چگونه ذخیره سازی قابل حمل کار می کند
حافظه قابل حمل
چند دلیل برای ذخیره سازی قابل حمل مفید است:
نرم افزار تجاری
تهیه نسخه پشتیبان از اطلاعات مهم
انتقال داده ها بین دو کامپیوتر
ذخیره نرم افزار و اطلاعاتی که نیازی به دسترسی دائمی ندارید
کپی کردن اطلاعات برای دادن شخص دیگری
اطمینان از اطلاعاتی که شما هرگز نمیخواهید به آن دسترسی داشته باشید
دستگاه های ذخیره سازی مدرن قابل جابجایی تعداد قابل توجهی از گزینه ها را ارائه می دهند که ظرفیت ذخیره سازی آنها از ۱٫۴۴ مگابایت (مگابایت) فلاپی استاندارد تا ۲۰ گیگابایت (GB) ظرفیت برخی از درایوهای قابل حمل است. همه این دستگاه ها به یکی از سه دسته تقسیم می شوند:
ذخیره سازی مغناطیسی
ذخیره سازی نوری
ذخیره سازی حالت جامد
ذخیره سازی مغناطیسی
شایع ترین و پایدارترین تکنولوژی ذخیره سازی قابل جابجایی، ذخیره سازی مغناطیسی است. به عنوان مثال، دیسک های فلاپی دیسک ۱٫۴۴ مگابایتی با استفاده از دیسک های ۳٫۵ اینچ تقریبا حدود ۱۵ سال بوده است و هنوز هم در تقریبا هر رایانه ای که امروز به فروش می رسد، یافت می شود. در بیشتر موارد، ذخیره سازی مغناطیسی قابل جابجایی از یک درایو استفاده می کند که یک دستگاه مکانیکی است که به کامپیوتر متصل می شود. شما رسانه ها را که قسمتی از اطلاعات را در داخل درایو ذخیره میکنید وارد کنید.
درست مانند هارد دیسک، رسانه ای که در دستگاه های ذخیره سازی مغناطیسی قابل جابجایی استفاده می شود با اکسید آهن پوشش داده می شود. این اکسید یک ماده فرومغناطیسی است، به این معنی که اگر آن را به یک میدان مغناطیسی افشا کنید، آن را به طور دائمی مغناطیسی می کند. رسانه معمولا دیسک یا یک کارتریج نامیده می شود. درایو با استفاده از موتور برای چرخاندن رسانه ها با سرعت بالا و دسترسی (خواندن) اطلاعات ذخیره شده با استفاده از دستگاه های کوچک به نام سر.
هر سر یک الکترومغناطیس کوچک است که شامل یک هسته آهن پیچیده شده با سیم است. الکترومغناطیسی جریان شار مغناطیسی را به اکسید روی رسانه اعمال می کند، و اکسید به طور مداوم “به یاد” شار که می بیند. در طول نوشتن، سیگنال داده از طریق سیم پیچ سیم برای ایجاد میدان مغناطیسی در هسته فرستاده می شود. در فاصله، شار مغناطیسی الگوی حاشیه ای را تشکیل می دهد. این الگوی شکاف را می شکند و شار اکسید روی رسانه ها را جذب می کند. هنگامی که داده ها توسط درایو خوانده می شوند، سر خواندن یک میدان مغناطیسی مختلف را در فاصله ایجاد می کند، یک میدان مغناطیسی متفاوت در هسته ایجاد می کند و بنابراین یک سیگنال در سیم پیچ. سپس این سیگنال به عنوان داده باینری به رایانه ارسال می شود.
مغناطیسی: دسترسی مستقیم
دیسک های مغناطیسی یا کارتریج چند مورد مشترک دارند:
آنها از مواد پایه نازک پلاستیکی یا فلزی پوشش داده شده با اکسید آهن استفاده می کنند.
آنها می توانند فورا اطلاعات را ضبط کنند.
آنها می توانند پاک شوند و بارها استفاده شوند.
آنها نسبتا ارزان و آسان برای استفاده هستند.
