 1.6 Тб данных. Такие устройства могут быть встроены в серверный шкаф, являются полностью автономными и не требуют внимания со стороны администратора. В ленточные библиотеки более высокого уровня имеется воз- можность установить сразу несколько приводов для обеспечения не- обходимой скорости чтения/записи информации. Например, в ленточную библиотеку Scalar100 могут быть установлены 8 ленточных приводов для обеспечения теоретической скорости чтения/записи информации до 560 Мб/сек с общей емкостью хранимой информации до 28.8 Тб. На практике скорость чтения/записи таких систем ограничивается только пропускной способностью существующих каналов связи. Наиболее крупные распределенные системы (более 250 компь- ютеров) при объемах информации, подлежащей резервному копированию более 1Тб/сутки используют виртуальные ленточные библиотеки. В таких системах используется схема D2D2T (Disk To Disk To Tape), а не Диск – Лента (D2T – Disk To Tape). Такая система представляют собой дисковый массив, напрямую подключенный к собственной ленточной системе. И массив жестких дисков и ленточная система объединены в одном корпусе и соединяются между собой быстродействующими каналами связи (обыч- но SCSI). В этой системе процесс резервного копирования происходит следу- ющим образом: информация, подлежащая резервному копированию, пе- редается с устройств своего непосредственного хранения на дисковую часть гибридной системы хранения, что происходит достаточно быстро, а, следовательно, меньше загружает каналы передачи данных. Полученная информация далее переписывается на ленты, не загружая внешние диско- вые системы и обеспечивая должный уровень надежности хранения ин- формации. К наиболее распространенным форматам стримеров среднего класса относятся DDS, DAT, DLT, SuperDLT, DLT VS80, Ultrium и пр. Технология DDS – в накопителях этой группы используется 4- миллиметровая лента формата DDS (Digital Data Storage), часто ошибочно называемого DAT (Digital Audio Tape). Термин «DDS» одобрен DDS Manufacturers Group и относится к исходному формату DAT, до- пускающему хранение до 4 ГБайт данных со сжатием или 2 ГБайт без сжатия. В новых четырехмиллиметровых накопителях используется стан- дарт DDS-4, обеспечивающий емкость в 20 ГБайт без сжатия или около 40 ГБайт со сжатием и скорость передачи данных 40 Мбит/с. Технология DAT развивается с 1989 г. Носитель – картридж вели- чиной чуть меньше аудиокассеты (DAT-картриджи используются и для высококачественной записи музыки, что следует из их названия – Digital Audio Tape). Запись производится в одном направлении по всей ширине ленты. Современный стандарт DAT72 позволяет хранить на одном карт- ридже DDS 36/72* ГБ информации и производить чтение/запись со скоро- стью 20/40* МБ/с. Стримеры DAT поддерживают технологию One Button Disaster Recovery (восстановление состояния системы после полной поте- ри содержимого дисков без необходимости форматирования новых дис- ков, установки ОС и т. п.). Технология DAT является абсолютным чемпи- оном: свыше половины используемых сейчас в мире накопителей на маг- нитной ленте – это стримеры того или иного формата DAT. Технология DLT появилась в 1985 г. – корпорация DEC выпустила стример TK-50, в результате развития которого появился формат Digital Linear Tape. В настоящее время обладателем прав и основным разработчи- ком технологии DLT является компания Quantum. Носитель – квадратный картридж 10×10 см. Запись производится в двух направлениях последова- тельно челночным способом (сначала вперед, затем назад, затем опять вперед, и т. д. до полного использования ширины ленты). Современный стандарт DLT8000 позволяет хранить на одном картридже DLT IV 40/80* ГБ информации и производить чтение/запись со скоростью 6/12* МБ/с. Стримеры DLT8000 могут также читать/писать картриджи предыдущих форматов DLT IIIXT и DLT III. Среднее время доступа к файлу – 50 с. Стримеры могут работать со 100% загрузкой (24 часа в сутки), что позво- ляет строить на их основе библиотеки магнитных лент. Технология SuperDLT – позволяет записывать на SDLT-картридж 160/320* ГБ при скорости обмена 42/85* МБ/с. Устройство может читать * Вторая цифра – объем сжатой информации DLT IV картриджи, записанные на DLT8000. Среднее время доступа к файлу – 70 с. Стример может работать со 100% загрузкой. Технология DLT VS80 позволяет хранить на одном картридже 320/640* ГБ информации. Технология Ultrium является первой реализацией стандарта LTO (Linear Tape Open), совместного проекта HP, IBM и Seagate. Картридж Ultrium Generation 1 по размеру почти не отличается от DLT. В картридж встроен микрочип, куда записывается информация о записанных файлах и их местонахождении, а также статистика использования картриджа. Ultrium 800 позволяет записывать на картридж 400/800* ГБ при скорости обмена 40/80* МБ/с. Стример может работать со 100% загрузкой. Итак, максимальная емкость картриджей для разных технологий со- ставляет, ГБайт:
|