Str komputer od środka



Pobieranie 143.68 Kb.
Strona2/5
Data28.04.2016
Rozmiar143.68 Kb.
1   2   3   4   5

-Dyski Twarde:


Dyski twarde
Niezawodność współczesnych dysków twardych wyraża się obecnie średnim czasem międzyuszkodzeniowym rzędu miliona godzin. Z pozoru wydaje się to bardzo wiele, ale gdy się bliżej przyjrzeć, bezpieczeństwo danych na dysku twardym jest co najmniej iluzoryczne. Milion godzin to przeszło 114 lat. Współczynnik MTBF (Mean Time Between Failures) wynoszący milion godzin oznacza nie tylko, że dysk powinien pracować bezawaryjnie przez tyle czasu - w uproszczeniu oznacza to, że spośród 1000 dysków w ciągu bieżącego roku przeszło 8 ma prawo ulec awarii! A jeśli nawet założymy, że dyski pracują zaledwie po 8 godzin dziennie, to i tak wśród tysiąca dysków musimy się liczyć z blisko trzema awariami w ciągu roku.

Awarie dysku mają różny charakter. Może to być uszkodzenie układów zapisu i odczytu, w tym złożonej elektroniki dysku, awaria układu napędowego czy układu pozycjonowania głowic, a wreszcie, co jest najczęściej spotykane, mechaniczne uszkodzenie nośnika magnetycznego na powierzchni któregoś z talerzy. Wszystkie dzieła ludzkiego geniuszu mają ograniczoną niezawodność. Zastanawia jednak fakt - w jaki sposób powstają mechaniczne uszkodzenia powierzchni dysku, jeśli głowice nie dotykają bezpośrednio tych powierzchni?

Mimo relatywnie dużych rozmiarów, dyski twarde stanowią arcydzieła mechaniki precyzyjnej. Przy typowej gęstości zapisu, szerokość pojedynczej ścieżki zapisu wynosi zaledwie ok. 0,01 mm. Szerokość głowicy odczytującej, wykonanej jako element magnetorezystywny, wynosi ok. 80% szerokości ścieżki - to odpowiada ostrzu nieco tylko stępionej żyletki! Każde dotknięcie powierzchni dysku przez głowicę odpowiada dotknięciu takim właśnie ostrzem. Warstwa nośnika magnetycznego na powierzchniach talerzy dysków pokryta jest bardzo cienką warstwą lakieru ochronnego. W normalnych warunkach eksploatacji twardość powierzchni ochronnej najzupełniej wystarcza - start i lądowanie głowic wiążą się co prawda z przesuwaniem ich po powierzchni talerza, ale występujące naciski są za małe, by zarysować powierzchnię ochronną. Podczas pracy dysku głowice przesuwają się nad powierzchnią talerzy na "poduszce powietrznej" o wysokości kilkunastu mikrometrów, wytwarzanej dzięki ruchowi talerzy, a dopuszczalne nierówności powierzchni nie przekraczają 10% wysokości "lotu" głowicy. W takich warunkach nośnik dysku nie ma prawa ulec uszkodzeniu.

Panuje powszechne przekonanie, że dysk nie działający jest odporny na wstrząsy i uderzenia. Tymczasem, co może być zaskakujące, źródłem większości uszkodzeń powierzchni roboczych dysku są właśnie wstrząsy i uderzenia, których napęd doznał w stanie spoczynku. W stanie spoczynku głowice leżą na wydzielonych obszarach powierzchni talerzy, zwanych strefą lądowania (landing zone), przyciśnięte do powierzchni przez odpowiedni układ sprężysty ramienia głowicy. Cóż się stanie, jeśli taki "zaparkowany" dysk dozna silnego, krótkotrwałego wstrząsu? Głowica oderwie się od powierzchni, wyginając sprężyste ramię, a następnie, w wyniku jego drgań, kilkakrotnie uderzy w powierzchnię, za każdym razem odbijając się od niej. Zwraca uwagę fakt, że głowica w takiej sytuacji nie uderza swoją powierzchnią, ale krawędzią! Twarda powierzchnia ochronna jest, niestety, zbyt krucha, by mogła to przy silniejszych wstrząsach wytrzymać - uderzająca głowica odłupuje drobne fragmenty ochronnego lakieru.

