Накопители на жестких дисках

 В последнее  время в решении этой проблемы все более широкое признание  получает магнитооптическая технология, которая использует магнитные и  оптические механизмы записи и чтения; все чаще магнитооптические накопители используются для хранения больших объемов информации. Прародителем магнитооптической технологии считается фирма IBM, которая начала ее развитие в 1972 году. Первые магнитооптические дисководы появились в начале 80-х, но не получили широкого признания из-за высокой стоимости и сложности в работе. На сегодняшний день благодаря применению новых технических решений и последних технологий в магнитооптических системах ситуация с магнитооптическими накопителями полностью изменилась. Постоянное снижение цен на магнитооптические дисководы и улучшение технических характеристик позволит им в недалеком будущем полностью вытеснить с рынка стримеры, а постоянное увеличение емкости носителей и надежности хранения информации делает их работу в сетевых системах более эффективной по сравнению с накопителями типа CD-ROM.

 Существует  несколько стандартных типов  магнитооптических дисководов, но на сегодняшний день самое большое  распространение получили два из них. Это 3,5-дюймовые и 5,25-дюймовые накопители, причем 3,5-дюймовые накопители более популярны, хотя они и имеют меньший объем. Стандартные емкости 3,5-дюймовых дисков - 128, 230 и 640 МБ. У этих дискет одна рабочая поверхность, их размер соответствует размеру обычной 3,5-дюймовой дискеты, однако они несколько толще. Диски размером 5,25-дюйма имеют стандартные емкости 600 и 650 МБ или 1,2 и 1,3 ГБ (диски двойной плотности). В отличие от 3,5-дюймовых, у них две рабочие поверхности. Так же, как и обычный флоппи-диск, магнитооптические диски снабжены окошком защиты записи. Оба типа дисков полностью совместимы сверху вниз, а соблюдение стандартов магнитооптических дисководов не привязывает пользователей к конкретному производителю.

 Запись на диск выполняется посредством последовательного нагревания ячейки диска лазером большой интенсивности до t=200 С^о, в результате чего ячейка теряет заряд и последующего нанесения нового заряда при этой же температуре магнитной головкой. Считывание производится лазерным лучом меньшей интенсивности. Он направляется на ячейку и поляризуется имеющимся там зарядом (если таковой имеется), а считывающее устройство определяет является ли отраженный луч поляризованным.

 Не все  магнитооптические диски могут  быть перезаписываемыми; существуют также диски с однократной записью CC WORM (Continuons Composite Write Once Read Many) и частичной записью P-ROM (Partial read-only memory). Перезаписываемые диски могут полностью изменять свою информацию (количество циклов чтения/записи около 10 млн. и зависит от конкретного производителя). Диски с однократной записью аналогичны перезаписываемым, но в момент записи на диск наносятся специальные метки, которые запрещают повторную запись. Такие диски после записи информации автоматически переходят в разряд ROM-дисков. Диски с частичной записью делятся как бы на две части: одна из них содержит постоянные данные, которые невозможно изменить, другая часть содержит перезаписываемые данные. На такие диски (в неизменяемую часть) можно инсталлировать неизменный рабочий код программы, а свои данные можно хранить в перезаписываемом секторе. Надо заметить, что это - идеальное средство защиты от любых вирусов.

 Несмотря  на большую емкость магнитооптических  дисков (на сегодняшний день существуют 5,25-дюймовые диски емкостью 4,6 ГБ), они не могут заменить жесткие диски. Прежде всего это связано с низким быстродействием магнитооптических дисководов, а ведь этот параметр является одним из основных показателей для жестких дисков. Быстродействие магнитооптических дисководов существенно снижается при записи диска; не спасает положение и технология кэширования записи. Как известно, запись на магнитооптический диск осуществляется за два прохода: при первом проходе данные стираются с диска, при втором - записываются. А если к тому же установить проверку данных при записи, то быстродействие снизится еще на 20-30%.

 Однако нельзя сказать, что положение дел не меняется. Совсем недавно фирма Pinnacle Micro выпустила магнитооптический  накопитель под названием "Apex", в котором запись осуществляется за один проход, а его быстродействие составляет 4,5 МБ/с. Благодаря применению новой технологии быстродействие остается одинаковым как в режиме чтения, так и записи. Емкость нового дисковода составляет 4,6 ГБ. В настоящее время аналогичные разработки по однопроходным дисководам ведут фирмы IBM и Fujitsu.

