Hulkort - Det første lagermedie
Det første data medie som blev benyttet til opbevaring af data var hulkortet /Punched tape, som i 1857 blev opgraderet fra manuel til automatisk. Det kunne på daværende tidspunkt skrive 100 ord pr. minut. Samuel Morse havde altså opfundet ”Telegrafen” som fungerede med et alfabet bestående af huller og streger. Dette data-medie blev benyttet helt op til 1975, hvor mediet bliver overtaget af andre medier.
Hulkort systemet består af tal der repræsenteres i ét hul, bogstaver og specialtegn i to eller tre huller. Det moderne hulkort (format 18,7 x 8,2 cm) bestod af 80 lodrette kolonner, hvert bestående af huller i 12 vandrette positioner.
Harddisken - Den første kæmpe
I San Francisco 1956, købte Zellerbach Paper, verdens første harddisk fra IBM, som blev brugt til et system der hed ”the Random Access Method of Accounting and Control”. Harddiskens vægt var ca. 80-90 kilo og indeholdt 50 jern-plader med en magnetisk overflade, der bevægede sig vertikalt.
5 million bytes = 5000 kb = 5 Mb
Floppy disken - Lidt forhistorie
I 1967 blev Floppy Disk´en og drevet opfundet af Allan Shugart, som på daværende tidspunkt arbejdede for IBM. De første udgaver af drevet benyttede diske på 8 tommer. Omkring slutningen af 70´erne så 5,25 tomme disken dagens lys, da forskning og udvikling havde gjort dette muligt. Denne diskette ”som man nu kunne kalde den”, grundet den relativt lille størrelse, blev bl.a. brugt i den første Personal Computer fra IBM i 1981. Disken kunne indeholde imponerende 360 kilobytes. Der gik ikke lang tid før disken fik kælenavnet ”Floppy Disk” grundet den bøjelige plastic beskyttelse, som selve disken er indkapslet i.
Omkring 1985 blev 3,5 tomme disken en realitet grundet en forbedring i designet af læse/skrive hovederne og det magnetiske lagrings medie som disken indeholdt. Disken kunne nu lagre hele 1.44 megabyte. Disken blev hurtigt populær og der gik ikke mange år før at 5,25 tomme disken blev udsluset fra markedet.
Diskettens opbygning
For at give et bedre billede af hvordan disken er opbygget vil vi sammenligne den med et traditionelt kassette bånd.
• De er opbygget af et tyndt plastic materiale som
er dækket af jern oxyd. Da denne oxyd
består af et ferromagnetisk materiale, skal man være forsigtig med ikke at anbringe
disketten for tæt på magnetisk materiale, da dette vil ødelægge indholdet.
• De kan lagre information
• De kan slettes og genbruges
• De er billige og nemme at bruge
For at forklare hvordan informations stien ligger på en diskette, vil vi starte med at forklare hvordan informations stien opfører sig på et kassettebånd, så diskettens fortrin kommer
til sin ret.
Et kassettebånd har et stort minus, hele informations mediet ligge i forlængelse af sig selv. Båndet har en begyndelse og en slutning. Dette resulterer i meget spildtid med at spole frem og tilbage for at finde f.eks. et musik nummer. En diskette derimod er opbygget af lagrings ringe eller spor, der er centreret om hinanden så læse/skrive hovedet kan springe fra spor til spor og derved spares tid. Selve disken indeholder spor på begge sider. Hvert spor er opdelt i mindre segmenter, også kaldet sektorer. En floppydisk roterer med 300 rpm.
Drevets opbygning og funktion
Den fysiske opbygning af et floppydrev minder meget om en harddisks, her har man altså en magnetisk skive som roterer (disketten) og så har man to læse/skrive hoveder, et på hver side af disken. Læs/skrive hovedet flyttes - som på harddisken - af en motor, som kaldes for aktuatoren. I øverste højre hjørne af disketten er der lavet et firkantet hul. Dette er kopisikringen, og når den lille plasticknap skydes ned, så den dækker hullet, kan der skrives til disketten. Der er også et printkort på et floppydrev, men til forskel fra harddisken er der ikke en controller på dette print, for ved floppydrev sidder controleren, der styrer drevet, nede på motherboardet, og da alle floppydisketter er ens og bliver formateret og styret på samme måde er der ingen grund til at der skal sidde en specifik controller og translatør, som der gør på en harddisk. Desuden bruger drevet et lille strømstik fra computerens PSU.
Sådan skriver drevet data til disketten
1.Software overfører instruktioner til computeren om at skrive en fil til disketten.
2.computeren og diskettedrev controlleren starter motoren i drevet, som får pladen i disketten til at rotere.
