วันพฤหัสบดีที่ 12 สิงหาคม พ.ศ. 2553

Chapter 7 Storage

Storage
 
Storage คือ การเก็บข้อมูล ชุดคำสั่ง หรือ ข้อมูลสารสนเทศที่ผ่านการประมวลผลแล้วไว้ที่อุปกรณ์เก็บข้อมูลประเภทต่างๆ ซึ่งเก็บข้อมูลไว้เพื่อนำมาเรียกใช้ในภายหลังต่อไป

อุปกรณ์เก็บข้อมูล


Harddisk( ฮาร์ดดิสก์ )
หรือ จานบันทึกแบบแข็ง คือ อุปกรณ์คอมพิวเตอร์ที่บรรจุข้อมูลแบบไม่ลบเลือน มีลักษณะเป็นจานโลหะที่เคลือบด้วยสารแม่เหล็กซึ่งหมุนอย่างรวดเร็วเมื่อทำ งาน การติดตั้งเข้ากับตัวคอมพิวเตอร์สามารถทำได้ผ่านการต่อเข้ากับมาเธอร์บอร์ด (motherboard) ที่มีอินเตอร์เฟซแบบขนาน (PATA) , แบบอนุกรม (SATA) และแบบเล็ก (SCSI) ทั้งยังสามารถต่อเข้าเครื่องจากภายนอกได้ผ่านทางสายยูเอสบี, สายไฟร์ไวร์ของ บริษัท Apple ที่เป็นที่จักน้อยกว่า รวมไปถึงอินเตอร์เฟซอนุกรมแบบต่อนอก (eSATA) ซึ่งทำให้การใช้ฮาร์ดดิสก์ทำได้สะดวกยิ่งขึ้นเมื่อไม่มีคอมพิวเตอร์ถาวรเป็นของตนเอง
 

ฮาร์ดดิสก์ที่มีกลไกแบบปัจจุบันถูกประดิษฐ์ขึ้นเมื่อ พ.ศ. 2499 (1956) โดยนักประดิษฐ์ยุคบุกเบิกแห่งบริษัทไอบีเอ็ม เรย์โนล์ด จอห์นสัน ซึ่งในขณะนั้น ฮาร์ดดิสก์มีขนาดค่อนข้างใหญ่ มีเส้นผ่าศูนย์กลางถึง 20 นิ้ว มีความจุเพียงระดับเมกะไบต์เท่านั้น «โดยใช้หน่วยการเปรียบเทียบเป็น ระดับจิกะไบต์ในปัจจุบัน ซึ่ง 1,024MB = 1GB» ในตอนแรกใช้ชื่อเรียกว่า 'ฟิกส์ดิสก์ fixed disk หรือจานบันทึกที่ติดอยู่กับที่ ในบริษัท IBM เรียกว่า วินเชสเตอร์ส Winchesters  ต่อมาภายหลังจึงเรียกว่า ฮาร์ดดิสก์ จานบันทึกแบบแข็ง เพื่อจำแนกประเภทออกจาก ฟลอปปี้ดิสก์ จานบันทึกแบบอ่อน  ตั้งแต่เข้าสู่ช่วงคริสต์ศตวรรษที่ 21 เป็นต้นมา ฮาร์ดดิสก์สามารถพบได้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทั่วไป ไม่เฉพาะภายในคอมพิวเตอร์ทุกเครื่องเท่านั้น แต่ยังรวมไปถึงอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ อีกด้วย เช่น เครื่องเล่นเอ็มพีทรี, เครื่องบันทึกภาพดิจิทัล, กล้องถ่ายรูป, คอมพิวเตอร์ขนาดพกพา PDA จนกระทั่งภายใน โทรศัพท์มือถือ บางรุ่นตั้งแต่ภายในปี พ.ศ. 2548 เป็นต้นมาเช่นยี่ห้อ (โนเกีย และ ซัมซุง สองบริษัทผู้ผลิตโทรศัพท์มือถือรายแรกที่จำหน่ายโทรศัพท์มือถือที่มีฮาร์ดดิสก์

