Сменные носители

В этой статье речь пойдет о такой нужной и полезной вещи, как хранение данных на сменных носителях. Я постараюсь описать большинство существующих устройств, которые пользуются популярностью. Так как этих самых устройств достаточно много, то я буду максимально лаконичен, дабы наш файл не принял ужасающие размеры, и коснусь только основных характеристик, принципов действия и особенностей использования того или иного носителя. Итак, приступим, и начнем мы, как всегда, с самого старого и никому не нужного, то есть с флоппика.

Дисководы для гибких дисков (дискет)

Дисководы для дискет появились, наверное, сразу же при создании первого персонального компьютера и достаточно долгое время оставались единственным и поэтому стандартным устройством для хранения информации на сменных носителях. Конечно, все много раз видли это чудо инженерной мысли, но для приличия посмотрите еще раз на картинку с изображением старого доброго флоппика. Существует несколько форматов дисководов. Сначала появились 360-килобайтные 5" (правда, это не совсем верно, так как когда-то существовали еще 12" дискеты, но мы не будем говорить о периоде времени до нашей эры) дисководы, затем они были вытеснены дисководами емкостью 1.2 Mb (они тоже обладали формфактором 5"), которые были совместимы с предыдущим стандартом, то есть могли читать и форматировать старые дискеты емкостью 360 Kb. Сейчас 5-дюймовые дисководы очень сложно встрертить даже в ну очень старых компьютерах, гораздо чаще используются 3.5" дисководы. Они тоже бывают (точнее, были) двух емкостей: 720 Kb и 1.44 Mb. Опять же, обеспечена совместимость сверху вниз, хотя, впрочем, невозможно найти 720-килобайтные дискеты и дисководы с соответствующей емкостью (хотя при желании можно отформатировать обычную дискету на 720 Kb, но при этом все равно не гарантировано, что ее потом можно будет прочитать на старом 720-килобайтном дискводе, так как дискеты емкостью 1.44 Mb имеют бОльшую плотность записи). Есть также дисководы (и соответственно дискеты) емкостью 2.88 Mb, но они встречаются редко и не получили большого распространения, потому что прочитать и тем более записать 2.88 Mb дискету стандартные 1.44 Mb дисководы не в состоянии. Скорость чтения дискеты не превышает 60 Kb/s при среднем времени доступа 80 ms; в реальности эти параметры несколько хуже (приведены паспортные значения). Сегодня практически все компьютеры, даже достаточно дорогие, оснащаются дисководом для гибких дисков, но, тем не менее, можно точно сказать, что скоро ситуация изменится, так как в современных спецификациях на РС не предусмотрено, чтобы дискеты являлись средством хранения информации. В самом деле, что можно записать на 1.44 Mb? Ну только если парочку текстовых документов и web-страниц или картинок, да и то на хорошую картинку может понадобиться уже несколько дискет. Впрочем, если этих возможностей (в основном дискеты используются для переноса небольших документов на другой компьютер) для вас хватает, то не стоит, наверное, тратить (по крайней мере сейчас) деньги на LS-120, который призван заменить флоппик и о котором сейчас пойдет речь.

LS-120 (Laser Servo)