Wydawać by się mogło, że nawet ewentualne uszkodzenie powierzchni w strefie lądowania nie powinno spowodować obniżenia sprawności dysku - przecież w tym obszarze nie ma żadnych danych. Rzeczywiście, ale powstałe tam drobne okruchy materiału przemieszczają się, wraz z powietrzem, po całym wnętrzu napędu. Drobne, ale wielokrotnie większe od grubości poduszki powietrznej, unoszącej głowicę. A jeśli któryś z nich dostanie się pomiędzy głowicę a powierzchnię wirującego talerza, następują kolejne drgania głowicy i jej ramienia oraz kolejne uderzenia głowicy - tym razem już w roboczą powierzchnię dysku! Oprócz uszkodzeń powierzchni, na tyle drobnych, że układy korekcji błędów wbudowane w elektronikę dysku, poradzą sobie z powodowanymi przez nie błędami, powstają jeszcze nowe okruchy. Im jest ich więcej, tym częściej zdarza im się wpadnięcie pod głowicę i tym częściej powstają nowe uszkodzenia i nowe drobiny. Proces degradacji wartości użytkowej dysku postępuje lawinowo, tym bardziej, że przy uszkodzonej powierzchni strefy lądowania przy każdym starcie i lądowaniu głowicy mogą powstawać kolejne uszkodzenia.
Na jakiego rodzaju wstrząsy narażony jest dysk od momentu opuszczenia taśmy produkcyjnej, do chwili, kiedy trafi do komputera? Co mu grozi po drodze, a czym możemy mu zaszkodzić sami? Odpowiedzi na te pytania może w pewnym stopniu dostarczyć zamieszczony rysunek - wynika z niego, że dysk zamontowany w komputerze jest względnie bezpieczny, nawet upuszczenie komputera na twarde podłoże nie powinno spowodować poważniejszych szkód

Dużym zagrożeniem dla dysku jest również sam proces montażu komputera. W tej fazie łatwo "nabawić się" kłopotów na przyszłość. O uderzenie metalowym narzędziem wcale nietrudno - wystarczy "obsunięcie" ręki, uderzenie dyskiem o konstrukcję obudowy też może się zdarzyć. A jeśli ktoś ma pecha, to i o upadek dysku na twarde podłoże wcale nietrudno. Wszystkie te "gwałtowne zdarzenia" dysk znosi pozornie bez szwanku - po zmontowaniu komputera działa poprawnie i nic nie wskazuje na to, by cokolwiek mu dolegało


Ból głowy producentów
Uszkodzenia, których źródłem są wstrząsy, jakich doznał dysk w czasie między wyprodukowaniem a zamontowaniem w komputerze, stanowią według danych producentów przyczynę około 40% wszystkich awarii dysków twardych i przeszło 90% uszkodzeń powierzchni dysków. Lekarstwem na to stały się pewne zmiany w konstrukcji dysków, zmierzające do ograniczenia tego typu uszkodzeń. Zmiany te w większości przypadków sprowadzają się do odpowiednich rozwiązań konstrukcyjnych ? najważniejsze jest tu wyeliminowanie drgań głowicy i jej wielokrotnego uderzania o powierzchnię po wstrząsie. Tego rodzaju rozwiązaniem jest, stosowany przez firmę Quantum, SPS (Shock Protection System). Również inni producenci od pewnego czasu zwracają uwagę na bezpieczeństwo dysku w czasie między opuszczeniem taśmy produkcyjnej a zainstalowaniem w komputerze, stosując własne rozwiązania, jak np. SeaShield Seagate.

Obecnie stosuje się narzędzia które sprawdzają stan dysku. Ważną ich cechą jest zdolność do wykorzystywania w celach diagnostycznych specjalnych procedur, wbudowanych w oprogramowanie napędów. Przy bardzo skutecznych mechanizmach korekcji błędów, jakie są stosowane w układach odczytu, drobniejsze uszkodzenia pozostawałyby niezauważone - dopiero uszkodzenie uniemożliwiające poprawny odczyt mogłoby zostać zarejestrowane. Należy zwrócić uwagę na fakt, że eliminowanie wadliwych sektorów nie usuwa przyczyn ich uszkodzenia ? jeśli wewnątrz obudowy znalazły się luźne okruchy z uszkodzonych powierzchni, to proces niszczenia będzie postępował. Dlatego większość wspomnianych systemów stosuje statystyczną ocenę liczby wykrytych mikrodefektów, umożliwiającą, przy regularnym stosowaniu programu testującego, dość efektywną ocenę aktualnego stanu dysku i jego "perspektyw na przyszłość".