ยิ่งมีความจุมาก ก็จะยิ่งทำให้การทำงานมีประสิทธิภาพมากขึ้น โดยความต้องการของตลาดในปัจจุบันที่ต้องการแหล่งเก็บข้อมูลที่มีความจุใน ปริมาณมาก มีความน่าเชื่อถือในด้านการรักษาความปลอดภัยของข้อมูล และไม่จำเป็นต้องต่อเข้ากับอุปกรณ์ที่ใหญ่กว่าอันใดอันหนึ่งได้นำไปสู่ ฮาร์ดดิสก์รูปแบบใหม่ต่างๆ เช่นกลุ่มจานบันทึกข้อมูลอิสระประกอบจำนวนมากที่เรียกว่าเทคโนโลยี RAID รวมไปถึงฮาร์ดดิสก์ที่มีลักษณะเชื่อมต่อกันเป็นเครือข่าย เพื่อที่ผู้ใช้จะได้สามารถเข้าถึงข้อมูลในปริมาณมากได้ เช่นฮาร์ดแวร์ NAS network attached storage เป็นการนำฮาร์ดดิสก์มาทำเป็นเครื่อข่ายส่วนตัว และระบบ SAN storage area network เป็นการนำฮาร์ดดิสก์มาเป็นพื้นที่ส่วนกลางในการเก็บข้อมูล


หลักการทำงานของฮาร์ดดิสก์

    หลักการบันทึกข้อมูลลงบนฮาร์ดดิสก์ไม่ได้แตกต่างจากการบันทึกลงบนเทปคาส เซ็ทเลย เพราะทั้งคู่ต้องใช้สารบันทึกคือสารแม่เหล็กเหมือนกัน สารแม่เหล็กนี้สามารถลบหรือเขียนได้ใหม่อยู่ตลอดเวลา โดยเมื่อบันทึกหรือเขียนไปแล้ว มันสามารถจำรูปแบบเดิมได้เป็นเวลาหลายปี ความแตกต่างระหว่างเทปคาสเซ็ทกับฮาร์ดดิสก์มีดังนี้  สารแม่เหล็กในเทปคาสเซ็ท ถูกเคลือบอยู่บนแผ่นพลาสติกขนาดเล็ก เป็นแถบยาว แต่ในฮาร์ดดิสก์ สารแม่เหล็กนี้ จะถูกเคลือบอยู่บนแผ่นแก้ว หรือแผ่นอะลูมิเนียมที่มีความเรียบมากจนเหมือนกับกระจก  สำหรับเทปคาสเซ็ท ถ้าคุณต้องการเข้าถึงข้อมูลในบริเวณใดบริเวณหนึ่ง ก็จะต้องเลื่อนแผ่นเทปไปที่หัวอ่าน โดยการกรอเทป ซึ่งต้องใช้เวลาหลายนาที ถ้าเทปมีความยาวมาก แต่สำหรับฮาร์ดดิสก์ หัวอ่านสามารถเคลื่อนตัวไปหาตำแหน่งที่ต้องการในเกือบจะทันที  แผ่นเทปจะเคลื่อนที่ผ่านหัวอ่านเทปด้วยความเร็ว 2 นิ้วต่อวินาที (5.08 เซนติเมตรต่อวินาที) แต่สำหรับหัวอ่านของฮาร์ดดิสก์ จะวิ่งอยู่บนแผ่นบันทึกข้อมูล ที่ความเร็วในการหมุนถึง 3000 นิ้วต่อวินาที (ประมาณ 170 ไมล์ต่อชั่วโมง หรือ 270 กิโลเมตรต่อชั่วโมง)  ข้อมูลในฮาร์ดดิสก์เก็บอยู่ในรูปของโดเมนแม่เหล็ก ที่มีขนาดเล็กมากๆ เมื่อเทียบกับโดเมนของเทปแม่เหล็ก ขนาดของโดเมนนี้ยิ่งมีขนาดเล็กเท่าไร ความจุของฮาร์ดดิสก์จะยิ่งมีขนาดเพิ่มขึ้นเท่านั้น และสามารถเข้าถึงข้อมูลได้ในเวลาสั้น   เครื่องคอมพิวเตอร์ตั้งโต๊ะปัจจุบันจะมีความจุของฮาร์ดดิสก์ประมาณ 60 GB ถึง 4 TB ข้อมูลที่เก็บลงในฮาร์ดดิสก์ เก็บอยู่ในรูปของไฟล์ ซึ่งประกอบด้วยข้อมูลที่เรียกว่า ไบต์ : ไบต์คือ รหัส แอสกี้ ที่แสดงออกไปตัวอักษร รูปภาพ วีดีโอ และเสียง โดยที่ไบต์จำนวนมากมาย รวมกันเป็นคำสั่ง หรือโปรแกรมทางคอมพิวเตอร์ มีหัวอ่านของฮาร์ดดิสก์อ่านข้อมูลเหล่านี้ และนำข้อมูลออกมา ผ่านไปยังตัวประมวลผล เพื่อคำนวณและแปรผลต่อไปเราสามารถคิดประสิทธิภาพของฮาร์ดดิสก์ได้ 2 ทางคือ  อัตราการไหลของข้อมูล (Data rate) คือจำนวนไบต์ต่อวินาที ที่หัวอ่านของฮาร์ดดิสก์สามารถจะส่งไปให้กับซีพียูหรือตัวประมวลผล ซึ่งปกติมีอันประมาณ 5 ถึง 40 เมกะไบต์ต่อวินาที  เวลาค้นหา (Seek time) เวลาที่ข้อมูลถูกส่งไปให้กับซีพียู โดยปกติประมาณ 10 ถึง 20 มิลลิวินาที

