ΗΜΥ 007 – Τεχνολογία Πληροφορίας Διάλεξη 1 4

21
ΗΜΥ 007 – Τεχνολογία Πληροφορίας Διάλεξη 14 Μέθοδοι Αποθήκευσης Πληροφορίας TΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΥΠΡΟΥ

description

ΗΜΥ 007 – Τεχνολογία Πληροφορίας Διάλεξη 1 4. Μέθοδοι Αποθήκευσης Πληροφορίας. T ΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΥΠΡΟΥ. Περίληψη. Θέματα για σήμερα: Μέθοδοι Αποθήκευσης μεγάλης χωρητικότητας: Μαγνητικά μέσα Σκληρός δίσκος, δισκέτα - PowerPoint PPT Presentation

Transcript of ΗΜΥ 007 – Τεχνολογία Πληροφορίας Διάλεξη 1 4

Page 1: ΗΜΥ  007  –  Τεχνολογία Πληροφορίας Διάλεξη  1 4

ΗΜΥ 007 – Τεχνολογία Πληροφορίας

Διάλεξη 14

ΗΜΥ 007 – Τεχνολογία Πληροφορίας

Διάλεξη 14

Μέθοδοι Αποθήκευσης Πληροφορίας

TΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΥΠΡΟΥ

Page 2: ΗΜΥ  007  –  Τεχνολογία Πληροφορίας Διάλεξη  1 4

ΠερίληψηΠερίληψη

Θέματα για σήμερα:• Μέθοδοι Αποθήκευσης μεγάλης

χωρητικότητας:• Μαγνητικά μέσα

• Σκληρός δίσκος, δισκέτα• Οπτικά μέσα

• Οπτικός δίσκος (compact disc – CD)• Ψηφιακός ευέλικτος δίσκος (Digital

Versatile Disc – DVD)• Μέσα από ημιαγωγά ύλικά (solid

state storage)• Μνήμη αναλαμπής (Flash

memory)

Page 3: ΗΜΥ  007  –  Τεχνολογία Πληροφορίας Διάλεξη  1 4

Υλικό ΑναφοράςΥλικό Αναφοράς

• Cyganski, D., Orr, A. O., and Vaz, R. F., Information Technology Inside and Outside, Prentice Hall, 2001• Κεφ. 17, σελίδες 236-243

• Βοηθητική Μνήμη - Αποθηκευτικά Μέσα, Ευάγγελος Τριανταφύλλου και Ελισάβετ Γεωργιάδου

http://www.go-online.gr/training/pdfs/E1/E1_kef2_math2.pdf(σελίδες 7 – 14)

• How Blu-ray Discs Workhttp://electronics.howstuffworks.com/blu-ray.htm

• How DVDs Work http://entertainment.howstuffworks.com/dvd.htm

• How CDs Workhttp://entertainment.howstuffworks.com/cd.htm

• How Removable Storage Workshttp://computer.howstuffworks.com/removable-

storage.htm

Page 4: ΗΜΥ  007  –  Τεχνολογία Πληροφορίας Διάλεξη  1 4

Τα πρώτα μέσα αποθήκευσηςΤα πρώτα μέσα αποθήκευσης

• Μαγνητική ταινία• Εύκολη και φθηνή τεχνολογία • Αντοχή μέσου αποθήκευσης

10-20 χρόνια• Αρχικά για αναλογική

ηχογράφηση ήχου (φωνής και μουσικής) – πιο μεγάλη ευελιξία από το δίσκο φωνογράφου

• Για ηχογράφηση βίντεο

• Για αποθήκευση δεδομένων στους ηλεκτρονικούς υπολογιστές (Η/Υ)

• Αρχικά Η/Υ χρησιμοποιούσαν και διάτρητο (μηχανογραφικό) δελτίο (punch card)

Page 5: ΗΜΥ  007  –  Τεχνολογία Πληροφορίας Διάλεξη  1 4

Μαγνητική ΤαινίαΜαγνητική Ταινία

Τρόπος λειτουργίας:• Η μαγνητική ταινία

αποτελείται από μία πλαστική ταινία καλυμμένη με μαγνητικό υλικό

• Η ταινία περνά κάτω από ένα ηλεκτρομαγνήτη

• Κατά την ηχογράφηση το ηχητικό σήμα προκαλεί ροή ηλεκτρικού ρεύματος μέσα στον ηλεκτρομαγνήτη

• Ο ηλεκτρομαγνήτης μαγνητίζει το υλικό της ταινίας ανάλογα με την ένταση του ηλεκτρικού ρεύματος δηλ. ανάλογα με το ηχητικό σήμα