3.Nu bliver motor nr 2 startet op. Trin motoren styrer læse/skrive hovederne, som er i stand til at læse selve disken. Når sporet er fundet, hvor filen skal placeres, stopper drevet, hvorefter læsehovedet foretager en kontrol for at sikre, at der skrives på den rigtige side og det rigtige spor. Nu er skrivehovedet klar til at udføre sin opgave. Det bliver ladet med energi og går derefter igang med at magnetisere meget små jernpartikler, som er del af diskens overflade. Disse partikler bliver nu placeret på en bestemt måde, som læsehovedet er istand til at fortolke og sende videre til computeren som brugbare data.
4.Drevet stopper rotationen af disketten og er klar til næste kommando.
Zip drevet - Zip kontra diskette
Zip disketten er storebroderen til 3,5 tomme disketten. I grove træk er forskellen på de 2 medier ikke specielt stor. Opbygningen og virkemåden hvorved der bliver læst og lagret information, er meget ens. Det eneste, der der rigtig adskiller dem, er kapaciteten. Den store forøgelse af dataplads skyldes det magnetiske lag som selve den roterende disk er behandlet med. På Zip disketten er det magnetiske lag af en utrolig høj kvalitet, hvilket betyder, at der lagres ca. 1000 gange så mange spor pr. tomme på diskens overflade. Desuden er disken også inddelt i betydeligt flere sektorer end 3,5 tomme disken. Disse forbedringer af det magnetiske lag samt en videre udvikling af Zip drevets læse/skrive hoveder, der er istand til at læse informationerne på de stærkt formindskede spor, gav på daværende tidspunkt en stor kapacitet. Den første udgave af Zip disken, der kom frem omkring 1997, kunne indeholde 100 MB. I 1998 kom der en 250 MB udgave og senere kom Zip disken i en 750 MB udgave. Her stopper udviklingen af Zip drevet til gengæld også. Faktisk var interessen faldende allerede i årene omkring, hvor 250 MB udgaven kom på markedet. Årsagen til den faldende interesse skyldtes bl.a. en stadig større udbredelse af LAN netværk og netværk generelt, der kraftigt fjernede grundlaget for at anskaffe sig et Zip drev. En anden årsag var, at CD-R mediet også havde meldt sin ankomst og gjort konkurrencen hård for Zip disketten.
Jaz drevet - der forsvandt
Jaz drevet og selve mediet er produceret af samme producenter, som også lavede Zip mediet nemlig Iomega. Som tidligere nævnt opnåede Zip drevet aldrig rigtigt at blive populært, og det samme kan man roligt sige om Jaz drevet, som fra producentens side er ment som en aftager og storebror for Zip enheden. Jaz´en er nærmest ikke eksisterende i dag, hvilket også tydeligt ses udfra at der kun produceres 1 model i dag med tilhørende disk medie.
Hovedformålet med Jaz´en var at den primært skulle bruges til back up. På daværende tidspunkt kunne man bruge medier på 1 og 2 GB. I dag kan man kun få 2 GB medier. Grunden til at Jaz´en aldrig kom til at slå igennem, da den kom på markedet, var at der ikke gik længe før end CD-R mediet dukkede op. CD-R mediet var meget billigere, mere fleksibelt og langt mere kompatibelt. LAN´s og netværk generelt var også blevet meget populært, hvilket også var med til at overflødiggøre Jaz drevet.
CD Rom - Den traditionelle CD
Her vil vi gerne forklare hvordan en CD-rom er opbygget og fungerer. En CD-rom skive består af flere forskellige lag, faktisk er den opbygget af hele 3 lag. Det første lag består af acryl. Dette lag bliver derefter tilført et lag af aluminium, og dette er det reflektive lag. 3. og sidste lag består af et gennemsigtigt plastic materiale, hvis funktion er at beskytte CD-rom´en mod slid og ridser.
På en Cd-rom ligger informationen naturligvis i digital form i form af 1 taller og 0´er. Disse binære data er på CD´ens spejloverflade repræsenteret via millioner af små forhøjninger og helt flade områder. Disse utrolige små ændringer i cd´ens overflade er placeret i et sammenhængende spor. Dette spor er ikke mindre end 0,5 microns eller en milliontedel af en meter, til gengæld er sporet omkring 5 km langt fra start til slut.