การเก็บข้อมูลบนฮาร์ดดิสก์

ข้อมูลที่เก็บลงในฮาร์ดดิสก์จะอยู่บนเซกเตอร์และแทร็ก แทร็กเป็นรูปวงกลม ส่วนเซกเตอร์เป็นเสี้ยวหนึ่งของวงกลม อยู่ภายในแทร็กดังรูป แทร็กแสดงด้วยสีเหลือง ส่วนเซกเตอร์แสดงด้วยสีแดง ภายในเซกเตอร์จะมีจำนวนไบต์คงที่ ยกตัวอย่างเช่น 256 ถึง 512 ขึ้นอยู่กับว่าระบบปฏิบัติการของคอมพิวเตอร์จะจัดการแบ่งในลักษณะใด เซกเตอร์หลายๆ เซกเตอร์รวมกันเรียกว่า คลัสเตอร์ (Clusters) ขั้นตอน ฟอร์แมต ที่เรียกว่า การฟอร์แมตระดับต่ำ (Low -level format ) เป็นการสร้างแทร็กและเซกเตอร์ใหม่ ส่วนการฟอร์แมตระดับสูง (High-level format) ไม่ได้ไปยุ่งกับแทร็กหรือเซกเตอร์ แต่เป็นการเขียน FAT ซึ่งเป็นการเตรียมดิสก์เพื่อที่เก็บข้อมูลเท่านั้น

Solid  State Drive (SSD) เป็นอุปกรณ์เก็บข้อมูลที่ใช้หน่วยความจำโซลิดสเตทเพื่อจัดเก็บข้อมูลถาวร SSDs ที่แตกต่างจากเดิมฮาร์ดดิสก์ไดรฟ์ (HDDs) ซึ่งเป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าที่มีดิสก์หมุนและเคลื่อนย้ายอ่าน / เขียนหัว ในขณะที่ SSDs นั้นใช้หลักการทำงานของ Microchipsและมีชิ้นส่วนที่ไม่เคลื่อนไหว เมื่อเทียบกับแบบดั้งเดิม HDDs, SSDs จึงมีความสั่นนะเทือนทางกายภาพที่น้อยกว่าและมีAccess timeที่ลดลง SSDs ใช้ส่วนติดต่อเช่นเดียวกับฮาร์ดดิสก์ไดรฟ์จึงง่ายต่อการเข้าแทนที่ HDD ที่มีใช้งานการใช้งานมากที่สุด
SSDs ใช้หน่วยความจำแบบ NAND flash - based ซึ่งยังคงรักษาข้อมูลไว้แม้ไม่มีกระแสไฟฟ้า SSDs ก็ยังสามารถควบคุม Random Access Momery(RAM) ให้อยู่ในสภาวะที่สามารถเข้าถึงข้อมูลได้อย่างรวดเร็ว

