ذخیره سازی داده های کامپیوتری

از ویکیپدیا، دانشنامه آزاد
پرش به ناوبری پرش به جستجو

گیگابایت SDRAM نصب شده در رایانه . نمونه ای از ذخیره سازی اولیه
15  گیگابایت هارد دیسک PATA (HDD) از سال 1999. هنگامی که به رایانه متصل می شود به عنوان حافظه ثانویه عمل می کند.
کارتریج نوار 160  گیگابایتی SDLT ، نمونه ای از ذخیره سازی آفلاین . هنگامی که در یک کتابخانه نوار روباتیک استفاده می شود ، در عوض به عنوان ذخیره سازی سوم طبقه بندی می شود.
خواندن/نوشتن درایو DVD با پایه برای رسانه گسترده

ذخیره سازی داده های رایانه ای فناوری متشکل از اجزای رایانه و رسانه های ضبط است که برای نگهداری داده های دیجیتال استفاده می شود. این یک عملکرد اصلی و جزء اساسی کامپیوترها است. [1] : 15-16 

واحد پردازش مرکزی (CPU) یک کامپیوتر چیزی است که داده ها را با انجام محاسبات دستکاری می کند. در عمل، تقریباً همه رایانه‌ها از یک سلسله مراتب ذخیره‌سازی استفاده می‌کنند ، [1] : 468-473  که گزینه‌های ذخیره‌سازی سریع اما گران و کوچک را نزدیک به CPU و گزینه‌های کندتر اما کم‌هزینه‌تر و بزرگ‌تر را دورتر قرار می‌دهد. به طور کلی فناوری‌های فرار سریع (که داده‌ها را در صورت قطع برق از دست می‌دهند) به عنوان "حافظه" نامیده می‌شوند، در حالی که فناوری‌های پایدار کندتر به عنوان "ذخیره‌سازی" نامیده می‌شوند.

حتی اولین طراحی های کامپیوتری، موتور تحلیلی چارلز بابیج و ماشین تحلیلی پرسی لودگیت ، به وضوح بین پردازش و حافظه تمایز قائل شدند (ببیج اعداد را به عنوان چرخش چرخ دنده ها ذخیره می کرد، در حالی که لودگیت اعداد را به عنوان جابجایی میله ها در شاتل ها ذخیره می کرد). این تمایز در معماری Von Neumann گسترش یافت ، جایی که CPU از دو بخش اصلی تشکیل شده است: واحد کنترل و واحد منطق حسابی (ALU). اولی جریان داده بین CPU و حافظه را کنترل می کند، در حالی که دومی عملیات حسابی و منطقی را روی داده ها انجام می دهد.

کارکرد

بدون مقدار قابل توجهی حافظه، یک کامپیوتر صرفاً قادر به انجام عملیات ثابت و خروجی فوری نتیجه است. برای تغییر رفتارش باید دوباره پیکربندی شود. این برای دستگاه هایی مانند ماشین حساب میز ، پردازنده سیگنال دیجیتال و سایر دستگاه های تخصصی قابل قبول است. ماشین های فون نویمان در داشتن حافظه ای که دستورالعمل ها و داده های عملیاتی خود را در آن ذخیره می کنند، متفاوت هستند. [1] : 20  چنین رایانه هایی از این نظر تطبیق پذیرتر هستند که نیازی به پیکربندی مجدد سخت افزار برای هر برنامه جدید ندارند، بلکه می توانند به سادگی دوباره برنامه ریزی شوند.با دستورالعمل های جدید در حافظه؛ آنها همچنین تمایل به طراحی ساده‌تر دارند، زیرا یک پردازنده نسبتاً ساده ممکن است حالت بین محاسبات متوالی را برای ایجاد نتایج رویه‌ای پیچیده حفظ کند. اکثر کامپیوترهای مدرن ماشین های فون نویمان هستند.

سازماندهی و نمایندگی داده ها

یک کامپیوتر دیجیتال مدرن داده ها را با استفاده از سیستم اعداد باینری نشان می دهد . متن، اعداد، تصاویر، صدا، و تقریباً هر شکل دیگری از اطلاعات را می‌توان به رشته‌ای از بیت‌ها یا ارقام دودویی تبدیل کرد که هر کدام دارای ارزش 0 یا 1 هستند. رایج‌ترین واحد ذخیره‌سازی بایت است که برابر است. تا 8 بیت یک قطعه اطلاعات را می توان توسط هر رایانه یا دستگاهی که فضای ذخیره سازی آن به اندازه کافی بزرگ است برای نمایش دودویی قطعه اطلاعات یا به سادگی داده ها مدیریت کرد. به عنوان مثال، آثار کامل شکسپیر ، در حدود 1250 صفحه چاپ شده، می تواند در حدود پنج مگابایت ذخیره شود.(40 میلیون بیت) با یک بایت در هر کاراکتر.

داده ها با اختصاص یک الگوی بیت به هر کاراکتر ، رقم یا شی چند رسانه ای کدگذاری می شوند. استانداردهای زیادی برای رمزگذاری وجود دارد (مثلاً رمزگذاری کاراکترها مانند ASCII ، رمزگذاری های تصویر مانند JPEG ، رمزگذاری های ویدیویی مانند MPEG-4 ).