اگر تا به حال از یک کاست صوتی استفاده کرده اید، می دانید که یک عیب بزرگ دارد – یک دستگاه پیوسته است. نوار شروع و پایان است و برای انتقال نوار به آهنگ بعد، شما باید از دکمه های سریع و سریع برای پیدا کردن شروع آهنگ استفاده کنید. این به این دلیل است که سر نوارها ثابت هستند.
یک دیسک یا کارتریج، مانند نوار کاست، از یک قطعه نازک از پلاستیک با مواد مغناطیسی در هر دو طرف ساخته شده است. با این حال، آن را به عنوان یک دیسک به جای یک نوار طولانی و نازک شکل گرفته است. آهنگ ها در حلقه های متمرکز قرار می گیرند، بنابراین نرم افزار می تواند از “فایل ۱” به “فایل ۱۹” بدون نیاز به سرعت از طریق فایل های ۲ تا ۱۸ پرش کند. دیسک یا کارتریج به عنوان یک رکورد چرخش می کند و سر به سمت مسیر صحیح حرکت می کند، ارائه آنچه که به عنوان ذخیره سازی مستقیم دسترسی شناخته می شود. بعضی از دستگاه های قابل حمل در واقع دیسک های مغناطیسی دارند که شبیه به تنظیم در هارد دیسک است. نوار برای برخی از ذخیره سازی های طولانی مدت همچون پشتیبان گیری از یک هارد دیسک سرور استفاده می شود که دسترسی سریع به داده ها ضروری نیست.
سر نوشتن / نوشتن (“نوشتن” صرفه جویی در اطلاعات جدید را به رسانه ذخیره سازی) هنگامی که سر بین دو آهنگ حرکت می کند، رسانه را لمس نمی کند. به طور معمول نوعی مکانیسم است که شما می توانید برای محافظت از یک دیسک یا کارتریج از آن که به آن نوشته شده است وجود دارد. به عنوان مثال، اپتیک الکترونی برای وجود یک بازه در گوشه پایینتر یک دیسک ۳٫۵ اینچ (یا یک نقطه در کنار یک دیسک ۵٫۲۵ اینچ) برای بررسی اینکه آیا کاربر میخواهد جلوگیری از ارسال اطلاعات به آن باشد، بررسی میکند .
مغناطیسی: زیپ
در طول سالها، تکنولوژی مغناطیسی تا حد زیادی بهبود یافته است. با توجه به محبوبیت بسیار زیاد و هزینه پایین فلاپی دیسک، ذخیره سازی قابل جابجایی با ظرفیت بالاتر قادر به جایگزینی درایو فلاپی کامل نیست. اما تعدادی از گزینه ها وجود دارد که به وضوح به خودشان تبدیل شده اند. یک نمونه از این نوع Zip از Iomega است.
مهمترین چیزی که دیسک فشرده را از یک دیسک فلاپی جدا می کند، پوشش مغناطیسی مورد استفاده است. روی یک دیسک فشرده، پوشش با کیفیت بسیار بالاتر است. پوشش با کیفیت بالاتر به این معنی است که صفحه خواندن / نوشتن روی یک دیسک فشرده می تواند به طور قابل توجهی کوچکتر از فلاپی دیسک باشد (با یک عامل ۱۰ و یا بیشتر). سر کوچکتر، در ارتباط با یک مکانیزم موقعیت یابی که شبیه به یک مورد استفاده در هارد دیسک است، به این معنی است که درایو Zip می تواند هزاران آهنگ در هر اینچ بر روی سطح دیسک بسته شود. دیسک های فشرده همچنین از تعداد متغیرهای مختلف در هر مسیر برای استفاده از فضای دیسک استفاده می کنند. همه این ویژگی ها برای ایجاد یک فلاپی دیسک که حجم زیادی از داده ها را در اختیار دارد – تاکنون ۷۵۰ مگابایت است.