Memory card หรือ การ์ดหน่วยความจำหรือหน่วยความจำแฟลชเป็นอุปกรณ์เก็บข้อมูลอิเล็กทรอนิกส์ ใช้สำหรับการจัดเก็บข้อมูลดิจิตอล นิยมใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์หลายชนิดรวมทั้งกล้องดิจิตอลโทรศัพท์มือถือ, คอมพิวเตอร์แล็ปท็อป, เล่น MP3 และวิดีโอเกมคอนโซล โดยตัวการ์ดนั้นมีขนาดเล็ก สามารถบันทึกและสามารถเก็บข้อมูลได้โดยไม่ต้องใช้ไฟฟ้า
Memory Cards
USB flash drive ประกอบด้วยหน่วยความจำอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลร่วมกับ USB (Universal Serial Bus) 1.1 หรือ 2.0 USB แฟลชไดรฟ์นั้นจะมีขนาดเล็กกว่าฟล็อปปี้ดิสก์ ส่วนใหญ่มีน้ำหนักน้อยกว่า 30 กรัม (1 ออนซ์)  ความจุที่มากที่สุดที่สามารถเก็บได้ในปี 2010 ได้มากถึง 256 GB  มีการปรับปรุงอย่างต่อเนื่องในขนาดและราคาต่อตลาดผู้ซื้อ โดยสามารถเก็บเขียน/ลบ ข้อมูได้มากกว่า 1 ล้านครั้ง และมีอายุการเก็บรักษาข้อมูลเป็นระยะเวลา 10 ปี
 

USB แฟลชไดรฟ์มักจะใช้เพื่อวัตถุประสงค์เดียวกับฟล็อปปี้ดิสก์มีด้วยขนาดที่เล็กและความจุที่เพิ่มขึ้นหลายพันเท่า พร้อมทั้งความคงทนและความน่าเชื่อถือที่สูงมากขึ้น เป็นผลมาจาการที่มันไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวนั่นเอง   จนถึงประมาณปี 2005 คอมพิวเตอร์เดสก์ทอปและแล็ปท็อปได้พร้อมกันยกเลิกไดรฟ์ฟล็อปปี้ดิสก์ เพื่อหันมาใช้ USB flash drive กันมากขึ้น 
 

แฟลช ไดรฟ์ USB ใช้มาตรฐานการเก็บรักษามวล natively สนับสนุนโดยระบบปฏิบัติการที่ทันสมัยเช่น Windows, Mac OS X, Linux, และระบบ Unix - like อื่นๆ ไดรฟ์ USB กับ USB 2.0 สามารถเก็บข้อมูลได้มากขึ้นและใช้ได้เร็วกว่าดิสก์ไดรฟ์ขนาดใหญ่กว่ามากแสง และสามารถอ่านได้โดยระบบอื่น ๆ เช่น Xbox 360, PlayStation 3, เครื่องเล่นดีวีดีและในบางที่กำลังจะมาร์ทโฟนโทรศัพท์มือถือ
ไดรฟ์ยังคงอยู่ในระยะเพราะคอมพิวเตอร์อ่านและเขียนข้อมูลแฟลชไดรฟ์การใช้คำ สั่งระบบเดียวกับดิสก์ไดรฟ์กลกับการจัดเก็บที่ปรากฏในคอมพิวเตอร์ระบบ ปฏิบัติการและส่วนติดต่อผู้ใช้เป็นเพียงไดรฟ์อื่น
แฟลชไดรฟ์ประกอบด้วยแผงวงจรพิมพ์เล็กแบกองค์ประกอบวงจรและต่อ USB, ฉนวนไฟฟ้าและป้องกันภายในพลาสติกโลหะยางหรือกรณีที่สามารถดำเนินการใน กระเป๋าหรือพวงกุญแจตัวอย่างเช่น ขั้วต่อ USB อาจมีการป้องกันโดยถอดฝาครอบหรือโดย retracting เข้าสู่ร่างกายของไดรฟ์แม้ว่าจะไม่น่าจะเสียหายหากไม่มีการป้องกัน ส่วน ใหญ่ใช้แฟลชไดรฟ์แบบมาตรฐานการเชื่อมต่อ USB ให้เสียบเข้ากับพอร์ตบนเครื่องคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล แต่ไดรฟ์สำหรับการเชื่อมต่ออื่น ๆ ยังอยู่
ที่สุด USB แฟลชไดรฟ์ดึงพลังงานได้จากการเชื่อมต่อ USB และไม่ต้องการแบตเตอรี่ อุปกรณ์บางที่รวมการทำงานของเครื่องเล่นเสียงดิจิตอลกับการเก็บรักษาแฟลชไดรฟ์ชนิดต้องใช้แบตเตอรี่สำหรับผู้เล่นฟังก์ชัน

