Minden amit az ADATHORDOZKRL tudni kell Szab Attila

Minden amit az ADATHORDOZÓKRÓL tudni kell Szabó Attila Elte Informatikai Kar 2009

Jel, adat, információ Érzékszerveinkkel Az analóg jelek időben felfogható és térben (látható, folytonosak, hallható, atapintható) felső és alsó jelenség, határ között amelya egy jel mindenönmagán másik, értéket felvehet. túli jelenségre Analógutal. jelek. Aesetében jel valamilyen az információt fizikai vagy a jel kémia szintje és időtartama határozza folyamatban bekövetkező meg. állapotváltozás megjelenése. A digitális jel ezzel szemben csak meghatározott ún. diszkrét értékeket vehet A a kódjel készlet elemei ábrázolhatók. felváltozások az alsó és segítségével felső határ között. Az információt digitális jelek esetében az A jelek két nagy csoportba sorolhatók: impulzusok száma, távolsága esetleg időtartam hordozza. • analóg jelek Az analóg jeleket digitálissá, a digitálisakat pedig analóggá lehet átalakítani. • digitális jelek

Az adat az információ ábrázolására használt jelsorozat. Az adat lehet betű, a mágneses szalag bitje, kimondott szavak, képek, a DNS, számadatok vagy a feldolgozásra vonatkozó utasítások. A számítógépben az adatokat rendszerint bináris abc (0; l) jeleníti meg. Az önmagában álló adat még nem hordoz információt, csak a jelek egy megjelenési formája, mely képzettársítás során nyeri el információtartalmát. Pl. az l 010010 bitsorozat jelentése lehet: • 10 számrendszerben: egymillió tízezertíz, • decimálisan a 82 természetes szám, • ASCII kódban az R betű, • vagy csak egy utasítás is.

Az információ ismeretmennyiséget, az ismeretanyag növekedését jelenti. Egy adott üzenet által tartalmazott információ mennyiségének az üzenet információ tartalmának egysége az információs bit. Ez a bit nem keverendő össze az adatmennyiség mérésére használt bittel. Az információ olyan kódjelek és jelsorozatok segítségével ábrázolható, amely egy véges elemű halmaz elemei. Az információelméletben egy jel a kommunikációs csatorna állapotainak egy sorozata, amelyet üzenetté lehet dekódolni. Egy kommunikációs rendszerben, egy küldő kódol egy üzenetet jelekké, amelyet a kommunikációs csatorna segítségével a vevőnek el lehet juttatni.

Az adatmennyiség mérése Az adatmennyiség mérésének alapegysége a bit. Egy bit két értéket vehet fel 0 át vagy l et. Bitekből képezzük a nagyobb adategységeket. Ezek alapján: l byte 8 bit l kilobyte 1024 bit 1 megabyte 1024 kilobyte l gigabyte 1024 megabyte 1 terrabyte 1024 gigabyte

Kapcsolat a jel adat és információ között Tegyük fel elhangzik egy kérdés egy digitális csatornán, pl. hogy melyik 12. osztályba jár Nagy Vilma? A válasz egyszerűen csak "B" melyhez ugye már képzettársítás lévén tudunk információt rendelni. Tehát legyen az átviendő információ a B betű. Ez ebben a formában nem továbbítható a csatornán, ezért kódolásra van szükség. Használjuk erre az ASCII kódtáblát, melyben a B betűnek a 66 felel meg, decimálisan. Ez átírva bináris számrendszerbe: 01000010. Ez innentől kezdve a továbbítandó adatot jelenti. Azonban ez csak, mint jel továbbítható, vagyis át kell alakítani villamos vagy egyéb formára és ezt kell továbbítani a csatornán, és a vevő félnek ezt kell majd mint B betűt dekódolnia.

Az információ tárolása A megfelelően kódolt adatok valamilyen formában történő tárolása elengedhetetlen. Az adat típusa alapvetően meghatározza a tárolóeszközt illetve az adattárolási elvet is.

A francia Joseph Marie Jacquard körülbelül 1801 tájékán szabadalmaztatott először egy kódkártya mechanizmust a szövés automatizálására. Az 1805 és 1829 közötti szabadalmaival jelentősen megjavította az eszköz hatékony ságát. A lyukkártya vagy Hollerith kártya olyan adathordozó, elsőd legesen adatbeviteli eszköz, ahol a digitális információt a keménypapírból készült kártyán adott pozícióban meglevő lyukakkal ábrázolják. Lyukkártyákat és ehhez hasonló rendszereket már a 18. század közepén használtak az automatizálás és az adat feldolgozás területén. Többnyire az ismétlődő folyamatok vezérlése volt a céljuk. Léteztek többek között lyukkártya vezérlésű szövő székek, ahol a lyukkártyát falapocskák jelen tették. A verkliket gyakran lyukkártyához hasonló adattárolók vezérelték, de más automatikus vagy félig automatikus zeneszerszámoknál is megjelent ez a megoldás. Charles Babbage lyukkártya vezérlést tervezett az analitikai géphez.