با افزودن بیت ها به هر واحد رمزگذاری شده، افزونگی به رایانه این امکان را می دهد که هم خطاهای داده های کدگذاری شده را تشخیص دهد و هم آنها را بر اساس الگوریتم های ریاضی تصحیح کند. خطاها معمولاً در احتمال کم به دلیل چرخش مقدار بیت تصادفی یا "خستگی بیت فیزیکی"، از دست دادن بیت فیزیکی در ذخیره سازی توانایی آن برای حفظ یک مقدار قابل تشخیص (0 یا 1)، یا به دلیل خطاهای بین یا درون رخ می دهند. ارتباطات کامپیوتری یک چرخش بیت تصادفی (مثلاً به دلیل تابش تصادفی) معمولاً با تشخیص اصلاح می شود. یک بیت یا گروهی از بیت‌های فیزیکی نادرست (همیشه بیت معیوب خاص مشخص نیست؛ تعریف گروه به دستگاه ذخیره‌سازی خاصی بستگی دارد) معمولاً به‌طور خودکار حصار می‌کشند، دستگاه از استفاده خارج می‌کند و با گروه معادل عملکرد دیگری جایگزین می‌شود. در دستگاه، جایی که مقادیر بیت تصحیح شده (در صورت امکان) بازیابی می شوند. روش بررسی افزونگی چرخه ای (CRC) معمولاً در ارتباطات و ذخیره سازی برای تشخیص خطا استفاده می شود. سپس یک خطای شناسایی شده دوباره امتحان می شود.

روش‌های فشرده‌سازی داده‌ها در بسیاری از موارد (مانند پایگاه‌داده) اجازه می‌دهند تا رشته‌ای از بیت‌ها را با یک رشته بیت کوتاه‌تر نشان دهند ("فشرده کردن") و در صورت نیاز رشته اصلی را بازسازی کنند ("فشرده کردن"). این از فضای ذخیره‌سازی کمتری (ده‌ها درصد) برای بسیاری از انواع داده‌ها به قیمت محاسبات بیشتر استفاده می‌کند (در صورت نیاز فشرده و از حالت فشرده خارج می‌شود). تجزیه و تحلیل مبادله بین صرفه جویی در هزینه ذخیره سازی و هزینه های محاسبات مربوطه و تاخیرهای احتمالی در دسترس بودن داده ها قبل از تصمیم گیری در مورد فشرده نگه داشتن داده های خاص انجام می شود یا خیر.

به دلایل امنیتی ، انواع خاصی از داده ها (مثلاً اطلاعات کارت اعتباری) ممکن است به صورت رمزگذاری شده در فضای ذخیره سازی نگهداری شوند تا از امکان بازسازی اطلاعات غیرمجاز از تکه هایی از عکس های فوری ذخیره سازی جلوگیری شود.

سلسله مراتب ذخیره سازی

اشکال مختلف ذخیره سازی، بر اساس فاصله آنها از واحد پردازش مرکزی تقسیم می شود . اجزای اساسی یک کامپیوتر همه منظوره عبارتند از واحد حساب و منطق ، مدار کنترل ، فضای ذخیره سازی و دستگاه های ورودی/خروجی . فناوری و ظرفیت مانند رایانه های خانگی معمولی در حدود سال 2005.

به طور کلی، هرچه یک فضای ذخیره سازی در سلسله مراتب کمتر باشد، پهنای باند آن کمتر و تأخیر دسترسی آن از CPU بیشتر می شود. این تقسیم بندی سنتی ذخیره سازی به ذخیره سازی اولیه، ثانویه، سوم و آفلاین نیز بر اساس هزینه هر بیت هدایت می شود.

در استفاده امروزی، حافظه معمولاً حافظه دسترسی تصادفی خواندن و نوشتن ذخیره سازی نیمه هادی است ، معمولاً DRAM (رم پویا) یا سایر اشکال ذخیره سازی سریع اما موقت. فضای ذخیره‌سازی شامل دستگاه‌های ذخیره‌سازی و رسانه‌های آنها است که مستقیماً توسط CPU قابل دسترسی نیستند ( ذخیره‌سازی ثانویه یا سوم )، معمولاً درایوهای دیسک سخت ، درایوهای دیسک نوری و سایر دستگاه‌های کندتر از RAM اما غیرفرار (حفظ محتویات در صورت خاموش شدن). [2]

از لحاظ تاریخی، حافظه را حافظه اصلی ، حافظه اصلی ، حافظه واقعی یا حافظه داخلی می نامند . در همین حال، دستگاه‌های ذخیره‌سازی غیرفرار به عنوان ذخیره‌سازی ثانویه ، حافظه خارجی یا ذخیره‌سازی کمکی/پیرامونی نامیده می‌شوند .

ذخیره سازی اولیه

حافظه اصلی (همچنین به عنوان حافظه اصلی ، حافظه داخلی یا حافظه اصلی نیز شناخته می‌شود)، که اغلب به سادگی به عنوان حافظه شناخته می‌شود، تنها حافظه‌ای است که مستقیماً در دسترس CPU است. CPU به طور مداوم دستورالعمل های ذخیره شده در آنجا را می خواند و در صورت نیاز آنها را اجرا می کند. هر داده ای که به طور فعال روی آن عمل می شود نیز به روشی یکسان در آنجا ذخیره می شود.

از لحاظ تاریخی، کامپیوترهای اولیه از خطوط تاخیر ، لوله‌های ویلیامز یا درام‌های مغناطیسی دوار به عنوان ذخیره‌سازی اولیه استفاده می‌کردند. تا سال 1954، آن روش‌های غیرقابل اعتماد بیشتر با حافظه هسته مغناطیسی جایگزین شدند . حافظه هسته تا دهه 1970، زمانی که پیشرفت در فناوری مدارهای مجتمع به حافظه نیمه هادی اجازه داد تا از نظر اقتصادی رقابتی شود ، غالب باقی ماند .