Optical disk ออปติคัลดิสก์ มีหลักการทำงานคล้ายกับการเล่นซีดี (CD) เพลง คือใช้เทคโนโลยีของแสงเลเซอร์ ทำให้สามารถเก็บข้อมูลได้จำนวนมหาศาลในราคาไม่แพงนัก
ในปัจจุบันจะมีออปติคอลอยู่หลายแบบซึ่งใช้เทคโนโลยีที่แตกต่างกันไป คือ

ซี ดีรอม (CD-ROM หรือ Computer Disk Read Only Memory) แผ่นซีดีรอมจะมีลักษณะคล้ายซีดีเพลงมาก สามารถเก็บข้อมูลได้สูงถึง 650 เมตร เมกะไบต์ต่อแผ่น การใช้งานแผ่นซีดีรอมจะต้องมีเครื่องคอมพิวเตอร์ที่มีตัวซีดีรอมไดร์ฟ (CD-ROM Drive) ซึ่งจะมีหลายชนิดขึ้นกับความเร็วในการทำงาน ซีดีรอมไดร์ฟรุ่นแรกสุดนั้นมีความเร็วในการอ่านข้อมูลที่ 150 กิโลไบต์ต่อวินาที เรียกว่ามีความเร็ว 1 เท่าหรือ 1x ซีดีรอมไดร์ฟรุ่นหลัง ๆ จะอ้างอิงความเร็วในการอ่านข้อมูลจากรุ่นแรก เช่น ความเร็ว 2 เท่า (2x) ความเร็ว 4 เท่า(4x) ไปจนถึง 50 เท่า (50x) เป็นต้น
โดย ปัจจุบันนี้ซีดีรอมไดร์ฟที่มีอยู่ในท้องตลาดจะมีความเร็วตั้งแต่สามสิบเท่า ขึ้นไป ข้อจำกัดของซีดีรอมคือสามารถบันทึกได้เพียงครั้งเดียวด้วยเครื่องมือเฉพาะ เท่านั้น จากนั้นจะไม่สามารถเปลี่ยนแปลงข้อมูลเหล่านั้นได้
ซี ดีรอมได้รับความนิยมใช้เป็นสื่อเก็บข้อมูลสำหรับอ่านอย่างเดียวเป็นอย่างมาก เช่น ซอฟต์แวร์ เกมส์ พจนานุกรม แผนที่โลก หนังสือ ภาพยนตร์ เป็นต้น ซึ่งในปัจจุบันซอฟต์แวร์ต่าง ๆ จะมาในรูปของซีดีรอมเป็นหลัก เนื่องจากสะดวกต่อการติดตั้งลงฮาร์ดดิสก์ ไม่ต้องทำการเปลี่ยนแผ่นบ่อย ๆ โอกาสเสียมีน้อยและต้นทุนต่ำ