مغناطیسی: کارتریج
یکی دیگر از روش استفاده از تکنولوژی مغناطیسی برای ذخیره سازی قابل جابجایی، اساسا یک هارد دیسک را در اختیار شما قرار می دهد و آن را در یک جعبه شخصی قرار می دهد. یکی از محصولات موفق تر با استفاده از این روش Iomega Jaz است. هر کارتریج جاز عمدتا یک هارد دیسک با چندین ورق است که در موارد سخت و پلاستیکی قرار دارد. این کارتریج حاوی سر و یا موتور برای چرخاندن دیسک نیست. هر دو این موارد در واحد درایو قرار دارند.
مغناطیسی: درایوهای قابل حمل
هارد دیسک های قابل حمل به سرعت در حال تبدیل شدن به محبوب هستند، به علت در بخش زیادی از فن آوری USB. این واحدها، مانند آنهایی که در یک رایانه معمولی هستند، مکانیسم درایو و رسانه را در یک مورد مهر و موم شده است. درایو به کامپیوتر از طریق کابل USB متصل می شود و پس از اولین بار نصب نرم افزار راننده به طور خودکار توسط ویندوز به عنوان یک درایو موجود ذکر شده است.
نوع دیگری از هارد دیسک قابل حمل به نام microdrive نامیده می شود. این درایوهای کوچک کوچک به کارت های PCMCIA ساخته شده اند که می توانند به هر دستگاه با یک اسلات PCMCIA، مانند یک کامپیوتر لپ تاپ وصل شوند.
این microDrive دارای ۳۴۰ مگابایت است و در مورد اندازه یک جعبه مطبوعات است.
عکس مجازیه شرکت Iomega
شما می توانید اطلاعات بیشتر در مورد ذخیره سازی مغناطیسی در چگونگی کار هارد دیسک و نحوه عملکرد ضبط نوار را بخوانید. برای یادگیری در مورد تکنولوژی ذخیره سازی نوری، از صفحه بعدی دیدن کنید.
ذخیره سازی نوری
دستگاه ذخیره سازی نوری که اکثر ما با آن آشناست، دیسک فشرده (CD) است. یک CD می تواند مقدار زیادی اطلاعات دیجیتالی (۷۸۳ مگابایت) را در یک سطح بسیار کوچک که برای ساختن بسیار ارزان باشد، ذخیره کند. طراحی این امکان را ساده می کند: سطح سی دی آینه ای است که با میلیاردها ضربه کوچک کوچک که در یک مارپیچ طولانی و زبر ساخته شده اند را پوشش می دهد. پخش کننده سی دی لپ تاپ ها را با یک لیزر دقیق خوانده و اطلاعات را به عنوان بیت داده تفسیر می کند.
مارپیچی بر روی سی دی در مرکز شروع می شود. آهنگ های سی دی بسیار کوچک هستند که باید در میکرون (میلیون ها تن از متر) اندازه گیری شوند. آهنگ سی دی تقریبا ۰٫۵ میکرون عرض است، با ۱٫۶ میکرون، یک آهنگ را از هم جدا می کند. ریزش های طولی هر ۰٫۵ میکرون عرض، حداقل ۰٫۸۳ میکرون طول و ۱۲۵ نانومتر (میلیاردم ثانیه از متر) بالا است.
بیشتر جرم سی دی یک قطعه پلی کربنات واضح تزریقی است که حدود ۱٫۲ میلی متر ضخامت دارد. در طول تولید، این پلاستیک تحت تاثیر ریزش های میکروسکوپی قرار می گیرد که مسیر بلند و مارپیچی را تشکیل می دهند. لایه آلومینیومی نازک و بازتابنده در بالای دیسک پوشش داده می شود که از ضربه ها محافظت می کند. بخش سخت افزاری فن آوری سی دی، خواندن تمام ضربه های کوچک به درستی، در جهت درست و با سرعت مناسب است. برای انجام تمام این موارد، پخش کننده سی دی باید دقیقا زمانی باشد که لیزر را در مسیر ضربه قرار می دهد.
