Paměti

  • paměť počítače je zařízení, které slouží k ukládání programů a dat, s nimiž počítač pracuje
  • paměti lze rozdělit do dvou základních skupin:
    • vnitřní paměti: paměti osazené většinou na základní desce; jsou do nich zaváděny právě spouštěné programy (nebo jejich části) a data, se kterými pracují
      • registry: paměťová místa např. na čipu procesoru, která jsou používaná pro krátkodobé uchování právě zpracovávaných informací (synchronní – asynchronní pak buffer)
      • RAM – SRAM, ERAM
      • ROM – paměť jenom pro čtení
    • vnější (externí) paměti: paměti realizované většinou za pomoci zařízení v podobě HDD, FDD, CDD, atp.; záznam do externích pamětí se provádí většinou na magnetickém nebo optickém principu; slouží pro dlouhodobé uchování informací a zálohování dat; samostatná zařízení; pevné disky, flash disk, CD, DVD…; ne vždy jsou mimo “krabici” počítače; slouží k dlouhodobému uchování dat; trvanlivost jednotlivých médií různá
  • důležité zálohovat na více prostorově oddělitelných médií

Základní parametry pamětí

  • kapacita: množství informací, které je možné do paměti uložit
  • přístupová doba: doba, kterou je nutné čekat od zadání požadavku, než paměť zpřístupní požadovanou informaci
  • přenosová rychlost: množství dat, které lze z paměti přečíst (do ní zapsat) za jednotku času
  • statičnost / dynamičnost
    • statické paměti: uchovávají informaci po celou dobu, kdy je paměť připojena ke zdroji elektrického napětí, dražší
    • dynamické paměti: zapsanou informaci mají tendenci ztrácet i v době, kdy jsou připojeny k napájení; informace v takových pamětech je nutné tedy neustále periodicky oživovat, aby nedošlo k jejich ztrátě, dost často paměť RAM
  • destruktivnost při čtení:
    • destruktivní při čtení: přečtení informace z paměti vede ke ztrátě této informace; přečtená informace musí být následně po přečtení opět do paměti zapsána
    • nedestruktivní při čtení: přečtení informace žádným negativním způsobem tuto informaci neovlivní
  • energetická závislost:
    • energeticky závislé: paměti, které uložené informace po odpojení od zdroje napájení ztrácejí (volatile, volatilní)
    • energeticky nezávislé: paměti, které uchovávají informace i po dobu, kdy nejsou připojeny ke zdroji elektrického napájení (non-volatilní)
  • přístup
    • sekvenční: před zpřístupněním informace z paměti je nutné přečíst všechny předcházející informace; páskové paměti (audio- a videokazety); dnes se používá k zálohování velkého množství dat; levné a celkem trvanlivé – statická data
    • přímý: je možné zpřístupnit přímo požadovanou informaci; dnes u většiny pamětí
  • spolehlivost: střední doba mezi dvěma poruchami paměti
  • cena za bit: cena, kterou je nutno zaplatit za jeden bit paměti
  • životnost: fyzická i dobová

a06

Operační paměť

  • interní paměti jsou zapojeny jako matice paměťových buněk
  • každá buňka má kapacitu jeden bit
  • takováto buňka tedy může uchovávat pouze hodnotu logická jedna nebo logická

a07

Vnitřní paměti

  • krátkodobé, dočasné
  • ROM – (Read Only Memory)
  • PROM – (Programmable Read Only Memory)
  • EPROM – (Erasable Programmable Read Only Memory)
  • EEPROM – (Electrically EPROM)
  • Flash
  • RAM – (Random Access Memory)
    • DRAM – (Dynamic Random Access Memory)
    • SRAM – (Static Random Access Memory)

Paměti ROM

  • paměti, které jsou určeny pouze pro čtení informací
  • informace jsou do těchto pamětí pevně zapsány při jejich výrobě a potom již není možné žádným způsobem jejich obsah změnit
  • jedná se tedy o statickou, energeticky nezávislou paměť určenou pouze ke čtení
  • paměťová buňka paměti ROM může být realizována jako dvojice nespojených vodičů a vodičů propojených přes polovodičovou diodu

a08

Paměti PROM

  • neobsahuje po vyrobení žádnou pevnou informaci a je až na uživateli, aby provedl příslušný zápis informace; tento zápis je možné provést pouze jednou a poté již paměť slouží stejně jako paměť ROM
  • statické a energeticky nezávislé paměti
  • při výrobě je vyrobena matice obsahující spojené adresové vodiče s datovými vodiči přes polovodičovou diodu a tavnou pojistku z niklu a chrómu (NiCr); takto vyrobená paměť obsahuje na začátku samé hodnoty 1
  • zápis informace se provádí vyšší hodnotou elektrického proudu (cca 10 mA), která způsobí přepálení tavné pojistky a tím i definitivně zápis hodnoty 0 do příslušné paměťové buňky

