BANJA LUKA COLLEGEBANJA LUKA

SEMINARSKI RAD IZ UVOD U OPERATIVNE SISTEME

TEME: DISKOVI

Predmetni nastavnik: Student:Stefan Špirić 13/10 Asistent:

Banja Luka, mjesec 2007.god.

SADRŽAJ

Uvod(diskovi)......................................................................................2

Tvrdi disk..............................................................................................3

Vrste tvrdi diskova............................................................................3

Magnetni diskovi...............................................................................3

CD diskovi.............................................................................................6

DVD diskovi.........................................................................................7

Flopi diskovi.......................................................................................9

1.

Uvod:

Diskovi

Stalnim razvojem računara, svakodnevno se povećava količina podataka kojom se rukuje, te se pojavila potreba za njihovom cuvanjem, jednostavnim prijenosom podataka i arhiviranjem. Sve to je trebalo osigurati od oštećenja koje može prouzrokovati nestanak energije ili kvar računara. Bilo koji uredjaj za cuvanje podataka bi trebao zadovoljavati osnovne zahtjeve:

1.       trajnost-da podaci budu nepromenjeni i neosteceni, bez energetskog izvora2.       jednostavnost-da je uredjaj jednostavan za rukovanje3.       kompaktnost-da je uredjaj sto manjih dimenzija4.       brzina-da se podaci ucitavaju brzo5.       cjena-da cjeli sistem pogonski mehanizam i uredjaj bude jeftin.

Na pocetku , za tu namenu je služio papir u obliku listova, vrpca i kartica, na kojima bi se nizom rupica zapisivali podaci, no iako je ispunjavao zahteve u početku, razvojem tehnologije, izbacuju  ga druge tehnologije.Danas, gotovo sve zahteve ispunjavaju dvije tehnologije, magnetska i optička. Magnetski uredjaj, za spremanje podataka, koristi se svojstvima magnetskih stvari, pa u njih ubrajamo: magnetske vrpce, bubnjeve, kartice i diskove (diskete i čvrste diskove).Optička tehnologija, tehnologija s najvećom perspektivom, koja se i danas intenzivno razvija, temelji se na fizikalnim svojstvima svjetlosti. Kao izvor svetlosti pri upisivanju i čitanju podataka kod optičkih diskova sve radi laser. On ima mogućnost stvaranja vrlo uskog snopa svjetlosti i time stvaranja relativno velike energije na maloj površini. Od svih sistema za cuvanje velike količine podataka, optički diskovi imaju najveću gustinu cuvanja (broj koji govori o tome koliko se bitova može sacuvati po jedinici površine) i 20 puta je veća od gustine podataka magnetskog diska.

2.

TVRDI DISK

Tvrdi disk (ili hard disk) je uređaj koji piše i čita podatke. Svaki računar danas ima barem jedan tvrdi disk, na njemu se drže svi podaci neophodni za pokretanje računara, kao npr. operativni sistem, te on ustvari omogućava računaru da zapamti podatke i poslije gašenja istog. Sam hard disk je izumljen oko 1950-tih godina, kapaciteta od samo nekoliko megabajta danas su došli do mnogo većih brojki, danas se kapaciteti mjere u stotinama gigabajta (GB), čak na nekim web serverima i u terabajtima (TB). Bilo šta što se nalazi u disku je zapravo red bajtova, više ili manje. Svaka datoteka bila ona slika, video, tekst ili nešto drugo je red bajtova zapisanih, u ovom slučaju, na tvrdom disku. Obično kad govorimo o hard diskovima razlikujemo elektronički i mehanički dio diska, a pošto je hard disk zatvoren vidi se samo jedan dio elektronike. Oni se zapisuju na površini magnetne ploče u sektorima i stazama (tracks).Sektor obično sadrži određeni broj bajtova (npr. 128), i oni su u obliku zaobljenih polukrugova, dok su staze u obliku koncentričnih krugova ("cilindri"). Postoje dvije vrste formatiranja, a to su Low-level i High-level formatiranje. Low-level formatiranje utvrđuje staze i sektore (sa konstantim razmakom između "cilindara" i zbog različitih konstrukcija, različitih brojeva sektora u pojedinom "cilindru", gdje noviji tvrdi diskovi imaju više sektora na širim "cilindrima", a stariji imaju konstantan broj po obimu "cilindra" bez obzira na polumjer od centra vrtnje), dok High-level formatiranje je mnogo poznatije i korištenije (standardni format C:\) te ono obezbjeđuje da disk može zapisivati datoteke.