هنگامی که شما یک سی دی را بازی می کنید، پرتو لیزر از طریق لایه پلی کربنات سی دی عبور می کند، لایه آلومینیومی را بازتاب می دهد و به یک دستگاه اپتوالکترونیک که تغییرات نور را تشخیص می دهد برخورد می کند. ضربه ها منعکس کننده نور به طور متفاوتی نسبت به قسمت های مسطح لایه آلومینیومی هستند که به زمین می گویند. سنسور Optoelectronic این تغییرات را در بازتابی تشخیص می دهد و الکترونیک در درایو CD-ROM تغییرات را به عنوان بیت های داده تفسیر می کند.
نوری: CD-R / CD-RW
این همان چیزی است که یک CD معمولی کار می کند، که برای نرم افزار های پیش ساخته مناسب است، اما هیچ کمک به عنوان ذخیره سازی قابل جابجایی برای فایل های خود شما وجود ندارد. این جایی است که CD قابل ضبط (CD-R) و CD-rewritable (CD-RW) وارد می شوند.
CD-R با جایگزینی لایه آلومینیومی در CD معمولی با ترکیب رنگ آلی کار می کند. این ترکیب به طور معمول بازتابنده است، اما هنگامی که لیزر بر روی یک نقطه متمرکز شده و حرارت آن را به دمای خاصی می رساند، رنگ آن را “سوزاند” و سبب تیره شدن آن می شود. هنگامی که شما می خواهید اطلاعاتی را که به CD-R نوشتید بازیابی کنید، لیزر بر روی دیسک حرکت می کند و فکر می کند که هر نقطه سوزان یک ضربه است. مشکل این رویکرد این است که شما فقط می توانید یک بار به یک CD-R یک بار نوشت. پس از رنگ در یک نقطه سوزانده شده است، نمی توان آن را تغییر داد.
CD-RW این مشکل را با استفاده از تغییر فاز رفع می کند که بر مخلوط خاصی از آنتیموان، اندیس، نقره و تلوریم متکی است. این ترکیب خاص دارای ویژگی شگفت انگیز است: هنگامی که به یک درجه حرارت گرم می شود، آن را به عنوان کریستال می کند، آن را سرد و بسیار بازتابنده است؛ هنگامی که به درجه حرارت بالاتر میرود، این ترکیب هنگامی که سرد می شود، غلیظ نمی شود و در ظاهر خسته کننده می شود.
درایوهای CD-RW سه تنظیمات لیزری برای استفاده از این ویژگی دارند:
خواندن – تنظیم طبیعی که نور را به سنسور optoelectronic نشان می دهد
پاک کردن – لیزر به دمای مورد نیاز برای ترمیم ترکیب می باشد
نوشتن – لیزر به درجه حرارت مورد نیاز برای کریستالیزه کردن ترکیب
دیگر دستگاه های نوری که از استاندارد CD جدا می شوند، مانند دی وی دی، روش هایی را که قابل مقایسه با CD-R و CD-RW است، استفاده می کنند. یک تکنولوژی ترکیبی قدیمی که به نام magnetoptical (MO) نامیده می شود، به ندرت مورد استفاده قرار می گیرد. MO از لیزر برای گرم کردن سطح رسانه استفاده می کند. هنگامی که سطح دمای خاصی به دست می آید، یک صفحه مغناطیسی در سراسر رسانه ها حرکت می کند و قطر ذرات را در صورت نیاز تغییر می دهد.
ذخیره سازی حالت جامد
یک نوع بسیار محبوب ذخیره سازی قابل جابجایی برای دستگاه های کوچک، مانند دوربین های دیجیتال و PDA ها، حافظه فلش است. حافظه فلش نوعی از تکنولوژی حالت جامد است که اساسا بدین معنی است که هیچ بخش متحرک وجود ندارد. در داخل تراشه یک شبکه ستون ها و ردیف ها با یک سلول دو ترانزیستور در هر نقطه تقاطع شبکه است. دو ترانزیستور توسط یک لایه اکسید نازک جدا می شوند. یکی از ترانزیستورها به عنوان دروازه شناور شناخته شده است، و دیگری دروازه کنترل است. تنها پیوند دروازه شناور به ردیف یا خط word، از طریق دروازه کنترل است. تا زمانی که این لینک در محل قرار دارد، سلول دارای مقدار “۱” است.
