Links op de foto ziet u een Drum loopwerk van Konrad Zuse, zoals die in de Z22 en Z23 werd gebruikt. Overigens werkte IBM en anderen ook tot in de jaren zestig met drumgeheugens.
Hiermee werd het startschot gegeven van de magnetische massaopslag van data. De werking van het drumloopwerk is als volgt: De buitenkant heeft een magnetische laag. In de lengterichting van de drum waren elektromagneten die als lees en schrijfkoppen werkten geplaatst.Het grote voordeel van de drum was, dat de data sneller te benaderen waren dan bij de magneetbanden, omdat de toegang naar de data direct is en niet sequentieel zoals bij de tapeopslag.
Op de drum werden zowel programma's als ook data opgeslagen. De opslagcapaciteit was nog zeer beperkt tot enkele duizenden Bytes. De prijs van zo'n loopwerk was echter behoorlijk. Een enkel drumloopwerk koste toen 65.000 Deutsche Mark. (nu +/- 230.000,- Euro)
Harddisk
RAMAC is de afkorting voor Random Access Method of Accounting and Control.
De voorloper van de harde schijf werkte met vijftig magnetische schijven, die elk 24 inches groot waren. De opslagcapaciteit was 5 miljoen 7 bits karakters.
De woordlengte was op dit moment nog 7 bits, zo als de ASCII -notering van een grote A overeenkomt met de binaire notatie 100 0001.
Later pas werd de ASCII- notering uitgebreid met een extra bit.
een grote A is sindsdien 0100 0001.
Het loopwerk koste 50.000,- Us dollar.
De afmetingen van de hard drives zijn, zo als op de foto onder te zien is, wat kleiner geworden.
De grote schijf is afkomstig uit een diskpack.
Daar naast is een loopwerk van een minicomputer uit de jaren 80 te zien.
In 1974 werd hij door zijn eigen organisatie met behulp van de geldschieter er uit gezet. Niemand wordt daar vrolijk van en zo ook Al Shugart. Hij begon een kroeg, kocht een vissersboot en had geen interesse meer in de Computerwereld.
In 1979 wist Finis Conner hem over te halen opnieuw een aanloop te nemen en een bedrijf voor de productie van harde schijven te starten. Het bedrijf kreeg de naam Shugart Technology. Shugart Technologie begon aan het ontwerp van een kleine Hard Disk.
Xerox die het oude bedrijf van Shugart inmiddels had opgekocht dreigde met een procedure om de naam Shugart.
In 1980 kwam Seagate met de ST 506 Drive op de markt. Het was een 5.25 " drive met een opslagcapaciteit van 5MB. De drive had dezelfde afmeting als de Shugart floppy drive.
ST-506
Voor het signaaltransport was een 20 aderig flat cable nodig.
Zie onder op de foto een van de eerste 3½" loopwerken.
ESDI
ESDI staat voor Enhanced Small Disk Interface.
Op een ESDI interface konden 7 drives worden aangesloten, maar het werd geen succes, omdat andere bedrijven buiten Maxtor niet aan deze nieuwe standaard meewerkten.
SASI
SCSI
SCSI wordt uitgesproken als "skoesi".
IDE/ATA
De 3,5" form factor is voor de desktop computers nu nog het meest gebruikte formaat.
In laptops worden over het algemeen 2,5" HDD's gebruikt.
Op de foto een 1 op 1 afbeelding van een 2,5" HDD.
De 2,5" hard drives worden omdat zij minder energie verbruiken meer en meer toegepast.
Echter zijn er ook 1,8", 1" en zelfs 0,85" loopwerken.
Jumperinstellingen voor hard drives.
Om te voorkomen dat er problemen ontstaan moet op de drive middels een jumper aangegeven worden wie de eerste en wie de tweede drive is. De eerste harddisk noemt men de Master. De tweede diskdrive de Slave.
De jumper instelling wordt MA voor master en SL voor slave aangeduid.
Een andere mogelijkheid is, om via de Kabelselectie de volgorde te laten bepalen. Een bandkabel met kabelselectie is te herkennen aan een gat in de kabel. Op de tekening met een gele ring aangegeven. Uiteraard moet dan de jumper op CS worden geplaatst.
CS staat overigens voor Cable Select.
Met het aansluiten van de flat cable moet er op worden gelet dat de gemerkte ader,(meestal rood) aan nummer een van de stekker moet worden aangesloten.
