Σάββατο, 27 Απριλίου 2013

ΑΠΛΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ

(ΜΑΘΗΜΑ 9ο)

Σκληροί δίσκοι: μαγνητική αποθήκευση για όλους
Το βασικό μέσο αποθήκευσης σε κάθε υπολογιστή είναι η μαγνητική αποθήκευση - ο σκληρός δίσκος η δίσκοι.
Με το χρόνο, η ......

χωρητικότητα τους εκτοξεύτηκε στα ύψη ενώ η τιμή τους μειώθηκε δραματικά. Με την πτώση των τιμών, η τεχνολογία των σκληρών δίσκων βελτιώθηκε και η χωρητικότητα τους απογειώθηκε. Τώρα πλεον μπορούμε να αποθηκεύσουμε τα περιεχόμενα χιλιάδων βιβλίων σε ένα κουτάκι τόσο μικρό όσο ένα βιβλίο τσέπης.
Τα βασικά χαρακτηριστικά.

Χωρητικότητα δίσκων
Το πιο προφανές χαρακτηριστικό των δίσκων είναι η χωρητικότητα τους. Ένας δυνατός υπολογιστής μπορεί να έχει σκληρό δίσκο με χωρητικότητα 100 GB, ενώ η χωρητικότητα του δίσκου ενός καλού φορητού υπολογιστή κυμαίνεται από 30 μέχρι και 60 GB.
Καλό είναι να αγοράζετε όσο πιο πολύ αποθηκευτικό χωρο μπορείτε, εξοικονομώντας χρήματα με τη σωστή αγορά των άλλων τμημάτων του υπολογιστή σας. (Φυσικά, αν ο υπολογιστής σας είναι ταχύτατος, και διαθέτει αρκετή μνήμη και θέλετε απλώς να τον αναβαθμίσετε με ένα μεγαλύτερο σκληρό δίσκο, αγοράστε το μεγαλύτερο που μπορείτε)

Ταχύτητα δίσκων
Η ταχύτητα των σκληρών δίσκων καθορίζεται από τρεις παράγοντες. Ο πρώτος είναι η ταχύτητα περιστροφής. Οι πλάκες ενός σκληρού δίσκου μπορούν να περιστρέφονται με 5400 η 7200 περιστροφές ανά λεπτό. Η ταχύτητα περιστροφής επηρεάζει άμεσα το κόστος, γι αυτό μην εκπλαγείτε αν διαπιστώσετε σχετικά μεγάλη διαφορά τιμής ανάμεσα σε δυο δίσκους των 100 GB, όπου ο ένας έχει μικρότερη ταχύτητα περιστροφής από τον άλλο. Όσο πιο γρήγορα περιστρέφεται ένας δίσκος, τόσο πιο γρήγορα λειτουργούν τα πάντα σε αυτόν. Αν αυτό δεν ίσχυε, τότε οι κεφαλές ανάγνωσης/εγγραφής του δίσκου θα δέχονταν δεδομένα πιο γρήγορα από ότι θα γινόταν η επεξεργασία τους από τα ηλεκτρονικά κυκλώματα, και επομένως θα υπήρχαν χαμένα δεδομένα τα οποία θα έπρεπε να διαβάζονται κάθε φορά. Η κατάσταση θα ήταν εφιάλτης. Η ισορροπημένη συνεργασία είναι το ίδιο σημαντική για το εσωτερικό των τμημάτων του υπολογιστή όσο και για τη μεταξύ τους επικοινωνια.
Ο δεύτερος παράγοντας που καθορίζει την ταχύτητα είναι ο ρυθμός μεταφοράς (δεδομένων) του δίσκου: είναι η μέγιστη ταχύτητα με την οποία τα δεδομένα μπορούν να μεταφέρονται ανά ρεύμα από το δίσκο προς τον υπολογιστή. Ο ρυθμός μεταφοράς ενός δίσκου είναι η ταχύτητα στην οποία ο δίσκος μπορεί να λειτουργεί κάτω από ιδανικές συνθήκες. Όπως είναι φυσικό, ένας δίσκος με μεγαλύτερη ταχύτητα μεταφοράς από έναν άλλο θα έχει καλύτερες επιδόσεις, όμως μην περιμένετε τις ταχύτητες της τάξης των 100 MB ανά δευτερόλεπτο που αναγράφονται στις συσκευασίες των δίσκων. Ένας πιο ρεαλιστικός παράγοντας είναι ο μέγιστος σταθερός ρυθμός μεταφοράς: είναι η υψηλότερη ταχύτητα στην οποία μπορεί να λειτουργεί ο δίσκος. Και εδώ, πρόκειται για μεγίστη τιμή και όχι για μέση.
Ένας πολύ χρήσιμος και αξιόπιστος παράγοντας καθορισμού της ταχύτητας ενός δίσκου είναι ο μέσος χρόνος αναζήτησης: πόσα, δηλαδή, εκατομμυριοστά του δευτερολέπτου χρειάζεται κατά μέσο όρο ο σκληρός δίσκος για να εντοπίσει μια συγκεκριμένη θεση. Ένας άριστος χρόνος προσπέλασης είναι τα 3,6 ms αν και τα 8,9 ms είναι πολύ πιο συνηθισμένος. Ο χρόνος αναζήτησης είναι ένα αξιόπιστο μέτρο σύγκρισης των επιδόσεων των σκληρών δίσκων, επειδή εμπερικλείει κάποια στοιχεία από τους υπόλοιπους παράγοντες της ταχύτητας. Για να αναζητήσει μια συγκεκριμένη θεση, ο δίσκος πρέπει να περιστραφεί, και πρέπει να διαβάζει δεδομένα για να επιβεβαιώνει τη θεση της κεφαλής ανάγνωσης/εγγραφής. Ο χρόνος αναζήτησης επίσης είναι πιο αξιόπιστος παράγοντας ταχύτητας από τους άλλους επειδή οι σκληροί δίσκοι τώρα περιέχουν κρυφή μνήμη, η οποία επηρεάζει τους άλλους παράγοντες ανάγνωσης δεδομένων.

