02 Δεκεμβρίου 2012

Σκληροί Δίσκοι : Ιστορία και εξέλιξη





Μέχρι το 1957, τα δεδομένα αποθηκευόταν σε ταινίες, Τότε η IBM παρουσίασε τον πρώτο σκληρό δίσκο 305 RAMAC (Random Access Method of Accounting and Control) αποτελούμενο από 50 πλακέτες, διαμέτρου 24 ίντσες με συνολική χωρητικότητα 5 MB, μια τεράστια χωρητικότητα για την εποχή εκείνη. Ο δίσκος αυτός κόστιζε $35,000 το χρόνο για ενοικίαση (η IBM δεν πωλούσε αυτό το δίσκο) και είχε το διπλάσιο μέγεθος ενός ψυγείου.

 Το πρώτο μοντέλο, που χρησιμοποιούσε τεχνολογία "Float on air" για την κεφαλή ανάγνωσης εγγραφής ονομάστηκε Winchester 3030 (αυτό γιατί η τεχνολογία αυτή αναπτύχθηκε στο Winchester της Αγγλίας) και είχε δύο πλευρές κάθε μια από τις οποίες μπορούσε να αποθηκεύσει 30 MB. Αργότερα οι πλακέτες γινόταν με διάμετρο 14" και 8". Ήταν εγκατεστημένες σε πύργους, οι οποίοι περιείχαν δωδεκάδες από αυτές τις μαγνητικές πλακέτες. 

Στα πρώτα χρόνια της ανάπτυξης των υπολογιστών, οι χαμηλού κόστους οδηγοί εύκαμπτων δίσκων ήταν τα δημοφιλή μέσα αποθήκευσης αλλά με τα XT της IBM το 1983-84 οι σκληροί δίσκοι έγιναν τα προτιμητέα μέσα αποθήκευσης. Οι πρώτοι σκληροί δίσκοι ήταν μεγάλες μονάδες (5.25" διάμετρος). Από την εποχή αυτή, η ανάπτυξη και η εξέλιξη των σκληρών δίσκων είναι εκπληκτική. Οι σύγχρονοι σκληροί δίσκοι είναι διαμέτρου 3.5" και φυσικά, υπάρχουν και σε πολύ μικρότερα μεγέθη. 


Ιδιότητες

 Ο σκληρός δίσκος είναι ένα μαγνητικό αποθηκευτικό μέσο που χρησιμοποιείται κυρίως στους Ηλεκτρονικούς Υπολογιστές στις ψηφιακές βιντεοκάμερες,σε φορητά mp3 players, σε παιχνιδομηχανές και πολλές άλλες ηλεκτρονικές κατασκευές η χωρητικότητα του μετράται σε GigaBytes. Στην αγορά υπάρχουν σκληροί δίσκοι με δυνατότητα αποθηκεύσεως πολλών Giga Bytes με προοπτική βελτίωσης όσον αφορά την ταχύτητα αλλά και την δυνατότατα αποθήκευσης (χωρητικότητα). Το πλεονέκτημα του σκληρού δίσκου είναι η δυνατότητα αποθήκευσης μεγάλου αριθμού πληροφοριών. Οι σκληροί δίσκοι χρησιμοποιούνται στους υπολογιστές για την αποθήκευση δεδομένων, κυρίως προγραμμάτων και αρχείων που είναι απαραίτητο να διατηρηθούν, σε αντίθεση με την μνήμη RAM όπου τα δεδομένα διαγράφονται με την διακοπή τροφοδοσίας του ηλεκτρικού ρεύματος.

Τεχνολογία

 Ο σκληρός δίσκος αποτελείται από: μαγνητικούς δίσκους κατασκευασμένους από μέταλλο ή πλαστικό και επικαλυμμένους από ένα λεπτό στρώμα οξειδίου του σιδήρου ή άλλο μαγνητικό υλικό. τον άξονα κίνησης γύρω από τον οποίο περιστρέφονται οι μαγνητικοί δίσκοι με την ίδια ταχύτητα. κεφαλές ανάγνωσης/εγγραφής επάνω σε βραχίονες πάνω και κάτω από κάθε επιφάνεια δίσκου, που μετακινούνται εμπρός-πίσω. Ο συνδυασμός της κίνησης των βραχιόνων με την κίνηση των δίσκων, επιτρέπουν στις κεφαλές να έχουν πρόσβαση σε όλα τα σημεία των δίσκων. 


ηλεκτρονικά εξαρτήματα που εξυπηρετούν την λειτουργία του σκληρού δίσκου, επικοινωνώντας με τον υπολογιστή και αναλαμβάνοντας την κίνηση των κεφαλών και τη μεταφορά των δεδομένων. Τα δεδομένα των σκληρών δίσκων αποθηκεύονται στη μορφή μικροσκοπικών περιοχών μαγνητισμένων σε διαφορετικές κατευθύνσεις.

