Ленточный привод - Tape drive
А ленточный накопитель это устройство хранения данных который читает и записывает данные на магнитная лента. Хранение данных на магнитной ленте обычно используется для автономного архивного хранения данных. Ленточные носители обычно имеют приемлемую стоимость единицы и долгую архивную стабильность.
Ленточный накопитель обеспечивает последовательный доступ хранилище, в отличие от привод жесткого диска, который обеспечивает прямой доступ место хранения. Дисковод может переместиться в любую позицию на диске за несколько миллисекунд, но ленточный накопитель должен физически наматывать ленту между барабанами, чтобы прочитать любой конкретный фрагмент данных. В результате у ленточных накопителей очень большой средний время доступа. Однако ленточные накопители могут очень быстро передавать данные с ленты при достижении требуемого положения. Например, по состоянию на 2010 г.[Обновить] Линейная лента-открытая (LTO) поддерживает скорость непрерывной передачи данных до 140 МБ / с, что сопоставимо с жесткими дисками.
Дизайн
Магнитные ленточные накопители емкостью менее одного мегабайта впервые использовались для хранения данных на мэйнфреймы в 1950-е гг. По состоянию на 2014 г.[Обновить]имелась емкость 10 терабайт или более несжатых данных на картридж.
В ранних компьютерных системах магнитная лента служила основным носителем информации, потому что, хотя приводы были дорогими, ленты были недорогими. Некоторые компьютерные системы запускали операционную систему на ленточных накопителях, таких как DECtape. DECtape имел индексированные блоки фиксированного размера, которые можно было перезаписывать, не нарушая работу других блоков, поэтому DECtape можно было использовать как медленный дисковод.
Ленточные накопители данных могут использовать передовые методы обеспечения целостности данных, такие как многоуровневое упреждающее исправление ошибок, шинглинг и т. Д. линейный серпантин макет для записи данных на ленту.
Ленточные накопители можно подключать к компьютеру с помощью SCSI, Fibre Channel, SATA, USB, FireWire, ФИКОН, или другие интерфейсы.[а] Ленточные накопители используются с автозагрузчиками и ленточные библиотеки которые автоматически загружают, выгружают и сохраняют несколько лент, увеличивая объем данных, которые можно хранить без ручного вмешательства.
В первые дни домашний компьютер, дискета и жесткие диски были очень дорогими. Многие компьютеры имели интерфейс для хранения данных через аудио магнитофон обычно на Компактные кассеты. Простые специализированные ленточные накопители, такие как профессиональный DECtape и домашний ZX Microdrive и Rotronics Wafadrive, также были разработаны для недорогого хранения данных. Однако падение цен на диски сделало такие альтернативы устаревшими.
Сжатие данных
Поскольку некоторые данные могут быть сжатый до меньшего размера, чем исходные файлы, при продаже ленточных накопителей стало обычным явлением указывать емкость с учетом степени сжатия 2: 1; таким образом, лента емкостью 80 ГБ будет продаваться как «80/160». Истинная емкость хранилища также известна как собственная емкость или сырая емкость. Фактически достижимая степень сжатия зависит от сжимаемых данных. Некоторые данные имеют небольшую избыточность; например, большие видеофайлы уже используют сжатие и не могут быть сжаты дальше. А база данных с другой стороны, при повторяющихся записях степень сжатия может быть выше 10: 1.
Технические ограничения
Неблагоприятный эффект, названный чистка обуви происходит во время чтения / записи, если скорость передачи данных падает ниже минимального порога, при котором головки ленточных накопителей были предназначены для передачи данных на или с постоянно работающей ленты. В этой ситуации современный быстродействующий ленточный накопитель не может мгновенно остановить ленту. Вместо этого накопитель должен замедлить скорость и остановить ленту, перемотать ее на короткое расстояние, перезапустить ее, вернуться в точку, в которой остановилась потоковая передача, а затем возобновить работу. Если условие повторяется, результирующее движение ленты вперед и назад будет напоминать движение ленты. чистка обуви тканью. Чистка обуви снижает достижимую скорость передачи данных, срок службы накопителя и ленты, а также емкость ленты.