Als regel geld dat de (rood) gemarkeerde ader aan de kant van de POWER CONECTOR (Molex) moet zitten.
Sinds er EIDE is, zijn de moederborden uitgerust met twee ATA aansluitingen.
De eerste ATA-aansluiting is de primaire of primary en de tweede ATA-aansluiting is de secondary. Zo zijn er in totaal vier mogelijkheden om IDE devices zo als HDD, CD-ROM loopwerk, DVD Drive aan te sluiten.
Op de foto onder zijn de hard drives van 5 ¼ “ full sise tot de 2,5 te zien.
De opvolger van de parallelle ATA, de SATA, zal de werkzaamheden overnemen.
SATA
SATA is de nieuwe standaard harde schijven in de desktop computer voor thuisgebruik en op kantoor.
Op een SATA aansluiting kan een loopwerk worden aangesloten.
Inmiddels is er een opvolger voor SATA, de SATA II.
De MTBF en de RPM van SCSI drives ligt hoger dan bij ATA/IDE drives.
Zo ook de verwerkingssnelheid. SCSI heeft ook als voordeel dat het extern kan worden aangesloten. Op een SCSI interface kunnen extern behalve harde schijven ook printers, externe CD-ROM-loopwerken, tapedrives en scanners worden aangesloten. Het aansluiten werkt volgens het daisy-chained principe.
Dat wil zeggen dat op ieder SCSI apparaat weer een ander SCSI apparaat kan worden aangesloten.
SCSI gebruikt hiervoor een nummering. Deze heet de SCSI identifier. De SCSI controller moet het hoogste nummer hebben. De bootdisk, de eerste harde schijf, wordt op het laagste nummer, namelijk 0 ingesteld.
Aan het einde van een aansluitreeks moet een terminator aangesloten worden. Op de SCSI interface cart is ook een terminator aanwezig. Zonder terminator werkt het systeem niet.
Ook moest er goed opgelet worden, dat er geen apparaten het zelfde SCSI nummer hebben. Dit geeft conflicten!
Verder bestaat nog de mogelijkheid om op ieder SCSI-kanaal zeven subsystemen aan te sluiten. Hierbij wordt gebruik gemaakt van de LUN (Logical Unit Number). Zie links de SCSI CD-tower van HP.
LUN heeft als nadeel dat er niet tegelijk kan worden gelezen en geschreven op de zelfde sub channel.
SATA is leuk.
Maar SAS is beter
SAS gebruikt de zelfde kabel en stekkerverbindingen als SATA en kan met SATA devices werken.
Andersom werkt het niet! SATA kan niet overweg met SAS producten.
Links op de afbeelding wordt een systeem met zes verwisselbare HDD's getoond. In de moderne computers zijn de harde schijven tijdens gebruik te verwisselen. (hot swap)
Worden in een computersysteem meerdere hard drives gebruikt zonder een RAID configuratie, spreekt men van een JBOD.
Extern kunnen harde schijven, voor thuisgebruik of kleine kantooromgeving, ook via eSATA, FIREWIRE of USB worden aangesloten. Duurdere uitvoeringen, die gebruik maken van externe SCSI of Ethernet vind men eerder terug in de kantooromgeving.
De externe harde schijven zijn bijzonder makkelijk. Men hoeft niets aan de computer te sleutelen.
Aansluiten en werken. De meeste externe HD's zijn voorzien van een USB2 aansluiting.
Er zijn ook externe hard drives die via het ethernet werken, deze worden met de afkorting NAS aangeduid.
Dit vanwege de gyroscopische werking, die de werkende schijf is uitgezet.
Mocht de schijf toch worden opgepakt tijdens zijn werking, is de kans groot, dat een tikkend geluid de gebruiker op de hoogte zal brengen dat de HD overleden is.
Zeer snelle oplossingen voor externe opslag zijn de glasvezelverbindingen. De aansluiting van het loopwerk is dan wel nog SCSI of IDE.
In een SAN ( Storage Area Network) wordt gebruik gemaakt van deze techniek.
De werking van de harde schijf lijkt er veel op de werking van de Floppy Disk Drive.
Het grootste verschil is dat de lees en schrijfkop geen contact maakt met de schijf en dat de rotatiesnelheid (RPM) van de HDD Seagate Barracud (7.500 RPM) vele malen hoger ligt als bij de FDD (300 RPM).
De lees- schrijfkop van een harde schijf wordt niet zoals bij een diskettedrive door een steppe motor verplaatst, maar door een Lineaire Motor.
