Lagringsmedia

Introduktion till olika typer av lagringsmedia (el. databärare), optiska, magnetiska, flashminnen med flera.

De magnetiska och optiska lagringsmedierna är de vanligaste i dag men det utvecklas även andra typer av media.

Magnetisk lagringsmedia

Exempel på magnetiska lagringsmedia är hårddiskar, disketter, databand och dataskivor. De kan alltså delas in i skivor respektive band där de olika typerna till viss del har olika för- och nackdelar. De är belagda med ett magnetiskt känsligt ytskikt och detta skikt magnetiseras med olika riktningar, vilka därefter tolkas som ettor och nollor vid avläsningen.

Fördelarna med magnetiska skivor är att de är standardiserade, har stor spridning och är snabba och billiga att läsa. Nackdelarna är att de är dyra i inköp samt känsliga för magnetfält och stötar. De kan raderas och skrivas om igen, vilket kan vara både en fördel och en nackdel, i arkivsammanhang oftast en nackdel.

Magnetiska band har stor lagringskapacitet och är billiga per megabyte. Nackdelarna är den långa åtkomsttiden, känsligheten för magnetfält och att de är dåligt standardiserade på marknaden.

Optisk lagringsmedia

Exempel på optiska medier är CD- och DVD-skivor. På optiska lagringsmedia lagras informationen i form av ett spiralmönster av gropar och upphöjningar som läses med hjälp av en laserstråle.

Fördelarna är att de är billiga i inköp och okänsliga för magnetfält. Läsarna är billiga, väl standardiserade och har en lång livslängd. Nackdelarna med optiska medier är att de är långsammare än hårddiskar.

En del skivor kan inte skrivas över, som CD-ROM där ROM står för Read Only Memory. Andra kan skrivas en gång (CD-R) eller flera gånger (CD-RW)

En CD består av tre skikt på en grund av polykarbonat. Informationsskiktet består av gropar och upphöjningar i en spiralform som är belagt med ett aluminium- eller guldskikt för reflektion och över detta ett skyddslager av lack. De finns olika typer av CD som regleras av ISO 9660-standarden. Man har diskuterat vilka skivor som är bäst för långtidslagring och en undersökning från Svensk Provningsanstalt (SP) visar att skivor med metallskikt, i första hand guld, har en längre hållbarhet.

DVD-format (Digital Versatile Disc) är en vidareutveckling av CD-ROM tekniken men med ännu tätare gropar och upphöjningar i sina spår. Även här sker avläsningen med laserteknik. Dock krävs en särskild DVD-spelare med mycket tunnare laserstråle. DVD-tekniken är sämre standardiserad än tekniken kring CD-skivor.

Magneto-optisk lagringsmedia

Magneto-optisk lagringsmedia är skivor som är ett mellanting mellan magnetiska och optiska lagringsmedier. De skrivs och läses med hjälp av laserstrålar, som de optiska skivorna, men bygger på magnetiska riktningsvinklar.

De är okänsliga för magnetfält, har lång livslängd och är skyddade i ett plasthölje. Nackdelarna är att de är långsamma, inte standardiserade. De kräver speciella läsenheter som är dyra i inköp.

SSD - Solid State Drive

SSD-minnen (eller flashminnen) används idag framför allt i digitalkameror, mp3-spelare, tv-spel, usb-minnen och datorernas bios men även som alternativ till hårddisken.

Den stora skillnaden mellan SSD och en vanlig hårddisk är att hårddisken har ett läshuvud, en rörlig arm som förflyttar sig för att skriva och läsa data från olika delar av skivan. SSD inte har några rörliga delar utan allt är elektroniskt istället för mekaniskt.

Ett SSD fungerar nästan som ett RAM-minne, förutom att SSD inte är beroende av strömförsörjning. Den tappar alltså inte sin information när strömmen bryts. Men precis som RAM-minnet arbetar SSD med transistorer och kondensatorer, skillnaden är att i RAM-minnet bildar en transistor och en kondensator en minnescell, medan SSD är uppbyggt av en trasistor med två ”gatar” (floating gate resp. control gate) och en kondensator.

SSD har flera fördelar jämfört med hårddiskar:

  • De arbetar ljudlöst eftersom det inte finns några rörliga delar

  • De håller en lägre temperatur

  • Energiförbrukningen blir lägre

  • Läshastigheten blir snabbare än med vanliga hårddiskar

  • De är fysiskt mindre och lättare

  • De kan lagras offline utan att tappa information

  • De är mycket mindre stötkänsliga än hårddisken

Samtidigt finns det vissa nackdelar:

  • Skrivhastigheten är i regel sämre

  • Jämfört med hårddisken är SSD dyrare

  • SSD har lägre lagringskapacitet än hårddisk

  • Slitage vid radering av sektorer påverkar livslängden. De är mindre lämpliga som lagringsmedia där data ofta skrivs in och raderas, som för ett operativsystem (gäller speciellt mlc, se nedan)

Lagringsmedia som bygger på SSD har en uppskattad livslängd på fem år, även om det finns uträkningar som tyder på en livslängd på ca 50 år för SSD-minnen som bygger på slc-tekniken.

SSC-diskarna blir allt billigare, delvis för att tillverkarna har gjort flera kompromisser för att sänka priserna. De säljer nu även diskar som redan har dåliga sektorer eftersom det är svårt att undvika vid tillverkningen. Därmed blir tillverkningskostnaden längre.

Computer Sweden (2007-07-04) beräknar kostnaden för en vanlig hårddisk avsedd för konsument vara mellan 1,50 och 2,50 kronor per GB medan en SSD för konsument skulle kosta knappt 24 kronor per GB.

SSD-tekniken består av två tekniker, nor och nand, samt olika varianter av dem:

  • Nor – hög läshastighet, bra för att lagra bios och liknande instruktioner. Sämre skrivhastighet och långsam radering av data. Inte lämplig för hög kapacitet som hårddiskar

  • Nand – hög läshastighet, bättre skrivhastighet än nor, klarar högre lagringskapacitet. Inte lämplig för exekverbara instruktioner

  • Nand single-level cell (slc) – minnesceller med en nivå. Hög överföringshastighet, låg effektförbrukning, god hållbarhet. Sektorerna bör klara att raderas 100.000 gånger. Dyrt att tillverka. Inte lika lämpliga för större minnen som mlc, även om det finns relativt stora SSD-diskar som bygger på slc

  • Nand multiple-level cell (mlc) – minnesceller med flera nivåer. Låg kostnad, hög kapacitet. Sämre hållbarhet, sektorerna klarar av att raderas ungefär 10.000 gånger. Långsammare än slc

  • Hybrid ssd-diskar (slc och mlc) – innehåller både slc och mlc. Bättre livslängd och prestanda, lägre effektförbrukning. Kostnadsmässigt dyrare än enbart mlc, men mycket billigare än enbart slc-diskar. Mellanting även när det gäller livslängd

Hybriddiskar

Vanliga hårddiskar som förses med ett flashminne ger snabbare dataflöden och även lägre elförbrukning. Alla operativsystem stöder ännu inte detta. Denna typ av diskar är inte lämpliga för alla typer av användning då det finns en minneseffekt som gör dem olämpliga om man läser samma objekt väldigt många gånger.

Holgrafisk lagring

En teknik som gör det möjligt att lagra 60 gånger så stora mängder data per kvadratcentimeter än med dvd. I holografiska minnen representeras databitarna  av ett svartvitt rutmönster med ungefär en miljon rutor, alltså en megabit. Varje sådant mönster lagras som en holografisk bild på en fläck i minnet.