Paměti EPROM

  • statická, energeticky nezávislá paměť, do které může uživatel provést zápis; zapsané informace je možné vymazat působením ultrafialového záření
  • realizovány pomocí speciálních unipolárních tranzistorů, které jsou schopny na svém přechodu udržet elektrický náboj po dobu až několika let; tento náboj lze vymazat právě působením UV záření
  • charakteristické malým okénkem v pouzdře integrovaného obvodu obsahujícího tuto paměť; pod okénkem je umístěn vlastní paměťový čip a to je místo, na které směřuje při vymazávání zdroj UV záření; při práci bývá tento otvor většinou přelepen ochranným štítkem, aby nedocházelo ke ztrátám informace vlivem UV záření v ovzduší
  • zapojení jedné buňky paměti EPROM je podobné jako u paměti EEPROM

a09

Paměti EEPROM

  • podobné chování jako paměti EPROM, tj. jedná se o statickou, energeticky nezávislou paměť, kterou je možné naprogramovat a později z ní informace vymazat
  • výhodou oproti EPROM pamětem je, že vymazání se provádí elektricky a nikoliv pomocí UV záření, čímž odpadá nepohodlná manipulace s pamětí při jejím mazání
  • při výrobě pamětí EEPROM se používá speciálních tranzistorů vyrobených technologií MNOS (MetalNitride Oxide Semiconductor)

Paměti Flash

  • obdoba pamětí EEPROM
  • paměti, které je možné naprogramovat a které jsou statické a energeticky nezávislé
  • vymazání se provádí elektrickou cestou, jejich přeprogramování je možné provést přímo v počítači; paměť typu Flash tedy není nutné před vymazáním (naprogramováním) z počítače vyjmout a umístit ji do speciálního programovacího zřízení

Paměti RAM

  • určeny pro zápis i pro čtení dat
  • paměti energeticky závislé
  • podle toho, zda jsou dynamické nebo statické, jsou dále rozdělovány na:
    • DRAM – dynamické RAM
      • SDRAM – synchronní DRAM
    • SRAM – Statické RAM

Paměti SRAM

  • Static Random Access Memory
  • uchovávají informaci v sobě uloženou po celou dobu, kdy jsou připojeny ke zdroji elektrického napájení
  • paměťová buňka SRAM je realizována jako bistabilní klopný obvod, tj. obvod, který se může nacházet vždy v jednom ze dvou stavů, které určují, zda v paměti je uložena 1 nebo 0
  • paměti SRAM jsou výhodné pro svou nízkou přístupovou dobu (2 – 20 ns); jejich nevýhodou je naopak vyšší složitost a z toho plynoucí vyšší výrobní náklady
  • v současné době jsou paměti SRAM používány především pro realizaci pamětí typu cache, jejichž kapacita je ve srovnání s operační pamětí několikanásobně nižší

a10

Paměti DRAM

  • Static Random Access Memory
  • informace uložena pomocí elektrického náboje na kondenzátoru; tento náboj má však tendenci se vybíjet i v době, kdy je paměť připojena ke zdroji elektrického napájení; aby nedošlo k tomuto vybití a tím i ke ztrátě uložené informace, je nutné periodicky provádět tzv. refersh, tj. oživování paměťové buňky; tuto funkci plní některý z obvodů čipové sady

a11

  • při zápisu se na adresový vodič přivede hodnota logická 1; tato hodnota projde přes otevřený tranzistor a nabije kondenzátor; v případě zápisu nuly dojde pouze k případnému vybití kondenzátoru (pokud byla dříve v paměti uložena hodnota 1)
  • při čtení je na adresový vodič přivedena hodnota logická 1; jestliže byl kondenzátor nabitý, zapsaná hodnota přejde na datový vodič; tímto čtením však dojde k vybití kondenzátoru a zničení uložené informace; jedná se tedy o buňku, která je destruktivní při čtení a přečtenou hodnotu je nutné opět do paměti zapsat