این منجر به حافظه با دسترسی تصادفی مدرن (RAM) شد. اندازه کوچک، سبک، اما در عین حال بسیار گران است. انواع خاصی از RAM که برای ذخیره سازی اولیه استفاده می شود ، فرار هستند ، به این معنی که در صورت عدم تغذیه، اطلاعات را از دست می دهند. علاوه بر ذخیره برنامه های باز شده، به عنوان حافظه پنهان دیسک و بافر نوشتن برای بهبود عملکرد خواندن و نوشتن عمل می کند. سیستم‌های عامل ظرفیت رم را برای ذخیره‌سازی تا زمانی که نرم‌افزار در حال اجرا به آن نیاز نداشته باشد، قرض می‌گیرند. [3] حافظه یدکی را می توان به عنوان درایو RAM برای ذخیره موقت داده ها با سرعت بالا استفاده کرد.

همانطور که در نمودار نشان داده شده است، به طور سنتی، علاوه بر رم با ظرفیت بزرگ، دو لایه فرعی دیگر از حافظه اصلی وجود دارد:

  • رجیسترهای پردازنده در داخل پردازنده قرار دارند. هر رجیستر معمولاً یک کلمه از داده (اغلب 32 یا 64 بیت) را در خود جای می دهد. دستورالعمل های CPU به واحد منطق حسابی دستور می دهد تا محاسبات مختلف یا سایر عملیات را روی این داده ها (یا با کمک آن) انجام دهد. رجیسترها سریعترین نوع ذخیره سازی اطلاعات کامپیوتری هستند.
  • حافظه پنهان پردازنده یک مرحله میانی بین رجیسترهای فوق سریع و حافظه اصلی بسیار کندتر است. این فقط برای بهبود عملکرد رایانه ها معرفی شد. بیشتر اطلاعاتی که به طور فعال در حافظه اصلی استفاده می شود، فقط در حافظه نهان کپی می شود، که سریعتر است، اما ظرفیت بسیار کمتری دارد. از سوی دیگر، حافظه اصلی بسیار کندتر است، اما ظرفیت ذخیره سازی بسیار بیشتری نسبت به رجیسترهای پردازنده دارد. راه اندازی کش سلسله مراتبی چند سطحی نیز معمولاً مورد استفاده قرار می گیرد - حافظه نهان اولیه کوچکترین، سریعترین و در داخل پردازنده قرار دارد. کش ثانویه تا حدودی بزرگتر و کندتر است.

حافظه اصلی به طور مستقیم یا غیر مستقیم از طریق یک گذرگاه حافظه به واحد پردازش مرکزی متصل می شود . این در واقع دو گذرگاه است (نه در نمودار): یک گذرگاه آدرس و یک گذرگاه داده . CPU ابتدا یک عدد را از طریق یک گذرگاه آدرس می فرستد، عددی به نام آدرس حافظه ، که مکان مورد نظر داده ها را نشان می دهد. سپس با استفاده از گذرگاه داده، داده ها را در سلول های حافظه می خواند یا می نویسد . علاوه بر این، یک واحد مدیریت حافظه (MMU) یک دستگاه کوچک بین CPU و RAM است که آدرس حافظه واقعی را دوباره محاسبه می کند، به عنوان مثال برای ارائه انتزاعی از حافظه مجازی یا وظایف دیگر.

از آنجایی که انواع رم های مورد استفاده برای ذخیره سازی اولیه فرار هستند (هنگام راه اندازی اولیه نمی شوند)، رایانه ای که فقط حاوی چنین فضای ذخیره سازی باشد منبعی برای خواندن دستورالعمل ها برای راه اندازی رایانه ندارد. از این رو، حافظه اولیه غیر فرار حاوی یک برنامه راه اندازی کوچک ( BIOS ) برای بوت استرپ کامپیوتر استفاده می شود، یعنی برای خواندن یک برنامه بزرگتر از حافظه ثانویه غیر فرار به RAM و شروع به اجرای آن. یک فناوری غیر فرار که برای این منظور استفاده می شود، ROM نامیده می شود، برای حافظه فقط خواندنی (اصطلاحات ممکن است تا حدودی گیج کننده باشد زیرا اکثر انواع ROM نیز قابلیت دسترسی تصادفی را دارند ).

بسیاری از انواع "ROM" به معنای واقعی کلمه فقط خواندنی نیستند ، زیرا به روز رسانی آنها امکان پذیر است. با این حال کند است و حافظه باید در بخش‌های زیادی پاک شود تا بتوان آن را دوباره نوشت. برخی از سیستم های جاسازی شده برنامه ها را مستقیماً از ROM (یا مشابه) اجرا می کنند، زیرا چنین برنامه هایی به ندرت تغییر می کنند. کامپیوترهای استاندارد برنامه‌های غیر ابتدایی را در رام ذخیره نمی‌کنند، بلکه از ظرفیت‌های بزرگ ذخیره‌سازی ثانویه استفاده می‌کنند، که همچنین غیرفرار است و به همان اندازه پرهزینه نیست.