Læsning fra CD´en sker ved at læsehovedet i CD drevet aktiverer sin laserstråle, og når strålen passerer hen over et fladt område i sporet på CD´en, bliver lyset fra laseren reflekteret direkte til en optisk sensor, der er placeret i drevet. Dette fortolker CD drevet som et 1 tal. Anderledes forholder det sig når CD drevet skal fortolke et 0, dette sker når laseren møder en forhøjning på sporet, men nu
CD stien
Forhøjningerne og de flade områder, ligger i en spiral form der starter inde fra centrum af CD´en. Når CD drevet drejer skiven rundt, bevæger laserhovedet sig fra centrum og ud mod kanten af CD´en. Nu hænger det sådan sammen med forhøjningerne, at jo nærmere man kommer yderkanten af skiven vil forhøjningerne flytte sig hurtigere end inde ved centrum. Det betyder, at nå laserhovedet læser ved de yderste spor er drevet nødt til at sænke rotations hastigheden for at læsehovedet kan læse informations sporet ved en konstant hastighed.
CD-R - Den brændbare
Opbygningen af den brændbare CD-R er meget forskellig set i forhold til den traditionelle CD rom. På den brandbare CD-R er der ingen forhøjninger eller flade områder overhovedet. Den har i stedet et helt jævnt lag af reflektivt metal, der ligger oven på et fotosensitivt farvelag. På en tom CD-R er farvelaget helt gennemsigtigt og lys passerer lige gennem det og reflekteres tilbage.
Farvelaget fungerer på den måde at hvis det opvarmes af lys med en bestemt frekvens og styrke, bliver det helt mørkt. Det bliver præcis så mørkt, at lys ikke kan passere igennem laget. Det betyder, at skrivehovedet kan lagre digitale informationer ved at bestemme hvor farven skal mørknes og hvor den ikke skal ændres og derved lade lys slippe igennem. Kort sagt betyder det, at der kun bliver læst information når lyset reflekteres tilbage til det optiske læsehoved.
Sådan foregår brændingen
CD brænderen har ligesom det traditonelle Cd drev et bevægeligt læsehoved, men udover det har brænderen også et skrivehoved. Skrivehovedets laser er logisk nok meget kraftigere end laseren på læsehovedet, for ellers ville informationerne blive ødelagt, når man ville læse indholdet på CD´en. Når CD´en drejer rundt, bevæger skrivehovedet sig på samme måde som læsehovedet nemlig udad mod skivens yderkant. For at skrivehovedet ikke skal komme ud af kurs, er der på forhånd fra CD-R producentens side indlagt et guidespor i CD´ens plastic lag. Selve brændingen virker ved at skrivehovedet tænder og slukker for den kraftige laser i takt med at informationsstrømmen bestående af 1 taller og 0´er er klar til lagring. De steder hvor laseren gør farven mørkere vil læsehovedet fortolke som et 0 og de reflektive områder som et 1.
Fordele og ulemper
Fordelene ved en CD-R er at de fungerer i næsten alle typer CD drev og det er unægteligt en god ting, da netop CD drevet/CD brænderen er et af de mest udbredte medier. Desuden er CD-R medierne meget billige.
En anden fordel er også, at det er forholdsvis hurtigt at lagre information på en CD-R skive men hurtigere skrivehastigheder kræver naturligvis mere avancerede laser systemer og hurtigere data tilførelse, desuden skal CD medierne også uderstøtte de tilsvarende hastigheder.
Ulempen ved CD-R disken er at der kun kan brændes data på en gang.
CD-RW - den brændbare igen igen
Løsningen kom dog i midten af halvfemserne, da CD-RW så dagens lys. CD-RW disken har de samme lag som en CD-R disk. Men med CD-RW er udviklingen gået et skridt videre. Nu er farve laget blevet udskiftet med en slette funktion i form af et lag der kan skifte tilstand. Læsning af disken foregår stadig efter samme princip som på en CD-R. Mørke områder i data sporet bliver stadig fortolket af læsehovedet som 0´er og og der hvor lyset reflekteres tilbage fortolkes det som 1 taller. Det specielle tilstandslag i en CD-RW disk består af en kemisk blanding af sølv, antimon, tellurium og indium. Ligesom med de fleste andre materialer så ændrer den kemiske blanding også tilstand, når den bliver opvarmet til en bestemt temperatur. Når den kemiske blanding når en temperatur på ca. 600 grader, opnår blandingen en flydende tilstand. Når blandingen afkøles til ca. 200 grader, krystaliserer den kemiske blanding og en solid tilstand opnås igen.
DVD - medie.
Et dvd-medie minder meget om en cd. En af forskellene er dog, at en standard dvd kan indeholde 7 gange mere data, selv om diameteren og tykkelsen er den samme.
En dvd består hovedsageligt af 4 lag. Først er der tale om et polycarbonate plastic lag, der ligesom er fundamentet for de overlæggende og underlæggende lag. Det næste er et tyndt lag opaque, derefter en transparent film, efterfulgt af et beskyttelseslag af plastic.