Vrste hdd diskova

Postoje eksterni (spoljni) i interni (unutrašnji). Eksterni hard diskovi su velikog kapaciteta (i do nekoliko TB),ali zato mogu biti veliki kao kućište računara. Interni hard diskovi znatno su manjih dimenzija, ali zato raspolažu i manjim kapacitetima. Postoje magnetski interni hard diskovi (najčešći 99,99% korisnika) i fleš (flash) interni hard diskovi, koji se odlikuju velikom brzinom upisa/ispisa podataka,ali su znatno skuplji. Fleš memorija se prvenstveno koristi za male kapacitete, i koristi se za memorijske kartice.

Magnetni diskovi

Magnetni diskovi su jedna od najkritičnijih komponenti U/I sistema računara u pogledu performansi. Performanse mnogih komercijalnih aplikacija su određene širom propusnog opsega magnetnih diskova.Magnetni diskovi podržavaju direktan pristup bilo kojoj memorijskoj lokaciji na nekoj od više raspoloživih magnetnih ploča, koje rotiraju oko zajednicke ose. Za upisivanje i čitanje podataka koriste se upisno-čitajuće glave diska(„disk heads“). Svaka povrsina ploče ima svoju upisno-čitajuću glavu, kao sto je prikayano na slici 1.1, čime se omogucava da pristup podatcina na različitim povrsinama može biti paralelan.

3.

Slika 1.1 Struktura magnetnog diska

Podaci na magnetnom disku se zapisuju u obliku koncentrični krugova koji se zovu staze, kao što je prikazano na slici 1.2.

Slika 1.2 Organizacija diska na staze i sektore na jednoj površni magnetne ploče

4. Širina staze jednaka je širini upisno-čitajuce glave. U okviru svake staze nalazi se više sektora, tj.više djelova u koje se upisuju podatci. Staze su medjusobno razdvojene praznim prostorom. Takođe i sektori su međusobno razdvojeni praznim prostorom. Svaka staza i svaki sektor imaju svoju adresu. Disk rotira konstantnom brzinom koja se zove konstantna ugaona brzina diska. Skup svih staza sa istim prečnikom se zove cilindar. Imajuci u vidu da ploče diska rotiraju radi bržeg upisa i čitanja podataka podaci se ne upisuju u susjedne sektore, već se uvodi takozvani „interleav“ faktor. Na primjer „interleave“ faktor 1:2 ima značenje da se podaci nakon popunjavanja jednog sektora upisuju u svaki drugi susedni sektor u smjeru rotacije ploča.

Disk uređaji se adresiraju kao veliki jednodimenzionalni nizovi logičkih blokova podataka. Logički blok je najmanja jedinica za prenos podataka u komunikaciji sa operativnim memorijom. Logički blokovi se sekvencijalno preslikavaju u sektore diska. Sektori nastaju kao rezultat fizičkog formatiranja diska, tj. formatiranja niskog nivoa. Nulti sektor je na cilindru koji ima najmanji prečnik. Preslikavanje se nastavlja po stazi, zatim po ostalim stazama na tom cilindru, a zatim po ostalim cilindrima u smjeru ka spoljašnjosti diska. Vrjeme pristupa disku ima tri komponente: vreme taženja („seek time“), vrjeme usljed rotacija diska („rotational latency“) i vreme prenosa podataka sa disku u operativnu memoriju. Vrjeme traženja je vrjeme za pokretanje glave diska do adresiranog cilindra. Vrjeme prenosa podataka sa diska u operativnu memoriju direktno zavisi od količine podataka koja se prenosi. Kapacitet magnetnih diskova se stalno povećava, a samim tim i jedinična cjena memorije diska opada. Memorija magnetnih diskova je jeftinija od operativne momerojie za dva reda veičine. Performanse magnetnih diskova su ograničene zbog korišćenja elektromehaničkih djelova. To je glavni razlog zbog čega poboljšanja performansi magnetnih diskova, a prije svega brzine pristupa podacima, nisu pratila poboljšanja drugih djelova računarskih sistema.