اخیراً ذخیره‌سازی اولیه و ذخیره‌سازی ثانویه در برخی کاربردها به آنچه در تاریخ به ترتیب ذخیره‌سازی ثانویه و ذخیره‌سازی ثالثی خوانده می‌شد، اشاره دارد. [4]

ذخیره سازی ثانویه

یک هارد دیسک (HDD) با پوشش محافظ برداشته شده است

حافظه ثانویه (همچنین به عنوان حافظه خارجی یا ذخیره سازی کمکی شناخته می شود ) با حافظه اصلی تفاوت دارد زیرا به طور مستقیم توسط CPU قابل دسترسی نیست. کامپیوتر معمولا از کانال های ورودی/خروجی خود برای دسترسی به حافظه ثانویه و انتقال داده های مورد نظر به حافظه اصلی استفاده می کند. ذخیره سازی ثانویه غیر فرار است (داده ها را زمانی که برق آن قطع می شود حفظ می کند). سیستم‌های رایانه‌ای مدرن معمولاً دو مرتبه ذخیره‌سازی ثانویه بیشتری نسبت به ذخیره‌سازی اولیه دارند، زیرا ذخیره‌سازی ثانویه ارزان‌تر است.

در کامپیوترهای مدرن، معمولا از هارد دیسک (HDD) یا درایوهای حالت جامد (SSD) به عنوان حافظه ثانویه استفاده می شود. زمان دسترسی به ازای هر بایت برای HDD یا SSD معمولاً بر حسب میلی ثانیه (یک هزارم ثانیه) اندازه گیری می شود، در حالی که زمان دسترسی به ازای هر بایت برای ذخیره سازی اولیه در نانوثانیه (یک میلیاردم ثانیه) اندازه گیری می شود. بنابراین، ذخیره سازی ثانویه به طور قابل توجهی کندتر از ذخیره سازی اولیه است. دستگاه های ذخیره سازی نوری چرخان ، مانند درایوهای CD و DVD ، حتی زمان دسترسی طولانی تری دارند. نمونه های دیگر از فناوری های ذخیره سازی ثانویه شامل درایوهای فلش USB ، فلاپی دیسک ،نوار مغناطیسی ، نوار کاغذی ، کارت های پانچ شده و دیسک های رم .

هنگامی که هد خواندن/نوشتن دیسک در هارد دیسک به محل مناسب و داده ها رسید، دسترسی به داده های بعدی در مسیر بسیار سریع است. برای کاهش زمان جستجو و تأخیر چرخشی، داده ها به و از دیسک ها در بلوک های بزرگ به هم پیوسته منتقل می شوند. دسترسی متوالی یا بلوکی روی دیسک‌ها مرتباً سریع‌تر از دسترسی تصادفی است، و بسیاری از پارادایم‌های پیچیده برای طراحی الگوریتم‌های کارآمد بر اساس دسترسی متوالی و بلوکی توسعه داده شده‌اند. راه دیگر برای کاهش گلوگاه ورودی/خروجی استفاده از چندین دیسک به صورت موازی به منظور افزایش پهنای باند بین حافظه اولیه و ثانویه است. [5]

ذخیره سازی ثانویه اغلب بر اساس فرمت سیستم فایل قالب بندی می شود، که انتزاع لازم برای سازماندهی داده ها در فایل ها و دایرکتوری ها را فراهم می کند ، در حالی که همچنین ابرداده هایی را ارائه می دهد که مالک یک فایل خاص، زمان دسترسی، مجوزهای دسترسی و سایر اطلاعات را توصیف می کند.

اکثر سیستم‌عامل‌های کامپیوتری از مفهوم حافظه مجازی استفاده می‌کنند که امکان استفاده از ظرفیت ذخیره‌سازی اولیه بیشتر از آنچه که به صورت فیزیکی در سیستم موجود است را می‌دهد. هنگامی که حافظه اولیه پر می شود، سیستم قطعات ( صفحات ) که کمترین استفاده را دارند به یک فایل مبادله یا فایل صفحه در حافظه ثانویه منتقل می کند و بعداً در صورت نیاز آنها را بازیابی می کند. اگر تعداد زیادی از صفحات به حافظه ثانویه کندتر منتقل شوند، عملکرد سیستم کاهش می یابد.

ذخیره سازی سوم

یک کتابخانه بزرگ نواری ، با کارتریج‌های نواری که در قفسه‌های جلویی قرار گرفته‌اند، و یک بازوی روباتیک در پشت حرکت می‌کند. ارتفاع قابل مشاهده کتابخانه حدود 180 سانتی متر است.

ذخیره سازی سوم یا حافظه سوم [6] یک سطح کمتر از ذخیره سازی ثانویه است. به طور معمول، این شامل یک مکانیسم روباتیک است که طبق خواسته های سیستم، رسانه های ذخیره سازی جمعی قابل جابجایی را در یک دستگاه ذخیره سازی سوار (درج) و جدا می کند. چنین داده هایی اغلب قبل از استفاده در حافظه ثانویه کپی می شوند. این در درجه اول برای بایگانی اطلاعاتی که به ندرت به آنها دسترسی پیدا می کند استفاده می شود زیرا بسیار کندتر از ذخیره سازی ثانویه است (مثلاً 5-60 ثانیه در مقابل 1-10 میلی ثانیه). این در درجه اول برای ذخیره‌سازی داده‌های فوق‌العاده بزرگ، بدون اپراتورهای انسانی قابل دسترسی است. نمونه‌های معمولی عبارتند از کتابخانه‌های نوار و جوک‌باکس‌های نوری .

هنگامی که یک کامپیوتر نیاز به خواندن اطلاعات از ذخیره سازی سوم دارد، ابتدا با یک پایگاه داده کاتالوگ مشورت می کند تا مشخص کند کدام نوار یا دیسک حاوی اطلاعات است. در مرحله بعد، کامپیوتر به یک بازوی روباتیک دستور می دهد تا رسانه را بیاورد و آن را در یک درایو قرار دهد. هنگامی که کامپیوتر خواندن اطلاعات را به پایان رساند، بازوی رباتیک رسانه را به جای خود در کتابخانه برمی گرداند.