Κρυφή μνήμη δίσκων
Οι περισσότεροι σημερινοί σκληροί δίσκοι έχουν μια μικρή ποσότητα μνήμης στο εσωτερικό τους. Η μνήμη αυτή λειτουργεί ως κρυφή- - η αν προτιμάτε, ως ένας προσωρινός αποθηκευτικός χώρος - όπου αποθηκεύονται τα δεδομένα του δίσκου πριν τα ζητήσει ο υπολογιστής. Πως όμως γνωρίζει ο δίσκος ποια δεδομένα θα χρειαστεί ο υπολογιστής; Στους καλά οργανωμένους σκληρούς δίσκους φαίνεται πως τα πιθανά δεδομένα που θα ζητήσει ο υπολογιστής είναι αυτά που ακολουθούν τα δεδομένα που χρησιμοποίησε τελευταία.

Οπτικοί δίσκοι
Η δεύτερη μεγάλη κατηγορία συσκευών αποθήκευσης είναι οι οπτικές - αυτές δηλαδή που χρησιμοποιούν φως για να κάνουν αυτό που πρέπει να κάνουν. Στην πραγματικότητα, υπάρχει μια τρίτη κατηγορία, υβριδική των δυο άλλων τεχνολογιών, η οποία ονομάζεται μαγνητο-οπτική, όμως είναι μάλλον αρκετά απρόσιτη. Η οπτική τεχνολογία συνδυάζει χαμηλή τιμή, χωρητικότητα, αξιοπιστία, και συμβατότητα σε τέτοιο βαθμό που οι μαγνητο-οπτικές συσκευές δεν μπορούν να τις ανταγωνιστούν. Έτσι όταν λέμε για οπτική αποθήκευση θα εννοούμε τα αμιγώς οπτικά μέσα αποθήκευσης, τα μέσα που χρησιμοποιούν τη δύναμη του φωτός για την ανάγνωση ή την εγγραφή δεδομένων: τους δίσκους CD και τους δίσκους DVD.
Πως λειτουργούν οι δίσκοι CD και οι δίσκοι DVD
Για να κατανοήσετε τον τρόπο λειτουργίας των οπτικών μονάδων, ξεχάστε ότι γνωρίζετε για τη μαγνητική αποθήκευση. Εκτός του ότι δέχονται και στέλνουν bit, οι οπτικές μονάδες δεν έχουν τίποτε άλλο κοινό με τις μαγνητικές. Όμως έχουν πολλά κοινά μεταξύ τους. Οι δίσκοι CD και DVD δεν χρησιμοποιούν μαγνητισμό, περιοχές, κεφαλές ανάγνωσης-εγγραφής, ή σιδηρούχο υλικό των δίσκων αυτών δεν έχει καμία σχέση με αυτό των πλακών των σκληρών δίσκων.
Οι οπτικοί δίσκοι δεν επικαλύπτονται από το υλικό αυτό, αλλά περιέχουν μια λεπτή στρώση μεταλλικού φύλλου ανάμεσα σε δυο προστατευτικές στρώσεις πλαστικού. Αν αγγίξετε την επιφάνεια ενός σκληρού δίσκου, το πιο πιθανό είναι να προκαλέσετε σοβαρή ζημιά - η σκόνη μόνο που θα μπει στο εσωτερικό του δίσκου κατά το άνοιγμα της θήκης του αρκεί για να