Massamuistit

• Levykeasema
• Kiintolevyt
  • Rakenne
  • Nopeus
  • Keskimääräinen hakuaika (Average Access Time)
  • Tiedonsiirtonopeus (Data Transfer Rate)
  • Pyörähdysviive (Rotational Latency)
  • Välimuisti
  • Liitännät
  • Pirstoutuminen
  • Vikaantuminen
• Optiset massamuistit
  • CD-ROM-asemat
  • CD-R
  • CD-RW
  • DVD (Digital Versatile Disc)
• Muita massamuisteja

Mikrotietokoneiden tärkeimpiä massamuisteja ovat levymuistit, joista tavallisimpia ovat kiintolevytCD-ROM-levyt ja levykkeet. Levymuisteissa ovat lähes kaikki ohjelmat ja tiedot, joita tietokone käyttää. Sekä kovalevyt että levykkeet muodostuvat pyöreistä levypinnoista, jotka on päällystetty magnetisoituvalla aineella, tavallisesti jonkinlaisella rautaoksidilla. CD-ROM-asemissa tieto on talletettu optisesti eikä magneettisesti kuten levykkeissä ja kiintolevyissä.

Massamuistien kapasiteetti ilmoitetaan yleensä megatavuina.

1 tavu (B) = 8 bittiä

1 kilotavu (kB) = 1024 tavua

1 megatavu (MB) = 1024 x 1024 tavua (1 048 576 tavua)

Kiintolevyvalmistajat tarkoittavat yhdellä megatavulla 1 000 000 tavua.

Levykeasema

Levykkeitä on olemassa useaa eri kokoa (5.25" , 3.5") joista nykyään käytetyin on tavallinen kolmen ja puolen tuuman korppu eli 3.5" levyke. Tavallisen 3.5" HD (high density) korpun kapasiteetti on 1.4 MB. Olemassa on myös 3.5" DD (double density) -diskettejä joiden kapasiteetti on 0.72 MB ja edelleen 2.88 MB kapasiteettiin pystyviä diskettejä mutta näiden käyttö on erittäin vähäistä.

Levykeasema pyörittii disketin sisällä olevaa kiekkoa ympäri ja kiinteästi levykkeeseen kosketuksissa olevalla lukupäällä etsii levykkeeltä haluttua tietoa. Levykeasema ja levykkeet ovat kulutustavaraa! Muista aina käyttää uutta levykettä uusien töidesi tallettamiseen äläkä aina talleta kaikkea yhdelle ja samalle levykkeelle, joka kuitenkin lopulta hajoaa.

Levykeaseman pyörimisnopeus on n. 300 rpm (rotations per minute) eli kierrosta minuutissa ja siirtonopeus, tavallisen HD-levykkeen ollessa kyseessä, n. 62 kB/s. Hakuaika eli aika joka kuluu halutun tiedon löytymiseen levykkeeltä on n. 80 ms. Levykkeen uratiheys on 135 TPI (tracks per inch) eli uraa per tuuma. Uria levykkeellä on 80 kappaletta.

Customer: "You've sent me a disk but it doesn't seem to fit into the drive. It seems to be an inch too long."

Tech Support: "In order to make the disk fit into the drive, you have to make sure that the metal shield is toward the

computer, and that the round wheel is downward."

Customer: "Ahh, that's better, but it still doesn't work."

Tech Support: "You have to push the disk in until the blue button pops out."

Customer: "Oh, now it works! How come it doesn't say that anywhere?"

Kiintolevyt

Kiintolevy on umpinaiseen koteloon pakattu levypakka, jossa lukupää tallettaa ja lukee tietoa levyltä. Levykeasemassa lukupää koskettaa fyysisesti levyn pintaa, mutta kiintolevyssä lukupää leijuu ilmavirran mukana hyvin lähellä pintaa mutta ei ikinä kosketa sitä. Levyt pyörivät jatkuvasti vakionopeudella aina kun koneessa on virta kytkettynä ja niiltä luetaan tietoa. Kiintolevyt ovat kapasiteetiltaan huomattavasti suurempia kuin levykkeet. Levykkeelle mahtuu tietoa 1.4 megatavua kun taas kiintolevyjen koot vaihtelevat tällä hetkellä 1 ja 70 gigatavun välillä

Rakenne

Kiintolevy koostuu seuraavista osista:

1. levypinta (platter)

2. sylinteri (cylinder)

3. ura (track)

4. sektori (sector)

5. lukupää (head)

Nopeus

Kiintolevyt ovat huomattavasti nopeampia kuin levykkeet. Nopeuden merkitys myös korostuu jatkuvasti enemmän ohjelmien kasvaessa. Kiintolevy pystyy siirtämään kymmeniä megatavuja dataa sekunnissa. Kiintolevyn nopeuteen vaikuttaa oleellisesti keskimääräinen hakuaika, tiedonsiirtonopeus, pyörähdysviive ja kiintolevyssä sijaitseva välimuisti.