ذخیره سازی ثالثی همچنین به عنوان ذخیره سازی نزدیک شناخته می شود زیرا "نزدیک به آنلاین" است. تمایز رسمی بین ذخیره سازی آنلاین، نزدیک و آفلاین عبارت است از: [7]

  • فضای ذخیره سازی آنلاین بلافاصله برای I/O در دسترس است.
  • ذخیره سازی نزدیک فوراً در دسترس نیست، اما می توان آن را به سرعت و بدون دخالت انسان به صورت آنلاین ساخت.
  • ذخیره سازی آفلاین فوراً در دسترس نیست و برای آنلاین شدن نیاز به مداخله انسانی دارد.

به عنوان مثال، درایوهای دیسک سخت در حال چرخش همیشه روشن، ذخیره‌سازی آنلاین هستند، در حالی که درایوهای چرخشی که به‌طور خودکار به پایین می‌چرخند، مانند آرایه‌های عظیم دیسک‌های بیکار ( MAID )، ذخیره‌سازی نزدیک به خط هستند. رسانه های قابل جابجایی مانند کارتریج های نوار که می توانند به طور خودکار بارگذاری شوند، مانند کتابخانه های نوار ، ذخیره سازی نزدیک به خط هستند، در حالی که کارتریج های نواری که باید به صورت دستی بارگذاری شوند، ذخیره سازی آفلاین هستند.

ذخیره سازی آفلاین

ذخیره سازی آفلاین یک ذخیره سازی داده های رایانه ای بر روی یک رسانه یا دستگاهی است که تحت کنترل واحد پردازش نیست. [8] این رسانه معمولاً در یک دستگاه ذخیره‌سازی ثانویه یا سوم ضبط می‌شود و سپس به صورت فیزیکی حذف یا قطع می‌شود. قبل از اینکه رایانه بتواند دوباره به آن دسترسی پیدا کند، باید توسط یک اپراتور انسانی وارد یا متصل شود. برخلاف ذخیره سازی سوم، بدون تعامل انسانی نمی توان به آن دسترسی داشت.

ذخیره سازی آفلاین برای انتقال اطلاعات استفاده می شود ، زیرا رسانه جدا شده به راحتی می تواند به صورت فیزیکی منتقل شود. علاوه بر این، برای موارد فاجعه مفید است، به عنوان مثال، یک آتش سوزی داده های اصلی را از بین می برد، یک رسانه در یک مکان از راه دور تحت تاثیر قرار نمی گیرد و بازیابی فاجعه را امکان پذیر می کند . ذخیره‌سازی آفلاین امنیت عمومی اطلاعات را افزایش می‌دهد، زیرا از نظر فیزیکی از طریق رایانه غیرقابل دسترسی است و محرمانگی یا یکپارچگی داده‌ها نمی‌تواند تحت تأثیر تکنیک‌های حمله مبتنی بر رایانه قرار گیرد. همچنین، اگر اطلاعات ذخیره شده برای اهداف آرشیوی به ندرت قابل دسترسی باشد، ذخیره سازی خارج از خط هزینه کمتری نسبت به ذخیره سازی سوم دارد.

در رایانه‌های شخصی مدرن، بیشتر رسانه‌های ذخیره‌سازی ثانویه و سوم نیز برای ذخیره‌سازی آفلاین استفاده می‌شوند. دیسک‌های نوری و دستگاه‌های فلش مموری محبوب‌ترین و تا حد بسیار کمتری هارد دیسک‌های قابل جابجایی هستند. در مصارف سازمانی، نوار مغناطیسی غالب است. نمونه های قدیمی تر فلاپی دیسک، دیسک فشرده یا کارت های پانچ هستند.

ویژگی های ذخیره سازی

یک ماژول 1 گیگابایتی از رم DDR2 لپ تاپ

فن آوری های ذخیره سازی در تمام سطوح سلسله مراتب ذخیره سازی را می توان با ارزیابی ویژگی های اصلی خاص و همچنین اندازه گیری ویژگی های خاص برای یک پیاده سازی خاص متمایز کرد. این ویژگی های اصلی عبارتند از: نوسان، تغییرپذیری، دسترسی و آدرس پذیری. برای هر پیاده سازی خاصی از هر فناوری ذخیره سازی، ویژگی هایی که ارزش اندازه گیری دارند ظرفیت و عملکرد هستند.

بررسی اجمالی
مشخصه درایو هارد دیسک دیسک نوری فلش مموری حافظه دسترسی تصادفی نوار خطی باز
فن آوری دیسک مغناطیسی پرتو لیزر نیمه هادی نوار کاست
نوسان خیر خیر خیر فرار خیر
دسترسی تصادفی آره آره آره آره خیر
تأخیر (زمان دسترسی) ~ 15 میلی ثانیه (سریع) ~150 میلی‌ثانیه (متوسط) هیچکدام (فوری) هیچکدام (فوری) عدم دسترسی تصادفی (بسیار کند)
کنترل کننده درونی؛ داخلی خارجی درونی؛ داخلی درونی؛ داخلی خارجی
شکست با از دست دادن اطلاعات قریب الوقوع سقوط سر - مدار -
تشخیص خطا تشخیصی ( هوشمند ) اندازه گیری میزان خطا با کاهش نرخ انتقال نشان داده شده است (ذخیره سازی کوتاه مدت) ناشناس
قیمت هر فضا کم کم بالا خیلی بالا درایوهای بسیار کم (اما گران قیمت)
قیمت هر واحد در حد متوسط کم در حد متوسط بالا درایوهای متوسط ​​(اما گران قیمت)
برنامه اصلی بایگانی میان مدت، سرور، گسترش ذخیره سازی ایستگاه کاری آرشیو طولانی مدت، توزیع نسخه چاپی الکترونیک قابل حمل؛ سیستم عامل به موقع آرشیو بلند مدت