Organizace pamětí v PC

  • první počítače PC používaly operační paměť osazenou pomocí jednotlivých integrovaných obvodů, z nichž každý měl šířku přenosu 1 bit nebo čtveřici bitů (tzv. nibble – nibble oriented memory); paměťové obvody byly dodávány v pouzdrech DIP, osazovaly se přímo do odpovídajících patic na základní desce a měly kapacitu 256 kb (popřípadě 256 knibbles)
  • stav čekání (Wait State)
  • bezparitní – při tomto způsobu jsou paměťové obvody zapojeny přímo k datové sběrnici procesoru; je použito osm obvodů s šířkou přenosu jeden bit nebo dva obvody s šířkou přenosu jeden nibble; není zde použito žádného zabezpečení pro případ, že by se informace v paměti poškodila (např. vadná paměť, závada na základní desce)
  • paritní – toto zapojení používá v obou případech navíc jeden paměťový obvod s šířkou přenosu 1 bit, do kterého se ukládá pro každých osm bitů jeden bit paritní; pří zápisu do paměti je pomocí generátoru parity vygenerován paritní bit tak, že ukládaná 8bitová informace se doplní buď na sudý počet jedniček (sudá parita), nebo na lichý počet jedniček (lichá parita); tento jeden bit je uložen do posledního paměťového obvodu; při čtení z paměti se pak přečte všech devět bitů a provede se kontrola, zda uložená informace odpovídá uloženému paritnímu bitu; pokud kontrola nedopadne správně, je zřejmé, že došlo k poškození informace uložené v paměti a práce počítače je zastavena
  • se vzrůstající kapacitou operační paměti přichází další způsob její organizace, který dovoluje její snadnější rozšiřování a také větší kapacitu; paměti jsou integrovány na miniaturních deskách plošného spoje označovaných jako SIMM (Single Inline Memory Module), které jsou potom jako celek osazovány do odpovídajících konektorů na základní desce (popř. jiných zařízení využívajících ke své činnosti paměť)
    • 30-pin SIMM: používaný u většiny počítačů s procesory 80286, 80386SX, 80386; mají 30 vývodů a šířku přenosu dat 8 bitů (bezparitní SIMM) nebo 9 bitů (paritní SIMM); jsou vyráběny s kapacitami 256 kB, 1 MB a 4 MB
    • 72-pin SIMM: používaný u počítačů s procesory 80486 a vyššími; SIMMy mají 72 vývodů, šířku přenosu dat 32 bitů (bezparitní SIMM) nebo 36 bitů (paritní SIMM – pro každý byte jeden paritní bit); jsou vyráběny s kapacitami 4 MB, 8 MB, 16 MB, 32 MB, 64MB
  • kromě modulů SIMM se ještě u některých dřívějších počítačů s procesory 80286 a 80386 používaly moduly SIPP (Single Inline Pin Package); jedná se o moduly velmi podobné modulům 30-pin SIMM; moduly SIPP mají stejný počet stejně rozmístěných vývodů, jediný rozdíl je ve tvaru vývodů, které jsou tvořeny malými špičkami (piny)
  • dnes vyráběným typem paměťových modulů jsou paměťové moduly typu DIMM (Dual Inline MemoryModule); jedná se podobně jako v případě modulů SIMM o malou desku plošného spoje s osazenými paměťovými obvody; moduly DIMM mají 168 vývodů a šířku přenosu 64 bitů; vyrábějí se s kapacitami 16 MB až 1GB
  • SPD (Serial Presence Detect)

Paměťové banky (Memory banks)

  • pokud jsou paměti do počítače přidávány (odebírány), je nutné, aby se tak dělo pouze v rámcipaměťových banků
  • paměťový bank je tedy nejmenší jednotka paměti, která může být do počítače přidána, popř. z počítače odebrána

CMOS paměť

  • paměť s malou kapacitou sloužící k uchování údajů o nastavení počítače a jeho hardwarové konfiguraci; energeticky závislá, a proto je nutné ji zálohovat pomocí akumulátoru umístěného většinou na základní desce, aby nedošlo ke ztrátě údajů v ní uložených
  • v CMOS paměti bývají většinou uloženy:
    • informace o typech a kapacitách jednotek pružných disků
    • informace o typech, kapacitách a parametrech pevných disků
    • typ používané video karty
    • kapacita operační paměti
    • nastavení parametrů cache pamětí
    • pořadí jednotek pro zavádění operačního systému
    • povolení / zakázání různých funkcí základní desky:
    • antivirová ochrana systémových oblastí disků
      • prohození pořadí jednotek pružných disků
      • využívání interní a externí cache paměti
      • stínování určitých částí paměti (zavádění programového vybavení z pomalejší ROM paměti do rychlejší paměti RAM)
      • činnosti rozhraní pružných disků, pevných disků
      • činnosti vstup / výstupních portů
    • nastavení rychlosti repetice klávesnice
    • nastavení parametrů přenosu informací z pevných disků
    • nastavení parametrů pro režim s úsporou elektrické energie
    • nastavení přiřazení IRQ úrovní
    • nastavení hesla k programu SETUP, popř. k celému počítači

Vnější paměti

Pružné disky (floppy disky, diskety)

  • pružné disky – přenosná média pro uchování dat
  • záznam dat na médium je prováděn magneticky

a12

  • jednotlivá data jsou zapisována do soustředných kružnic, stop (track), na obě strany diskety