-Napęd CD-ROM


Napęd CD-ROM należy obecnie do standardowego wyposażenia każdego komputera osobistego. Większość najnowszych wersji programów oferowana jest właśnie na srebrnych krążkach. Nic w tym dziwnego pojemność tych nośników pamięci sięga około 700 megabajtów, co jest wielkością wystarczającą dla każdego programu dla Windows. Naturalnie istnieją także kolekcje clipartów i ze skanowanych zdjęć dostarczanych wraz z niektórymi programami na przykład pakietem do malowania i rysowania CorelDraw. W takich przypadkach wystarczą jednak dwa lub trzy dyski CD, a bez problemu znajdzie się miejsce nawet dla najobszerniejszych zbiorów grafiki. Dysk kompaktowy został opracowany na początku lat 80. Początkowo znajdował zastosowanie jedynie w przemyśle muzycznym, szybko zastępując miejsce czarnych płyt analogowych. Stąd właśnie uznawany był za medium służące do przechowywania danych dźwiękowych odtwarzanych za pomocą nowego typu urządzeń odtwarzaczy CD. Sytuacja znacznie się zmieniła, kiedy po raz pierwszy użyto płyt kompaktowych do przechowywania danych komputerowych. Dyski te nazwano CD-ROM-ami Wraz z rozwojem tej technologii osiągnięto w końcu możliwość zapisu informacji na płytach CD przy użyciu odpowiednich napędów CD-R (jednokrotnego zapisu) lub CD-RW (wielokrotnego zapisu).

CD-ROM


CD-ROM-y są zbudowane z kilku warstw. Jedna z nich przepuszcza światło, wewnętrzna jest nośnikiem danych, a znajdująca się za nią służy do odbijania strumienia lasera zależnie od informacji zapisanych na warstwie nośnika. Podobnie jak w analogowych płytach gramofonowych również w ich przypadku mamy do czynienia ze spiralą rozwijającą się od środka na zewnątrz i tak też odczytywane są zapisane na niej informacje. W jaki sposób dane trafiają na dysk CD? W przypadku dysków jedno lub wielokrotnego zapisu do zachowywania danych na dyskach używa się specjalnych napędów, tak zwanych nagrywarek CD-R względnie CD-RW Urządzenia te są wyposażone w mechanizm dysponujący laserem o zmiennej mocy. W trakcie zapisu danych moc lasera zostaje znacznie zwiększona. Wówczas odpowiednie miejsca warstwy nośnika pod wpływem podwyższonej temperatury są podgrzewane do tego stopnia, że powierzchnia dysku zostaje we właściwy sposób zniekształcona. Warstwa nośnika nie zostaje jednak przepalona na wylot, lecz zmodyfikowana, tak aby podczas odczytu strumień lasera o zmniejszonej mocy odpowiednio się odbijał zależnie od zapisanych w danym miejscu informacji. Wówczas światłoczuły czujnik rejestruje, czy wysyłane światło odbija się, czy nie i zamienia te informacje w dane zrozumiałe dla komputera zera i jedynki. Prędkość transferu danych zapisanych na CD-ROM-ach mierzy się z uwzględnieniem stałej wartości mnożnika: na przykład napęd CD-ROM o prędkości jest 48 razy szybszy od analogicznego 24-krotnej urządzenia pierwszej generacji. Modele generacji, a więc działające z pojedynczą pierwszej prędkością, to takie, które umożliwiały kilobajtów na sekundę. Nietrudno obliczyć, że odczyt 150 napędy o 32-krotnej prędkości, jakie rynku, umożliwiają odczyt informacji z mamy już na prędkością około 4,8 megabajta na sekundę.

ZASADA DZIAŁANIA

Dyski CD-ROM są tłoczone w specjalnej prasie, podobnie jak tradycyjne płyty gramofonowe. W ich przypadku matryca jest jednak wykonana ze szkła, a nie z metalu. Na sprasowanej poliwęglanowej warstwie nośnika tworzone są miniaturowe zagłębienia o wielkości tysięcznych milimetra. Kiedy promień lasera trafia na gładką powierzchnię dysku (tzw. land, czyli pole), odbija się od niej i wraca do lasera, a dokładniej do fotodiody. Wówczas zostaje zamieniony w impuls elektryczny. Gdy zaś strumień padnie na zagłębienie w płycie (tzw. pit, czyli dół), światło nie wraca do diody i sygnał elektryczny nie powstaje. Przypomnijmy, że dane komputerowe są zapisywane w postaci zer i jedynek. Regularny ciąg występujących na przemian po sobie obu typów miejsc (raz pole, raz dół) oznacza wartość zero. Wartość jeden traktowana jest jako odstępstwo od tego i zostaje zinterpretowana, gdy na dysku pojawi się ciąg pól lub zagłębień. Wszystkie dyski optyczne - czy to CD-ROM - funkcjonują na tej samej zasadzie i są podobnie zbudowane. Składają się z czterech warstw: nośnika (1) wykonanego z tworzywa sztucznego na którym są przechowywane dane, warstwy aluminiowej odbijającej światło lasera, lakieru ochronnego oraz nadruku. W trakcie odczytu promień lasera (2) czytnika jest kierowany na warstwę z tworzywa sztucznego, przez którą przechodzi i trafia na cienką warstwę aluminium. Informacje na dyskach CD tworzą formę spirali biegnącej z środka na zewnątrz. Jej długość jest gigantyczna, gdyż po rozwinięciu wynosiła by siedem kilometrów.

