C2 3 main and secondary memory
- 1. Γ2.3 Κύρια και Βοηθητική Μνήμη Ενότητα 2: Το Υλικό/Αρχιτεκτονική Η/Υ
- 2. Τι θα μάθουμε σήμερα: Να αναφέρουμε τα είδη κύριας μνήμης και να τα συγκρίνουμε με βάση τα χαρακτηριστικά τους Να περιγράφουμε τον ρόλο του κάθε είδους της κύριας μνήμης Να εξηγούμε τι είναι η βοηθητική μνήμη Να εξηγούμε και να διακρίνουμε τη διαφορά ανάμεσα στην κύρια και τη βοηθητική μνήμη Να αναφέρουμε τον ρόλο και τα χαρακτηριστικά (χωρητικότητα, ταχύτητα ανάγνωσης/εγγραφής δεδομένων, φορητότητα, εγγραψιμότητα, κόστος, κ.λπ.) συνήθων μέσων βοηθητικής μνήμης (σκληροί δίσκοι, μνήμη φλας USB/SD/Memory Stick, CD, DVD, CD-R/RW, DVD-R/RW) Να επιλέγουμε σε παραδείγματα το καταλληλότερο μέσο για την αποθήκευση με βάση το μέγεθος των αρχείων και τα χαρακτηριστικά των διάφορων μέσων βοηθητικής μνήμης. 03/12/2018Πανίκος Παπέττας 2
- 3. Μνήμη Όπως έχουμε μάθει, σε καθεμία από τις βασικές λειτουργίες του υπολογιστή (είσοδος, επεξεργασία, έξοδος και αποθήκευση) αντιστοιχούν συγκεκριμένα ηλεκτρονικά κυκλώματα και συσκευές (έχουμε ήδη αναφερθεί στην Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας). Η λειτουργία της αποθήκευσης προσφέρεται από τις διάφορες μονάδες αποθήκευσης, που ονομάζονται Μνήμη του υπολογιστή. Η μνήμη είναι ένα από τα κυριότερα μέρη ενός υπολογιστή. Μαζί με την Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας (Central Processing Unit) είναι απαραίτητα για τη λειτουργία ενός υπολογιστικού συστήματος. Η μνήμη του υπολογιστή διακρίνεται σε δύο κατηγορίες: την Κύρια Μνήμη και τη Βοηθητική Μνήμη. 03/12/2018Πανίκος Παπέττας 3
- 4. Η Κύρια Μνήμη του υπολογιστή Έτσι ονομάζονται οι αποθηκευτικοί χώροι με τους οποίους η ΚΜΕ έχει άμεση επικοινωνία και από όπου μπορεί να παίρνει εντολές για εκτέλεση και δεδομένα για επεξεργασία, καθώς και να αποθηκεύει πληροφορίες που προκύπτουν από την επεξεργασία. Η κύρια μνήμη είναι οργανωμένη με απλό τρόπο, ως μια σειρά από αριθμημένα πανομοιότυπα «κουτιά» ή «θυρίδες» με συγκεκριμένη χωρητικότητα δεδομένων (π.χ. όλα τα «κουτιά» έχουν χωρητικότητα 1 byte ή 2 byte ή 4 byte ή 8 byte, κ.λπ.). Για να διαβάσει δεδομένα, η ΚΜΕ χρειάζεται απλά να δώσει στην Κύρια Μνήμη τον αριθμό του «κουτιού» και αυτή θα εντοπίσει και αποστείλει τα δεδομένα που περιέχει. Για να αποθηκεύσει πληροφορίες, η ΚΜΕ χρειάζεται απλά να δώσει στην Κύρια Μνήμη τις πληροφορίες καθώς και τον αριθμό του «κουτιού» όπου πρέπει να τοποθετηθούν. Είναι σημαντικό να αναφέρουμε ότι τα bit από το κάθε «κουτί» αποστέλλονται ταυτόχρονα (παράλληλα), το καθένα μέσα από το δικό του κανάλι (καλώδιο), ώστε η μεταφορά να γίνεται όσο το δυνατό πιο γρήγορα. 03/12/2018Πανίκος Παπέττας 4
- 5. Η Κύρια Μνήμη του υπολογιστή Η Μνήμη Τυχαίας Προσπέλασης (Random Access Memory, RAM) Η Μνήμη Μόνο για Ανάγνωση (Read Only Memory , RΟM) 03/12/2018Πανίκος Παπέττας 5
- 6. Η Μνήμη Τυχαίας Προσπέλασης (Random Access Memory, RAM) Σε αυτό το κομμάτι της κύριας μνήμης αποθηκεύονται προσωρινά οι εντολές από τα προγράμματα που έχουν ενεργοποιηθεί από τον χρήστη και εκτελούνται από την ΚΜΕ, τα δεδομένα του κάθε προγράμματος και οι πληροφορίες από την επεξεργασία, μέχρι να τελειώσει η εκτέλεση του κάθε προγράμματος. Η αποθήκευση είναι προσωρινή και η διακοπή παροχής ηλεκτρικού ρεύματος οδηγεί στη διαγραφή των δεδομένων που περιέχει. Αποτελείται από ολοκληρωμένα κυκλώματα σε μορφή μικρών καρτών που τοποθετούνται σε ειδικές υποδοχές στη μητρική πλακέτα. Κάθε κάρτα μνήμης RAM χαρακτηρίζεται από τη χωρητικότητα της, το χρόνο προσπέλασης, τον τύπο της (δηλαδή την αρχιτεκτονική της) και το κόστος αγοράς της. Η χωρητικότητα μιας κάρτας μνήμης RAM είναι ο συνολικός αριθμός «κουτιών» για αποθήκευση πληροφοριών που περιέχει. Μετριέται σε MB ή GB (π.χ. 512MB, 2GB, κ.λπ.). Μπορούμε να αυξήσουμε τη συνολική μνήμη RAM τοποθετώντας επιπρόσθετες κάρτες μνήμης (Μεγαλύτερη μνήμη ανά τεμάχιο=8 GB και μεγαλύτερη χωρητικότητα ανά Η/Υ=32GB) . Από πάνω προς τα κάτω, DIP, SIPP, SIMM (30- pin), SIMM (72-pin), DIMM (168-pin), DDR DIMM (184-pin). 03/12/2018Πανίκος Παπέττας 6