a13

  • každá stopa je rozdělena na sektory (sector) – nejmenší úsek média, na který je možné zapisovat
  • systém pružných disků se skládá ze čtyř základních částí:
    • řadič pružných disků – základní desky mají už řadič integrován přímo na sobě; zabezpečí obsluhu dvou disketových jednotek
    • připojovací kabel – kabel se dá použít pro připojení dvou mechanik; kabel je 32 žilový a je překroucen mezi žilami 10 až 16; signály na těchto žilách jsou určeny jednotlivým mechanikám; tím je dosaženo, že můžeme na tento kabel připojit dvě stejně nakonfigurované jednotky; výrobci konfigurují disketové jednotky jako B, proto je jednotka označená jako A mechanika počítače až za překroucením na konci kabelu a mechanika B před překroucením ve středu kabelu; pomocí nových SETUPů počítače lze tyto jednotky programově zaměnit
    • disketová jednotka – mechanická část a elektronickou část
    • vlastní médium
  • disketová jednotka – mechanická část
    • mechanismus náhonu a upnutí diskety – u 3,5″ jednotek je náhon unášecího vřetene proveden pomocí plochého komutátorového motorku; upnutí diskety je provedeno pomocí excentricky umístěného obdélníkového trnu se západkou; trn se při vkládání diskety do mechaniky otočí, až zapadne do otvoru ve středu diskety, ale disketou neprojde; tím je disketa upnuta
    • mechanismus vystavení čtecích a zápisových hlav – využívá vždy krokového motorku; při posunu motorku o jeden krok je posunuta hlava pomocí mechanického převodu o jednu stopu; mechanický převod převádí kruhový pohyb motorku na posuvný pohyb hlavy
    • ostatní drobné mechanismy – patří mezi ně např. zámek dveří, vyhazovač diskety atd.; tyto mechanismy jsou u každé jednotky a výrobce různé
  • vlastní čtení popř. zápis z pružného disku v mechanice probíhá ve třech krocích
    • vystavení čtecích (zapisovacích) hlav na požadovanou stopu pomocí krokového motorku
    • pootočení na příslušný sektor
    • zápis (čtení) sektoru
  • DD (Double Density) = disketa s dvojitou a vysokou hustotou záznamu
  • HD (High Density) = disketa s vysokou hustotou záznamu
  • SS a DS – disketa s jednostranným a oboustranným záznamem
  • TPI (Tracks Per Iinch) – počet stop na jeden palec
    • u disket 31/2“ HD je hustota 135 TPI
  • základními parametry disket jsou jejich velikost, hustota záznamu dat a z toho vyplývající kapacita
  • první vnější paměti
  • 1,44 MB nejvíc u oboustranné

Pevné disky (hard disky, Winchester disky)

  • média pro uchování dat s vysokou kapacitou záznamu (řádově až stovky GB)
  • pevně uzavřená nepřenosná jednotka; uvnitř této jednotky se nachází několik nad sebou umístěných rotujících kotoučů (disků); tyto disky se otáčejí po celou dobu, kdy je pevný disk připojen ke zdroji elektrického napájení nezávisle na tom, zda se z něj čte (na něj zapisuje); rychlost otáčení bývá 3600 až 15000 otáček za minutu; díky tomuto otáčení se v okolí disků vytváří tenká vzduchová vrstva, na níž se pohybují čtecí/zapisovací hlavy; vzdálenost hlav od disku je asi 0,1 až 0,6 mikronu
  • TCAL – teplotní kalibrace
  • podsystém pevného disku se skládá z:
    • mechaniky diskových jednotek
    • desky rozhraní pevných disků
    • příslušných kabelů propojujících diskové jednotky s deskou rozhraní
  • základní parametry pevných disků jsou uvedeny v následující tabulce

a14

  • zápis (čtení) na (z) pevný disk probíhá podobně jako u pružného disku ve třech krocích:
    • vystavení zapisovacích (čtecích) hlav na příslušný cylindr pomocí krokového motorku nebo elektromagnetu
    • pootočení disků na patřičný sektor
    • zápis (načtení) dat
  • maximální přenosová rychlost = počet sektorů na stopě x 0,512B x otáčky
  • zaparkování diskových hlav

Geometrie pevných disků

a15

  • geometrie disku udává hodnoty následujících parametrů:
    • hlavy disku (heads): počet čtecích (zapisovacích) hlav pevného disku; tento počet je shodný s počtem aktivních ploch, na které se provádí záznam
    • stopy disku (tracks): počet stop na každé aktivní ploše disku; stopy disku bývají číslovány od nuly, přičemž číslo nula má vnější stopa disku
    • cylindry disku (cylindry):počet cylindrů pevného disku; tento počet je shodný s počtem stop; číslování cylindrů je shodné s číslováním stop
    • sektory (sectors): počet sektorů, na které je rozdělena každá stopa; sektory bývají číslovány od jedničky; 512 B (571B) sector = header – data – trailer