برای تغییر مقدار سلول به “۰” نیاز به یک روند کنجکاو به نام تونل Fowler-Nordheim است. تونلینگ برای تغییر جایگذاری الکترونها در دروازه شناور استفاده می شود. یک بار الکتریکی، معمولا بین ۱۰ و ۱۳ ولت، به دروازه شناور اعمال می شود. شارژ از ستون یا بیتلین وارد می شود و به دروازه شناور می رود و به زمین می ریزد.
این شارژ باعث می شود که ترانزیستور دروازه شناور مانند یک تفنگ الکترون عمل کند. الکترون های متضاد هیجان انگیز و منفعل از طرف دیگر لایه اکسید که به یک بار منفی دست می یابند، از بین می روند. الکترون ها به عنوان یک مانع بین دروازه کنترل و دروازه شناور عمل می کنند. دستگاهی که سنسور سلولی نامیده می شود، سطح شارژ را از طریق دروازه شناور را نظارت می کند. اگر جریان عبور از دروازه بیش از پنجاه درصد از شارژ باشد، مقدار آن “۱” است. اگر شارژ عبور از قطره کمتر از آستانه پنجاه درصد باشد، مقدار به “۰” تغییر می کند.
حافظه فلش از تونل زدن Fowler-Nordheim استفاده می کند
جایگزینی الکترونها را تغییر دهد.
الکترونها در سلولهای یک تراشه حافظه فلش میتوانند با استفاده از یک میدان الکتریکی، یک ولتاژ بالاتر ولتاژ (“۱”) به حالت عادی باز گردند. حافظه فلش از سیم کشی در مدار استفاده می کند تا این میدان الکتریکی را به کل تراشه یا بخش های پیش تعیین شده معروف به بلوک اعمال کند. این منطقه منطقه هدف تراشه را پاک می کند که بعدا می تواند بازنویسی شود. حافظه فلش بسیار سریع تر از تراشه های حافظه قابل خواندن قابل برنامه ریزی قابل پاک شدن با حافظه EEPROM می باشد زیرا به جای پاک کردن یک بایت در یک زمان، بلوک یا کل تراشه را پاک می کند.
حالت جامد: کارت
دستگاه های ذخیره سازی حافظه فلش مانند کارت های CompactFlash و SmartMedia امروزه رایج ترین شکل حافظه های غیرمتعارف الکترونیکی هستند. کارت های CompactFlash در سال ۱۹۹۴ توسط Sandisk توسعه داده شده و از کارت های SmartMedia با دو روش مهم متفاوت هستند: آنها ضخیم تر هستند و از تراشه کنترل استفاده می کنند.
CompactFlash شامل یک صفحه مدار کوچک با تراشه های حافظه فلش و یک تراشه کنترل اختصاصی است که همه در یک پوسته ناهموار قرار دارد که چندین بار ضخیم تر از کارت SmartMedia است. ضخامت افزایش کارت اجازه می دهد تا ظرفیت ذخیره سازی بیشتر.
اندازه CompactFlash بین ۸ مگابایت تا ۴ گیگابایت باور نکردنی است. کنترل پردازنده می تواند عملکرد را افزایش دهد، به ویژه در دستگاه های دارای پردازنده های آهسته. با این حال، تراشه مورد و کنترل، در مقایسه با کارت SmartMedia، اندازه، وزن و پیچیدگی کارت CompactFlash را اضافه می کند.
کارت فلاپی دیسک حالت جامد (SSFDC)، که به عنوان SmartMedia شناخته می شود، در ابتدا توسط توشیبا ساخته شد. کارت های SmartMedia در ظرفیت های ۲ تا ۱۲۸ مگابایت در دسترس هستند. همانطور که در زیر مشاهده می کنید، کارت خود بسیار کوچک است.