Posljednih godina pojavljuju se diskovi sa promjenjivim brojem sektora po stazi, tako da se staze dalje od centra diska sadrže više podataka. Teorijski, svaka staza može da sadrži razčit broj sektora kako bi se maksimizirala količna podataka memorisanih na disku. U praksi, međutim, proizvođači diskova djele disk na nekoliko zona na susjednim stazama. Svaka staza unutar zone povećava sa povećanjem rastojanja od centra diska. Ovakav način skladištenja podataka predstavljaju kompromis između kapaciteta memorije i složenosti hardvera diska.

5.

CD diskovi

Kompaktni disk, ili češće samo CD (od engl. Compact disk) je optički zapis razvijen u kasnim 1970-tim godinama, prvo je korišten samo kao medij za muziku. Kasnije se medij razvio za spremanje podataka na računalu, tako da je danas standardni dio računara.

Na CD disku postoji spiralna staza koja počinje od centra, a završava se na 5 mm od oboda diska. Što je prikazano na slici 1.3. Dvije susjedne trake se nalaze na rastojanju od 1.6 mikrometara. Udubine i izdubine se nalaze na spiralnoj stazi i dužine su oko 1 mikrometar.

Podaci se na CD upisuju počevši od centra diska ka periferiji. Gustina zapisa je konstantna po jedinici površine, bez obzira da li se podaci nalaze na obodu ili pri centru diska. Kako se disk u CD uređaju okreće konstantnom ugaonom brzinom, slično kao i kod hard diska, to ima za posledicu da se podaci brže čitaju sa spoljnih nego sa unutarnjih staza. CD se čita uz pomoć 780 nm lasera fokusiranog kroz dno polikarbonskog sloja. Razlika između udubina i tzv. ”dolina” (ravni dio, eng. “land”) dovodi do promjene između faze svjetla reflektiranog u slučaju udubine i svjetla reflektiranog u slučaju “doline”.

Slika 1.3 Spiralna staza

Na svakom CD-u se, pored podataka koji se na njemu skladište, nalaze i dodatne informacije koje služe za sinhronizaciju i korekciju grešaka. Ovim informacijama se popravlja pouzdanost i preciznost do nivoa koji su prihvatljivi za sigurno skladištenje podataka. One zauzimaju oko 13% kapaciteta diska, i nevidljive su za korisnika uređaja. Ostatak od 87%, je veličina koja se deklariše kao kapacitet diska i služi za skladištenje korisnih podataka.Kapacitet CD-a može biti 650 ili 700 megabajta. Brzina rada CD uređaja se deklariše u umnožcima brzine čitanja muzičkog CD-a, koja iznosi 150 KB/s. Tako jednobrzinski CD uređaj (ili 1x) čita podatke brzinom od 150KB/s, dok savremni pedeset-dvo-brzinski CD uređaji (odnosno 52x) čitaju podatke brzinom od 7800KB/s. Treba napomenuti da se deklarisana brzina, odnosi na brzinu čitanja podataka sa krajnje spoljne trake, dok je brzina čitanja sa krajnje unutarnje trake više nego duplo manja.

6.

CD je napravljen iz 1,2 mm debela diska čiste polikarbonske plastike. Tanak sloj super čistog aluminija (ili rjeđe zlata – kod potrebe za dužim vijekom trajanja) je nanesen na površinu da bude reflektivna. Površina je zaštićena tankim slojem laka. Na lak se može i pisati. Podaci na mediju pohranjeni su kao niz mikro udubina - oko 100 nm duboke i 500 nm široke, a duge oko 850 nm do 3,5 μm.

DVD

DVD je optički disk koji se koristi kao vrsta medija za visokokvalitetno pohranjivanje podataka, a u masovnoj upotrebi uglavnom služi za pohranu filmova. DVD je izvorno bila kratica za digital video disc, iako neki od članova DVD Foruma tvrde da bi zapravo trebala značiti digital versatile disc (engleski: svestrani digitalni disk), kako bi se ukazalo na potencijal takvih diskova u pohranjivanju aplikacija koje nisu vizualne. DVD diskovi su izgledom i veličinom gotovo u potpunosti identični CD-ima.