Rozhraní pevných disků

  • zprostředkovávají komunikaci mezi pevným diskem a ostatními částmi počítače
  • určuje způsob komunikace a tím typ disku, který je možné k němu připojit
    • rozhraní ST506
    • rozhraní ESDI (Enhanced Small Device Interface)
    • rozhraní IDE (Integrated Device Electrocnics)
    • rozhraní EIDE (Enhanced Integrated Device Eelectronics)
    • rozhraní SATA
    • rozhraní SCSI (Small Computer Systems Interface)
IDE
  • hlavní řídící jednotka disku byla umístěna přímo na pevný disk (tím se zkrátil kabel na minimum) a vlastní rozhraní už slouží pouze jako prostředník mezi diskem a sběrnicí
  • teoretická hranice přenosové rychlosti je 8 MB/s (ISA bus)
  • připojování jiných zařízení, než jsou pevné disky, není oficiálně podporováno
  • při komunikaci s pevným diskem má rozhraní IDE následující omezení:
    • 4 bity pro adresaci povrchu disku (maximálně 16 povrchů)
    • 10 bitů pro adresaci cylindru (maximálně 1024 cylindrů)
    • 6 bitů pro adresaci sektoru (maximálně 64 sektorů)
  • při zápisu 512 B do jednoho sektoru je takto kapacita omezena na 512 MB
  • IDE – Integrated Drive Elecronic
  • zapojení diskových jednotek IDE se provádí pomocí jednoho 40 žilového kabelu
  • rozhraní IDE podobně jako ESDI dovoluje programově zjistit informace o geometrii připojených disků a je možné k němu připojit maximálně dva pevné disky; v případě zapojení dvou disků tyto disky nastavit pomocí propojek (jumperů) tak, aby jeden z nich byl jako master (hlavní) a druhý jako slave (podřízený); v případě zapojení jednoho disku je nutné tento disk nastavit jako single (jediný); toto nastavení bývá někdy shodné jako nastavení pro master
EIDE
  • EIDE (Enhanced Integrated Device Eelectronics)
  • vychází ze standardu IDE, zachovává kompatibilitu zdola a odstraňuje následující nedostatky rozhraní IDE:
    • dovoluje zapojení až čtyř zařízení
    • dovoluje zapojení i jiných zařízení než jsou pevné disky (např. CD-ROM, páskové mechaniky atd.)
    • při práci s diskem používá adresovací metodu LBA (Linear Block Address), která eliminuje omezení kapacity disku na 512 MB; při adresaci LBA je rezervováno:
      • 4 bity pro povrch (maximálně 16 povrchů)
      • 16 bitů pro cylindr (maximálně 65536 cylindrů)
      • 8 bitů pro sektor (maximálně 256 sektorů)
    • při kapacitě 512 B na jeden sektor pak dostáváme maximální velikost disku 128 GB
    • ATA – AT Attachment – může komunikovat prostřednictvím režimu:
      • PIO (Processor Input Output)
      • DMA (Direct Memory Access) režimu
    • PIO: režim, při kterém je přenos dat řízen procesorem
      • základní nevýhodou PIO režimu je zatěžování procesoru při zápisu či čtení z disku; tento přenos pak může například odebírat špičkově až 25% výkonu; v režimech PIO dnes pracují pouze některé pomalejší CD ROMy a starší harddisky
    • pokročilejším režimem diskového přenosu IDE disků je:
      • DMA (Direct Memory Access – přímý přenos do paměti)
      • Ultra DMA (někdy označován jako Ultra ATA)
    • DMA: režim, ve kterém se pro přenos dat nevyužívá procesor:
      • zatížení procesoru je zde již řádově menší – jen 3-4%, navíc je u UltraDMA zlepšena korekce chyb
    • rozhraní EIDE mají dva kanály:
      • primární (primary IDE)
      • sekundární (seconadary IDE)
    • až dvě zařízení na jednom kanálu
      • single
      • master
      • slave
      • cable select

Kabeláž, zapojení disků

  • vyhledání a nastavení jumperů Master / Slave
    • vodítkem pro nastavení svorek – „svičování“ bývá nejčastěji potisk či schéma na horní či zadní straně disku
    • místo nápisů Cable select, Slave či Master je na disku (CD-ROM) často jen kombinace písmen C S Mnebo CS SL MA; zde pak S či SL značí „Slave“, M „Master“ atd.
    • Device 0 je často pouze jiné označení pro „Master“, Device 1 pak značí „Slave“; tuto „nekompatibilní“ metodu značení používají s oblibou lidé od IBM

Páskové paměti

  • páskové paměti jsou typickým sekvenčním zařízením – pokud je potřeba zpřístupnit libovolnou informaci na pásce, je nutné, aby nejdříve byly přečteny všechny informace předcházející
  • páskové paměti jsou vhodné zejména pro zálohování velkého objemu dat a jeho případné obnovy.
  • streamer – čtecí (zapisovací) mechaniky pro streamery se vyrábějí jak v interním, tak externím provedení; páska streameru je uložena v kazetě, se kterou potom mechanika pracuje; zaznamenávaná data se nezapisují po blocích, ale jsou zapisována jako celistvý proud dat; vlastní záznam je prováděn podélně (podobně jako u audio kazety)
  • kazety 4 mm DAT (Digital Audio Type) – kapacita těchto kazet se pohybuje v rozmezí 1 – 8 GB a přenosová rychlost je 22 MB/min

SyQuest disk

  • SyQuest disk byl vyroben firmou SyQuest
  • výměnný kotouč pevného disku o průměru 31/2“ umístěný v plastové kazetě
  • tvoří přechod mezi pružnými a pevnými disky
  • kapacita je 105 MB, 130 MB a 270 MB
  • připojení k počítači se provádí prostřednictvím:
    • SCSI rozhraní
    • IDE rozhraní
    • paralelního portu
  • nevýhodou SyQuest disků je jejich častá vzájemná nekompatibilita; stává se, že disk zapsaný v jedné mechanice není čitelný v mechanice jiné

Bernoulliho disk

  • vyroben firmou Iomega
  • pružný kotouč otáčející se v proudu vzduchu, který přitlačuje (podle Bernoulliho jevu) povrch média k hlavičce
  • vyrábějí se ve formátu 51/4“ a jejich kapacita se pohybuje od 20 MB do 200 MB
  • připojení k počítači provedeno pomocí paralelního portu nebo SCSI rozhraní; mezi výhody Bernoulliho disků patří poměrně vysoká odolnost média proti přetížení (pád, náraz apod.)
  • přenosné zařízení s přímým přístupem k datům, které poskytuje vyšší přenosovou rychlost a vyšší kapacitu než disketa

