Luento 5 - Massamuistit

• laitteistot501.mp3 3.0M
• laitteistot502.mp3 4.3M
• laitteistot503.mp3 3.5M
• laitteistot504.mp3 4.6M
• laitteistot505.mp3 5.5M

Massamuisteja käytetään

• Ohjelmien asennusmediana (Esim. CD).
• Ohjelmien ja tiedostojen pysyvään tallentamiseen (Esim. Kovalevy).
• Tietojen varmuuskopiointiin (Esim. Nauhat).
• Tietojen siirtämiseen koneiden välillä (Esim. Levykkeet).

Massamuistien kapasiteetti ilmoitetaan yleensä mega- tai gigatavuina.

• 1 tavu (B) = 8 bittiä
• 1 kilotavu (kB) = 1024 tavua
• 1 megatavu (MB) = 1024 x 1024 tavua (1 048 576 tavua)
• 1 gigatavu (GB) = 1024 x 1024 x 1024 tavua (1 073 741 824 tavua)
• Jotkin kiintolevyvalmistajat tarkoittavat yhdellä megatavulla 1 000 000 tavua.
• Esimerkiksi valmistaja ilmoittaa 800 MB, mutta oikeasti mahtuu 780 MB.

Kiintolevy eli kovalevy

• Valmistajia: mm. IBM, Quantum, Seagate, Maxtor ja Fujitsu.
• Hinnat: 800 (20 GB) - 3000 (60 GB) mk
• Koko: 3.5" on yleisin koko (myös 5.25" löytyy) ja 2.5" kannettavissa
• Pyörii kirjoittamisen ja lukemisen aikana vakionopeudella.
• Voi sammua virransäästöominaisuuksien vuoksi.

Rakenne

• Levyt.
• Levyjen pyöritysmoottori.
• Luku- tai kirjoituspää (engl. head)
  • Lukupäitä yleensä kaksi joka levyllä eli yksi jokaisella pinnalla.
  • Ohjataan moottorilla, joka siirtää pään oikealle uralle.
  • Kaikki varret liikkuvat yhtäaikaa.
  • Eivät koske levypintaan.
  • Muuttaa levypinnan magneettisuuden suuntaa.
• Lukupäiden moottori.
• Toimintaa ohjaava piirilevy.

Kiintolevyn geometria

• levypinta (engl. platter)
  • Levypintoja kaksi jokaisella levyllä.
• ura (engl. track)
  • Jaettu sektoreihin.
  • Tietoja luetaan ura kerrallaan.
• sylinteri (engl. cylinder)
  • Jokaisella levypinnalla samalla kohdalla olevat urat.
  • Sylinteri tallennetaan täyteen ja sen jälkeen vaihdetaan uraa.
• sektori (engl. sector)
  • Käyttöjärjestelmän pienin tallennusyksikkö.
  • Pieninkin tieto varaa vähintään sektorin itselleen.

Kiintolevyn tallennuskapasiteetti lasketaan seuraavasti:

Tallennuskapasiteetti = Lukupäiden lkm  * Sylinterien lkm * Sektoreiden lkm * Sektorin koko

Kiintolevyn suorituskyky

• Pyörimisnopeus
  • Kuinka nopeasti pyörähdetään kierros?
  • 3600 - 10000 kierrosta minuutissa (prm).
• Hakuaika (engl. Seek time)
  • Kuinka nopeasti lukupää siirtyy jollekin toiselle uralle?
  • Esim. 5-12 ms
• Pyörähdysviive (engl. Latency)
  • Kuinka nopeasti oikea kohta pyöräytetään lukupään kohdalle?
  • Riippuu suoraan pyörimisnopeudesta.
  • Esim. 3-8 ms
• Keskimääräinen hakuaika (engl. Average Access Time)
  • Kuinka nopeasti siirrytään mielivaltaiselle uralle oikeaan kohtaan?
  • Arvoon vaikuttavat sekä pyörähdysviive että hakuaika.
  • Esim. 8-12 ms
• Tiedonsiirtonopeus (engl. Data Transfer Rate)
  • Miten nopeasti tieto siirtyy levyltä keskusmuistiin?
  • Esim. IDE-levyillä 4 - 100 MB/s

Kiintolevyn väyläliitännät

• IDE (Intelligent Disk Electronics)
  • Maksimissaan kaksi laitetta samaan väylään.
  • Jumpperoinnilla kiintolevy asetetaan Masteriksi, Slaveksi tai Cable Selectiksi.
  • Emolevyissä tuki yleensä 4:lle IDE-laitteelle. (Uusissa 8:lle)
  • Kaksi 40-pinnistä liitintä emolevyllä.
• SCSI (Small Computer System Interface)
  • Pidetään varmempana kuin IDE-liitäntää.
  • Maksimissaan kahdeksan laitetta samaan väylään (7 muuta laitetta).
  • Tarvitaan usein erillinen SCSI-kortti.
  • Jokaisella laitteella oma laitenro.