- 7. Παράδειγμα: Στη μητρική κάρτα ενός συγκεκριμένου υπολογιστή υπάρχουν 4 υποδοχές μνήμης και σε μόνο μία από αυτές έχει τοποθετηθεί μια κάρτα μνήμης με χωρητικότητα 512MB. Μπορούμε να τοποθετήσουμε σε μιαν άλλη υποδοχή μια δεύτερη κάρτα μνήμης με χωρητικότητα 512MB και έτσι να έχουμε συνολικά 1024ΜΒ (=1GB). Θα μπορούσαμε, επίσης, να αφαιρέσουμε την κάρτα μνήμης των 512MB και να συμπληρώσουμε και τις 4 υποδοχές με κάρτες μνήμης των 2GB, ώστε να έχουμε συνολικά 8GB μνήμης RAM. 03/12/2018Πανίκος Παπέττας 7
- 8. Χρόνος Προσπέλασης και Ταχύτητα Μεταφοράς Δεδομένων Ο χρόνος προσπέλασης είναι ο χρόνος που απαιτείται από τη στιγμή που η ΚΜΕ ζητά να διαβάσει ή να γράψει κάποιο δεδομένο στη μνήμη RAM, μέχρι να ολοκληρωθεί αυτή η διαδικασία (διάβασμα ή γράψιμο). Συνήθως ο χρόνος αυτός είναι μερικά τρισεκατομμυριοστά του δευτερολέπτου (ns). Αντί για το χρόνο προσπέλασης, συνήθως δίνεται η ταχύτητα μεταφοράς δεδομένων σε MB/s (Megabyte ανά δευτερόλεπτο), π.χ. 6400 MB/s. 03/12/2018Πανίκος Παπέττας 8
- 9. Τύπος κάρτας μνήμης RAM Ο τύπος μιας κάρτας μνήμης RAM, εκτός από τις φυσικές διαστάσεις της κάρτας και τον τύπο υποδοχής για σύνδεσή της, καθορίζει επίσης το μέγεθος των «κουτιών» που την αποτελούν, αλλά και την ταχύτητα με την οποία μπορεί να ανταλλάζει δεδομένα με την ΚΜΕ. Κατά καιρούς έχουν εμφανιστεί διάφοροι τύποι. Ο τύπος μνήμης που έχει επικρατήσει τα τελευταία χρόνια για προσωπικούς υπολογιστές ονομάζεται Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory (DDR SDRAM ή απλά DDR) και οι νεότερες παραλλαγές του, DDR2, DDR3 και DDR4 που επιτρέπουν ακόμη μεγαλύτερες ταχύτητες μεταφοράς δεδομένων. Στις μνήμες τύπου DDR, το κάθε «κουτί» αποτελείται από 64 bit (8 byte), που ταιριάζει με πολλές σύγχρονες ΚΜΕ, οι οποίες έχουν καταχωρητές με μέγεθος επίσης 64 bit. Η ταχύτητα μεταφοράς δεδομένων αναγράφεται στην κάρτα μνήμης και εκφράζεται σε εκατομμύρια «κουτιά» ανά δευτερόλεπτο, π.χ. DDR-200, DDR2-400, DDR2-667, DDR3-800, κ.λπ. Μπορούμε εύκολα να υπολογίσουμε την ταχύτητα μεταφοράς δεδομένων, π.χ. για την DDR-200 έχουμε 200×8= 1600 MB/s, ενώ για τη DDR3-800 έχουμε 800×8= 6400 MB/s. 03/12/2018Πανίκος Παπέττας 9
- 10. Κόστος αγοράς κάρτας μνήμης RAM Το κόστος αγοράς για μια κάρτα μνήμης εξαρτάται από τον τύπο, τον χρόνο προσπέλασης και τη χωρητικότητά της. Συνήθως είναι από € 10 μέχρι € 50. 03/12/2018Πανίκος Παπέττας 10
- 11. Η Μνήμη Μόνο για Ανάγνωση (Read Only Memory , RΟM) Όταν εκκινούμε έναν υπολογιστή, η ΚΜΕ πρέπει να εκτελέσει μια σειρά από εντολές (δηλαδή πρόγραμμα), ώστε να ελέγξει ποιες συσκευές είναι συνδεδεμένες, να τις ρυθμίσει, ώστε να είναι έτοιμες για χρήση και στη συνέχεια να ενεργοποιήσει το Λειτουργικό Σύστημα, ώστε ο υπολογιστής να είναι έτοιμος για χρήση. Η σειρά αυτών των εντολών αποτελεί το Βασικό Σύστημα Εισόδου/Εξόδου (Basic Input/Output System, BIOS) και δεν μπορεί να τοποθετηθεί στη μνήμη RAM, επειδή θα διαγραφόταν όταν διακόπτεται η παροχή ηλεκτρικού ρεύματος. Ενιαία Επεκτάσιμο Λογισμικό Αλληλεπίδρασης (Unified Extensible Firmware Interface, UEFI) αποτελεί την μετεξέλιξη του BIOS λόγω του ότι: Διαχειρίζεται μεγαλύτερης από 2 ΤΒ χωρητικότητας σκληρούς δίσκους Καταπολεμά ιούς κατά την εκκίνηση Διαθέτει γραφικό περιβάλλον όπου μπορεί να χρησιμοποιηθεί το ποντίκι Για τον σκοπό αυτό χρησιμοποιείται ένα άλλο είδος κύριας μνήμης, η Μνήμη Μόνο για Ανάγνωση (Read Only Memory , RΟM). 03/12/2018Πανίκος Παπέττας 11