Первоначально такие носители появились достаточно давно под названием Floptical. Как и следует из него, технология изготовления этих дисков является своего рода симбиозом магнитной и оптической технологий и является аналогом магнитооптической дисков, о которых мы тоже расскажем дальше. Довольно долгое время к новому диску никто не проявлял большого интереса в связи с его высокой стоимостью и небольшой емкостью (не более нескольких десятков Mb). Однако к настоящему времени технология достигла значительного развития и носители (а также устройства для работы с ними) значительно подешевели, и можно начинать говорить о ее массовом распространении. Самым примечательным, пожалуй, качеством LS-120 является то, что он совместим с обычными магнитными дискетами (кстати, и свиду он мало чем отличается от обычного дисковода), что позволяет ему с полным правом претендовать на место флоппика в современных компьютерах. Правда, и претендовать ему не нужно - современные спецификации уже предусматривают его как стандартное устройство, пришедшее на смену архаичному дисководу для гибких дисков, и им должны оснащаться все сегодняшие компьютеры (хотя, как можно заметить, делается это далеко не всегда). Емкость дисководов LS-120 составляет 120 Mb (отсюда и число в названии). Скорость чтения дисков LS-120 составляет около 600 Kb/s (скорость чтения/записи дискет, правда, осталась прежней) при времени доступа 70 ms (все те же 80-85 ms для дискет). Весма неплохо по сравнению с дискетой - уже и музыку можно записывать, да и для ведения небольшого архивчика собственных документов или иной полезной информации вполне сойдет. Дисководы LS-120 выпускаются в IDE-варианте, то есть подключаются к стандартному IDE-контроллеру. Также возможна загрузка с устройства операционной системы. Все это (особенно возможность работы с дискетами) в сочетании с довольно невысокой ценой делает носители LS-120 весьма привлекательными для переноса не слишком больших обемов информации и создания файлового backup'а для большинства пользователей, которые не хотят тратить деньги на дополнительные устройства - остается только немного подождать, пока LS-120 действительно будут ставиться в каждый компьютер, а дискету в кармане заменит LS-диск. Кстати, LS-диски гораздо надежней дискет, и их не приходится часто форматировать для того, чтобы потом не изрыгать неприличные слова и не проклинать все на свете из-за потерянных файлов, которые были так нужны.

Дисководы фирмы Iomega

Наиболее распространенным устройством фирмы Iomega является дисковод Iomega Zip. Модели Zip выпускаются внутренние (IDE или SCSI) и внешние, с интерфейсами LPT и USB, и к тому же с хорошим программным обеспечением. Новые модели Iomega Zip сравнимы по скорости считывания данных с приводами CD-ROM, так что их можно использовать для многих целей. Емкость дисководов и соответственно носителей составляет 100 либо 250 Mb (используются магнитные диски размером 3.5", такого же размера и сам дисковод). Очень полезными для переноса файлов могут быть дисководы во внешнем исполнении, так как они достаточно компактны и неприхотливы в использовании, а параллельный или USB-порт имеет каждый компьютер, и дисковод можно просто забрать с собой и установить на месте. Естественно, в этом случае USB-вариант лучше, так как пропускная способность шины USB (1.5 Mb/s) несколько выше, чем параллельного порта (в среднем от 0.8 до 1.2 Mb/s). Если используется LPT-подключение, то привод имеет дополнительный разъем Bitronics, к которому можно подключать другие LPT-устройства, например, принтер (естественно, при этом, как и в случае с USB, возможна одновременная работа всех этих устройств). Очевидно, что в ближайшем будущем позиции довольно дешевого и популярного сейчас устройства могут быть сильно подорваны дисководом LS-120, который обладает хоть и немного худшими параметрами, но зато является стандартным устройством, которое должно быть в каждом современном компьютере, да еще к тому же совместимым со старым флоппиком. Хотя у Iomega Zip тоже есть свои фанаты.

Iomega Jaz появился на рынке сразу после Zip'а. Первые модели емкостью 1 Gb имели лучшую производительность, чем у Zip, но заметно уступали моделям SyQuest Technology (смотрите чуть дальше). В современных моделях скоростные характиристики заметно подросли: пиковая скорость достигла 20 Mb/s, а средняя скорость передачи данных равна около 7.4 Mb/s. Емкость увеличилась до 2 Gb при среднем времени доступа 16 ms. В общем, такие параметры имели жесткие диски трех- четырехлетней давности, да и сегодня устройство может посоревноваться в скорости с некоторыми дешевыми ширпотребными дисками. Поэтому среди скоростных накопителей большого объема Jaz одним из лидеров. Как и все сегодняшние носители, дисковод (и соответственно диски) имеет форм-фактор 3.5". Используется внутреннее исполнение (попытка прокачать через параллельный порт или через шину USB 2 гигабайта мало кого может привести в восторг, тем более этому не особенно способствует большая скорость чтения/записи диска), в основном со SCSI-интерфейсом (с IDE встречается достаточно редко). В комплекте поставляется хорошее програмное обеспечение, что вообще характерно для фирмы Iomega. Интересной особенностью устройств (как Zip, так и Jaz) является возможность защиты данных паролем. Конечно, против серьезного взлома этот пароль не устоит, но для защиты от ламеров вполне сгодится. Вот только цена на Iomega Jaz (да и на диски к нему) немного расстраивает - за такие деньги можно купить дешевенький HDD, причем даже большего объема, и скидывать резервные копии или другую информацию на него. А если нужно переносить данные, то можно воспользоваться чем-нибудь вроде мобильного шасси или, в крайнем случае, просто вывинтить диск из корпуса и обращаться с ним поаккуратнее. Поэтому приводы Jaz используются гораздо реже, чем Zip.