 Сегодня на нашем  рынке наиболее широкое распространение  получили 3,5-дюймовые дисководы фирм Fujitsu и IBM. Магнитооптические накопители выпускаются в двух вариантах: встраиваемые и внешние. Преимущество внешних накопителей заключается в том, что нагревание дисковода во время работы лазера не повышает температуру в корпусе самого компьютера. Встраиваемые накопители могут быть легко установлены на место обычного флоппи-накопителя. Все существующие магнитооптические накопители имеют интерфейс связи SCSI или Fast SCSI (фирма Fujitsu ведет разработку накопителей с интерфейсом связи IDE), поэтому требуется дополнительная установка SCSI хост-адаптера. Эти хост-адаптеры выпускаются для установки на шину ISA или PCI и могут поставляться в комплекте с магнитооптическим дисководом или отдельно от него. Можно применять хост-адаптер любой фирмы, однако желательно наличие на нем кэш-памяти емкостью не менее 64 КБ и SCSI-BIOS (по крайней мере, возможности его установки).

 Испытания Fujitsu с хост-адаптером IFD-630 этой же фирмы (интерфейс связи - Fast SCSI или, как  его еще называют, SCSI-2). Если в  хост-адаптере установлен и активирован SCSI-BIOS, BIOS активизируется простой установкой перемычки и отпадает необходимость в установке дополнительных драйверов. В противном случае приходится их инсталлировать под необходимую систему. При активизированном SCSI-BIOS появляется также возможность производить загрузку системы непосредственно с магнитооптического диска: для этого достаточно отформатировать этот диск как системный. Можно создать на этом диске сколько угодно разделов, используя для этого специальные утилиты fdisk и format, поставляемые вместе с дисководом.

 Большое распространение  получили "Библиотечные" магнитооптические накопители со сменными дисками, общая емкость которых может составлять несколько сотен гигабайтов. Смена диска в такой системе занимает всего несколько секунд и происходит программно, при этом не требуется никакого дополнительного вмешательства в этот процесс со стороны.

 Магнитооптический дисковод внешне очень похож на обычный, но снабжен электронной системой выброса носителя. В принципе, работа с ним мало чем отличается от работы с обычным дисководом, а для  пользователя он ничем не отличается от обычного винчестера. В таблице приведены основные технические характеристики накопителя фирмы Fujitsu M2512A. При измерениях на некоторых компьютерах "желтой" сборки у нас получались неадекватные значения. Приведем минимальные: скорость записи 290 KБ/с, скорость чтения 800 KБ/с. При всех измерениях программная кэш-память не использовалась.

 Магнитооптический диск имеет целый ряд преимуществ: он более надежен в работе по сравнению  с обычными дискетами, магнитооптическая  головка не касается диска при  записи и чтении и таким образом исключены взаимные повреждения. К тому же сам диск менее чувствителен к механическим повреждениям или магнитным полям, случайные небольшие царапины не могут испортить диск или данные на нем, тем более, что сам диск находится в защитном пластиковом корпусе. Магнитооптический диск способен сохранять информацию более длительное время, чем обычные флоппи-диски. Фирмы-производители гарантируют безотказную работу диска в течение нескольких десятков лет.

 Насколько целесообразно  применение магнитооптических накопителей уже сегодня? Постоянная тенденция снижения цен и повышение быстродействия все в большей степени оправдывает их применение. Уже сейчас они могут применяться для резервного копирования в сетевых системах. Установка магнитооптики на сервер или мощную рабочую станцию под управлением любой операционной системы повышает удобство и эффективность работы по сравнению с аналогичными системами на магнитной ленте или накопителях CD-ROM. На сегодняшний день это лучший вариант по соотношению цена/емкость/скорость.

 Эти дисководы  могут использоваться не только в  сетевых системах как устройства резервного копирования, но могут быть успешно применены и в обычном  ПК. Довольно удобно переносить в кармане  винчестеры размером с обычную дискету  и работать с ними как с обычными дискетами.

 Конечно, магнитооптические  накопители, как и другие устройства, имеют недостатки. Самым серьезным  из них можно считать перегрев самого дисковода и диска в  режиме записи. Для борьбы с перегревом на них устанавливается обдувающий вентилятор. Используя внутренний дисковод, следует по возможности пытаться устанавливать его в более просторное место, подальше от винчестеров и других накопителей. Еще один серьезный недостаток - это большое время доступа к данным (в самых последних моделях - около 20 мс).