Nedenstående tekst til venstre, er beskrivelsen på en dvd´s opbygning.
Protective plastic
Transparant film
Opaque layer
Polycarbonate
Opaque layer
Transparant film
Protective plastic
En dvd afspiller/brænder aflæser et dvd medie via en laser stråle. Strålens ”bølgelængde” er mindre end ved en normal cd aflæser, så det gør den meget mere præcis. Således kan den aflæse de små pits and land, som en dvd indeholder.
Som det ses på dette billede, er det
lyseblå = land og mørkeblå = pits. Når
laserstrålen rammer land, sker der en
reflektion fra dvd´en tilbage i laserstrålen
som giver et 1 tal, og hvis der ingen reflektion
er bliver det et 0 tal.
Fakta
• Hvis man tog en double-sided, double-layer dvd og "foldede" spiral rillen ud, ville den være 48 km lang.
• Dvd afspilleren aflæser dvd mediet indefra og ud, altså modsat en pladespiller.
• Der findes mange forskellige typer af dvd medier, og dette er kun starten.
DVD-Video,DVD-ROM, DVD-RAM, DVD-RW, DVD-R, DVD+RW, DVD+R.
Tape Streameren
I den tunge ende af skalaen indenfor lagermedier finder man Tape Streameren. Streameren bliver hovedsageligt brugt til backup af meget store data mængder. Den bliver også brugt af større firmaer, hvor daglig automatiseret backup er en nødvendighed. En af årsagerne til streamerens forholdsvis store udbredelse er dens evne til at lagre enormt store mængder data, og netop at dataforbruget hele tiden vokser, er en faktor man skal tage med i sine overvejelser, når der skal indkøbes lagrings systemer. Og det er her at streameren viser sine styrker, ved at selve medierne er billige i forhold til den mængde af data der kan lagres. De tapes, der i dag har den største datatæthed, er i stand til at foretage en fuld backup af selv meget store harddiske.
Tape mediet
Det findes mange rigtig mange forskellige bånd-medier til data back up, vi har derfor valgt at beskrive et QIC backup bånd (Quarter Inch Cartridge), da det er det mest udbredte.
Det første QIC bånd kom frem i 1983 som et billigt magnetisk bånd, som blev brugt til data-backup og derfra blev båndet den første standard for tape backup. Der kan på et QIC bånd opbevares fra 40 mb til 25 gb mængder af data backup.
Under en QIC backup session, bliver data´en komprimeret, fra en feks. ca. 12 sider´s projekt opgave om lærings medier til halvdelen af filens størrelse. Ord, mellemrum, etc. i tekst filen, bliver erstattet af nogle mindre koder, som repræsenterer de samme ”værdier” og disse bliver så pakket ud til normal størrelse, når data´en bliver læst tilbage fra backup´en til harddisken. Data´en fylder i komprimeret tilstand ca. det halve, i forhold til det orginale data.
Levetiden på et QIC medie er minium 5.000 gange´s afspilning og 100 gange´s ”optagelse”, altså backup af data. Det er vigtigt at afspille båndet mindst 1 gang hvert ½ år for derved at undgå , at båndet klistrer sammen.
Flash Memory - lille, men stor
En af de mest udbredte former for Flash Memory er BIOS chippen og alt imens chippen har været tilstede i mange år, er de flytbare Flash Memory medier blevet meget populære. Det er Smartmedia og Compactflash kort der specielt har slået igennem som lagermedie på det digitale kamera marked.
Andre medier som memory stik, pcmcia memory cards, og memory cards til playstation, dreamcast osv. benytter sig også af Flash Memory.
Der er flere fordele ved brug af Flash Memory. De larmer ikke, de har hurtig data-overførsel, de er mindre i størrelse, de er lettere og der er ingen løse dele. Grunden til at vi ikke bruger Flash Memory som primært lagermedie er, at prisen er for dyr set i forhold til billige GB fra harddisken.
Et Flash Memory kort virker på følgende måde: Data´en (elektronerne) kommer ind via ”bit-line” (nederst venstre hjørne), hvorefter den passerer ”drain” og videre til ”floating gate”. Her bliver de stoppet af en negativ ladning elektroner fra tyndt oxid lag, som nærmest laver en midlertidig mur. Herfra er der en Cell sensor der holder øje med ”Floating Gate” og hvis antallet af elektroner bliver større end 50 % bliver det til et 1 tal, hvis det er mindre bliver det et 0.
Mængden af hvad Flash Memory indenholder, spænder allerede fra 8 mb til 64 Gb, så vi kan være sikre på at dette kun er starten og at vi i fremtiden vil kunne se små medier, der kan indeholde enorme mængder af data.