کارت SmartMedia در سادگی آنها ظریف است. یک الگوریتم هواپیما با استفاده از سیمهای اتصال به تراشه حافظه فلش وصل شده است. تراشه حافظه فلش، الکترود هواپیما و سیم پیوند در یک رزین با استفاده از یک تکنیک به نام Packet Layer (OMTP) ساخته شده است. این اجازه می دهد همه چیز را به یک بسته واحد بدون نیاز به لحیم کاری ادغام شود.
کارت های SmartMedia قادر به عملکرد سریع و قابل اعتماد می باشند، در حالی که شما می توانید اطلاعاتی را که می خواهید نگهداری کنید مشخص کنید. آنها کوچک، سبک وزن و آسان برای استفاده هستند. آنها از سایر اشکال ذخیره سازی حالت جامد قابل جابجایی کمتر برخوردار هستند، بنابراین هنگام حمل و نگهداری آنها باید بسیار مراقب باشید. برای اطلاعات بیشتر، از حافظه فلش استفاده کنید.
چقدر کوچک می شود؟
یکی از گرایش های رایج در ذخیره سازی قابل جابجایی بسته بندی فیزیکی را در حین افزایش میزان داده هایی که می تواند ذخیره شود، کاهش می دهد. نگاهی به این مثال های هر نوع فناوری:
مغناطیسی
ذخیره سازی مغناطیسی در دو جهت موازی حرکت می کند. محصولاتی وجود دارد که از کارتریج های کوچک با ظرفیت اندازه گیری در مگابایت استفاده می کنند و دیسک های قابل حمل قابل حمل در گیگابایت وجود دارد.
درایوهای Iomega Peerless از کارتریجهایی استفاده می کنند که حاوی سر خواندن و نوشتن علاوه بر رسانه های مغناطیسی هستند. این اجازه می دهد که کارتریج ظرفیت ۱۰ یا ۲۰ گیگابایت داشته باشد.
عکس مجازیه شرکت Iomega
نوری
یک شرکت به نام DataPlay یک درایو میکرو نوری را معرفی کرده است. این درایو کوچک، در مورد اندازه یک جعبه مطبوعات، از دیسک های نوری کوچک استفاده می کند که در یک پوسته پلاستیکی قرار گرفته اند. هر دیسک قادر به نگهداری ۵۰۰ مگابایت اطلاعات است. درایو در واقع هر دو طرف دیسک را می خواند، به این معنی که دیسک ۲۵۰ مگابایت در هر طرف ذخیره می کند.
یک کارتریج DataPlay بسیار بزرگتر از سه ماهه U.S. نیست.
حسن نیت ارائه میدهد
درایو DataPlay نیز کوچک است.
حسن نیت ارائه میدهد
حالت جامد
کارت های SmartMedia و CompactFlash در حالی که اندازه کوچک خود را حفظ می کنند، همچنان افزایش می یابد. دیگر دستگاه های حافظه حالت جامد، مانند Memory Stick سونی، حتی کوچکتر هستند.
این کارت SmartMedia دارای ۶۴ مگابایت است.
عکس مجازیه شرکت Iomega
این کارت CompactFlash دارای ۱۲۸ مگابایت است!
عکس مجازیه شرکت Iomega
خبر خوبی برای همه ما این است که در حالی که اندازه فیزیکی هم کاهش می یابد و ظرفیت ذخیره سازی در حال افزایش است، هزینه هر مگابایت در حال کاهش است! شرکت هایی مانند Iomega و Pockey Drives پیش بینی می کنند که شما به زودی قادر خواهید بود هارد دیسک خود را با شما از یک رایانه به کامپیوتر دیگر منتقل کنید و تمام تنظیمات سفارشی خود را به هر کجا که میروید بروید. سیستم میکرو نوری DataPlay یک نمونه عالی از یک فناوری است که به خوبی فراتر از رایانه رومیزی، با درایوهای آنها در همه چیز از دوربین های دیجیتال تا پخش کننده های MP3 تا PDA ها، تاثیر می گذارد.