 Снижение  цен на магнитооптические дисководы  и увеличение их быстродействия в  ближайшее время может привести к тому, что они полностью вытеснят флоппи-дисководы. Вполне возможно, что  темпы снижения цен ниже, чем ожидалось, но предлагаемый объем и скоростные параметры магнитооптических накопителей уже сегодня многим помогут решить проблему хранения больших объемов информации. Насколько это перспективно и выгодно - судите сами. 

Флэш-память.

Особо следует  рассказать о флэш-памяти. Flash по-английски – это "вспышка, проблеск". Флэш-память является энергонезависимой памятью, (как и ПЗУ и ППЗУ). При выключении компьютера ее содержимое сохраняется. Однако содержимое flash-памяти можнр многократно перезаписывать, не вынимая ее из компьютера (в отличие от ППЗУ). Запись происходит медленнее, чем считывание, и осуществляется импульсами повышенного напряжения. Вследcтвие этого, а также из-за ее стоимости, флэш память не заменит микросхемы ОЗУ.

CMOS-память.

CMOS-память –  энергозависимая, перезаписываемая память, которая при своей работе , однако, почти не потребляет энергии. CMOS переводится как complementary metal oxode semiconductor – "комплиментарный металл - оксид - полупроводниковый". Достоинства этой памяти – низкое потребление энергии, высокое быстродействие. В CMOS - памяти компьютера находятся важные для его работы настройки, которые пользователь может менять для оптимизации работы компьютера. Питается эта память от небольшого аккумулятора, встроенного в материнскую плату.

Недостатки  перезаписываемой памяти.

Основной недостаток ПЗУ – невозможность обновить информацию в этом виде памяти, –  одновременно является и его преимуществом: данные невозможно потерять случайно и умышленно. Особенно это стало  актуальным на рубехе XX – XXI веков, с вытеснением микросхем ПЗУ на CMOS и flash-память. Рассмотрим возникающие проблемы.

Потеря  данных в CMOS.

Компьютеры с ISA шиной (содержащие процессоры вплоть до i80286), имели минимум настроек. Часто они вполне нормально работали в своей основной конфигурации.

Ситуация изменилась после появления на компьютерах  памяти более чем 16 Мбайт, ШВУ контроллеров и PCI-шины. Как выяснилось, в большинстве  случаев стандартная настройка  материнской платы стала неприменимой. Для сохранения настроек пользователя их стали хранить в CMOS-памяти.

Иногда содержимое CMOS-памяти разрушается. Это возможно в следующих случаях:

1. Воздействие вируса. При своей работе вирус может специально внедряться в CMOS-память, чтобы обеспечиватиь лучшие условия для его распространения либо специально вывести компьютер из строя.
2. Неисправность аккумулятора. В некоторых случаях аккумулятор CMOS-памяти может разряжаться (от времени или короткого замыкания на плате.) В этом случаесодержимое CMOS может разрушиться не сразу, а по прошествии двух - трех суток.
3. Скачок напряжения при работе с CMOS. В этом случае последствия непредсказуемы.
4. Установка пароля на загрузку. Иногда пользователь для защиты от несанкционированного доступа устанавливает "пароль на загрузку". Если он потом забудет пароль, то для запуска компьютера будет необходим сброс параметров CMOS-памяти путем короткого замыкания ее аккумулятора.

Для восстановления параметров CMOS-памяти после ее сброса существуют опции "стандартной" и  безопасной" настройки этой памяти на материнской плате. Пользователю в этом случае придется восстанавливать не все, а только часть параметров. Опции "стандартной" и "безопасной" настройки хранятся в ПЗУ и изменить их невозможно!

Потеря  данных в flash-памяти.

Потеря данных в flash-памяти возможна по тем же причинам, что и в CMOS-памяти. Однако для флэш-памяти нет возможности вернуться к первоначальным установкам! В связи с этим потеря информации в флэш-памяти может быть непоправимой.

... В 1998 году  автор узнал о новом черезвычайно  опасном вирусе –"Чернобыль". Опасность заключалась в его действии – ровно в годовщину аварии на Чернобыльской АЭС этот вирус портил содержимое флэш-памяти и наиболее важной ее части – BIOS. В результате компьютер не мог вообще осуществлять операции ввода-вывода, в том числе и загрузку операционных систем. CMOS-память же оставалась в полном порядке! Поскольку микросхема с BIOS обычно была припаяна к материнской плате, приходилось выкидывать всю материнскую плату.

Автору известен только один способ 100% гарантии избежать действия этого вируса – аппаратно запретить перзапись флэш-памяти. Дело в том, что новые версии этого вируса размножаются лавинообразно, и нет гарантии, что он сработает именно в эту дату.