Floptical disk

  • floptical disk (Floppy Optical) je pružný disk o formátu 31/2„, na který se provádí magnetický záznam; při tomto záznamu se používá optické navádění čtecích (zapisovacích) hlav na značky vytvořené pevně při výrobě diskety; floptical disk má vylepšený povrch a dovoluje uložení až 21 MB dat
  • výhodou těchto disků je také to, že v mechanice pro floptical disk je možné používat i běžné 31/2“ diskety; na tyto diskety sice není možné uložit výše zmíněných 21 MB (pouze 1.44 MB), ale uživatel tak nemusí mít ke své floptical mechanice ještě standardní mechaniku pro 31/2“ diskety

ZIP disky

  • média vyrobená firmou Iomega
  • disk o průměru 31/2„, na který je možné uložit 250 MB dat
  • princip práce ZIP disku je podobný jako u disketové mechaniky; provádí se na magnetickou vrstvu pomocí čtecích (zapisovacích) hlav, které při práci přímo dosedají na povrch média, mechaniky pro ZIP disky se vyrábějí v interním i externím provedení.
  • interní mechaniky se připojují přes:
    • EIDE rozhraní
    • SCSI rozhraní
  • externí disky se připojují přes:
    • SCSI rozhraní
    • paralelní port
    • USB

Disky LS120

  • svými vlastnostmi velmi podobné diskům ZIP
  • dovolují uložení až 120 MB dat a na rozdíl od ZIP disků je možné v mechanice pro disky LS120 používat i běžné 31/2“ diskety

JAZ disky

  • média, která pracují na podobném principu jako pevný disk
  • vyráběny firmou Iomega a dovolují uložení 1 GB – 2 GB dat
  • záznam je prováděn do magnetické vrstvy pomocí hlav, které plovou na tenké vzduchové vrstvě nad vlastním médiem
  • JAZ disky se vyrábějí ve formátu 31/2„, a to jak v interním, tak i v externím provedení
  • připojení se provádí:
    • u interního provedení přes SCSI rozhraní
    • u externího provedení také přes SCSI rozhraní nebo přes paralelní port

SyJet disky

  • SyJet disky jsou v podstatě reakcí firmy SyQuest na disky JAZZ
  • zařízení pracující na stejném principu jako JAZZ disk, jehož kapacita je 1,5 GB
  • připojování, formát a provedení je prakticky totožné jako JAZZ disků

Další typy externích paměťových médií

  • magnetooptické disky
    • magnetooptické disky jsou média, u nichž se záznam provádí zaměřením laserového paprsku za současného působení magnetického pole
    • vyrábějí se ve formátu 31/2“ i 51/4“ a poskytují kapacitu od stovek MB až po jednotky GB
  • Flash Memory
    • moduly Flash Memory jsou speciální trvalé paměti, která je rozdělena na bloky, nikoliv na byty (jako RAM)
    • moduly jsou tvořeny čipy Flash ROM (jako BIOS na MB); obsah lze měnit
    • jejich kapacita se pohybuje v rozmezí 8 MB – 2 GB
  • typy
    • Compact-Flash
    • SmartMedia
    • MultiMediaCards
    • Memory Stick (Sony)
    • ATA PC Cards
    • xD Picture Card (Olympus)

a16

CD

  • CD – Compact Disc (kompaktní disk) – velkokapacitní médium určené pro záznam digitálních dat, původně pro digitální záznam hudby (Philips a Sony -1980)
  • CD-AUDIO nebo CD-DA od 1985 (High Sierra) i pro data
  • CD-ROM od 1990 (Philips a Sony – Orange book) CD-WO (Write-once)
  • CD-R (Recordable) od 1995 (Philips a Sony – Orange book) CD-E (Erasable)
  • CD-RW od 1995 (Philips, Sony a Toshiba) DVD (Digital Video Disc)
  • DVD (Digital Versatile Disc)
  • kapacita dnes 700 MB, starší 650 MB

Princip

  • optické čtení a zápis pomocí laseru (vysoká hustota záznamu)
    • laser (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) zesílení světla pomocí vynucené emise záření
    • české pojmenování laseru je kvantový generátor světla
    • laserové světlo je monochromatické (jednobarevné) koherentní (uspořádané) a má malou divergenci(rozbíhavost)
  • laser je přesné zaostřen (optikou) na velice malou oblast (v řádech mikrometrů) CD disku a:
    • laserový paprsek je buďto odražen (místo, od kterého se laser odrazí, se jmenuje land – ploška)
    • nebo rozptýlen (místo, na kterém se rozptýlí, čili neodrazí, se jmenuje pit – prohlubeň)
  • land a pit jsou základní a nejmenší jednotkou na CD disku nesoucí informaci a jsou umístěny na spirálové drážce (anglicky – groove), která směřuje od středu disku k jeho okraji (land tvoří už dno drážky samotné)