- 12. Τρόπος λειτουργίας μνήμης RΟM Η μνήμη ROM λειτουργεί με παρόμοιο τρόπο όπως η μνήμη RAM, με τη διαφορά ότι το περιεχόμενό της είναι μόνιμα αποθηκευμένο από τον κατασκευαστή της και δεν χάνεται όταν διακοπεί το ηλεκτρικό ρεύμα ή όταν κλείνουμε τον υπολογιστή. Ούτε και είναι δυνατή η αποθήκευση σε αυτήν οποιωνδήποτε πληροφοριών κατά την επεξεργασία. Η μνήμη ROM είναι εγκατεστημένη σε μια μητρική κάρτα, η χωρητικότητά της είναι προκαθορισμένη και συνήθως δεν ξεπερνά τα 4 ΜΒ (ενώ για τη μνήμη RAM είναι συνήθως 4 GB, περίπου 1000 φορές μεγαλύτερη). 03/12/2018Πανίκος Παπέττας 12
- 13. Μνήμη ROM σε Flash Το βασικό χαρακτηριστικό της μνήμης ROM (ότι το περιεχόμενό της αποθηκεύεται όταν την κατασκευάζουν και μετά δεν χάνεται ούτε αλλάζει) περιέχει ταυτόχρονα και ένα ουσιαστικό πρόβλημα: Εάν έγινε κάποιο σφάλμα στο πρόγραμμα που τοποθετήθηκε σε αυτήν από τον κατασκευαστή, δεν υπάρχει τρόπος να διορθωθεί. Τα τελευταία χρόνια οι κατασκευαστές έχουν αντικαταστήσει την «παραδοσιακή» μνήμη RΟM με μνήμη Flash. Η μνήμη Flash είναι μια παραλλαγή της RΟM, που επιτρέπει με κατάλληλη διαδικασία τη διαγραφή και επανεγγραφή του περιεχομένου της. Με αυτό τον τρόπο, οι χρήστες μπορούν να αντικαταστήσουν το πρόγραμμα BIOS στη μνήμη αυτή με άλλο βελτιωμένο που δημιούργησε ο κατασκευαστής που ονομάζεται UEFI. 03/12/2018Πανίκος Παπέττας 13
- 14. Η Βοηθητική Μνήμη Με την ονομασία βοηθητική μνήμη εννοούμε το σύνολο των περιφερειακών μονάδων αποθήκευσης, όπου οι πληροφορίες αποθηκεύονται οργανωμένα και μακροπρόθεσμα. Στη βοηθητική μνήμη ανήκουν οι σκληροί δίσκοι (εσωτερικοί ή εξωτερικοί), η δισκέτα, η μνήμη φλας (USB, SD, κ.λπ.), οι οπτικοί δίσκοι (CD, CD-R/RW, DVD, DVD-R/RW), οι μαγνητικές ταινίες και όλες οι άλλες μονάδες μόνιμης αποθήκευσης πληροφοριών. Αντίθετα με την Κύρια Μνήμη, η ΚΜΕ δεν έχει άμεση πρόσβαση στη Βοηθητική Μνήμη. Για να πάρει ή να αποθηκεύσει δεδομένα στη βοηθητική μνήμη, θα πρέπει να αποστείλει κατάλληλες εντολές στα πολύπλοκα ηλεκτρονικά κυκλώματα που ελέγχουν τη λειτουργία της κάθε περιφερειακής μονάδας αποθήκευσης, τα οποία αφού εντοπίσουν τα δεδομένα, τα αποστέλλουν στην ΚΜΕ μέσα από τα καλώδια που συνδέουν την περιφερειακή μονάδα αποθήκευσης με τη μητρική κάρτα. 03/12/2018Πανίκος Παπέττας 14
- 15. Ο Σκληρός Δίσκος (Hard Disk) Πρόκειται για μια μονάδα αποθήκευσης που έχει μεγάλη χωρητικότητα δεδομένων και ταχύτητα μεταφοράς δεδομένων. Συνήθως είναι μόνιμα εγκατεστημένος μέσα στον υπολογιστή. Παρά τη διαφορά στην εμφάνιση, ο τρόπος λειτουργίας του παρουσιάζει μεγάλες ομοιότητες με τη δισκέτα (Floppy Disk). Περιέχει έναν ή περισσότερους μεταλλικούς (ή πλαστικούς) δίσκους, καλυμμένους με μαγνητικό υλικό και από τις δύο πλευρές τους. Εάν υπάρχουν πολλοί δίσκοι (συνήθως αναφέρονται ως «πλατώ», platters), αυτοί είναι τοποθετημένοι ο ένας πάνω από τον άλλον και περιστρέφονται ταυτόχρονα. Κοντά στην κάθε επιφάνεια με μαγνητικό υλικό υπάρχει μια κεφαλή ανάγνωσης/εγγραφής, αλλά όλες οι κεφαλές είναι συνδεδεμένες και κινούνται μαζί. Έτσι, διαβάζουν ή εγγράφουν δεδομένα ταυτόχρονα σε όλες τις επιφάνειες των «πλατώ». Ο ελεγκτής του σκληρού δίσκου (ηλεκτρονικά κυκλώματα), μαζί με τα πλατώ, τις κεφαλές και τα υπόλοιπα μέρη του, είναι μόνιμα τοποθετημένα σε μεταλλική θήκη για προστασία. 03/12/2018Πανίκος Παπέττας 15