DVD-ovi su slični CD-ovima: prečnik od 12 cm ili 8 cm (mini), ali DVD-ovi se dekodiraju u različit format i pri mnogo većoj gustoći. Za razliku od CD-ova, svi DVD-ovi moraju imati sistem datoteka. Ovaj sistem datoteka se zove UDF, koja je produžetak ISO 9660 standarda.

Da bi se povećala gustoca podataka potrebno je osjetno smanjti površinu koju predstavlja 1 Bit podataka(udubljenja ili uzvisenja ).

Razlika CD I DVD-a.

7.

Glavna razlika DVD diskova u odnosu na CD diskova je mnogo veći kapacitet. Ovino o vrsti DVD diska raspon kapaciteta se kreće se krece od 4,7 GB do 17,6 GB. Da bi se na disk istih dimenzija moglo smjestiti 7-25 puta više podataka nego na CD, pomoglo je nekoliko tehnoloških novina. To su;

Smanjenje površine koja predstavlja 1 BIT podataka. Upis podataka u dva sloja Upis podataka sa obje strane diska

DVD diskovi mogu sadržavati sljedeće vrste podataka:

DVD-Video (sadržava video fajlove (video i zvuk))DVD-Audio (sadržava zvuk visoke definicije (high-definition sound))DVD-Data (fajlovi)

DVD medijum također može biti:

DVD-ROM (presovani disk, samo za čitanje podataka)DVD+R/RW (R = za jednokratno snimanje, RW = za višekratno snimanje)DVD-R/RW (R = za jednokratno snimanje, RW = za višekratno snimanje)DVD-RAM (nasumično višekratno snimanje; "after-write" provjeravanje integriteta podataka je uvijek aktivno.)

DVD medij može imati jednu ili dvije aktivne strane i jedan ili dva sloja podataka na svakoj strani. Kolicina strana i slojeva podataka određuju kapacitet diska. Naspram podataka sakupljenih tokom 2004 godine, dvostrani DVD diskovi su skoro nestali sa svjetskih tržista.Na svjetskom tržistu mogu se naći slijedeće verzije DVD diskova:DVD-5: Jednostrani i jednoslojni DVD ima 4.7 gigabajta (GB) ili 2.32 gigabita (GiB)DVD-9: Jednostrani i dvoslijni DVD ima 8.5 gigabajta (GB) ili 7.92 gigabita (GiB)DVD-10: Dvostrani i jednoslojni DVD ima 9.4 gigabajta (GB) ili 8.75 gigabita (GiB)DVD-14: Dvostrani DVD sa dva sloja na jednoj i sa jednim slojem na drugoj strani ima 13.2 gigabajta (GB) ili 12.3 gigabita (GiB)DVD-18: Dvostrani, dvoslojni DVD na obadvije strane ima 17.1 gigabajta (GB) ili 15.9 gigabita (GiB)

8.

Flopi disk

1. Zaštita za pisanje2. Glava3. Zatvarač4. Plastično kućište5. Papirni obruč6. Magnetni disk7. Sektor diska

   Disketa se kao i ostali magnetni diskovi sastoji od glava(heads),cilindara(cylinders) i sektora(sectors). Glava diskete je zapravo jedna njezina strana, cilindar je jedna kružnica oko središta koja se nalazi na jednoj glavi, a cilindri su podjeljeni na sektore. Na klasičnoj disketi od 1.44MB nalaze se 2 glave, 80 cilindara s po 18 sektora, svaki od po 512 bajta. Flopi disk (en .  Floppy Disk Drive, FDD) je uređaj za pohranjivanje podataka koji je bio glavni prenosivi medij do pojave CD-a, kasnije i DVD uređaja i medija. Skoro 20 godina flopi disk je vladao računarskim svijetom te bio glavni prijenosnik podataka među računarima, danas biva manje korišten zbog mnogo većih i bržih CD i DVD medija, ali flopi disk još uvijek nije potpuno isčeznuo i još se koristi za neke manje stvari kao što su drajveri za monitor, start-up diskete, te razni drajveri za SATA hard diskove.

 

 

9.

LITERATURA

1. Prof. dr Dejan Simić i Prof. dr. Pavle Bataljić, ORGANIZACIJA RAČUNARA I OPERATIVNI SISTEMI, Beograd, 2009 godine.

2. http:// www.wikipedia.com

3. http://eskola.hfd.hr/fiz_sva_stva/cd/struktura_CD-a/cd5.html

10.