CD formáty – barevné knihy

  • definují fyzický formát CD (velikost dat, sektory)
  • Red Book – CD-DA (audio), ISO 908
  • Yellow Book – CD-ROM , ISO 10149
  • Green Book – CD-I (Digital Video)
  • White Book – Video CD, Photo CD
  • Orange Book I – CD-MO (magneto-optický)
  • Orange Book II – CD-WO (write once) CD-R
  • Orange Book II – CD-E CD-RW
  • Blue Book – CD-Extra (Rainbow CD)
Red Book CD-DA
  • disk je rozdělen na tři části:
    • Lead In – obsahuje seznam stop (track)
    • datová část – až 99 stop
    • Lead Out – 90 sekund ticha
  • parametry zvuku:
    • vzorkovací frekvence 44,1 kHz
    • 16 ti bitové vzorkování (65 536 úrovní)
    • 2 kanály (stereofonie)
  • přenosová rychlost
    • 44100 x 16 x 2 = 1 411 200 bit/sec = 176 400 B/sec
    • 1 sekunda 75 sektorů 176 400 / 75 =  2 352 B v sektoru

Sektor

  • na nejnižší, fyzické úrovni, má sektor délku 3 234 bajtů
    • logický sektor o délce 2 352 bajtů,
    • 784 bajtů korekčních kódů EDC/ECC
    • 98 bajtů kontrolních
  • CD-DA (hudební CD) má všechny bajty v logickém sektoru věnovány audiodatům (Red Book)
  • CD-ROM Mode 1 – 2 048 bajtů na jeden sektor (Yellow Book)
  • CD-ROM Mode 2 – 2 336 bajtů na jeden sektor

Logický formát souborů

  • 1985 Skupina High Sierra Group (hotel High Sierra Casino v Nevadě)
    • fyzický formát z Yellow Book
    • společný pro více platforem (OS)
  • 1986 se stává ISO 9660
    • tabulka obsahu svazku TOC (Volume Table of Contents)
    • logický sektor LSN (Logical Sector Number)
    • logický blok LBN (Logical Block Number)
  • UDF (Universal Disk Format) „packet writing“ ISO 13346
    • postupné přihrávání dat
    • fyzické mazání dat (Random erase)
    • nepoužívání poškozených sektorů

Fyzické složení CD

  • CD lisované – tři vrstvy:
    • polykarbonátový základ disku – dolní průhledná vrstva, která slouží i jako ochrana střední vrstvy s daty před poškozením
    • střední tenká vrstva z reflexního kovu (Al) s vylisovanou drážkou a pity
    • vrchní ochranná vrstva (lak) s potiskem
  • CD-R:
    • polykarbonátový základ disku – dolní průhledná vrstva s drážkou, která slouží i jako ochrana střední vrstvy s daty před poškozením
    • střední tenká vrstva z reflexní fólie (Au, Al) a barvivem
    • vrchní ochranná vrstva (lak) s potiskem
  • zahřátím barviva (laserem 780nm, 13mW) se vytváří kopečky (pity)
  • CD-RW:
    • polykarbonátový základ disku – dolní průhledná vrstva s drážkou, která slouží i jako ochrana střední vrstvy s daty před poškozením
    • střední vrstvy: reflexní fólie (Au), vrstva ze slitiny Ag-In-Sb-Te obklopená vrstvami dielektrika
    • vrchní ochranná vrstva (lak) s potiskem
  • zahřátím barviva (laserem 780nm, 20mW) se mění jeho struktura na krystalickou (200°-mazání) nebo amorfní (přes 400°-zápis), odrazivost land 20% pit pod 5% (MultiRead)

CD mechaniky

  • CLV – Constant Linear Velocity. Konstantní obvodová rychlost. Klasická metoda CD-ROM mechanik, kdy motor neustále udržuje konstantní rychlost průběhu stopy pod čtecím laserem. Do 12 x (cca 6 500ot/min)
  • CAV Constant Angular Velocity. Konstantní úhlová rychlost. CD mechanika udržuje konstantní otáčky.
  • P-CAV – (Partial  Constant Linear Velocity). Mechanika zprvu dodržuje konstantní rychlost otáčení a v jisté vzdálenosti od středu CD přechází na CLV. (Plextor)
  • přístupová doba– od cca 200 ms (4xCLV) až po cca 100 ms (24x CAV).
  • přenosová rychlost– od 172 kB/sec(1x CLV) až po 8 900 kB/sec (52x CAV)

DVD – Digital Versatile Disc

  • zhuštění spirály a zmenšení pitů
  • účinnější modulace
  • laser 630 nebo 635nm (červený)
  • základní přenosová rychlost DVD mechanik je 9x CD-ROM, 1350 KB/s
  • 16x DVD je tedy 21 600 KB/s
  • kapacita 4,7 GB
  • kódování MPEG-2

a17

  • formáty DVD:
    • 720×480 s 60 snímky pro americkou televizní normu NTSC
    • 720×576 s 50 snímky pro evropskou normu PAL
  • zvuk původně 3 nyní Dolby Digital 5+1 kanálů
  • standard DVD-5 (4,7GB) cca 135 minut videa + 4 kanály titulků
  • kódování MPEG-2
    • bez MPEG-2 sekunda TV signálu v digitální podobě cca 27MB, t.j 4 700 / 27 = 174 sekund