نوسانات

حافظه غیر فرار اطلاعات ذخیره شده را حفظ می کند حتی اگر دائماً با برق تامین نشود. برای ذخیره سازی طولانی مدت اطلاعات مناسب است. حافظه فرار برای حفظ اطلاعات ذخیره شده به توان ثابت نیاز دارد. سریع‌ترین فناوری‌های حافظه، فناوری‌های فرار هستند، اگرچه این یک قانون جهانی نیست. از آنجایی که ذخیره سازی اولیه باید بسیار سریع باشد، عمدتاً از حافظه فرار استفاده می کند.

حافظه با دسترسی تصادفی پویا شکلی از حافظه فرار است که همچنین نیازمند بازخوانی و بازنویسی متناوب اطلاعات ذخیره شده، یا به روز رسانی است، در غیر این صورت ناپدید می شود. حافظه با دسترسی تصادفی استاتیک شکلی از حافظه فرار شبیه به DRAM است، با این استثنا که تا زمانی که برق اعمال می شود، هرگز نیازی به تجدید ندارد. وقتی منبع تغذیه قطع شود محتوای خود را از دست می دهد.

یک منبع تغذیه بدون وقفه (UPS) می تواند برای دادن یک پنجره زمانی کوتاه به رایانه برای انتقال اطلاعات از ذخیره سازی فرار اولیه به ذخیره سازی غیرفرار قبل از اتمام باتری ها استفاده شود. برخی از سیستم ها، به عنوان مثال EMC Symmetrix ، دارای باتری های یکپارچه ای هستند که ذخیره سازی فرار را برای چند دقیقه حفظ می کنند.

تغییرپذیری

ذخیره سازی خواندن/نوشتن یا ذخیره سازی قابل تغییر
اجازه می دهد تا اطلاعات در هر زمان بازنویسی شوند. یک کامپیوتر بدون مقداری ذخیره‌سازی خواندن/نوشتن برای اهداف ذخیره‌سازی اولیه، برای بسیاری از کارها بی‌فایده خواهد بود. رایانه‌های مدرن معمولاً از ذخیره‌سازی خواندن/نوشتن نیز برای ذخیره‌سازی ثانویه استفاده می‌کنند.
نوشتن آهسته، ذخیره سازی سریع خواندن
ذخیره‌سازی خواندن/نوشتن که اجازه می‌دهد اطلاعات چندین بار بازنویسی شوند، اما عملیات نوشتن بسیار کندتر از عملیات خواندن است. به عنوان مثال می توان به CD-RW و SSD اشاره کرد.
یکبار ذخیره سازی بنویسید
Write Once Read Many (WORM) اجازه می دهد تا اطلاعات فقط یک بار در نقطه ای پس از ساخت نوشته شود. به عنوان مثال می توان به حافظه فقط خواندنی قابل برنامه ریزی نیمه هادی و CD-R اشاره کرد.
ذخیره سازی فقط خواندنی
اطلاعات ذخیره شده در زمان ساخت را حفظ می کند. به عنوان مثال می توان به آی سی های رام ماسک و سی دی رام اشاره کرد.

قابلیت دسترسی

دسترسی تصادفی
هر مکان در فضای ذخیره سازی می تواند در هر لحظه و تقریباً در همان زمان قابل دسترسی باشد. چنین ویژگی برای ذخیره سازی اولیه و ثانویه مناسب است. اکثر حافظه های نیمه هادی و درایوهای دیسک دسترسی تصادفی را فراهم می کنند، اگرچه فقط حافظه های فلش از دسترسی تصادفی بدون تأخیر پشتیبانی می کنند ، زیرا هیچ قطعه مکانیکی نیازی به جابجایی ندارد.
دسترسی متوالی
دسترسی به اطلاعات به ترتیب پشت سر هم خواهد بود. بنابراین زمان دسترسی به یک بخش خاص از اطلاعات بستگی به این دارد که آخرین بار به کدام قسمت از اطلاعات دسترسی پیدا کرده است. چنین مشخصه ای برای ذخیره سازی خارج از خط است.

آدرس پذیری

مکان آدرس پذیر
هر واحد اطلاعاتی که به صورت جداگانه در دسترس است در ذخیره سازی با آدرس حافظه عددی خود انتخاب می شود . در رایانه‌های مدرن، فضای ذخیره‌سازی آدرس‌پذیر مکان معمولاً به فضای ذخیره‌سازی اولیه محدود می‌شود که در داخل توسط برنامه‌های رایانه‌ای قابل دسترسی است، زیرا آدرس‌پذیری مکان بسیار کارآمد است، اما برای انسان‌ها سنگین است.
فایل آدرس پذیر
اطلاعات به فایل هایی با طول متغیر تقسیم می شود و یک فایل خاص با فهرست و نام فایل های قابل خواندن توسط انسان انتخاب می شود. دستگاه زیربنایی هنوز قابل آدرس دهی مکان است، اما سیستم عامل یک کامپیوتر انتزاع سیستم فایل را برای درک بیشتر عملیات فراهم می کند. در رایانه های مدرن، ذخیره سازی ثانویه، سوم و آفلاین از سیستم های فایل استفاده می کنند.
قابل آدرس دهی محتوا
هر واحد اطلاعاتی که به صورت جداگانه قابل دسترسی است بر اساس (بخشی از) محتویات ذخیره شده در آنجا انتخاب می شود. ذخیره‌سازی آدرس‌پذیر محتوا را می‌توان با استفاده از نرم‌افزار (برنامه رایانه‌ای) یا سخت‌افزار (دستگاه رایانه) پیاده‌سازی کرد، که سخت‌افزار گزینه‌ای سریع‌تر اما گران‌تر است. حافظه آدرس‌پذیر محتوای سخت‌افزار اغلب در حافظه پنهان CPU رایانه استفاده می‌شود .