A lyukszalag, a korai számítógép adathordozója volt. Feladata az adatok, ill. programok tárolása a számítógép részére. A lyukszalag viszonylag erős papírból, vagy műanygbol készült csík, amelyre az adat lyukasztással kerül fel.

A hanglemez hanganyag tárolására szolgáló analóg adathordozó. Egy lapos korongból áll, amin a lemez mindkét oldalán a széléről a közepe felé spirális barázdák indulnak, amikről a hangszedő olvassa le a hangot. A 20. század nagy részében ezt a technológiát használták a zene kereske delmi célú sokszorosítására.

Mágneslemezek Az IBM 1971 ben bevezette a mágneslemezes tárolást. A floppy disk egy csapásra a legelterjedtebb tároló eszközzé vált. A hajlékonylemez, angolul floppy disk vagy csak röviden floppy) adattároló eszköz, ami egy mágnesezhető felületű vékony, hajlékony lemezből és egy azt védő négyszögletes, keményebb műanyag tokból áll. Leolvasó egysége a hajlékonylemezes meghajtó, vagy FDD (angol: Floppy Disk Drive). Az IBM fejlesztette ki. Lemezek több méretben készültek, a legelterjedteb bek a 8, 5, 25 és 3, 5 collos méretűek voltak. Meghatározó adattároló formátum volt az 1970 es évek közepétől az 1990 es évek végéig.

Mágneskazetta A hangtechnikában, hangrögzítésben használt kazetta sokáig jó szolgálatot tett a számítástechnikai adattárolásban is. A legnagyobb piacot a Commodore gépek teremtették meg számára a kazettás egység alkalma zásával. Működése elektromágneses elven alapult, a soros elérése viszont lassúvá, nehézkessé tette róla az adatok beolvasását és felírását.

Streamer A klasszikus kazettás magnóhoz némileg hasonló, de attól részben eltérő formátumú, cserélhető mágnesszalagra rögzíti az adatokat. Szalagos egységek Nagykapacitású, ám igen lassú, elektromágneses elven működő adattároló eszköz illetve médium. Nagyszámítógépes rendszerekben NA mágnesszalagos, soros elvű adattárolók nem csak a mikroszámító gépek és PC k kiváltsága volt. Évtizedekig használtak igen nagy kapacitású, ámde szekrény méretű szalagos egységeket is adattárolás céljából.

IBM 305 RAMAC Az adattárolásban a forradalmi áttörést az IBM hajtotta végre 1956 ban, amikor a cég elkészítette az első véletlen hozzáférésű háttértárolót, az IBM 305 RAMAC ot (Random Access Method of Accounting and Control), mely a mai merevlemezeink ősatyja. Ez a berendezés – ezt még bátran nevezhetjük annak, tekintélyes mére tei miatt – ötven darab, egyenként 24 hüvelyk (közel 61 cm) átmérőjű lemezen volt képes tárolni 5 megabájt adatot.

A merevlemez berendezés, mely az adatokat mágnesezhető réteggel bevont lemezeken tárolja, melyet a forgó lemez fölött mozgó író/olvasó fej ír, vagy olvas. A lemezek állandóan forognak, forgási sebességüket rpm ben adják meg (Rotation Per Minute, azaz fordulat perc, általában 5400 – 7200, SCSI csatolásúaknál 10 000 – 15 000 közötti). A fej körülbelül 1 (Hitachi, régebben IBM meg hajtókban 0, 19) nanométeres légpárnán repül a lemezek felett, ezért egy apró porszem is tönkre teheti azokat! Összeszerelésük ezért speciális körülmények között, pormentes üzemcsarnokban, úgynevezett „tisztatérben” történik.