Продукция фирмы SyQuest Technology

SyJet. Использует картриджи, сделанные по технологии жестких дисков и имеющие емкость 1.5 Gb (5"). Картридж состоит из двух дисков, (4 поверхности), а считывающие головки находятся снаружи, то есть в самом устройстве. Использование таких картриджей имеет как плюсы (очень высокая производительность), так и минусы (очень дорогие сменные диски). Пиковая скорость чтения/записи превышает 10 Mb/s, при чем средняя скорость передачи достигает 7 Mb/s, то есть дисковод может даже обогнать иной жесткий диск (хотя для внешнего устройства скорость ограничена либо параллельным портом, либо, в меньшей степени, шиной USB, но внешние дисководы используются не часто). Время доступа тоже впечатляет - 11 ms. Частота вращения шпинделя - 5400 rpm. Ну чем не жесткий диск? Правда, цены тоже достаточно "соответствующие", поэтому данное устройство чаще используют там, где важен параметр "скорость-емкость".

SparQ - другой дисковод от компании SyJet - имеет габариты 3.5" (в комплекте со встраиваиваемым устройством идет фрейм для установки в 5.25" отсек) и емкость 1 Gb. Интерфейс внешний (USB или LPT) или внутренний (только IDE-вариант). Время доступа - 12 ms. В случае IDE-интефейса скорость при пакетной передачи данных составляет до 16.6 Mb/s (режим PIO mode 4), обычная скорость передачи данных - от 3.7 до 6.9 Mb/s. Соответственно во внешнем исполнении скорость падает из-за небольшой пропускной способности соответствующих интерфейсов. Имеется встроенный интеллектуальный кэшурующий буфер размером в 512 Kb. Цена на устройство и картриджи заметно ниже, чем цена SyJe.

EZFlyer тоже имеет габариты 3.5", но емкость носителя всего 230 Mb. Используется такая же технология, как и в жестких дисках. EZFlyer считывает, записывает и форматирует свои собственные картриджи, а так же картриджи от EZ135 (преыдущая серия устройств). Интерфейсы: внешний SCSI (для Mac или PC), внешний параллельный порт и внутренний IDE. Среднее время доступа равно 13.5 ms, скорость вращения шпинделя - 3600 rpm. Скорость передачи данных составляет до 16.6 Mb/s в режиме PIO mode 4 (для IDE-варианта), реальная же скорость чтения/записи не превышает 2 Mb/s. Имеется кэширующий буфер размером 32 Kb. Самое дешевое из устройств, выпускаемых SyQuest Technology.

ORB от компании Castlewood

В накопителе ORB фирмы Castlewood реализованы существенно более современные технологии, чем в предыдущих накопителях, что позволило добиться емкости 2.2 Gb для трехдюймового диска, приемлемой цены как на устройство, так и на диски к нему. Таким образом, ORB вполне может составить (и составляет) конкуренцию как продукции Iomega, так и SyJet. Среднее время поиска равно 10 ms при чтении (12 ms при записи), скорость передачи данных около 4-5 Mb/s. Доступны внешние интерфейсы LPT, USB (при этом скорость чтения, естественно, уменьшается) и IEEE1394, а также внутрениий IDE. В носителе используется специальная конструкция защиты диска Labyrinth Sealed Door with Auto Closure and Patented enclosure environmental controls, как называет ее сама ORB. Минимальное время службы - 5 лет, причем время сохранности информации на диске составляет 20 лет, что, в общем-то, для сменного магнитного носителя довольно много. Размеры и вес дисковода небольшие, что позоляет его широко использовать для переноса длинных файлов (особенно если привод имеет внешнее исполнение). Стоит отметить, что при покупке диски отформатированы под FAT16, чтобы обеспечить их совместимость со всеми OS, а раздел в FAT16 ограничен 2-мя гигабайтами. Поэтому стоит переформатировать диск под нужную файловую систему, иначе часть объема останется неиспользованной.