В ранних ленточных накопителях прерывистая передача данных была нормальным явлением и неизбежна. Вычислительной мощности компьютера и доступной памяти обычно было недостаточно для обеспечения постоянного потока, поэтому ленточные накопители обычно разрабатывались для старт-стоп операция. В ранних приводах использовались очень большие катушки, которые обязательно имели высокую инерцию и не запускались и не останавливались легко. Чтобы обеспечить высокую производительность при запуске, остановке и поиске, несколько футов незакрепленной ленты были разыграны и вытянуты всасывающим вентилятором в два глубоких открытых канала по обе стороны от устройства. головка ленты и кабестаны. Длинные тонкие петли ленты, висящие в этих вакуумные колонны имели гораздо меньшую инерцию, чем две катушки, и их можно было быстро запускать, останавливать и перемещать. Большие катушки будут перемещаться по мере необходимости, чтобы удерживать провисание ленты в вакуумных колоннах.
Позже в большинстве ленточных накопителей 1980-х годов было введено использование внутренний буфер данных чтобы несколько уменьшить количество старт-стопных ситуаций.[b] Эти диски часто называют ленты стримеры. Ленту остановили только тогда, когда буфер не содержал данных для записи, или когда он был заполнен данными во время чтения. По мере появления более быстрых ленточных накопителей, несмотря на то, что они были буферизованы, они начали страдать от идеальной последовательности остановки, перемотки и запуска.
В последнее время приводы больше не работают с одной фиксированной линейной скоростью, а имеют несколько скоростей. Внутри они реализуют алгоритмы, которые динамически сопоставляют уровень скорости ленты со скоростью передачи данных компьютера. Примеры уровней скорости могут составлять 50, 75 и 100 процентов от полной скорости. Компьютер, который передает данные медленнее, чем самый низкий уровень скорости (например, 49 процентов), все равно будет вызывать чистоту обуви.
Средства массовой информации
Магнитная лента обычно помещается в корпус, известный как кассета или патрон - например, 4-гусеничный картридж и Компактная кассета. Кассета содержит магнитную ленту для воспроизведения разного аудиоконтента с использованием одного и того же проигрывателя. Наружная оболочка, сделанная из пластика, иногда с металлическими пластинами и деталями, позволяет легко обращаться с хрупкой лентой, что делает ее гораздо более удобной и надежной, чем наличие катушек открытой ленты. Простые аналоговые кассетные аудиомагнитофоны обычно использовались для хранения и распространения данных на домашние компьютеры в то время, когда дискета диски были очень дорогими. В Commodore Datasette была специальной версией данных с использованием того же носителя.
История
| Год | Производитель | Модель | Емкость | Достижения |
|---|---|---|---|---|
| 1951 | Ремингтон Рэнд | UNISERVO | 224 КБ | Первый компьютерный ленточный накопитель, бывший в употреблении1⁄2" никель -плитка фосфорная бронза Лента |
| 1952 | IBM | 726 | Использование пластиковой ленты (ацетат целлюлозы ); 7-дорожечная лента который может хранить каждый 6-битный байт плюс бит четности | |
| 1958 | IBM | 729[c] | Отдельные головки чтения / записи, обеспечивающие прозрачную проверку чтения после записи.[3] | |
| 1964 | IBM | 2400 | 9-дорожечная лента который может хранить каждый 8-битный байт плюс бит четности | |
| 1970-е годы | IBM | 3400 | Автоматическая загрузка катушек и приводов с лентой без заправки ленты вручную Запись с групповым кодированием для исправления ошибок | |
| 1972 | 3 млн | Картридж с четвертью дюйма (QIC-11) | 20 МБ | Кассета с лентой (с двумя барабанами) Линейный серпантин запись[4] |
| 1974 | IBM | 3850 | Ленточный картридж (с одной катушкой) Первая ленточная библиотека с роботизированным доступом[5] | |
| 1975 | (разные) | Стандарт Канзас-Сити | Использование стандартные аудиокассеты | |
| 1977 | Commodore International | Commodore Datasette | 1978 КБ | Также используется стандартные аудиокассеты |