HDD

  • Hard disk drive – pevný disk
  • paměťové médium, které slouží k trvalému uchování většího objemu dat
  • záznam dat je magnetický, přičemž je prováděn pomocí čtecích/zapisovacích hlav na pevné (neohebné) plotny – narozdíl od ohebných ploten např. v disketách (odtud název pevný disk)
  • plotny se otáčí konstantní rychlostí, která se pohybuje od 3600 do 15 000 rpm, přičemž dnešní standard je 7200 rpm
  • kapacity dnešních pevných disků se pohybují v rozmezí 40 GB až 1 TB (v případě 3,5″ pevných disků)
  • k přístupu na pevné disky se využívá nejčastěji rozhraní UltraATA 100/133, SATA 150/300 nebo SCSI (SAS)

SSD

  • Solid State Disk, též Solid State Drive – pevné disky bez mechanických částí
  • zkratkou SSD označujeme hlavně disky založené na flash pamětech
  • mezi jejich výhody patří rychlý start, nízké latence a krátký vyhledávací čas, žádný hluk, nízká spotřeba a produkce tepla, lepší bezpečnost (vymazání dat je trvalé a lze provést rychle), vysoká odolnost vůči otřesům, výškám, teplotám a ve výsledku také vyšší spolehlivost; to vše je vykoupeno prozatím velmi špatným poměrem cena / 1GB dat, omezeným počtem přepisovacích cyklů, nízkou rychlostí zápisu dat a sníženou pravděpodobností obnovy dat při mechanickém poškození

BD

  • Blu-Ray, Blu-ray Disc nebo BD
  • technologie optického zápisu pomocí modrého (modrofialového) laseru s vlnovou délkou 405 nm, vyvinutá již v roce 1995 společnostmi Sony a Philips
  • na rozdíl od laseru červeného, který je použit u CD/DVD, nabízí tato technologie mnohem hustší zápis, čímž je dosahováno vyšší kapacity při zachování stejného rozměru disku (12, případně 8 cm)
  • data jsou zaznamenávány do hloubky 0,1 mm (u DVD nebo HD DVD 0,6 mm), díky čemuž je možné vyrábět dokonce až šestivrstvá média (již dnes se ale plánují až osmivrstvá média)
  • kapacita jednovrstvého disku Blu-Ray disku dosahuje přibližně 25 GB (klasické DVD má 4,7 GB), u dvouvrstvého disku je to až 50 GB, celkem 100 GB dat můžeme na uložit na čtyřvrstvý nebo oboustranný dvouvrstvý Blu-ray disk a v případě šestivrstvého média se přiblížíme až ke 200 GB (33,3 GB na vrstvu)
  • technicky je navíc možná výroba hybridních disků Blu-Ray a DVD při zachování stále stejné tloušťky kotouče
  • v praxi se můžeme setkat s těmito označeními Blu-Ray disků: BD-ROM – disk pouze pro čtení; BD-R – disk k jednorázovému zápisu; a BD-RE – přepisovatelný disk

USB Flash

  • USB flash disk, USB flash paměť, USB klíč, paměťový klíč USB, fleška
  • paměťové zařízení používané převážně jako náhrada diskety
  • většinou podoba klíčenky
  • vyrobeno pamětí typu flash, která umožňuje zachovat data i při odpojení z napájení
  • data se nahrávají přes sběrnici USB

Memory Card

  • paměťová karta
  • elektronické zařízení sloužící k uchovávání dat
  • obvykle založeno na paměti typu flash

SD

  • Secure Digital
  • paměťová karta používaná v přenosných zařízeních včetně digitálních fotoaparátů, přenosných počítačů a mobilních telefonů
  • médium – flash paměť
  • mají malý postranní vypínač na ochranu proti nechtěnému zápisu

Memory Stick

  • paměťová karta typu flash
  • od října 1998 vyráběna firmou Sony
  • videokamery s vysokým rozlišením

FlashAir

 

  • charakteristika – frekvence, časování, latence, Tx/Rx
  • vnitřní paměti („krátkodobé, dočasné“)
    • registry, operační paměť, cache (asociativní paměť)
    • RAM (SRAM, DRAM – synchronní/asynchronní), DDR SDRAM; Dual Channel; SIMM/DIMM/RIMM; Memory Banks, Memory Ranks
    • vnější („dlouhodobé, trvalé“) – media, mechaniky/vystavovací mechanismy; magnetické, optické
  • DAT (DDS), MC, MD
  • formátování – File System – FAT, FAT32, NTFS; ext3, ext4; MBR, Boot Loader, partition; cluster
  • CD – Land/Pit (pit x bit)
  • formáty CD/DVD/HD DVD/BD
  • HDD
    • principy, fce – plotna, track, sector, cylindr, heads; ot./min; LBA/CHS
    • rozhranní – PATA/SATA/SCSI; režim přenosu – PIO/(U)DMA (Ultra ATA)
    • kanály IDE Primary, Secondary; režim – Single/Master/Slave/CS
    • S.M.A.R.T
    • RAID/LVM
    • bootování
    • fragmentace/defragmentace
  • externí/interní HDD; 3.5″, 2.5″
  • online úložiště (např. Dropbox)