Магнитооптические носители

Все описанные нами носители использовали магнитную технологию (за исключением только LS-120), то есть физическим носителем данных являлось магнитное поле, создаваемое частицами магнитного покрытия. Однако есть еще один способ записи на сменный диск - магнитооптический (Magneto-Optical, MO), который совмещает в себе надежность оптической и дешевизну и простоту магнитной технологий. В принципе, LS-120 и есть магнитооптический привод, но под термином MODD (MO Disk Drive) чаще понимают несколько отличные устройства. Первые промышленные образцы магнитооптических дисков создала фирма Sony, которые появились на рынке в середине 80-х годов. Как и в случае с более новым LS-120, диски не произвели сначала большого впечатления из-за своей дороговизны и сложности, однако со временем отношение к ним сильно изменилось.

Принцип действия магнитооптического диска в следующем. При записи лазерный луч нагревает часть поверхности диска, куда должна произодится запись, до некоторой точки, называемой физиками "точкой Кюри" (Curi point). В этой точке (у большинства применяемых материалов она составляет около 200^o C) резко падает магнитная проницаемость вещества, и изменение магнитного состояния его частиц может быть произведено относительно небольшим магнитным полем. Поле переводит все битовые ячейки в одинаковое состояние, при этом стирается вся информация, которая в них хранилась (если хранилась). Затем направление магнитного поля меняется на противоположное, а лазер включается в нужные моменты (то есть когда необходимо изменить ориентацию частиц в битовой ячейке), опять нагревая сплав до точки Кюри. После этой операции сплав охлаждается, и частицы его застывают в новом положении. При чтении используется лазерный луч более низкой мощности (примерно 25% от мощности записывающего луча), отраженный от битовых ячеек свет попадает на светочувствительный элемент, который определяет направление поляризации. В зависимости от этого значения элемент посылает контроллеру дисковода двоичный ноль или двоичную единицу. Основное, на мой взгляд, преимущество технологии в том, что она обеспечивает очень высокую степень надежности хранения данных, так как диск в обычных условиях практически не чувствителен даже к очень сильным магнитным полям, а механической прочности носителя тоже вполне достаточно (если, конечно, не ломать его специально). Дорожки с информацией образуют единую спираль (как в CD/DVD), которая разбивается на секторы. Диски малой емкости созданы по технологии CAV (Constant Angular Velocity), то есть дорожки всегда разбиты на одинаковое количество секторов. Так как внешние дорожки длинее внутренних, то много места теряется впустую. Для увеличения емкости носителя в современных дисках применяется технология ZCAV (Zoned Constant Angular Velocity), когда поверхность диска разбита на зоны, и в каждой зоне применяется свой угловой размер сектора. Кроме повышения емкости, данный прием также посволяет несколько увеличить скорость чтения/записи.

Магнитооптический диск состоит из нескольких слоев. Самым главным из них является магнитооптический слой, состоящий из сплава с вышеописанными свойствами, с обеих сторон ограниченный слоями диэлектрика (естественно, прозрачного). Под ним находится отражающий слой, который обеспечивает отражение света. Все это хозяйство крепится на подложку и сверху еще покрывается прозрачным защитным слоем, который оберегает диск от механических повреждений. Для пущей надежности диск помещается в пластиковый картридж (как у дискеты). Кстати, внешне диск очень похож на обыкновенную трехдюймовую дискету, только он раза в два потолще. На рисунке вы можете видеть магнитооптический диск (белого цвета), а также диски для дисководов Iomega и ORB.