ظرفیت

ظرفیت خام
مجموع اطلاعات ذخیره شده ای که یک دستگاه یا رسانه ذخیره سازی می تواند نگه دارد. به صورت کمیت بیت یا بایت بیان می شود (مثلاً 10.4 مگابایت ).
تراکم ذخیره سازی حافظه
فشرده بودن اطلاعات ذخیره شده این ظرفیت ذخیره سازی یک رسانه است که با واحد طول، مساحت یا حجم تقسیم می شود (به عنوان مثال 1.2 مگابایت در هر اینچ مربع).

عملکرد

تاخیر
زمانی که برای دسترسی به یک مکان خاص در ذخیره سازی لازم است. واحد اندازه گیری مربوطه معمولاً نانوثانیه برای ذخیره سازی اولیه، میلی ثانیه برای ذخیره سازی ثانویه و دوم برای ذخیره سازی سوم است. ممکن است منطقی باشد که تأخیر خواندن و نوشتن (مخصوصاً برای حافظه غیر فرار) را از هم جدا کنید و در صورت دسترسی متوالی، حداقل، حداکثر و متوسط ​​تأخیر.
توان عملیاتی
سرعتی که اطلاعات را می توان از ذخیره یا در آن نوشت. در ذخیره سازی داده های کامپیوتری، توان عملیاتی معمولاً بر حسب مگابایت در ثانیه (MB/s) بیان می شود، اگرچه ممکن است از نرخ بیت نیز استفاده شود. مانند تأخیر، نرخ خواندن و نوشتن ممکن است نیاز به تفکیک داشته باشند. همچنین دسترسی متوالی به رسانه، برخلاف تصادفی، معمولاً حداکثر توان عملیاتی را به همراه دارد.
دانه دانه بودن
اندازه بزرگ‌ترین «تکه» داده‌ای که می‌توان به‌طور مؤثر به‌عنوان یک واحد به آن دسترسی پیدا کرد، مثلاً بدون ایجاد تأخیر اضافی.
قابلیت اطمینان
احتمال تغییر مقدار بیت خود به خودی تحت شرایط مختلف یا میزان شکست کلی .

برای اندازه گیری عملکرد IO در لینوکس می توان از ابزارهایی مانند hdparm و sar استفاده کرد.

مصرف انرژی

  • دستگاه‌های ذخیره‌سازی که مصرف فن را کاهش می‌دهند، به‌طور خودکار در هنگام عدم فعالیت خاموش می‌شوند و هارددیسک‌های کم مصرف می‌توانند مصرف انرژی را تا ۹۰ درصد کاهش دهند. [9] [10]
  • هارد دیسک های 2.5 اینچی اغلب انرژی کمتری نسبت به هارد دیسک های بزرگتر مصرف می کنند. [11] [12] درایوهای حالت جامد با ظرفیت کم هیچ قطعه متحرکی ندارند و نسبت به هارد دیسک ها انرژی کمتری مصرف می کنند. [13] [14] [15] همچنین، حافظه ممکن است انرژی بیشتری نسبت به هارد دیسک مصرف کند. [15] کش های بزرگ، که برای جلوگیری از برخورد به دیوار حافظه استفاده می شوند ، ممکن است مقدار زیادی انرژی مصرف کنند.

امنیت

رمزگذاری کامل دیسک ، رمزگذاری حجم و دیسک مجازی، و یا رمزگذاری فایل/پوشه به راحتی برای اکثر دستگاه های ذخیره سازی در دسترس است. [16]

رمزگذاری حافظه سخت‌افزاری در معماری اینتل موجود است و از رمزگذاری کل حافظه (TME) و رمزگذاری حافظه دانه‌ای صفحه با کلیدهای متعدد (MKTME) پشتیبانی می‌کند. [17] [18] و در نسل SPARC M7 از اکتبر 2015. [19]

آسیب پذیری و قابلیت اطمینان

هشدار نرم افزار SMART حاکی از خرابی قریب الوقوع هارد دیسک است

انواع متمایز ذخیره سازی داده ها دارای نقاط خرابی مختلف و روش های مختلفی برای تجزیه و تحلیل خرابی پیش بینی کننده هستند.

آسیب‌پذیری‌هایی که می‌توانند فوراً منجر به از دست رفتن کل شوند عبارتند از خراب شدن سر در هارد دیسک‌های مکانیکی و خرابی قطعات الکترونیکی در حافظه فلش.

تشخیص خطا

اندازه گیری میزان خطا در DVD+R . خطاهای جزئی قابل اصلاح و در محدوده سالم هستند.

خرابی قریب‌الوقوع در درایوهای دیسک سخت با استفاده از داده‌های تشخیصی SMART که شامل ساعت‌های کار و تعداد چرخش‌ها می‌شود، قابل تخمین است، اگرچه قابلیت اطمینان آن مورد بحث است. [20]

حافظه فلش ممکن است در نتیجه انباشته شدن خطاها، نرخ انتقال پایین را تجربه کند، که کنترلر حافظه فلش سعی در تصحیح آنها دارد.