- 16. Λειτουργία Σκληρού Δίσκου Όπως η δισκέτα, έτσι και ο σκληρός δίσκος, είναι διαχωρισμένος σε τροχιές και σε τομείς, στον καθένα από τους οποίους εγγράφεται συγκεκριμένη ποσότητα δεδομένων. Επειδή τα δεδομένα αποθηκεύονται ταυτόχρονα στην ίδια τροχιά όλων των «πλατώ», έχει εισαχθεί ο όρος κύλινδρος (cylinder), που αναφέρεται στο σύνολο των αντίστοιχων τροχιών όλων των «πλατώ» μαζί. Ο αριθμός τροχιών, τομέων και κεφαλών ανάγνωσης/εγγραφής είναι διαφορετικός από ένα μοντέλο σκληρού δίσκου σε άλλο και καθορίζει τη χωρητικότητά του. 03/12/2018Πανίκος Παπέττας 16
- 17. Χαρακτηριστικά ενός σκληρού δίσκου Χωρητικότητα: Πόσα byte συνολικά μπορούμε να αποθηκεύσουμε σε αυτόν. Συνήθεις χωρητικότητες είναι 160 GB, 250 GB, 320GB, 500 GB, 1 TB, 2 TB. Υπάρχουν όμως και σκληροί δίσκοι με μεγαλύτερη χωρητικότητα, π.χ. 8 ΤΒ. Ταχύτητα περιστροφής: Καθορίζει πόσο γρήγορα περιστρέφεται ο σκληρός δίσκος και συνδέεται με την ταχύτητα εντοπισμού και μεταφοράς δεδομένων. Μετριέται σε περιστροφές ανά λεπτό (revolutions per minute, rpm). Συνήθεις ταχύτητες περιστροφής είναι 5400 rpm και 7200 rpm, αλλά υπάρχουν και δίσκοι με μεγαλύτερες ταχύτητες περιστροφής, π.χ. 10000 rpm. Ταχύτερη περιστροφή συνήθως σημαίνει και μεγαλύτερη ταχύτητα μεταφοράς δεδομένων, αλλά και μεγαλύτερη κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας. 03/12/2018Πανίκος Παπέττας 17
- 18. Χαρακτηριστικά ενός σκληρού δίσκου (συνέχεια…) Χρόνος αναζήτησης: Είναι ο χρόνος που χρειάζεται για να περιστραφεί ο σκληρός δίσκος και να μετακινηθούν οι κεφαλές στην κατάλληλη θέση για να διαβάσει ή να εγγράψει έναν τομέα. Συνήθως είναι από 4 ms μέχρι 12 ms. Ταχύτητα μεταφοράς δεδομένων: Με ποια ταχύτητα μεταφέρονται τα δεδομένα από και προς τον σκληρό δίσκο. Μετριέται σε bit ανά δευτερόλεπτο (bits per second, b/s) ή σε byte ανά δευτερόλεπτο (bytes per second, B/s). Η ταχύτητα μεταφοράς δεδομένων το 2012 είναι μεταξύ 1 Gb/s και 1,5 Gb/s περίπου (δηλαδή περίπου 100 MB/s μέχρι 150 MB/s) και εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τον τρόπο κατασκευής του δίσκου (τη χωρητικότητα, την ταχύτητα περιστροφής και τον αριθμό των κεφαλών). 03/12/2018Πανίκος Παπέττας 18
- 19. Χαρακτηριστικά ενός σκληρού δίσκου (συνέχεια…) Τύπος σύνδεσης: Πρόκειται για τον τρόπο σύνδεσης (το καλώδιο που μεταφέρει δεδομένα) του σκληρού δίσκου με τη μητρική κάρτα. Οι παλαιότεροι σκληροί δίσκοι έχουν σύνδεση IDE (Integrated Drive Electronics) με καλώδιο σαν πλατειά κορδέλα και παράλληλη μεταφορά δεδομένων (πολλά bit ταυτόχρονα), με ταχύτητα μέχρι και 133 MB/s. Σε κάποια συστήματα, κυρίως σε διακομιστές (servers), συναντούμε δίσκους με σύνδεση SCSI (Small Computer System Interface) που επιτρέπουν παράλληλη μεταφορά δεδομένων με ταχύτητα μέχρι και 640 MB/s. Ο τύπος σύνδεσης σε πιο πρόσφατους υπολογιστές ακολουθεί το πρότυπο SATA (Serial Advanced Technology Attachment) που χρησιμοποιεί σειριακή μεταφορά δεδομένων (ένα bit κάθε φορά) με ταχύτητα 1,5 Gb/s (150 MB/s) και οι νεότερες εκδόσεις SATA 2.0 (ταχύτητα 3 Gb/s ή 300 MB/s) και SATA 3.0 (ταχύτητα 6 Gbps ή 600 MBps). Με αντίστοιχο τρόπο σε διακομιστές συναντούμε τη σύνδεση SAS (Serial Attached SCSI) που αποτελεί εξέλιξη της σύνδεσης SCSI, αλλά με καλώδια και ταχύτητες αντίστοιχες της σύνδεσης SATA. 03/12/2018Πανίκος Παπέττας 19
- 20. Χαρακτηριστικά ενός σκληρού δίσκου (συνέχεια…) Φυσικό μέγεθος: Οι διαστάσεις του σκληρού δίσκου. Ανάλογα με το πού θα τοποθετηθεί, θα πρέπει να έχει και το αντίστοιχο φυσικό μέγεθος. 3.5 ιντσών (3.5”), που ταιριάζουν σε επιτραπέζιους υπολογιστές 2.5 ιντσών (2.5”), που είναι μικρότεροι και συνήθως χρησιμοποιούνται σε φορητούς υπολογιστές. Τα πιο πάνω ισχύουν γενικά για όλους τους σκληρούς δίσκους. Συνήθως όταν θα αγοράσουμε ένα σκληρό δίσκο, ο πωλητής διαφημίζει τη χωρητικότητα, το φυσικό μέγεθος, τον τύπο σύνδεσης και την ταχύτητα περιστροφής. Για τα υπόλοιπα χαρακτηριστικά θα πρέπει να μελετήσουμε τεχνικά χαρακτηριστικά από τον κατασκευαστή. 03/12/2018Πανίκος Παπέττας 20