Egy winchesterben több lemez is van: mindegyikhez két fej tartozik: alul felül egy. Mivel az azonos fej, és lemezszámú meghajtók kapacitása eltérő lehet, a végleges kapacitást és az adattárolásra használt területeket a gyártás során, úgynevezett „szervóírással” alakítják ki. A HDD beli lemezeket azonos központú, különböző sugarú körök tagolják, ezeket sávoknak (trackeknek) nevezzük. Azokat a sávokat melyek egymás alatt helyez kednek el cilindernek nevezzük. A sávokat tovább lehet bontani ún. szektorokra. Ezeket is sorszámozzák. A könnyebbség kedvéért a winchester 3 4 szektort együtt szokott kezelni, ezek a szektorcsoportok, a clusterek. A merevlemezek főbb tulajdonságai A tárolókapacitás jellemzi a winchestert abból a szempontból, hogy mennyi adat fér rá: kezdetekben csak pár megabájt volt, manapság ez már 40 GB – 2 TB között mozog. Írási és olvasási sebességét nagyban befolyásolja a lemez forgási sebessége, amely jellemzően 5400, 7200, 10 000 vagy 15 000 fordulat/perc (rpm). Mivel általában szekvenciális írásról és olvasásról van szó, a merevlemez elektronikája a gyorsítótárba gyűjtögeti a kiírandó adatokat, majd ha elegendő összegyűlt akkor egyszerre kiírja a lemezre. Olvasásnál a lemezről többet beolvas, mint amennyire szükség van az adott pillanatban, arra a statisztikai tényre építve, hogy „úgy is kérni fogjuk az utána lévő adatokat” (előreolvasás). A gyorsítótárnak köszönhetően az elérési idő lényegesen lecsökken. A gyorsítótár lehetőségeinek kihasználása érdekében a nagyobb adatsűrűségű tárolókhoz nagyobb méretű szokott lenni. A csatolófelület, amin keresztül az adatátvitel történik, több fajta létezik: ATA (PATA), SATA (SATA I és SATA II), SCSI

A mágneses adattárolás további eszközei ZIP Drive A zip drive igazi áttörést jelentett a floppys adattárolásban 1994 ben a maga 100 MB, majd 250 MB, és végül 750 MB kapacitásával. Elterjedésének gátja a magas árán kívül a hagyományos kisfloppyval való kompatibilitás hiánya volt. Inkább kiscégek használták adataik napi archiválására. LS-120; LS-240 A floppy utolsó "leszármazottja" az LS Drive meghajtó ami már a számítógép IDE portjához csatlakozik, így gyorsítva az adatátvitelt a drive és az alaplap közt. A normál 1. 44 MB os lemezeket hatszoros sebeséggel képes írni olvasni. Az LS Drive Disk lemez 120 MB, illetve 240 MB kapacitással rendelkezik. Elterjedését nagyban gátolta magas ára.

Optikai adattárolás Az optikai adattároló rendszerek fejlesztésének kezdete a hatvanas évek köze pére nyúlik vissza. Az alapcél: képek nagy adatsűrűségű eszközön történő rögzítése, amelyről később optikai úton azok leolvashatóak. A CD A, melyet 1982 ben szabványosított rendszerré alakított a Philips és a Sony. Az optikai tárolórendszerekre jellemző, hogy az írás és olvasás lézer sugárral történik. Az optikai tároló felületén az adatok rögzítésekor kis méretű mélyedéseket hozunk létre, amelyeken a leolvasáskor a lézersugár szétszóródik, míg az adathordozó réteg eredeti felületéről visszaverődik. A médium olvasásakor a visszavert fényt érzékeljük, és alakítjuk vissza adatokká. Az optikai tárolókat több tulajdonságuk markánsan megkülönbözteti a mágneses tárolási technológiától: az optikai tárolókra nagy tárolási sűrűség jellemző. Ennek oka, hogy a fény sokkal kisebb felületre fókuszálható, mint a mágneses tárolók elemi tárolófelülete. Másik előnyös tulajdonság az élettartam: az optikai tárolók élettartamát évtizedekben mérik. Az optikai adathordozó előállítási költsége általában alacsony, az árat lényegében a lemezen lévő programok, adatok, zeneszámok és egyéb információk piaci értéke határozza meg, ami mellett az előállítási költség eltörpül.

Az optikai adatattárolók Az adatok felírása, leolvasása és a gyártástechnológia szempontjából három jól elkülöníthető típusra oszthatók: Csak olvasható optikai tárolók a ROM (Read Only Memory) típusú CD k. Ezek a legelterjedtebb típusok és ezekre gondolunk először, amikor a CD szót meghalljuk. Ide sorolható a háttértárolóként használt CD ROM, a digitális hang rögzítésére használt CD DA (Digital Audio). (továbbá: CD A, CD+G, CD ROM, CD I Ready, CD I, Karaoke CD, V CD, CD V, prerecorded (vagy premastered) MD stb. ) Az egyszer írható és többször olvasható tárolók a CD WO k (Compact Disc – Write Once). Ezt a típust csak CD R ként (Compact Disc Recordable), írható CD ként emlegetjük. Újraírható, törölhető, olvasható optikai tárolók a CD RW (650, 700 MB tárkapacitással) és a CD MO (Compact Disc – Magneto Optical, jellemzően 650 MB tárkapacitással) típusúak. A napi gyakorlatban elterjedt és használt CD típusok (CD ROM, CD R, CD DA) jellemző tárolókapacitása: 74 perc (650 MB), illetve 80 perc (700 MB). A DVD k 4, 7 GB és 17 GB, az egy , és kétoldalas kivitel esetén illetve az írható rétege számától függően, egy ílletve többrétegű.