Существует несколько форматов магнитооптических дисков:

• Размером 3.5"
• Размером 5" (сейчас не применяются)
• 2.5" диски MD Data, разработанные фирмой Sony (редко где встречаются, в основном используются в качестве мини-аудиодисков в бытовой аппаратуре)
• 12" диски фирмы Maxell (давно устарели)

Емкость дисков с форм-фактором 5" составляет 600, 650, 1200, 1300, 1700, 2000 и 2600 Mb (миллионов байт, поэтому реальная емкость диска несколько меньше), есть также носители емкостью 4.6 Gb, но они не стандартизированы. Однако сейчас встретить 5" диски практически невозможно. Честно говоря, я не знаю точно, с чем это может быть связано, но рискну предположить, что, наверное, кому-то не монравилось большие габариты как диска, так и самого устройства (и в самом деле, все современные носители имеют размеры не более чем 3.5"), а емкость 3.5" диска посчиталась достаточной. Также вполне возможно, что далеко не последнюю роль здесь сыграла цена, так как пятидюймовые диски и дисководы стоят значительно дороже, и их мало кто покупал, предпочитая дешевые трехдюймовые. Так или иначе, сейчас стандартными стали магнитооптические диски диаметром 3.5 дюйма, такие же габариты имеют и дисководы. Их емкость может быть 128, 230, 540, 640 Mb либо 1.3 Gb (опять-таки, один Mb = 10⁶ bytes). Все стандарты совместимы между собой сверху вниз, то есть дисководы емкостью 1.3 Gb могут использовать диски емкостью, например, 640 Mb. На сегодняшний момент наиболее распространены диски объемом 640 Mb. Такой емкости хватает многих задач, к тому же такой же объем имеет компакт-диск, и очень удобно переписывать данные прямо с CD на MO - на один магнитооптический диск как раз помещается один CD. По скорости работы MODD вполне могут сравниться с современными приводами CD/DVD. Характеристики устройств примерно таковы: скорость вращения шпинделя около 4500 оборотов в минуту, среднее время поиска - 25 миллисекунд при задержке задержка вращения 7 ms. Скорость чтения до 3.8 Mb/s, но скорость записи из-за инертности тепловых процесоов значительно меньше - до 1.3 Mb/s. Время загрузки/выгрузки диска составляет приблизительно 7 и 5 секунд соответственно. Как правило, дисковод имеет собственный кэш размером примерно до 2 Mb, обычно 512 Kb. Выпускаются дисководы как со SCSI-, так и с IDE-интерфейсом. Внешние устройства практически не встречаются. Стоят диски довольно недорого, что делает их очень привлекательными для многих пользователей, для которых нужно достаточно емкое, относительно скоростное, простое в обращении и надежное средство хранения или архивирования информации.

Для архивирования большого количества данных существуют также автоматизированные устройства для работы с несколькими носителями. Они могут выполнять резервное копирование (в основном это их единственное применение) в автоматическом режиме без участия обслуживающего персонала. Более того, они повышают надежность работы накопителей в связи с их высокой унифицированностью взаимодействия с дисками (по сравнению с работой оператора). Как правило, такие устройства состоят из собственно привода, загрузчика носителей и магазина дисков. Основное требование к таким библтотекам - быстрая замена дисков в случае неоходимости. В среднем оно не превышает нескольких десятков секунд, но может быть и больше. В магазине может быть от 20-30 до нескольких тысяч носителей. Соответственно и емкость библиотеки будет составлять от примерно сотни Gb до нескольких десятков или даже сотен Tb. Естественно, стоит такое удовольствие, мягко говоря, не очень дешево, поэтому используется достаточно редко и только в тех случаях, когда без backup'а никак не обойтись, а объем информации солиден (например, база данных какой-нибудь крупной фирмы).

Shark 250

Еще одно весьма интересное устройство - Shark 250, производителем которого является компания Avatar. Как следует из названия, емкость сменного диска 250 Mb. Интерфейс - параллельный порт или PC Card, очень мальнкие габариты (с ладонь: 2.5х8.75х13.75 cm), весит всего 320 g. Не требует отдельного подключения к питанию, подключается через прозрачный переходник к разъему для клавиатуры порту PS/2. Shark 250 работает по принципу жесткого диска (его даже иногда именуют Mobile Hard Drive), соответственно картридж для него называется HARDiskette. HARDiskette имеет ширину всего 6.25 cm, вмещает 250 Mb и помещается в специальный конверт, защищающий от внешних воздействий. Скорость передачи данных около 2 Mb/s для PC Card и 1.25 Mb/s для параллельного порта, среднее время доступа 12 ms. Устройство и дискеты к нему стоят не очень дорого. Наиболее подходящее применение - использование в качестве мобильного дисковода или сменного накопителя для портативного компьютера.