- 21. Εσωτερικοί σκληροί δίσκοι Είναι ένας σκληρός δίσκος προσαρμοσμένος μέσα στον υπολογιστή, ο οποίος δεν μπορεί να μετακινηθεί εύκολα από υπολογιστή σε υπολογιστή. Συνδέεται απευθείας με τη μητρική κάρτα, συνήθως με καλώδιο SATA και επιτρέπει τη γρήγορη ανάγνωση και αποθήκευση δεδομένων. Σε επιτραπέζιους υπολογιστές είναι σχετικά εύκολο να προσθέσουμε περισσότερους από έναν εσωτερικούς σκληρούς δίσκους για να αυξήσουμε τη συνολική χωρητικότητα. Σε φορητούς υπολογιστές, λόγω περιορισμένου χώρου και συνδέσεων, αυτό δεν είναι συνήθως δυνατό. 03/12/2018Πανίκος Παπέττας 21
- 22. Eξωτερικοί σκληροί δίσκοι Είναι ένας σκληρός δίσκος ο οποίος συνδέεται εξωτερικά με τον ηλεκτρονικό υπολογιστή και μπορεί εύκολα να μετακινηθεί από έναν υπολογιστή σε άλλο. Συνήθως συνδέεται μέσω θύρας USB. Επειδή η θύρα USB επιτρέπει μεταφορά δεδομένων με ταχύτητα 12 Mb/s (1,5 MB/s) ή στην περίπτωση των νεότερων και ταχύτερων USB 2.0 και USB 3.0 480 Mb/s (60 MB/s) και 5 Gb/s (625 MB/s), αλλά και επειδή οι θύρες USB δεν είναι κατασκευασμένες ειδικά για σύνδεση σκληρών δίσκων, γενικά η ταχύτητα μεταφοράς δεδομένων στους εξωτερικούς αυτούς δίσκους είναι χαμηλότερη από τους εσωτερικούς. Θα πρέπει εδώ να εξηγήσουμε ότι ένας εξωτερικός σκληρός δίσκος στην πραγματικότητα είναι ένα κουτί που περιέχει έναν εσωτερικό σκληρό δίσκο και κατάλληλα ηλεκτρονικά για να συνδέεται με τη θύρα (USB) του υπολογιστή. 03/12/2018Πανίκος Παπέττας 22
- 23. Οι Οπτικοί δίσκοι (CD, DVD, CD-R/RW, DVD-R/RW) Σε αντίθεση με τις δισκέτες και τους σκληρούς δίσκους, που χρησιμοποιούν μαγνητισμό για αποθήκευση δεδομένων, οι οπτικοί δίσκοι χρησιμοποιούν ιδιότητες του φωτός. Ένας οπτικός δίσκος είναι ένας επίπεδος κυκλικός δίσκος από διάφανο πλαστικό πάχους 1,2 mm. Η διάμετρός του είναι 12 εκατοστόμετρα, αλλά υπάρχουν και μικρότεροι. Πίσω από το διάφανο πλαστικό υπάρχει η επιφάνεια εγγραφής των δεδομένων, καλυμμένη με ένα λεπτό στρώμα αλουμινίου ή χρυσού, μια επίστρωση ειδικής λάκας για προστασία του μετάλλου και στο τέλος η ετικέτα. 03/12/2018Πανίκος Παπέττας 23
- 24. Οι Οπτικοί δίσκοι (CD, DVD, CD-R/RW, DVD-R/RW) (συνέχεια…) Τα διάφορα είδη οπτικών δίσκων (CD, CD-R, CD-RW, κ.λπ.) διαφέρουν κυρίως στο υλικό και τον τρόπο που είναι φτιαγμένη η επιφάνεια εγγραφής των δεδομένων. Η επιφάνεια αυτή αποτελείται από μια σειρά από μικρά στίγματα που είτε είναι διαφανή είτε αδιαφανή. Με αυτό τον τρόπο κωδικοποιούνται και εγγράφονται το 0 και το 1. Για να διαβάσει τα δεδομένα ο υπολογιστής, ο οπτικός δίσκος τοποθετείται σε ειδική συσκευή/οδηγό (Optical Disk Drive), η οποία περιέχει ένα μοτέρ για να περιστρέφει τον δίσκο και μια κεφαλή ανάγνωσης/εγγραφής. Η κεφαλή ανάγνωσης/εγγραφής εκπέμπει μια πολύ λεπτή, αλλά ισχυρή φωτεινή ακτίνα (λέιζερ) που διαπερνά το διάφανο πλαστικό και φτάνει την επιφάνεια εγγραφής. Εάν στο σημείο είναι διαφανές, τότε η ακτίνα αντανακλάται στο στρώμα αλουμινίου/χρυσού και επιστρέφει στην κεφαλή ανάγνωσης, όπου ανιχνεύεται από κατάλληλα ηλεκτρονικά. Εάν το σημείο δεν είναι διαφανές, η ακτίνα δεν αντανακλάται και ανιχνεύεται η απουσία της. 03/12/2018Πανίκος Παπέττας 24