Η κεφαλή ανάγνωσης του δίσκου πρέπει να αναγνωρίσει τις διαφορές αυτές και να τις καταγράψει ως τα «0» και «1» της ψηφιακής πληροφορίας. Το πρόβλημα είναι ότι, καθώς οι μαγνητισμένες περιοχές γίνονται όλο και μικρότερες, οι διαφορές τους γίνονται όλο και πιο ασθενείς και δύσκολο να διαβαστούν. Το GRM επιτρέπει τη μετατροπή πολύ μικρών διαφορών σε πολύ μεγαλύτερες διαφορές στο ηλεκτρικό σήμα της εξόδου. Η μεγάλη μαγνητοαντίσταση κατέστη δυνατό να ανακαλυφθεί έπειτα από την τεχνολογική πρόοδο της δεκαετίας του '70, με μεθόδους για την παραγωγή πολύ λεπτών στρωμάτων διαφορετικών υλικών.

Διασύνδεση

Ο βασικός σκληρός δίσκος στους Η/Υ συμβολίζεται με το γράμμα 'C:'. Σε έναν Η/Υ μπορεί να υπάρχουν περισσότεροι από ένας σκληροί δίσκοι ή ακόμη μπορούμε να χωρίσουμε τον έναν σκληρό δίσκο σε δύο ή παραπάνω τμήματα (partition) και στο κάθε τμήμα να αποθηκεύουμε διαφορετικά δεδομένα, π.χ. στο ένα τμήμα τα διάφορα προγράμματα και στο άλλο πληροφορίες που προκύπτουν από την επεξεργασία δεδομένων. 

Σε αυτήν την περίπτωση οι επόμενοι σκληροί δίσκοι, εκτός του βασικού 'C:', συμβολίζονται με τα επόμενα γράμματα (μετά το C) του λατινικού αλφαβήτου, δηλαδή D, E κ.τ.λ. Στους προσωπικούς υπολογιστές οι σκληροί διασυνδέονται σε ένα ξεχωριστό διάδρομο που ονομάστηκε αρχικά διάδροµος ΙDE και κατόπιν EIDE (Εnhanced IDE). Στο διάδρομο EIDE διασυνδέονται μέχρι και τέσσερις συσκευές, κυρίως δίσκοι και CD- ROM. Στην ουσία ο διάδρομος αποτελείται από δύο κανάλια, σε καθένα από τα οποία διασυνδέονται 2 συσκευές. 

Η µία από τις δύο προηγείται στον έλεγχο του καναλιού και ονομάζεται κύρια (master), ενώ η άλλη ονομάζεται δευτερεύουσα (slave). Η διάκριση αυτή επιτρέπει την συνύπαρξη αργών (CDROM) και γρήγορων (σκληροί δίσκοι) συσκευών στο ίδιο κανάλι. Το μεγαλύτερο πλεονέκτημα του προτύπου αυτού είναι η απλότητα της υλοποίησής του που επιτρέπει στους κατασκευαστές π.χ. σκληρών δίσκων να ενσωματώσουν πολλά από τα ηλεκτρονικά προσαρμογής IDE πάνω στο δίσκο και τελικά η μορφή του προσαρµοστή IDE στον διάδρομο PCI να είναι πολύ απλή. To πρότυπο διαδρόμου SCSI προέρχεται από τον χώρο των κύριων υπολογιστών και προσφέρει εξελιγμένα χαρακτηριστικά σε σχέση µε το EIDE. 

Η μορφή αυτή του διαδρόμου επιτρέπει την διασύνδεση πολλών περιφερειακών μονάδων, κυρίως σκληρών δίσκων και μονάδων CDROM. Βέβαια είναι δυνατή η διασύνδεση και άλλων συσκευών που ακολουθούν το ίδιο πρότυπο, όπως σαρωτές, συσκευές εφεδρείας και άλλες. Για την διασύνδεση του διαδρόμου SCSI µε έναν διάδρομο Ε/Ε (π.χ. µε PCI) χρειάζεται ένας προσαρμοστής SCSI. Στο διάδρομο αυτό μπορούν να συνδεθούν μέχρι και 7 συσκευές, η κάθε µία από τις οποίες έχει και ξεχωριστή διεύθυνση SCSI. Οι ταχύτητες SCSI ποικίλουν από 5ΜΒ/sec σε κανονική λειτουργία, 10MB/sec στο πρότυπο Fast SCSI, 20 ΜΒ/sec στο πρότυπο Ultra (Fast-Wide)-SCSI και 40ΜΒ/sec στο Ultra-Wide SCSI. 