De lees- schrijfkop zweeft tijdens zijn werkzaamheden op een luchtkussen boven de schijf.
De afstand is enkele nanometers. Een nm = een miljoenste millimeter.
De behuizing van een harde schijf is stofdicht afgesloten. Dus niet luchtdicht. Aan de binnenkant is een filter geplaatst om te voorkomen dat er stof naar binnen kan dringen.
En rookpartikel, een vingerafdruk, en zeker een stofdeeltje is voldoende om de schijf te laten verongelukken. Mocht de lees- schrijfkop de disk raken terwijl deze draait, is de HDD onherstelbaar beschadigd. De disk is dan zo als het heet gecrasht.
De lees- schrijfkop wordt, als de HDD wordt uitgeschakeld, op de binnenste ring, de parkeerbaan vastgezet. Dit om beschadiging tijdens transport te voorkomen.
Door het hoge toerental stijgt ook het geluidsniveau. Nu is dat in een server niet zo interessant. Die is over het algemeen in een gekoelde serverruimte aan het werk. Een desktop in een kantoor of thuis moet stil zijn.
De nieuwste ontwikkeling is dan ook het vloeibare lager in plaats van het kogellager. Deze techniek wordt aangeduid met FDB.
FDB drives worden ook in moderne DVD opnameapparatuur gebruikt en in HTPC's.
MFM op zijn beurt werd afgelost door de RLL-methode, waarmee meer informatie op de zelfde oppervlakte kon worden geplaatst.
FAT 12 werd al spoedig afgelost door FAT 16 en FAT 32. Vanaf Windows 2000 is NTFS aan te bevelen.
CHS/LBA
De opslagcapaciteit werd volgens het CHS formaat berekend, maar is inmiddels vervangen door het LBA formaat.
CHS staat voor Cilinder Head Sector.
Staat op een HDD 1024 Cilinder 255 Head en 63 Sector dan is de capaciteit als volgt te berekenen:
Cilinder x Head x Sector x 256
De uitkomst is 7,844 GB.
Dit is de grootste capaciteit, omdat er niet meer dan 1024 Cilinders 255 Head en 63 sectoren berekend kunnen worden.
LBA staat voor Logical Block Addressing. Omdat de harde schijven groter zijn geworden, is het CHS formaat vervangen door het LBA formaat. Middels LBA worden CHS in blokken bij elkaar gevoegd en doorgeteld.
Nieuwe ontwikkelingen.
Perpendicular Recording (Engels voor verticale beschrijving) is een magnetische schrijfmethode voor vaste schijven die minder ruimte nodig heeft dan de conventionele, de horizontale methode.
Theoretisch is het mogelijk om de opslagcapaciteit met een factor van 10 te verhogen.
De eerste Perpendicular 3 1/2 " HD voor desktop-gebruik, de Baracuda 7200.10 van Seagate heeft een opslagruimte van 750 Gigabyte.
De Longitudinal Recording de horizontale manier van magnetisch beschrijven, waarbij parallel aan de rotatierichting van de harddisk de gegevens worden vastgelegd, is tegen de grenzen van zijn mogelijkheden aangelopen.
Met toenemende dichtheid van de magnetische velden op de schijf ontstaat een superparamagnetische effect. De magnetische velden die een Bit representeren beginnen te 'flippen'.
Op goed Nederlands het veld kan de lading niet vasthouden en de data gaat hierdoor verloren.
Samsung levert eerste Solid State Disk !
Samsung bracht in 2005 de eerste SSD met een capaciteit van 16GB op de markt.
De SSD is vooral bedoelt voor notebooks.
De SSD werkt op de NAND Flash-methode.
Voordeel van de SSD tegenover de conventionele HDD is:
O - lager stroomverbruik ( 5% van de HDD )
O - geen geluid, absoluut stil omdat er geen bewegende delen zijn.
O - sneller, 57MB/sec om te lezen en 32MB/sec om te schrijven.
Nadeel is :
O - een beperkte beschrijfbaarheid van maximaal 5 miljoen keer per celinhoud.
O - een betrekkelijke hoge aanschafprijs.
In 2006 bracht Samsung zijn eerste notebook met een SSD van 32GB op de markt.
In middels zijn er Hybride drives die uit een SSD en een HDD bestaan.Het voordeel is duidelijk. Zeker als een computer opgestart moet worden.
Bij nul fouten doorgaan