- 25. Οι Οπτικοί δίσκοι (CD, DVD, CD-R/RW, DVD-R/RW) (συνέχεια…) Σε αντίθεση με τους μαγνητικούς δίσκους, οι οπτικοί δίσκοι δεν είναι οργανωμένοι σε τομείς και τροχιές. Τα bit εγγράφονται σε μια σπειροειδή τροχιά, ξεκινώντας από το εσωτερικό του δίσκου. Τόσο το μοτέρ για την περιστροφή, όσο και η κεφαλή ανάγνωσης αποτελούν μηχανισμούς μεγάλης ακρίβειας, διότι το πλάτος της σπειροειδούς τροχιάς που πρέπει να ακολουθούν είναι περίπου 80 φορές μικρότερο από τη διάμετρο μιας τρίχας. Επίσης, η ταχύτητα περιστροφής δεν είναι σταθερή, αλλά μειώνεται όταν μετακινείται η κεφαλή ανάγνωσης/εγγραφής από το κέντρο προς τα έξω, για να διατηρεί το ρυθμό των bit που διαβάζει σταθερό. 03/12/2018Πανίκος Παπέττας 25
- 26. Είδη Οι πιο γνωστοί τύποι οπτικών δίσκων είναι το CD-ROM και και το DVD-ROM, καθώς και τα εγγράψιμα (CD-R, DVD-R) και επανεγγράψιμα (CD-RW, DVD-RW) αντίστοιχά τους. 03/12/2018Πανίκος Παπέττας 26
- 27. Οι δίσκοι CD-ROM και DVD-ROM Με τον όρο CD-ROM εννοούμε έναν οπτικό δίσκο που έχει χωρητικότητα 700 MB και στον οποίο η εγγραφή έγινε βιομηχανικά κατά τη δημιουργία του. Αυτοί οι δίσκοι δεν έχουν ξεχωριστή επιφάνεια εγγραφής δεδομένων, αλλά τα δεδομένα εγγράφονται πιέζοντας μεταλλική «μήτρα» στην οποία έχουν εγγραφεί προηγουμένως, στο πίσω μέρος του διάφανου πλαστικού δίσκου πρίν τοποθετηθεί το αλουμίνιο. Ο μηχανισμός ανάγνωσης των CD-ROM είναι πανοποιότυπος με αυτόν των CD μουσικής, όπου απαιτείται σταθερή ταχύτητα μεταφοράς δεδομένων 150 KB/s, και ταχύτητα περιστροφής μεταξύ 200 rpm και 500 rpm. Επειδή η ταχύτητα αυτή είναι χαμηλή για μεταφορά δεδομένων, οι μηχανισμοί ανάγνωσης έχουν τη δυνατότητα περιστροφής του δίσκου σε πολλαπλάσια των πιο πάνω (32x, 48x, 52x, κ.λπ.). Για παράδειγμα, το πολλαπλάσιο 52x αντιστοιχεί σε ταχύτητα μεταφοράς δεδομένων 7,8 MB/s (52x150) και περιστροφής περίπου 10400 rpm (52x200), που πλησιάζει στα όρια αντοχής του δίσκου. 03/12/2018Πανίκος Παπέττας 27
- 28. Οι δίσκοι CD-ROM και DVD-ROM (συνέχεια…) Το DVD-ROM δημιουργείται με την ίδια διαδικασία, αλλά έχει χωρητικότητα 4,7 GB (περίπου 7 φορές αυτήν του CD-ROM). Αυτό επιτυγχάνεται διότι στο DVD-ROM η τροχιά έχει πολύ μικρότερο πλάτος και τα στίγματα που αναπαριστούν τα δεδομένα είναι μικρότερα και πυκνότερα σε σχέση με το CD-ROM. Ο μηχανισμός ανάγνωσης των DVD-ROM είναι πανοποιότυπος με αυτόν των DVD βίντεο, όπου απαιτείται σταθερή ταχύτητα μεταφοράς δεδομένων 1,32 MB/s, και ταχύτητα περιστροφής μεταξύ 570 rpm και 1600 rpm. Οι μηχανισμοί ανάγνωσης έχουν τη δυνατότητα περιστροφής του δίσκου σε πολλαπλάσια των πιο πάνω (4x, 8x, 16x, κ.λπ.). Για παράδειγμα, το πολλαπλάσιο 16x αντιστοιχεί σε ταχύτητα μεταφοράς δεδομένων περίπου 21 MB/s (16x1,32) και περιστροφής πάνω από 9120 rpm (16x570). Υπάρχουν DVD που έχουν δύο τροχιές σε διαφορετικά «επίπεδα» (dual layer) και επομένως τη διπλάσια χωρητικότητα 9,4 GB. 03/12/2018Πανίκος Παπέττας 28
- 29. Οι δίσκοι CD-R και DVD-R Τα CD-ROM και DVD-ROM είναι χρήσιμα για να μπορεί ένας κατασκευαστής λογισμικού να εγγράφει λογισμικό για να το διαθέσει στην αγορά (π.χ. ένα νέο πρόγραμμα, ένα παιγνίδι, κ.λπ.). Με την αύξηση του όγκου των δεδομένων, παρουσιάστηκε η ανάγκη να μπορούν και οι χρήστες να εγγράψουν δεδομένα σε ένα οπτικό δίσκο, χωρίς την ακριβή και άβολη εργοστασιακή διαδικασία. Έτσι οι κατασκευαστές επινόησαν τους εγγράψιμους οπτικούς δίσκους CD-R και DVD-R. Αυτοί οι δίσκοι έχουν μια επιφάνεια εγγραφής δεδομένων όπου έχει δημιουργηθεί η σπειροειδής τροχιά με οργανική βαφή, που είναι αρχικά σχεδόν διαφανής. Οι μηχανισμοί ανάγνωσης/εγγραφής περιέχουν εκτός από το λέιζερ για ανάγνωση ένα δέυτερο, πολύ πιο ισχυρό λέιζερ για εγγραφή, το οποίο όταν ενεργοποιηθεί σε κάποιο σημείο, η βαφή αποκτά σκούρο χρώμα και δεν αντανακλά πλέον το φως. Έτσι, εγγράφονται «μόνιμα» τα δεδομένα, αλλά δεν είναι δυνατή η διαγραφή, ή η αλλαγή τους αργότερα. Οι δίσκοι CD-R και DVD-R είναι ευαίσθητοι στο έντονο φώς, το οποίο μπορεί με τον καιρό να αλλοιώσει τα δεδομένα που περιέχουν, γι αυτό πρέπει να αποθηκεύονται προσεκτικά. 03/12/2018Πανίκος Παπέττας 29