A tárolókapacitás növekedése Az egyre bővülő alkalmazási területek arra kényszerítették a fejlesztőket, hogy új megoldásokat keressenek az egyre nagyobb CD tárolókapacitás elérésére. A kutatásokat több irányba indították. A média szempontjából az egyik út az információt hordozó egységek, a pitek méreteinek és a track ek osztásának csökkentése, mindemellett kidolgozták az egyoldalú kétrétegű és az oldalanként egyrétegű, de két oldalról is olvasható CD k – az SDCD és a hd. CD rendszerét. Ma már nyugodtan nevezhetjük e CD ket a mai CD k új generációjának, hiszen számos olyan jellemzővel rendelkeznek – ezek közé tartozik a rétegstruktúra is – amely jelentősen eltér a ma használatos CD kétől.

Elektronikus tárolóeszközök Ebbe a kategóriába a Pendriveok, Flash memóriák, SD és MMC kártyák, illetve a félvezető elven működő adattárolók sorolhatóak. Technológiájuk nem túl sokban különbözik egymástól, annál változatosabb tárolókapacitással bírnak.

A Pen-drive A pendrive egy USB csatlakozóval egybeépített flash memória. A kezdeti 64 MB os kapacitás ma már elérheti az akár 140 GB ot is, némelyik képes 10 évig megőrizni az adatokat, és egymillió írás törlési ciklust is kibírni. Önállóan nem képes adatcserére, csak személyi számítógépre vagy a megfelelő csatlakozással ellátott író/olvasó egységre csatlakoztatott állapotban, arról vezérelve. Jellemző adatátviteli sebessége USB 2. 0 feltételek megléte esetén 6 MB/s, USB 1. 0 szabványnál kb. 1 MB/s. A pendrive ok fájlrendszere általánosan FAT vagy FAT 32 fájlrendszerrel vannak előformázva, azonban NTFS sel vagy más fájlrendszerrel is formázhatók. A merevlemezekhez hasonlóan futtathatók rajta hibajavító, adat helyreállító programok. A töredezettségmentesítés viszont nem lehetséges, mivel a flash memória „random elérésű” tárolással dolgozik, így az adatok sorrendiségének nincs jelentősége. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. USB csatlakozó USB vezérlőmodul Ellenőrző pontok Flash chip Kvarc oszcillátor LED Írásvédelmi kapcsoló Egy második memóriacsip helye

A jövő Az ipar most egy új forradalomra készül a Blu ray Disc (BD) magas tároló kapacitásának köszönhetően. A Blu ray lemezek segítségével tárolhatunk és visszajátszhatunk kiváló felbontású videót és kiváló minőségű hangot, csakúgy, mint fényképeket, adatokat és egyéb digitális dolgokat. A Blu ray szabványt az elektronikai termékek felhasználóinak egy csoport ja és PC társaságok, – közös nevükön Blu ray Disc Association (BDA) – fektették le.

Holografikus tárolók „Az új technológia lehetővé teszi a holografikus tárolás legszélesebb körű alkalmazását nyilatkozta Liz Murphy, az In. Phase Marketing. Technologies osztályá nak igazgatóhelyettese. „Az új technológia a lehető legszélesebb körű adattárolást és felhasználást biztosít a vállalkozások számára is. Képzeljenek el egy 2 GB tárolásra alkalmas felületet egy postai bélyegen, 20 GB egy credit kártyán, vagy 200 GB egy diszken…” Merevlemezek helyett Az elsősorban Ridata néven forgalmazott CD ket és DVD ket gyártó Ritek újabb, növekvő piacon méretteti meg ma gát: a vállalat heteken belül piacra dobja első mobil merevlemezét, melyek kizáró lag flashmemória modulokból épül nek fel. Az úgynevezett Solid State Disk (SSD) merevlemezek nem tartalmaznak mozgó alkatrészeket és energiatakarékosabbak.

Összeállította: Szabó Attila ELTE Informatikai Kar 2009