Vaihtokiintolevyt

• Iomega Zip
  • Levyn koko on 100- 250 MB
• Iomega Jaz
  • Levyn koko on 1 GB tai 2 GB
• SyQuest
  • Levyn koko on > 44 MB

Kiintolevyn osiointi

• Osiointi
  • Klusterikoko on liian suuri.
  • Kokorajoituksen vuoksi.
    • 504 MB
      • Korjataan BIOSin päivityksellä.
    • 2 GB
      • Korjataan BIOSin päivityksellä ja tiedostojärjestelmän muuttamisella.
      • FAT16 ei ymmärrä yli 2GB osiota tai loogista levyasemaa.
    • 8 GB
      • Korjataan BIOSin päivityksellä ja käyttöjärjestelmän päivityksellä.
• Kiintolevy jaetaan useaan fyysiseen osaan (C, D, E jne..).
  • Ensiöosio (C:)
  • Toisio-osio
    • Jaetaan loogisiin levyasemiin (D:, E:, jne)
• Formatointi eli alustaminen

Levykeasema ja levykkeet

• Levykkeitä olemassa useaa kokoa (3.5" , 5.25"), joiden kapasiteetti vaihtelee seuraavasti:
  • 360 kB
  • 720 kB
  • 1.2 kB
  • 1.44 MB
  • 2.88 MB
  • Aseman hinta: < 150 mk
  • Levykkeiden hinta: < 2 mk

Esimerkki levykeaseman ja levykkeen rakennetiedoista:

• Kapasiteetti: 1.44 MB
• Koko: 3.5"
• Pyörimisnopeus: 300 kierrosta minuutissa (rpm)
• Siirtonopeus: 62,5 kB/s
• Hakuaika: 84 ms
• Urien määrä/puoli: 80
• Sektoria/ura: 18
• Uratiheys: 135 tpi = Tracks Per Inch (Urien määrä tuumalla)
• Tallennustiheys: 17 434 bpi = Bits Per Inch (Bittien määrä tuumalla)

Levykeaseman liittäminen emolevyyn

• Liitetään 34-johtimisella lattakaapelilla.
• Maksimissaan kaksi levykeasemaa.

Levykeasema ja levykkeet kuluvat!

Floptical

• Koko: 3.5"
• Tallennuskapasitetti: 20.88 MB
• Lukeminen ja kirjoittaminen hoidetaan magneettisesti.
• Lukupään kohditus hoidetaan optisesti.
• Asemat lukevat tavallisia levykkeitä.
• Levyjä ei voida käyttää tavallisissa asemissa.

Optiset levyt ja levyasemat

Yleistä optisten levyjen levyasemista ja levyistä

• Yleensä alaspäin yhteensopivia.
• Lukunopeuksissa suuria eroja asemittain 1X - 72X (150kB/s - 10800kB/s)
• Lukeminen ja kirjoittaminen tapahtuu optisesti.
• Levyn pyörimisnopeus vaihtelee, mutta lukunopeus on vakio.
• Asemia valmistavat mm. HP, Plextor, Sony ja Yamaha
• Asemien hinnat: CD-R/RW > 1000 mk, CD-ROM > 200 mk, DVD > 700 mk (ROM) ja DVD-RAM > 10 000 mk
• Medioiden hinnat: CD-R > 4 mk, CD-RW > 10 mk ja DVD-RAM > 200 mk

CD-ROM-levy

• Ei voi kirjoittaa.
• Kapasiteetti 650 MB.
• Tieto on tallennettu sektoreihin yhdelle uralle.

CD-R-levy

• Voi kirjoittaa yhden kerran
• Kirjoittaminen tehdään voimakastehoisella lasersäteellä.
• Muutetaan tallennusyksikön valonheijastusta.
• Kirjoittamista voidaan jatkaa myöhemminkin
• Kapasiteetti 650 MB.

CD-RW-levy

• Voi kirjoittaa useaan kertaan.
• Kapasiteetti 650 MB.

DVD (Digital Versatile Disk) -levy

• Erityisesti elokuvia varten kehitetty.
• Suuri tallennuskapasiteetti jopa 17 GB (8.5 GB).
• CD-R-levy ei välttämättä toimi vanhemmissa DVD-asemassa?!?
• Uusilla voi lukea kaikkia CD-tyyppejä.
• Data tallennetaan kahteen kerrokseen.
• Kirjoittava DVD-R-asema on vielä kallis!

Nauha-asemat

• Käytetään varmuuskopiointiin.
  • Täydellinen varmistus (harvemmin).
  • Lisäävä varmistus (vaikka joka päivä).
• Suuri tallennuskapasiteetti.
• Tiedonhakeminen hitaampaa kuin kovalevyltä.
• Aseman hinta: 5000 mk - 50 000 mk
• Nauhan hinta: > 100 mk
• Koko: > 10 GB

RAID (Redundant Arrays of Inexpensive Disk

• Käytetään useaa kiintolevyä yhtenä kokonaisuutena.
• Voidaan käyttää kiintolevyjä rinnakkain, jolloin saadaan lisää tallennusnopeutta.
• Voidaan käyttää peilaamiseen, jolloin varmistetaan koko kiintolevyn sisältö.

Erilaiset tiedostojärjestelmät

• Käyttettävät tiedostojärjestelmät FAT, FAT-32 ja NTFS
• FAT-16 ongelmana usein fragmentoituminen