- 30. Οι δίσκοι CD-RW και DVD-RW Η αδυναμία να αλλάζουμε τα δεδομένα σε έναν εγγράψιμο δίσκο CD-R ή DVD-R, όπως θα μπορούσαμε σε έναν σκληρό δίσκο ή μια δισκέτα, οδήγησε τους κατασκευαστές να δημιουργήσουν επανεγγράψιμους οπτικούς δίσκους. Αυτοί διαφέρουν από τους προηγούμενους στο υλικό που χρησιμοποιείται στην επιφάνεια εγγραφής δεδομένων, όπου η σπειροειδής τροχιά δημιουργείται με ειδικό μεταλλικό υλικό, το οποίο μπορεί να έχει δύο καταστάσεις: στην κρυσταλλική του κατάσταση αντανακλά το φως, ενώ στην άμορφη του κατάσταση δεν το αντανακλά. Ελέγχοντας την ένταση του ισχυρού λέιζερ εγγραφής, δημιουργείται στο μεταλλικό υλικό η κατάσταση που χρειάζεται. Η διαδικασία μπορεί να επαναληφθεί στην ίδια περιοχή του δίσκου πολλές φορές, εγγράφοντας νέα δεδομένα πάνω από τα παλιά. 03/12/2018Πανίκος Παπέττας 30
- 31. Άλλοι οπτικοί δίσκοι Τα τελευταία χρόνια έχει εμφανιστεί μια νέα «οικογένεια» οπτικών δίσκων με την ονομασία Blu- ray Disc (BD). Αυτοί διαθέτουν μεγαλύτερη χωρητικότητα επειδή έχουν ακόμη μικρότερο πλάτος τροχιάς και πετυχαίνουν χωρητικότητα από 25 GB και άνω και ταχύτητα μεταφοράς δεδομένων από 36 MB/s. Αντίστοιχα έχουν εμφανιστεί και οι εγγράψιμοι (BD-R) και επανεγγράψιμοι (BD-RE). Πιστεύεται ότι σταδιακά θα αντικαταστήσουν τους δίσκους DVD, όπως αυτοί έχουν εκτοπίσει τους δίσκους CD. 03/12/2018Πανίκος Παπέττας 31
- 32. Αποθηκευτικά μέσα τύπου Μνήμης Φλας (SSD, USB, SD) Με την εμφάνιση των φορητών υπολογιστών, κινητών τηλεφώνων και άλλων φορητών συσκευών, αλλά και με την ανάγκη για ένα φορητό αποθηκευτικό μέσο με χωρητικότητα πολύ μεγαλύτερη από αυτήν της δισκέτας, αλλά με την ίδια ευκολία στην εγγραφή, και μικρότερο από τους επανεγγράψιμους οπτικούς δίσκους, η τεχνολογία ήλθε να προτείνει τη χρήση της μνήμης, φλας ως βάσης για μια σειρά από μικρές φορητές συσκευές. Η μνήμη φλας αποτελεί μια τεχνολογία που δανείζεται στοιχεία τόσο από τη μνήμη RAM όσο και από τη ROM. Κάτω από κανονικές συνθήκες, τα δεδομένα που έχουν εγγραφεί διατηρούνται όταν διακοπεί η παροχή ηλεκτρικού ρεύματος, όπως και στη ROM. Εάν θέλουμε να εγγράψουμε δεδομένα, θα πρέπει να προηγηθεί η διαδικασία διαγραφής των δεδομένων από μια σειρά από byte, περίπου όπως γίνεται και με έναν τομέα ενός σκληρού δίσκου ή μιας δισκέτας. Κατόπιν, με την εφαρμογή ηλεκτρικού ρεύματος ψηλότερης τάσης από ότι για διάβασμα, γίνεται η εγγραφή των νέων δεδομένων. 03/12/2018Πανίκος Παπέττας 32
- 33. Στεραιάς Κατάστασης Δίσκοι (Solid State Disk – SSD) Τελευταίας τεχνολογίας δίσκοι όπου έχουμε ηλεκτρονικά κυκλώματα και τρανζίστορς αντί μηχανικά μέρη με μαγνητικό πεδίο. Τεράστιες χωρητικότητες (128 GB – 30 TB) Μεγάλη ταχύτητα Σημαντική φορητότητα (SSD με USB Memory Stick θύρα) Μειονέκτημα όσον αφορά τα επαναγράψιμα σημεία (Μειωμένος χώρος ζωής) 03/12/2018Πανίκος Παπέττας 33 3,86 ΤΒ 2 TB
- 34. Αποθηκευτικά μέσα τύπου Μνήμης Φλας (SSD, USB, SD) (συνέχεια…) Η μνήμη φλας χαρακτηρίζεται ως αποθηκευτικός χώρος «στερεάς κατάστασης» (solid state), διότι χρησιμοποιεί αποκλειστικά ηλεκτρονικά κυκλώματα (τρανζίστορ) και δεν περιέχει μηχανικά τμήματα, όπως μοτέρ, κεφαλές ανάγνωσης, κ.λπ. Αυτό προσφέρει πλεονεκτήματα σε σχέση με άλλες μονάδες αποθήκευσης, όπως: Χαμηλότερη κατανάλωση ενέργειας (τα μηχανικά μέρη καταναλώνουν ενέργεια) Λιγότερες πιθανότητες βλάβης από χτυπήματα και ταρακούνημα που είναι ένα γενικό πρόβλημα των άλλων μέσων αποθήκευσης Χαμηλός χρόνος αναζήτησης (κάτω από 0.1 ms) Υψηλή ταχύτητα μεταφοράς δεδομένων (100 MB/s – 500 MB/s). 03/12/2018Πανίκος Παπέττας 34