ταινία

ηλεκτρομαγνήτης

Ηλεκτρομαγνητικόπεδίο

Page 6: ΗΜΥ  007  –  Τεχνολογία Πληροφορίας Διάλεξη  1 4

Ψηφιακά Μαγνητικά Μέσα Αποθήκευσης

Ψηφιακά Μαγνητικά Μέσα Αποθήκευσης

• Λειτουργούν όπως η αναλογική μαγνητική ταινία

• Αποθηκεύονται μόνο δύο μαγνητικά επίπεδα για τα δύο δυαδικά ψηφία

• Με την ψηφιακή τεχνολογία η χωρητικότητα αποθήκευσης αυξήθηκε πάρα πολύ

• Εύκαμπτος δίσκος ή δισκέτα (floppy disk) - χωρητικότητα 1,44 MB, χαμηλή αξιοπιστία

• δισκέτα Zip - χωρητικότητα 750 MB. Χρησιμοποιεί μαγνητικό υλικό καλύτερης ποιότητας από της floppy δισκέτας

• σκληρός δίσκος - χωρητικότητα αρκετών GB (π.χ. 500 GB)

• Φορητοί σκληροί δίσκοι (microdrive 340 ΜΒ, Jaz drive 1-2 GB, Pockey drive 20 GB, και περισσότερα)

Page 7: ΗΜΥ  007  –  Τεχνολογία Πληροφορίας Διάλεξη  1 4

Σκληρός ΔίσκοςΣκληρός Δίσκος

Page 8: ΗΜΥ  007  –  Τεχνολογία Πληροφορίας Διάλεξη  1 4

Οπτικός Δίσκος (CD)Οπτικός Δίσκος (CD)

• O οπτικός δίσκος CD (Compact Disc) πρωτοπαρουσιάστηκε στις αρχές της δεκαετίας του '80 (1982) για την αποθήκευση ψηφιακού ήχου.

• Η χωρητικότητα του Audio-CD είναι 747 ΜΒ.

• Μπορεί να αποθηκεύσει 74 λεπτά μουσικής:(44.100 δείγματα /sec / channel) * (2 bytes / δείγμα) * 2 channels = 176.400 bytes / sec

(176.400 bytes / sec ) * 74 min * 60 sec /min = 783.216.000 bytes = 747 MB 1MB = 220 bytes

• Αυτά τα bytes είναι πολύ μικρά, για να χωρούν σε ένα CD με διάμετρο 12 cm και πάχος 1.2 mm.

• Τα bytes είναι αποθηκευμένα σε σπιράλ μήκους 5 km και πλάτους 0.5 μm.

Ή απόσταση μεταξύ τωνtracks είναι 1.6 μm

Page 9: ΗΜΥ  007  –  Τεχνολογία Πληροφορίας Διάλεξη  1 4

• To CD αποτελείται από ένα λεπτό φιλμ αλουμινίου τοποθετημένο μεταξύ δύο στρωμάτων πλαστικού

• Με ειδικό λέιζερ η ψηφιακή πληροφορία αποθηκεύεται σε κοιλότητες (“pits”) που έχουν πολύ μικρές διαστάσεις: πλάτος 0.5 μm, min μήκος 0.83 μm και πάχος 125 nm

• Ο οπτικός δίσκος είναι πολύ αξιόπιστος ως αποθηκευτικό μέσο. Γενικά δεν φθείρεται και διατηρεί τα δεδομένα του ανεξάρτητα από το πόσες φορές θα διαβαστεί.

Οπτικός Δίσκος (CD)Οπτικός Δίσκος (CD)

Page 10: ΗΜΥ  007  –  Τεχνολογία Πληροφορίας Διάλεξη  1 4

CD Player / BurnerCD Player / Burner

• Υπάρχει ένας μηχανισμός για να γυρνά το CD και ένας άλλος μηχανισμός που σπρώχνει το λέιζερ

• Η ταχύτητα περιστροφής του δίσκου αλλάζει συνεχώς έτσι ώστε να διαβάζονται 75 blocks /sec (κάθε block περιέχει 2352 bytes δεδομένα χρήστη)

Page 11: ΗΜΥ  007  –  Τεχνολογία Πληροφορίας Διάλεξη  1 4

• Το CD χρησιμοποιείται και για αποθήκευση άλλων ψηφιακών δεδομένων εκτός του ήχου.