CD-R


Dyski jednokrotnego zapisu, tak zwane CD-R (Recordable) nie są tłoczone. ane zapisuje się na nich przy użyciu lasera. Służą do tego specjalne urządzenia, tak zwane nagrywarki CD-R. Ich laser "wypala" w temperaturze około 300 stopni Celcjusa wskazane przez użytkownika dane w postaci ciągu pól i zagłębień w warstwie tworzywa sztucznego. Kiedy warstwa ta zostanie podgrzana do wysokiej temperatury, w danym miejscu dochodzi do reakcji chemicznej, z którą wiąże się również zmiana kierunku odbicia światła lasera podczas późniejszego odczytu danych. Kiedy więc umieścimy dysk w napędzie czytnika, laser będzie się odbijał od zmienionej powierzchni zgodnie z zapisanymi na niej informacjami (układem pól i zagłębień). Stąd dyski CD-R znakomicie nadają się do zastosowań domowych. Można na nich rejestrować wybrane przez siebie pliki - danych czy programów, i to w dużej ilości. Płyty te mają pojemność około 200-800MB, co przy niskiej cenie (kilka złotych za dysk) oznacza niezwykle atrakcyjną alternatywę wobec innych nośników danych.

CD-RW


W przeciwieństwie do nich kolejna ulepszona wersja dysków optycznych CD-RW - pozwala na wielokrotny zapis danych (do tysiąca razy). Zachowywanie na nich informacji wygląda niezwykle prosto, gdyż używając techniki przeciągnij-i-upuść możemy zwyczajnie kopiować lub przenosić pliki na dysk. Jest to możliwe dzięki zastosowaniu nowej struktury płyty i opracowaniu nośnika o odmiennych właściwościach chemicznych pozwalających zmieniać własności raz już wypalonego punktu pod wpływem światła. Do tego z kolei potrzebny jest laser o zmiennej mocy. W przeciwieństwie do lasera wykorzystywanego w napędach CD-R dysponującego jedynie bardzo niskim natężeniem do odczytu danych i bardzo silnym do gwałtownego miejscowego podniesienia temperatury warstwy głównej, urządzenia CD-RW są wyposażone w laser o średniej mocy, co przy odpowiednim składzie chemicznym nośnika umożliwia przewracanie jego stanu początkowego.

DVD


DVD (Digital Video Disk lub Digital Versatile Disk) to zwiastun nowej ery nośników - i to nie tylko danych komputerowych, ale także audio i wideo. Dysk DVD przypomina wyglądem i rozmiarami zwykłą płytę CD. Funkcjonuje również na podobnej zasadzie, chodź zależnie od typu oferuje nawet 26 razy wyższą pojemność. Aby to umożliwić, umieszczono ścieżki danych znacznie bliżej siebie, niż ma to miejsce w przypadku tradycyjnych kompaktów, a także dwukrotnie zmniejszono minimalną długość obszarów zagłębień (pit). Ponadto dyski DVD o wyższych pojemnościach (od 9,4GB) są zapisywane dwustronnie, zaś dysk 17-gigabajtowy jest wyposażony w dwie warstwy nośnika, na którym są zapisywane dane. W przyszłości płyty DVD powinny wyprzeć z rynku płyty kompaktowe i taśmy wideo. Będzie to możliwe przede wszystkim dzięki zachowaniu zgodności w dół, a więc z poprzednimi typami dysków CD. Dyski DVD można podzielić na kilka typów: ze względu na pojemność - od 4,7 - 19GB, oraz przeznaczone - do zapisu danych komputerowych, dźwięku i filmu. Wśród nośników danych komputerowych niezwykle interesujący jest standard DVD-RAM oznaczający dyski o pojemności 4,7GB do wielokrotnego zapisu. Warto dodać, że istnieją też dyski działające analogicznie jak CD-R (DVD-R) oraz CD-RW (DVD-RW).
1   2   3   4   5


©absta.pl 2016
wyślij wiadomość

    Strona główna