- 35. Αποθηκευτικά μέσα τύπου Μνήμης Φλας (SSD, USB, SD) (συνέχεια…) Τα κύρια μειονεκτήματά της είναι: Ακριβότερη ανά GB σε σύγκριση με τον σκληρό δίσκο Μικρότερη χωρητικότητα από τον σκληρό δίσκο, συνήθως από 2 GB μέχρι 128 GB Περιορισμένος αριθμός εγγραφών στο κάθε byte της (συνήθως 10000-100000 φορές) 03/12/2018Πανίκος Παπέττας 35
- 36. Η μνήμη Flush Χρησιμοποιείται συνήθως: USB Flash Drive: Το πιο κοινό μέσο για υπολογιστές, διότι έχει υποδοχή για σύνδεση σε θύρα USB, που υπάρχει σχεδόν σε όλους τους υπολογιστές Memory Stick: Είδος μνήμης για διάφορες φορητές συσκευές (φωτογραφικές συσκευές, κινητά τηλέφωνα), που εισήχθηκε από την εταιρεία Sony Secure Digital card (SD Card) και οι παραλλαγές της (π.χ. SDHC): Χρησιμοποιείται σε μεγάλη ποικιλία συσκευών αντί για σκληρό δίσκο, π.χ. υπερ-φορητοί υπολογιστές, και υπολογιστές τύπου «ταμπλέτας», κινητά τηλέφωνα, φωτογραφικές μηχανές, κ.λπ. Compact Flash (CF): Χρησιμοποιείται σε υπολογιστές και άλλες συσκευές αντί για σκληρό δίσκο, π.χ. υπολογιστές που λειτουργούν ως «τερματικά», συσκευές δικτύου, κ.ά. 03/12/2018Πανίκος Παπέττας 36
- 37. Σύνοψη Έχουμε μελετήσει τόσο τα είδη της κύριας όσο και της βοηθητικής μνήμης. Τα κύρια χαρακτηριστικά τους είναι: η χωρητικότητα, η ταχύτητα μεταφοράς δεδομένων, η δυνατότητα εγγραφής/επανεγγραφής, η φορητότητα και το κόστος. 03/12/2018Πανίκος Παπέττας 37
- 39. Σύνοψη (συνέχεια…) Όπως εύκολα διαπιστώνουμε, η μνήμη RAM είναι ακριβή, αλλά φοβερά πιο γρήγορη στη μεταφορά δεδομένων από ότι τα άλλα μέσα. Αυτός είναι εξάλλου και ο ρόλος της. Ο εσωτερικός σκληρός δίσκος αποτελεί την κύρια γρήγορη και φθηνή λύση για αποθήκευση, ενώ ο εξωτερικός είναι μια πολύ καλή λύση για να διατηρούμε αντίγραφο ασφαλείας σε περίπτωση που υπάρξει πρόβλημα με τον εσωτερικό μας σκληρό δίσκο. 03/12/2018Πανίκος Παπέττας 39
- 40. Σύνοψη (συνέχεια…) Από τις άλλες μονάδες αποθήκευσης, το DVD-R αναδεικνύεται ως μια καλή λύση για αποθήκευση και αποστολή δεδομένων, λόγω του χαμηλού κόστους και φορητότητας, ενώ το USB Flash Drive κυριαρχεί ως ένας βολικός, αλλά κάπως ακριβός τρόπος για φορητή αποθήκευση δεδομένων. Εδώ θα πρέπει να αναφερθεί ότι εκτός από τις πιο πάνω μονάδες αποθήκευσης, υπάρχουν και άλλες, με εξειδικευμένη χρήση. Για παράδειγμα, η μαγνητική ταινία (σε μορφή μικρής κασέτας) εξακολουθεί να χρησιμοποιείται ως μέσο για μακροχρόνια φύλαξη παλιών δεδομένων από πολλούς οργανισμούς, διότι έχει αποδειχτεί αξιόπιστη. 03/12/2018Πανίκος Παπέττας 40
- 41. Σύνοψη (συνέχεια…) Επίσης, χρειάζεται μεγάλη προσοχή στην προστασία των δεδομένων, διότι σε κάποιες περιπτώσεις η απώλειά τους είναι δυσαναπλήρωτη. Οι μονάδες αποθήκευσης είναι συσκευές και κάποτε παθαίνουν βλάβη. Κοινά προβλήματα είναι η καταστροφή των δεδομένων μιας δισκέτας που βρέθηκε κοντά σε ένα ηλεκτρομαγνητικό πεδίο, ή ενός σκληρού δίσκου μετά από τράνταγμα ή πέσιμο (εάν ακουμπήσουν οι κεφαλές την επιφάνειά του, ο δίσκος καταστρέφεται), ή το γδάρσιμο της επιφάνειας ενός DVD-R (και η έκθεση του στον ήλιο) ή ακόμη και η φθορά ενός USB Flash Drive, μετά από πολλές εγγραφές στο ίδιο αρχείο (ή και η απώλειά του). 03/12/2018Πανίκος Παπέττας 41
- 42. Σύνοψη (συνέχεια…) Γενικά, συστήνεται να αποθηκεύουμε τα δεδομένα μας και σε μια δεύτερη μονάδα αποθήκευσης για ασφάλεια. Αυτό δεν είναι πάντοτε εύκολο, ιδιαίτερα σε κεντρικούς υπολογιστές. Εκεί υπάρχουν έξυπνοι μηχανισμοί που επιτρέπουν την ταυτόχρονη εγγραφή σε περισσότερους από έναν σκληρούς δίσκους (π.χ. συστήματα RAID) και σε περίπτωση βλάβης ο διαχειριστής δεν έχει παρά να αντικαταστήσει τον σκληρό δίσκο (το σύστημα αυτόματα θα αντιγράψει και σε αυτόν όλα τα δεδομένα). 03/12/2018Πανίκος Παπέττας 42