Keskimääräinen hakuaika (Average Access Time)

Hakuaika tarkoittaa aikaa, joka kiintolevyltä kuluu siirtymiseen uralta jollekin toiselle uralle. Hakuaika vaihtelee sen mukaan, kuinka pitkän matkan lukupää joutuu siirtymään, eli kuinka kaukana etsittävä ura on. Keskimääräinen hakuaika on keskiarvo mielivaltaiselta uralta mille tahansa uralle siirryttäessä. Keskimääräinen hakuaika on uusimmissa kovalevyissä 6 - 12 millisekuntia. Hakuajan merkitys korostuu luettaessa useita pieniä tiedostoja nopeasti peräkkäin kovalevyltä.

Tiedonsiirtonopeus (Data Transfer Rate)

Tiedonsiirtonopeus kertoo kuinka nopeasti tieto siirtyy kiintolevyltä keskusmuistiin tai päinvastoin. Nopeus ilmoitetaan yleensä kilotavuina tai megatavuina sekunnissa. Käytännössä tiedonsiirtonopeus on yleensä 0.5 - 40 megatavua sekunnissa. Tiedonsiirtonopeuden merkitys korostuu erityisesti luettaessa suuria tiedostoja.

Pyörähdysviive (Rotational Latency)

Pyörähdysviive tarkoittaa aikaa, joka levyltä kuluu luettavan kohdan pyörähtämiseen lukupään kohdalle. Keskimäärin tähän kuluu aika, jossa levy pyörähtää puoli kierrosta. Pyörähdysviive on suoraan verrannollinen levyn kierrosnopeuteen. 3600 kierrosta minuutissa pyörivän kiintolevyn keskimääräinen pyörähdysviive on n. 8,3 millisekuntia. 7200 kierrosta minuutissa pyörivän kiintolevyn pyörähdysviive on vain puolet edellisestä eli n. 4.2 millisekuntia. Nykyiset kiintolevyt pyörivät 3600-10000 kierrosta minuutissa.

Välimuisti

Välimuisti toimii kiintolevyssä vastaavasti kuin prosessorissakin. Kiintolevyltä luetet tiedot talletetaan välimuistiin, josta ne saadaan uudelleen käyttöön nopeammin, kuin jouduttaessa hakemaan ne kiintolevyltä asti. Kiintolevyissä on kiinteää välimuistia 32 - 1024 kilotavua. Kiinteän välimuistin lisäksi voidaan vielä käyttää ohjelmallista välimuistia.

Liitännät

Kiintolevyliitäntä määrittää minkälaisella kaapelilla kiintolevy yhdistetään emolevyyn ja millaisen ohjaimen kiintolevy vaatii. Yleisimmin kotitietokoneissa käytetään IDE-liitännällä varustettuja kiintolevyjä. Erityisesti palvelimissa käytetään paljon myös SCSI-väylään liitettäviä kiintolevyjä.

Pirstoutuminen

Pirstoutuminen riippuu kiintolevyllä käytettävästä tiedostojärjestelmästä. Windows 95:en ja MS-DOSin käyttämä FAT (File Allocation Table) -tiedostojärjestelmä on altis pirstoutumiselle. Pirstoutuminen on tiedostokohtaista ja tarkoittaa sitä, että tiedosto tallennetaan fyysisesti erillisille sektorialueille, jotka voivat sijaita sikin sokin eri urilla. Tämä hidastaa huomattavasti tiedoston lukemista ja tallettamista, koska joudutaan useita kertoja siirtämään lukupäätä verrattuna siihen, että tiedosto olisi talletettu urille ja sektoreille optimaalisessa järjestyksessä. Pirstoutumisen poistamiseen on olemassa ns. defragmentointiohjelmia.

Vikaantuminen

Kiintolevyvalmistajat ilmoittavat kiintolevyilleen MTBF (Mean Time Between Failure) -arvot, jotka antavat jonkinlaisen kuvan kiintolevyjen kestävyydestä. Arvot vaihtelevat 50000 tunnista satoihin tuhansiin tunteihin. Erot kiintolevy-yksilöiden välillä ovat kuitenkin erittäin suuria. Yleisesti ottaen kiintolevyt ovat hyvin kestäviä ja niille luvataankin lähes poikkeuksetta vähintään 3 vuoden takuu.

A Friend: "Does my hard drive get heavier when I put more data on it?"

Optiset massamuistit

Kiintolevyt ja levykkeet perustavat toimintansa magneettisuuteen. On olemassa kuitenkin suuri joukko massamuisteja, joissa tieto tallennetaan optisesti.

CD-ROM-asemat

CD-ROM-asema on tällä hetkellä lähes pakollinen massamuisti. Lähes kaikki uudet ohjelmistot toimitetaan vain ja ainoastaan CD-ROM-versioina. Kuten nimestäkin voi jo päätellä CD-ROM-asemat voivat vain lukea eivätkä kirjoittaa CD-ROM-levyille.