• Το CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory) είναι το βιομηχανικό πρότυπο του CD για αποθήκευση προγραμμάτων και δεδομένων για υπολογιστές. Η χωρητικότητα του φτάνει τα 650 ΜΒ.

• Σε κάθε block του CD-ROM υπάρχουν 12 bytes για συγχρονισμό, 4 bytes για το header, 2048 bytes για τα δεδομένα του χρήστη και 288 bytes για αναγνώριση και επιδιόρθωση σφαλμάτων (Error Detection and Correction Codes - EDC/ECC)

• CD-ROMs χρησιμοποιούν access codes για την προστασία τους από πειρατική χρήση της αποθηκευμένης πληροφορίας.

Οπτικός Δίσκος (CD)Οπτικός Δίσκος (CD)

Page 12: ΗΜΥ  007  –  Τεχνολογία Πληροφορίας Διάλεξη  1 4

CD-ROM ΠρωτόκολλαCD-ROM Πρωτόκολλα

Minutes per disc 63 74

Sectors per second 75 75

Sectors per minute 4,500 4,500

Bytes per sector 2,048 2,048 (EDC/ECC)*

Sectors per disc 283,500 333,000

Bytes per disc 580,608,000 681,984,000

Disc capacity 553.71 MB 650.39 MB

* EDC/ECC = Error Detection and Correction Codes 

Page 13: ΗΜΥ  007  –  Τεχνολογία Πληροφορίας Διάλεξη  1 4

Άλλοι τύποι οπτικών δίσκωνΆλλοι τύποι οπτικών δίσκων

• Εκτός από τα CD-ROM, υπάρχουν και άλλοι τύποι οπτικών δίσκων: • ο CD-R (Recordable), στον οποίο, μπορείτε να γράψετε

πληροφορίες, αλλά μόνο μια φορά, με την κατάλληλη συσκευή εγγραφής δίσκων στον υπολογιστή σας. Το CD-R αντί να έχει το φιλμ αλουμινίου έχει ένα ειδικό αντανακλαστικό υλικό με βαφή. Όταν το λέιζερ κάψει την βαφή σε ένα σημείο τότε δεν αντανακλά το φως και συμπεριφέρεται σαν μια λακκούβα του Audio-CD.

• ο CD-RW (ReWritable), στον οποίο, με μια συσκευή εγγραφής επανεγγράψιμων δίσκων, μπορείτε να γράψετε και να σβήσετε πληροφορίες πολλές φορές, ακριβώς όπως συμβαίνει με τη δισκέτα. Αποτελείται από ειδικό υλικό που συμπεριφέρεται διαφορετικά όταν θερμανθεί σε διαφορετικές θερμοκρασίες.

Page 14: ΗΜΥ  007  –  Τεχνολογία Πληροφορίας Διάλεξη  1 4

Άλλοι τύποι οπτικών δίσκωνΆλλοι τύποι οπτικών δίσκων

• Tο DVD (Digital Versatile Disc), από τα νεότερα οπτικά μέσα αποθήκευσης, το οποίο έχει ελάχιστη χωρητικότητα 4,38 GB Όπως και στην περίπτωση των δίσκων CD, υπάρχουν δίσκοι DVD-R που εγγράφονται μόνο μια φορά, καθώς και επανεγγράψιμα DVD-RW.

• Νέα τεχνολογία δίσκων: Blu-Ray και HD-DVD (ξεπερασμένο)

• Ένας δίσκος DVD μπορεί να διαβαστεί μόνο από οδηγούς DVD, ενώ ένας δίσκος CD μπορεί να διαβαστεί και από οδηγούς CD-ROM και από οδηγούς DVD.

Page 15: ΗΜΥ  007  –  Τεχνολογία Πληροφορίας Διάλεξη  1 4

Ψηφιακός ευέλικτος δίσκος(Digital Versatile Disc - DVD)Ψηφιακός ευέλικτος δίσκος

(Digital Versatile Disc - DVD)

• Πρωτοπαρουσιάστηκε στην αγορά το 1997 για την αποθήκευση ψηφιακού βίντεο

• Αρχικά ονομαζόταν Digital Video Disc

• Πολύ παρόμοιος με το CD αλλά έχει πολύ μεγαλύτερη χωρητικότητα από το CD (7 – 25 περίπου φορές μεγαλύτερη ανάλογα με το είδος του DVD)

• Μπορεί να αποθηκεύσει μία ταινία κωδικοποιημένη με πρωτόκολλο συμπίεσης MPEG-2 και επίσης άλλων ειδών πληροφορίες:

