Внешняя память. RAID, флеш-память, оптические диски.

В прошлой статье, мы рассмотрели внешнюю память и познакомились с жёстким диском.
В этой статье расскажем о других формах внешней памяти: RAID, флеш и оптических дисках.

Существуют и другие формы, но они неэффективны или устарели.

RAID – бокс с объединёнными HDD дисками.
Он нужен для серверов и кластеров, объем одного диска в боксе от 500 Гб.

Контроллер каждого диска заменён на RAID-контроллер для объединения всех дисков в один виртуальный или по-другому RAID-массив.
ОС работает с одним большим диском и операции чтения, записи проходят параллельно, а значит быстрее.

Распределение данных в RAID-массивах разделяется на шесть уровней и считается с нулевого.

RAID нулевого уровня группирует секторы в полосы.

RAID первого уровня дублирует диски. При сбое диска, данные считываются с его копии.

RAID второго уровня работает с машинными словами и битами.
К битам данных на этом уровне добавляется код Хэмминга.

RAID третьего уровня – упрощённая модель второго уровня. Вместо кода Хэмминга используются биты чётности. Они записываются на отведённый диск чётности.

RAID четвёртого уровня работает с полосами. На этом уровне полосы чётности записываются на отдельный диск. Они нужны для восстановления ошибок на основных полосах.

RAID пятого уровня распределяет полосы чётности по дискам.

Флеш-память – это технология для многократной записи в память.

Флеш-память состоит из группы транзисторов, ячеек для зарядов тока.
Когда питание отключают, каждая ячейка запоминает своё состояние и не изменяет его до следующего подключения к току.
Это называется энергонезависимая память.

Познакомим вас со строением ячейки флеш-памяти. Все элементы флеш-памяти – электроды, проводники тока.

Источник – направляет электроны, отрицательно заряженные частицы, в канал. 
Канал – поток электронов в сток.
Управляющий затвор – электрод, он управляет входящим током и зарядом электронов. Он заряжает электроны в канале, если электрон достаточно заряжен – он пробивает изолятор, попадает в плавающий затвор и заряжает его. Если нет – течёт дальше в сток.
Плавающий затвор – электрод для хранения. Заряженный затвор соответствует 1, разряженный 0.
Сток – электрод, в него стекают электроны, которые не попали в плавающий затвор. Он очищается автоматически.

Ячейка флеш-памяти перестаёт работать через сто тысяч операций перезаписи. Для увеличения срока работы ячеек используют метод нивелирования износа:
данные записываются в самый невостребованный блок и так повторяется со следующим блоком. Операция повторяется циклически со всеми блоками, пока память окончательно не испортится.

Максимальный объем – 2 Тбайт. Максимальная скорость чтения – 300 Мбит/сек.

Оптический диск – пластиковый диск со слоем для хранения информации. Оптические диски хранят информацию при помощи углублений на диске, а не при помощи тока.

На поверхности слоя есть ровные участки и лунки.

Лунка – углубление в поверхности диска.
Площадка – расстояние между соседними лунками.

Переход от лунки к площадке — 1.
Отсутствие перехода — 0.

Информация на диск записывается с помощью лазерного луча.
Читает тот же луч с помощью фотодетектора, он реагирует на отражение света. При отражении луча от лунки он получает меньше света, чем при отражении от площадки.

На 2018 год популярнее всех Blu-ray диски для фильмов.
Максимальный объем – 50 Гбайт, скорость передачи – 576 Мбит в секунду.

В следующей статье разберемся с шиной.