Βέβαια και αυτό το πρωτόκολλο έχει υποστεί ανάπτυξη και στις μέρες μας κυκλοφορούν σκληροί δίσκοι με ταχύτητα διαμεταγωγής 320 Mbytes/sec. Η ταχύτητα αυτή βέβαια είναι η μέγιστη δυνατή ταχύτητα διαδρόμου, και δεν αναφέρεται στην πραγματική ταχύτητα επικοινωνίας των περιφερειακών η οποία μπορεί να είναι αρκετά μικρότερη. Το πρότυπο SCSI είναι πολύ πιο αξιόπιστο και γρήγορο από το IDE, όμως η μεγάλη ποικιλία σε κατηγορίες και σε υλοποιήσεις, εμπόδιζε μέχρι πρόσφατα τη διάδοσή του στην κατηγορία των προσωπικών υπολογιστών.Στις μέρες µας υπάρχει πληθώρα περιφερειακών SCSI για προσωπικούς υπολογιστές συνυπάρχοντας μαζί µε το πρότυπο διαδρόμου EIDE Στην πράξη όμως η πλειονότητα των H/Y βασίζεται σε σκληρούς δίσκους που ακολουθούν το πρότυπο IDE λόγω του χαμηλού κόστους τους σε σχέση με τους αντίστοιχους SCSI που χρησιμοποιούνται κυρίως σε συστήματα SERVER. 

To PCMCIA είναι ένα νέο σχετικά πρότυπο διαδρόμου για φορητούς υπολογιστές. Στο διάδρομο PCMCIA συνδέεται οποιοδήποτε είδος περιφερειακού το οποίο είναι σε μορφή κάρτας. Έτσι υπάρχουν κάρτες δικτύου, κάρτες μνήµης, κάρτες fax/modem ακόμα και δίσκοι EIDE που έχουν μέγεθος αντίστοιχο μιας παχιάς πιστωτικής κάρτας.Οι κάρτες PCMCIA είναι ελαφρές, μικρές στο μέγεθος, συνδέονται και αποσυνδέονται εύκολα από το διάδρομο, δίνοντας την ευχέρεια σε έναν φορητό υπολογιστή να έχει ποικιλία περιφερειακών, χωρίς να αυξάνεται το βάρος του.
Εδώ και κάποια χρόνια έχει παρουσιασθεί μία άλλη κατηγορία σκληρών δίσκων που βασίζονται στο πρότυπο S- ATA Serial Advanced Technology Attachment) το οποίο εξελίσσεται με γοργούς ρυθμούς, έχοντας παραγκωνίσει σε μεγάλο βαθμό (θέτοντας σε λίγα χρόνια ουσιαστικά στο χρονοντούλαπο της ιστορίας). Χρησιμοποιείται για την μεταφορά δεδομένων από τους σκληρούς δίσκους ή Οπτικά μέσα αποθήκευσης δεδομένων προς την κεντρική μονάδα επεξεργασίας. Αντικαθιστά σιγά σιγά το κλασσικό δίαυλο IDE. Σε αντίθεση με τον IDE (Integrated Drive Electronics) μεταφέρει τα δεδομένα σειριακά αντί παράλληλα. 

Αυτό δίνει το πλεονέκτημα λιγότερων καλωδιώσεων και πιο λιτού σχεδιασμού σε σχέση με τις παραδοσιακές καλωδιοταινίες των 40 άκρων, κάνει χρήση μόνο 7 καλωδίων. Αυτό επιτρέπει τον καλύτερο αερισμό του κουτιού του υπολογιστή και την καλλίτερη αποφυγή ηλεκτρομαγνητικών παρεμβολών. Οι υποδοχές του SATA είναι πιο εύχρηστες και αποκλείουν την λανθασμένη τοποθέτηση τους. Για την μεταφορά δεδομένων απαιτείται λιγότερη ενέργεια, κάτι που είναι ιδανικό για του φορητούς υπολογιστές. Η συσκευές SATA εκτός από διαφορετική καλωδιοταινία χρειάζονται και διαφορετική υποδοχή τροφοδοσίας λόγω των διαφορετικών απαιτήσεων σε βολτάζ και για λόγους ευχρηστίας. Η ταχύτητα του SATA είναι 150 Mbit/s και του SATA 2 είναι 300 Mbit/s . Η ιστορία τελειώνει τουλάχιστον επί του παρόντος με τη νέα σχετικά ανακάλυψη της τεχνολογίας τους δίσκους SSD,
Οι οποίοι καθώς φαίνεται πολύ σύντομα θα αναλάβουν την δουλεία των κλασικών σκληρών δίσκων. Οι δίσκοι SSD είναι στην ουσία δίσκοι flash (πως είναι τα usb sticks; κάπως έτσι αλλά καμία σχέση με τις ταχύτητες των usb flash μνημών).

Το μέλλον

 Η τεχνολογία έχει αρχίσει να υλοποιείται εδώ και λίγο καιρό και βλέπουμε σιγά σιγά να προβάλλουν στην αγορά υπολογιστές που αντί για σκληρό δίσκο να περιλαμβάνουν δίσκο SSD. Βέβαια η τεχνολογία τους είναι ακόμη στα σπάργανα και έχουν να διανύσουν αρκετό διάστημα ώστε να καταφέρουν να είναι ανταγωνιστικοί σε σχέση με τους κλασικού σκληρούς δίσκους σε σχέση με την χωρητικότητα και τις τιμές, παρ΄όλα αυτά όμως να είστε σίγουροι ότι σε λίγο καιρό ο κλασικός σκληρός δίσκος θα αποτελεί μουσειακό είδος.



Δεν υπάρχουν σχόλια:
Write σχόλια