| 1980 | Шифр | (F880?) | Буфер ОЗУ для маскировки задержек пуска и остановки[6][7] | |
| 1984 | IBM | 3480 | 200 МБ | Внутренняя приемная бобина с автоматическим приемным механизмом ленты. Тонкая пленка магниторезистивный (MR) голова[8] |
| 1984 | DEC | TK50 | 94 МБ | Цифровая линейная лента (DLT) линейка продуктов[9] |
| 1986 | IBM | 3480 | 400 МБ | Аппаратное сжатие данных (алгоритм IDRC[10]) |
| 1987 | Эксабайт /Sony | EXB-8200 | 2,4 ГБ | Первый спиральный цифровой ленточный накопитель Устранение системы шпиля и прижимных роликов |
| 1993 | DEC | Tx87 | Каталог лент (база данных с номером первой метки на каждом серпантинном проходе)[11] | |
| 1995 | IBM | 3570 | Сервоприводы - записанные на заводе дорожки для точного позиционирования головки (сервоуправление на основе времени или TBS)[12] Лента при разгрузке перематывается до середины - время доступа сокращается вдвое (требуется кассета с двумя барабанами)[13] | |
| 1996 | HP | DDS3 | 12 ГБ | Метод считывания максимального правдоподобия частичного ответа (PRML) - без фиксированных пороговых значений[14] |
| 1997 | IBM | СУДС | Виртуальная лента - дисковый кэш, имитирующий ленточный накопитель.[5] | |
| 1999 | Эксабайт | Мамонт-2 | 60 ГБ | Небольшой обтянутый тканью колесико для чистки магнитных головок Неактивные полировальные головки для подготовки ленты и отвода любого мусора или излишков смазки |
| 2000 | Квантовая | Супер DLT | 110 ГБ | Оптический сервопривод точное позиционирование голов[15] |
| 2000 | Линейная лента-открытая | LTO-1 | 100 ГБ | |
| 2003 | IBM | 3592 | 300 ГБ | Виртуальная обратная связь |
| 2003 | Линейная лента-открытая | LTO-2 | 200 ГБ | |
| 2003 | Sony | SAIT-1 | 500 ГБ | Картридж с одной катушкой для спиральной записи |
| 2005 | IBM | TS1120 | 700 ГБ | |
| 2005 | Линейная лента-открытая | LTO-3 | 400 ГБ | |
| 2006 | StorageTek | T10000 | 500 ГБ | Несколько головок и сервоприводов на привод[16] |
| 2007 | Линейная лента-открытая | LTO-4 | 800 ГБ | |
| 2008 | IBM | TS1130 | 1 ТБ | Шифрование возможность интегрирована в привод |
| 2008 | StorageTek | T10000B | 1 ТБ | |
| 2010 | Линейная лента-открытая | LTO-5 | 1,5 ТБ | Файловая система линейной ленты (LTFS), который позволяет напрямую обращаться к файлам на ленте в файловой системе (аналогично дисковым файловым системам) без дополнительной базы данных ленточной библиотеки. |
| 2011 | IBM | TS1140 | 4 ТБ | Поддерживается линейная файловая система на магнитной ленте (LTFS) |
| 2011 | StorageTek | T10000C | 5 ТБ | Поддерживается линейная файловая система на магнитной ленте (LTFS) |
| 2012 | Линейная лента-открытая | LTO-6 | 2,5 ТБ | |
| 2013 | StorageTek | T10000D | 8,5 ТБ | |
| 2014 | IBM | TS1150 | 10 ТБ | |
| 2015 | Линейная лента-открытая | LTO-7 | 6 ТБ | |
| 2017 | IBM | TS1155 | 15 ТБ | |
| 2017 | Линейная лента-открытая | LTO-8 | 12 ТБ | |
| 2018 | IBM | TS1160 | 20 ТБ |
Емкость
Производители часто указывают емкость лент, используя методы сжатия данных; сжимаемость различается для разных данных (обычно от 2: 1 до 8: 1), и указанная емкость может быть не достигнута для некоторых типов реальных данных. По состоянию на 2014 г.[Обновить]ленточные накопители с большей емкостью все еще разрабатывались.
В 2011, Fujifilm и IBM объявили, что им удалось записать 29,5 миллиардов бит на квадратный дюйм с помощью магнитных ленточных носителей, разработанных с использованием частиц BaFe и нанотехнологий, что позволяет использовать диски с истинной (несжатой) емкостью ленты 35 ТБ.[17][18] Ожидалось, что эта технология не станет коммерчески доступной по крайней мере в течение десяти лет.
В 2014, Sony и IBM объявили, что им удалось записать 148 миллиардов бит на квадратный дюйм с помощью магнитной ленты, разработанной с использованием новой технологии вакуумного формирования тонкой пленки, способной формировать чрезвычайно мелкие кристаллические частицы, что обеспечивает истинную емкость ленты в 185 ТБ.[19][20]
Примечания
- ^ Исторические интерфейсы включают также ЭСКОН, параллельный порт, IDE, Pertec.