• 135 min video • Ήχος (soundtrack) σε 8 γλώσσες • Υπότιτλους σε 32 γλώσσες• Ή 8 ώρες ψηφιακού ήχου CD ποιότητας

• Χρησιμοποιεί λέιζερ με μήκος κύματος 635 / 650 nm (κόκκινο)

• Έχει λακκούβες μικρότερου μεγέθους• => χωράει περισσότερα tracks

Page 16: ΗΜΥ  007  –  Τεχνολογία Πληροφορίας Διάλεξη  1 4

DVDDVD

Ψηφιακό βίντεο ποιότητας DVD:Πρότυπο NTSC • Έχει εικόνες με διαστάσεις 720 x 480 pixels• 29,97 frames / sec

Πρότυπο PAL / SECAM • Έχει εικόνες με διαστάσεις 720 x 576 pixels• 25 frames / sec

Με 12 bits / pixel => (720 x 576 pixels / frame) x (12 bits / pixel) x (25 frames / sec)

= 124,416 x 106 bits /sec

Το MPEG δίνει λόγο συμπίεσης περίπου 36:1 => 3,500,000 bps=> Χωρεί 135-160 λεπτά video ανάλογα με πόσα

soundtracks συνοδεύουν το video.

Page 17: ΗΜΥ  007  –  Τεχνολογία Πληροφορίας Διάλεξη  1 4

DVDDVD

• Μπορεί να έχει 2 στρώματα ημιαντανακλαστικού υλικού με πληροφορίες σε κάθε πλευρά του • Επειδή το δεύτερο στρώμα δεν αντανακλά όσο καλά όπως το

πρώτο, η χωρητικότητα δεν διπλασιάζεται (4,7 + 3,8 = 8,5 x 109 bytes)

• Το λέιζερ εστιάζεται για να διαβάσει το κάθε στρώμα ξεχωριστά

• Όλα τα DVD players μπορούν να διαβάσουν δίσκους με δύο στρώματα

Page 18: ΗΜΥ  007  –  Τεχνολογία Πληροφορίας Διάλεξη  1 4

Τύποι DVDΤύποι DVD

DVD-ROM Capacity (109 bytes)

single sided, one layer 4.7

single sided, two layers 8.5

double sided, one layer per side 9.4

double sided, two layers per side17

1 GB = 230 bytes => 4,7 x 109 bytes = 4.38 GB

Page 19: ΗΜΥ  007  –  Τεχνολογία Πληροφορίας Διάλεξη  1 4

Σύγκριση DVD και CD και Blu-RayΣύγκριση DVD και CD και Blu-Ray

• Characteristic DVD CD Blu-Ray• Disc Diameter 120 mm 120 mm 120 mm• Disc Thickness 1.2 mm 1.2 mm 1.2 mm • Laser Technology Red Infrared Blue

(635/650 nm) (780 nm) (405nm) • Minimum Pit Size 0.40 μm 0.83 μm 0.15 μm• Track Spacing 0.74 μm 1.60 μm 0.32 μm• Layers 1, 2, or 4 1 1, 2*• Capacity per Layer 4.38 GB 0.64 GB 23.28 GB• Maximum Capacity 4.38-15.90 GB 0.64 GB 46.56 GB

* 2 layers για την ώρα

1 GB = 230 bytes => 4.38 GB = 4,7 x 109 bytes

Page 20: ΗΜΥ  007  –  Τεχνολογία Πληροφορίας Διάλεξη  1 4

Μέσα αποθήκευσης από ημιαγωγά υλικά (Solid state storage)

Μέσα αποθήκευσης από ημιαγωγά υλικά (Solid state storage)

• Μνήμη αναλαμπής (Flash memory)• Κατασκευάζεται από ημιαγωγό υλικό• Δεν έχει μηχανισμό που κινείται

• Χρησιμοποιείται σε μικρές συσκευές • Ψηφιακές κάμερες• PDAs

• Τύποι• CompactFlash: 8 MB – 4 GB

• όπως αρχικά ορίστηκε το πρότυπο, ενώ τώρα υπάρχουν κάρτες έως και 64 GB

• ο πιο ταχύς τύπος αλλά και ο πιο μεγάλος σε μέγεθος

• Secure Digital: 8 MB – 32 GB• xD: έως 2GB• SmartMedia: 2 MB – 128 MB

(ξεπερασμένος τύπος)• Memory Stick: έως 8GB

Page 21: ΗΜΥ  007  –  Τεχνολογία Πληροφορίας Διάλεξη  1 4

Στην συνέχεια…Στην συνέχεια…

• Λειτουργία τηλεφωνικών δικτύων