Оптическая память

RAID

За последнее десятилетие скорость процессоров существенно возросла и продолжает удваиваться каждые 18 месяцев. Скорость полупроводниковой памяти увеличивается не так быстро. И очень сильно отстают от них по данному показателю жесткие диски, время доступа которых по-прежнему измеряется миллисекундами.

В 1988 году специалистами из Калифорнийского университета Беркли была предложена система хранения на основе нескольких дисков. Ее назвали RAID (Redundant Array of Inexpensive Disk – избыточный массив недорогих дисков). Одновременное использование нескольких дисков позволяет не только увеличить объем и быстродействие запоминающей системы, но и повысить ее надежность. Для RAID-массивов было разработано шесть различных конфигураций, отвечающих различным задачам. Они названы уровнями RAID, хотя никакой иерархии не представляют.

RAID 0 – это базовая конфигурация дискового массива, предназначенная для повышения производительности системы. Один большой файл разбивается на несколько частей, которые записываются на разные диски. Это называется распределением данных. При обращении к такому файлу для чтения диски могут передавать данные параллельно, так что общее время его пересылки по сравнению со временем хранения на одном диске уменьшается во столько раз, сколько дисков в RAID-массиве. Однако время доступа к конкретному диску, то есть задержки на поиск и позиционирование, не уменьшаются. А поскольку все диски работают независимо друг от друга, они имеют разное время доступа. Следовательно, необходимо произвести буферизацию получаемых от дисков фрагментов файлов, в ходе которой файл собирается из частей и отправляется процессору как единое целое. Это простейший способ функционирования дискового массива, при котором уменьшается только время пересылки данных.

Архитектура RAID 1 позволяет повысить надежность хранения данных путем записи их идентичных копий не на одном, а на двух дисках. Такие диски называются зеркальными. Если один из них выходит из строя, операция чтения и записи продолжается с зеркальным диском. Это довольно дорогой способ повышения надежности хранения, поскольку он требует дублирования всех дисков системы.

Уровни RAID 2, RAID 3 и RAID 4 предназначены для повышения надежности системы с помощью различных схем контроля четности, не требующих полного дублирования дисков. Вся информация, предназначенная для контроля четности, хранится на диске.

В RAID 5 также используется схема выявления ошибок, основанная на контроле четности. Однако информация, предназначенная для контроля четности, распределяется между всеми дисками.

Разработано и несколько гибридных схем. Так RAID 10 представляет собой дисковый массив, одновременно выполняющий функции RAID 1 и RAID 0.

Концепция RAID получила коммерческое признание. В частности, компания Dell Comhuter Corparation предлагает свои продукты на основе RAID 0, RAID 1, RAID 5 и RAID 10. Цены на магнитные носители за последние несколько лет значительно снизились. Поэтому термин RAID переопределен как массив «независимых (independent) дисков».

Большинство запоминающих устройств реализовано на основе оптической технологии. Компакт-диски (CD), используемые в аудиосистемах, стали первым практическим результатом применения этой технологии. Вскоре после их появления указанная технология была принята в компьютерной технике, для которой разработаны доступные только для чтения носители, получившие название CD-ROM

Технология CD

Используемая в CD-системах оптическая технология основана на применении лазерного луча. Лазерный луч направляется на поверхность вращающегося диска, вдоль дорожек которого располагаются впадины, отражающие сфокусированный луч в направлении фотодетектора, фиксирующего записанные на диске двоичные данные. Лазер излучает когерентный свет, состоящий из синхронизированных волн одинаковой длины. Если объединить два одинаковых луча в одной фазе, получится более яркий луч, а если сдвинуть лучи на полфазы, они погасят друг друга. Но если два таких луча будут направлены на фотодетектор, то в первом случае он зафиксирует яркое пятно, а во втором – темное.

Данные наносятся на поверхность диска в виде впадин (pit), чередующихся с с плоскими участками – площадками (land). Поверх диска с записанной на него информацией наносится тонкий слой отражающего алюминия, а на него – защитное акриловое покрытие.