- ^ Некоторые современные конструкции все еще разрабатываются для работы в нелинейном режиме. Форматы IBM 3xxx предназначены для обеспечения движения ленты независимо от буфера данных - сегменты записываются, когда данные доступны, но пропуски записываются, когда буферы работают пустыми. Когда диск обнаруживает период простоя, он повторно считывает фрагментированные сегменты в буфер и записывает их обратно через фрагментированные разделы - «виртуальная обратная сцепка».[1]
- ^ По состоянию на январь 2009 г.[Обновить], то Музей истории компьютеров в Маунтин-Вью, Калифорния, к рабочему столу подключены ленточные накопители IBM 729. IBM 1401 система.[2]
Рекомендации
- ^ Меллор, Крис (2005-03-02). «Закончилась фиксация ленты мэйнфрейма». TechWorld.
- ^ «1401Восстановление-ЧМ». Web.archive.org. 2011-05-14. Архивировано из оригинал 14 мая 2011 г.. Получено 2012-01-31.
- ^ «Машина обратного пути к Интернет-архиву» (PDF). Web.archive.org. 2011-01-07. Архивировано из оригинал (PDF) 12 октября 2008 г.. Получено 2012-01-31.
- ^ Крэндалл, Дэрил (30 апреля 1990 г.). "Еще один обзор 1/4" ленточных систем ". Список рассылки менеджеров Sun. Архивировано из оригинал 10 марта 2012 г.. Получено 2013-04-21.
- ^ а б «Архивы IBM: 50 лет инноваций в области хранения данных». 03.ibm.com. Получено 2012-01-31.
- ^ «Магнитный ленточный накопитель без моста с электронным эквивалентом длины ленты - Cipher Data Products, Inc». Freepatentsonline.com. 1985-02-19. Получено 2012-01-31.
- ^ «Инструкции по эксплуатации и обслуживанию ленточного транспортера модели F880». Архивировано из оригинал 22 сентября 2007 г.. Получено 2012-01-31.
- ^ «Подсистема магнитной ленты IBM 3480». 03.ibm.com. Получено 2013-04-19.
- ^ «Руководство по техническому обслуживанию DECsystem 5100» (PDF). Август 1990 г.. Получено 2012-01-31.
- ^ «Перенос резервного копирования на ленту 3480 и 3490». расширенная загрузка ltd. Получено 2013-04-19.
- ^ "Лента". Alumnus.caltech.edu. Получено 2012-01-31.
- ^ «Плоские головки с жестким диском для линейной записи на ленту». Web.archive.org. Архивировано из оригинал 16 февраля 2008 г.. Получено 2012-01-31.
- ^ «Архивная копия». Архивировано из оригинал на 2007-10-17. Получено 2007-03-19.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь)
- ^ «Поиск данных - Hewlett-Packard Development Company, L.P». Freepatentsonline.com. Получено 2012-01-31.
- ^ «Ленточные войны: конец близок? - ленточные накопители - отраслевые тенденции или события - стр. 2 | Обзор компьютерных технологий». Findarticles.com. Архивировано из оригинал на 2012-07-10. Получено 2012-01-31.
- ^ "Продукция и технологии ленточных накопителей STK" (PDF). Получено 2012-01-31.
- ^ «Бариево-ферритовая магнитная лента FujiFilm устанавливает мировой рекорд по плотности данных: 29,5 миллиардов бит на квадратный дюйм». Fujifilm. 22 января 2010 г.. Получено 2011-07-13.
- ^ Харрис, Робин (24 января 2010 г.). «Ленточный картридж на 70 ТБ: слишком много, слишком поздно?». ZDNet. Получено 2011-07-13.
- ^ «Sony разрабатывает технологию магнитных лент с самой высокой в мире * 1 плотностью записи 148 Гб / дюйм2». Sony Global. Получено 2014-05-04.
- ^ Фингас, Джон (4 мая 2014 г.). «Лента для данных Sony емкостью 185 ТБ заставит ваш жесткий диск устыдиться». Engadget. Получено 2014-05-04.
- Статья основана на материалах, взятых из Бесплатный онлайн-словарь по вычислительной технике до 1 ноября 2008 г. и зарегистрированы в соответствии с условиями «перелицензирования» GFDL, версия 1.3 или новее.