การบันทึกข้อมูลลงในแผ่นซีดีรอม ปกติแล้วต้องใช้เครื่องซึ่งมีราคาแพงมาก แต่ในปัจจุบันมีแผ่นซีดีรอมที่เรียกว่า ซีดีอาร์ (CD-R หรือ CD Recordable) ซึ่งสามารถบันทึกข้อมูลลงในแผ่นด้วยซีดีอาร์ไดร์ฟ (CD-R drive) ที่มีราคาไม่สูงนัก และนำแผ่นซีดีอาร์ที่มีข้อมูลบันทึกไว้ไปอ่านด้วยซีดีรอมไดร์ฟปกติได้ทันที
ซี ดีอาร์ไดร์ฟสามารถบันทึกแผ่นซีดีอาร์ให้เป็นได้ทั้งซีดีรอมหรือซีดีเพลง (Audio CD) และเก็บบันทึกข้อมูลได้ประมาณ 600-900 เมกะไบต์ในหนึ่งแผ่น (ถ้าเก็บข้อมูลนั้นในแผ่นดิสก์เกตต์จะต้องใช้หลายร้อยแผ่น) ทำให้เหมาะกับการนำมาจัดเก็บข้อมูลทางด้าน มัลติมีเดีย (Multimedia) และยังมีการนำมาใช้บันทึกเป็น แผ่นต้นฉบับ (Master Disk) เพื่อนำไปผลิตแผ่นซีดีจำนวนมากต่อไป



ซีดีอาร์ดับเบิลยู (CD-RW Drive) ที่ใช้สำหรับบันทึกข้อมูลลงบนแผ่นให้ไดร์ฟและแผ่น CD-RW ซึ่งเป็นแผ่นซีดีพิเศษที่สามารถลบแล้วบันทึกใหม่ได้คล้ายกับการบันทึกบนแผ่น ดิสก์เกตต์ ทำให้ไดร์ฟและแผ่น CD-RW เริ่มได้รับความนิยมมากขึ้นเรื่อย ๆ อีกทั้งไดร์ฟ CD-RW ยังสามารถทำการบันทึกข้อมูลลงแผ่น CD-R ได้ (เขียนได้ครั้งเดียวไม่สามารถลบได้เช่นเดียวกับการเขียนด้วยไดร์ฟซีดีอาร์) ทำให้สะดวกกับการเลือกบันทึก โดยกรณีที่ต้องการเก็บข้อมูลที่ไม่การเปลี่ยนแปลงแล้ว ก็สามารถบันทึกลงแผ่นซีดีอาร์ที่มีราคาถูกกว่า และสำหรับข้อมูลที่ยังมีการเปลี่ยนแปลงบ่อย ๆ ก็สามารถบันทึกลงแผ่น CD-RW ได้


ดีวีดี(DVD หรือ Digital Versatile Disk)เป็นเทคโนโลยีใหม่ล่าสุดที่เริ่มได้รับความนิยมอย่างมากในปัจจุบัน แผ่นดีวีดีสามารถเก็บข้อมูลได้ต่ำสุดที่ 4.7 จิกะไบต์ ซึ่งเพียงพอสำหรับเก็บภาพยนตร์เต็มเรื่องด้วยคุณภาพสูงสุดทั้งภาพและเสียง (ในขณะที่ CD-ROM หรือ Laser Disk ที่นิยมใช้เก็บภาพยนตร์ในปัจจุบันต้องใช้หลายแผ่น) ทำให้เป็นที่คาดหมายว่าดีวีดีจะมาแทนที่ทั้งซีดีรอม เลเซอร์ดิสก์หรือแม้กระทั่งวิดีโอเทป
ข้อกำหนดของดีวีดีจะสามารถมีความจุ ได้ตั้งแต่ 4.7 GB ถึง 17 GB และมีความเร็วในการเข้าถึง (Access time) อยู่ที่ 600 กิโลไบต์ต่อวินาที ถึง 1.3 เมกะไบต์ต่อวินาที รวมทั้งสามารถอ่านแผ่นซีดีรอมแบบเก่าได้ด้วย และยังมีข้อกำหนดสำหรับเครื่องรุ่นที่สามารถอ่านและเขียนแผ่นดีวีดีได้ในตัว เช่น DVD-R(DVD Recordable) ซึ่งสามารถบันทึกข้อมูลได้หนึ่งครั้ง DVD-ROM ซึ่งสามารถบันทึกและลบข้อมูลได้เช่นเดียวกับดิสก์เกต และ DVD-RW ซึ่งสามารถบันทึกและลบข้อมูลได้หลายครั้ง แต่ต้องทำทั้งแผ่นในคราวเดียว เป็นต้น

ไม่มีความคิดเห็น:

แสดงความคิดเห็น