Toiminta on suurinpiirtein samanlaista kuin kiintolevyillä paitsi, että CD-ROM-levyillä on vain yksi ura, joka kiertää koko levyn läpi ja lukeminen tapahtuu optisesti laser-säteen avulla.

CD-ROM-asemia löytyy sekä IDE- että SCSI-liitännällä varustettuina. IDE-liitäntä on yleisin. SCSI-liitäntäisiä asemia ovat lähinnä CD-R-asemat. Asemien nopeudet vaihtelet 4x - 50x välillä. Merkintä tarkoittaa N kertaa yksinopeuksista (Nx) asemaa nopeampaa. Yksinopeuksinen asema on täsmälleen yhtä nopea kuin tavallinen ääni-CD-levyjä soittava soitin eli siirtonopeus on n. 150 kilotavua sekunnissa. Nopeus tarkoittaa kuitenkin vain huippunopeutta ja yleensä normaalikäytössä nopeus on nopeimmillakin asemilla vain 10-20x välillä. Vaikka CD-ROM-asema olisikin peräti 50x niin hakuaika on kuitenkin varsin hidas yleensä 100 - 300 millisekuntia. CD-ROM-aseman nopeuteen vaikuttavat täysin samat asiat kuin kiintolevyjenkin nopeuteen.

CD-R

Lisäksi on olemassa CD-R-asemia, jotka voivat myös kirjoittaa erityisille CD-R-levyille, mutta sen voi tehdä vain kertaalleen yhdelle levylle. On myös mahdollista tehdä ns. multisessio-levyjä, jolloin samalle levylle voidaan kirjoittaa useammassa osassa, mutta silloinkaan ennestään kirjoitetun päälle ei voida kirjoittaa. Tyhjät CD-R-levyt ovat hyvin halpoja, vain n. 10mk/kpl. CD-R-asema osaa lukea myös tavallisia CD-rom-levyjä.

CD-RW

CD-RW on uusimpia tulokkaita optisten massamuistilaitteiden markkinoille. CD-R-asemaan verrattuna CD-RW asema pystyy myös uudelleenkirjoittamaan ns. CD-RW levyjä, joille se on jo ennestään kirjoittanut tietoa. CD-RW on kuitenkin edelleen huomattavasti kiintolevyjä hitaampi, mutta suurien tietomäärien tallentamiseen se on erittäin varteenotettava vaihtoehto, koska tyhjät CD-RW-levyt ovat kuitenkin huomattavasti kiintolevyjä halvempia. Myös CD-R- ja CD-ROM-levyt toimivat CD-RW-asemissa.

DVD (Digital Versatile Disc)

DVD on uusi erittäin suurikapasiteettinen optinen massamuisti. Käytetty levy on samankokoinen kuin tavallinen CD-ROM-levy mutta siihen on saatu mahtumaan useita gigatavuja data käyttäen levyn lukemiseen lyhyempää aallonpituutta käyttävää laseria ja tallentamalla levyyn dataa useaan eri kerrokseen. DVD-levyjä voi vain lukea. Eniten DVD-levyjä käytetään tällä hetkellä videoelokuvien levittämiseen, koska yhden DVD-levyn kapasiteetti riittää juuri mainiosti yhdelle MPEG-muotoon pakatulle elokuvalle. Tälläistä elokuvalevyä kutsutaan DVD-VIDEO-levyksi. Tavallista CD-ROM-levyä vastaavaa DVD-versiota kutsutaan loogisesti DVD-ROMiksi. DVD:stä löytyy myös DVD-R ja DVD-RAM-versiot, jotka vastaavat CD-R- ja CD-RW-levykkeitä, mutta ovat kapasiteetiltaan huomattavasti suurempia. Myös tavallisen CD-levyn korvaajaksi on suunnitelty DVD-AUDIO-levyä.

Customer: "Hello, is this Tech Support?"

Tech Support: "Yes, it is. How may I help you?"

Customer: "The cup holder on my PC is broken and I am within my warranty period. How do I go about getting that

fixed?"

Tech Support: "I'm sorry, but did you say a cup holder?"

Customer: "Yes, it's attached to the front of my computer."

Tech Support: "Please excuse me if I seem a bit stumped, it's because I am. Did you receive this as part of a

promotional, at a trade show? How did you get this cup holder? Does it have any trademark on it?"

Customer: "It came with my computer, I don't know anything about a promotion. It just has '4X' on it."

At this point the Tech Rep had to mute the caller, because he couldn't stand it. The caller had been using the load drawer of the CDROM drive as a cup holder and snapped it off the drive.

Muita massamuisteja

Varmuuskopiointikäytössä hyödynnetään monesti nauha-asemia. Nauha-asemien kapasiteetti voi olla useita gigatavuja, mutta ne ovat hitaita ja hankalia käyttää muuhun kuin suuriin massakopiointeihin.

Levykkeiden pientä kapasiteettia korvaamaan on monia eri valmistajien levykesysteemejä, käytetyimpiä ehkä ZIP- ja JAZ-asemat. Näitä kutsutaan useissa yhteyksissä myös vaihdettaviksi kiintolevyiksi.