τον καταστρέψει ολοκληρωτικά. Αν όμως αγγίξετε την επιφάνεια ενός δίσκου CD η DVD, αυτό που θα ακουμπήσετε είναι η πλαστική επικάλυψη. Το τμήμα όπου αποθηκεύονται τα δεδομένα - το μεταλλικό φύλλο - βρίσκεται σε ασφαλή θεση στο εσωτερικό του δίσκου. Βέβαια, αν δημιουργηθούν σοβαρές αμυχές στην επιφάνεια του δίσκου, αυτός μπορεί να καταστραφεί, παρόλα αυτά όμως υπάρχουν ειδικά επιδιορθωτικά εργαλεία και εξελιγμένες μονάδες δίσκων με τεχνολογίες διόρθωσης σφαλμάτων, τα οποία μπορούν να επιτρέψουν την ανάγνωση δεδομένων ακόμη και από δίσκους με πολλές αμυχές.

Προφύλαξη από αμυχές
Αν έχετε αγοράσει κάποιο εγγράψιμο CD, πιθανόν γνωρίζετε ότι το σκούπισμα του δίσκου πρέπει να γίνεται από το κέντρο προς τα έξω, και ποτέ κυκλικά. Γιατί; Λόγω της διόρθωσης σφαλμάτων.
Τα δεδομένα αποθηκεύονται στους οπτικούς δίσκους με τη σειρά, δηλαδή, κάθε bit ενός αρχείου ακολουθείται από το επόμενο bit του ίδιου αρχείου, μέχρι να αποθηκευτούν όλα, και η εγγραφή γίνεται από την μέσα προς την έξω μεριά του δίσκου. Στη συνέχεια αποθηκεύεται η ένδειξη τέλους του αρχείου και μετά από αυτή μπορεί να αποθηκευτεί το πρώτο bit ενός άλλου αρχείου.

Αν μια ίσια αμυχή (για παράδειγμα, από την άκρη του δίσκου προς το κέντρο του) προκαλέσει ζημιά στο δίσκο, η διόρθωση σφαλμάτων ίσως μπορέσει να αναδημιουργήσει τα λίγα bit που θα έχει καταστρέψει η αμυχή, χρησιμοποιώντας αυτά που βρίσκονται πριν και μετά από τα κατεστραμμένα. (Στην περίπτωση μάλιστα μουσικών CD, τα κατεστραμμένα bit πιθανότατα θα αγνοηθούν, το πιο πιθανό είναι να μην καταλάβετε καμία διαφορά κατά την αναπαραγωγή του CD). Επειδή η αμυχή είναι γραμμική και τα δεδομένα αποθηκεύονται κυκλικά, είναι μάλλον απίθανο να καταστραφεί μεγάλος αριθμός διαδοχικών bit.
Αντίθετα, μια κυκλική αμυχή θα μπορούσε να καταστρέψει ένα ολόκληρο αρχείο η και πολλά αρχεία, οπότε η διόρθωση σφαλμάτων θα ήταν άχρηστη. Οι κυκλικές αμυχές μπορούν να προκληθούν αν σκουπίζετε τους δίσκους με κυκλικές κινήσεις. Γι αυτό, σκουπίζετε πάντα τους δίσκους σας από το κέντρο προς τα έξω.

Γιάννης Πετσέλης
Ηλεκτρονικός