Устройства для чтения/записи карт памяти

Раз уж заговорили о портативных накопителях, то следует также упомянуть еще один класс устройств - устройства для работы с картами памяти. Они правда, не предназначены для хранения или переноса информации (хотя, впрочем, тоже можно, но это весьма дорого - карты памяти стоят дороже, чем оперативная память такого же объема - и не очень удобно, так как емкость сменной памяти значительно меньше, чем других носителей), основная их функция - чтение и обмен данными с цифровыми фото- или видеокамерами или другими портативными аппаратами. Это MP3-плееры, карманные компьютеры и прочее оборудование, которого в последнее время развелось довольно много. Ситуация, однако, осложняется тем, что до сих пор ни один стандарт не стал преобладающим. Старейший стандарт PCMCIA на данный момент определяет четыре основных типа карт памяти: DRAM (Dynamic Random Access Memory), SRAM (Static Random Access Memory), Linear Flash PC Card ATA Flash (ATA-совместимый флэш), которые, как ясно из их названий, предлагают пользователю различные возможности и области применения. Но наиболее активно применяются карты более современных форматов: CompactFlash (CF), SmartMedia Card (SMC) и молодой, но многообещающий стандарт MultiMedia Card (MMC), первый и последний получили наибольшее распространение.

 

Несколько облегчить положение могут картоводы, поддерживающие сразу несколько форматов (обычно не более 2), но они, к сожалению, встречаются реже. Картоводы могут быть с интерфейсом LPT, однако более предпочтительны и распространенны USB-устройства. Для всех трех форматов карт есть переходники-адаптеры на PC-Card (PCMCIA). А для SmartMedia Card и MultiMedia Card существуют также переходники для обычного флоппи-дисковода. Скорость передачи данных составляет несколько сотен килобайт в секунду (для разных устройств по-разному), чего для пердачи фотографий или MP3-файлов, в принципе, достаточно. Но все дело в том, что во многих случайх можно обойтись без каких-либо устройств чтения/записи карт, потому что практически все фотоаппараты и другие портаивные устройства имеют собственный интерфейс связи с РС (обычно это все та же USB). Так что необходимость картовода для чтения, например, фотографий, отснятых цифровой камерой, довольно сомнительна - всегда можно подключить к компьютеру саму камеру. Хотя если у вас нередко имеется много записанных карт, содержимое которых нужно срочно передать в компьютер, а камера одна и в данный момент она недоступна; хочется одновременно слушать плеер и писать для него файлы на другую карту (если плеер соединяется с компьютером непосредственно, а не с помощью все того же поставляемого вместе сним в комплекте картовода), если просто хочется иметь большое количество карт памяти и удобно с ними работать, то... но как часто все это может быть нужно, да и вообще нужно ли кому-либо в серьезном объеме? Каждый сам решает, купить ли ему занимательную игрушку в лице картовода или потратить деньги на что-нибудь более нужное. Впрочем, я только высказываю свое скромное мнение.

Iomega Click!

Продолжая иему портативности, упомянем еще об одном устройстве от Iomega - Click! - самый миниатюрный из существующих дисководов (размеры 7.6х11.9х3.1 cm, масса 170 граммов). Click! Использует 40-мегабайтные дискеты собственного формата стоимостью около 10 долларов. Диаметр диска примерно 50 mm, cкорость передачи данных 700 Kb/s. По конструкции Click! очень напоминает обычную дискету. Примечательно, что Click! может читать карты SM и CF. Также устройство обладает весьма полезной функцией копирования содержимого карты памяти на диск Click!. Вы просто вставляете памяти в специальный слот в приводе Iomega, а затем после нажатия кнопки информация перекачивается на 40-мегабайтный носитель. Перенос 4 Mb данных с карточки CompactFlash занимает около 28 секунд. Таким образом, очень удобно использовать Click! в цифровых фотоаппаратах вместо покупки дорогостоящих карт памяти - когда последняя заполнится, можно сбросить фотографии на дискету или дискеты Click!, а затем писать на карту снова.