سلامت رسانه‌های نوری را می‌توان با اندازه‌گیری خطاهای جزئی قابل تصحیح تعیین کرد، که تعداد بالای آنها به معنی خراب شدن و/یا کیفیت پایین رسانه است. بسیاری از خطاهای جزئی متوالی می تواند منجر به خراب شدن داده ها شود. همه فروشندگان و مدل‌های درایوهای نوری از اسکن خطا پشتیبانی نمی‌کنند. [21]

رسانه ذخیره سازی

از سال 2011 ، متداول‌ترین رسانه‌های ذخیره‌سازی داده‌ها نیمه هادی، مغناطیسی و نوری هستند، در حالی که کاغذ هنوز کاربرد محدودی دارد. برخی دیگر از فناوری‌های ذخیره‌سازی اساسی، مانند آرایه‌های تمام فلش (AFA) برای توسعه پیشنهاد شده‌اند.

نیمه هادی

حافظه نیمه هادی از تراشه های مدار مجتمع (IC) مبتنی بر نیمه هادی برای ذخیره اطلاعات استفاده می کند. داده ها معمولاً در سلول های حافظه فلز-اکسید-نیمه هادی (MOS) ذخیره می شوند . یک تراشه حافظه نیمه هادی ممکن است حاوی میلیون ها سلول حافظه باشد که از ترانزیستورهای اثر میدانی کوچک MOS (MOSFET) و/یا خازن های MOS تشکیل شده است. هر دو شکل فرار و غیرفرار حافظه نیمه هادی وجود دارد، اولی از ماسفت های استاندارد و دومی از ماسفت های دروازه شناور استفاده می کند.

در رایانه های مدرن، ذخیره سازی اولیه تقریباً منحصراً از حافظه دسترسی تصادفی نیمه هادی فرار پویا (RAM) به ویژه حافظه با دسترسی تصادفی پویا (DRAM) تشکیل شده است. از آغاز قرن حاضر، نوعی از حافظه نیمه هادی دروازه شناور غیر فرار که به نام حافظه فلش شناخته می شود ، به طور پیوسته سهمی را به عنوان ذخیره سازی آفلاین برای رایانه های خانگی به دست آورده است. حافظه نیمه هادی غیر فرار نیز برای ذخیره سازی ثانویه در دستگاه های الکترونیکی پیشرفته مختلف و رایانه های تخصصی که برای آنها طراحی شده است استفاده می شود.

در اوایل سال 2006، سازندگان نوت‌بوک و کامپیوترهای رومیزی شروع به استفاده از درایوهای حالت جامد مبتنی بر فلش (SSD) به عنوان گزینه‌های پیکربندی پیش‌فرض برای ذخیره‌سازی ثانویه علاوه بر یا به جای HDD سنتی‌تر کردند. [22] [23] [24] [25] [26]

مغناطیسی

ذخیره سازی مغناطیسی از الگوهای مختلف مغناطیسی بر روی یک سطح دارای پوشش مغناطیسی برای ذخیره اطلاعات استفاده می کند. ذخیره سازی مغناطیسی غیر فرار است. اطلاعات با استفاده از یک یا چند سر خواندن/نوشتن که ممکن است حاوی یک یا چند مبدل ضبط باشد، قابل دسترسی است. هد خواندن/نوشتن فقط بخشی از سطح را می پوشاند به طوری که برای دسترسی به داده ها، هد یا رسانه یا هر دو باید نسبت به دیگری جابجا شوند. در رایانه‌های مدرن، ذخیره‌سازی مغناطیسی به این شکل‌ها خواهد بود:

در رایانه های اولیه، ذخیره مغناطیسی نیز به صورت زیر استفاده می شد:

ذخیره‌سازی مغناطیسی محدودیت مشخصی برای چرخه‌های بازنویسی مانند ذخیره‌سازی فلش و رسانه‌های نوری قابل نوشتن مجدد ندارد، زیرا تغییر میدان‌های مغناطیسی باعث سایش فیزیکی نمی‌شود. بلکه طول عمر آنها توسط قطعات مکانیکی محدود شده است. [27] [28]

نوری

ذخیره‌سازی نوری، دیسک نوری معمولی ، اطلاعات را در تغییر شکل‌های سطح یک دیسک دایره‌ای ذخیره می‌کند و با روشن کردن سطح با دیود لیزر و مشاهده بازتاب، این اطلاعات را می‌خواند. ذخیره سازی دیسک نوری غیر فرار است. ناهنجاری ها ممکن است دائمی باشند (رسانه فقط خواندنی)، یک بار (رسانه یک بار نوشتن) یا برگشت پذیر (رسانه قابل ضبط یا خواندن/نوشتن). فرم های زیر در حال حاضر رایج هستند: [29]

  • CD ، CD-ROM ، DVD ، BD-ROM : ذخیره سازی فقط خواندنی، مورد استفاده برای توزیع انبوه اطلاعات دیجیتال (موسیقی، ویدئو، برنامه های کامپیوتری).
  • CD-R ، DVD-R ، DVD+R ، BD-R : یکبار ذخیره سازی بنویسید، برای ذخیره سازی درجه سوم و آفلاین استفاده می شود.
  • CD-RW ، DVD-RW ، DVD+RW ، DVD-RAM ، BD-RE : نوشتن آهسته، ذخیره سازی سریع خواندن، برای ذخیره سازی درجه سوم و آفلاین استفاده می شود.
  • Ultra Density Optical یا UDO از نظر ظرفیت مشابه BD-R یا BD-RE است و ذخیره‌سازی کند نوشتن و خواندن سریع است که برای ذخیره‌سازی سوم و آفلاین استفاده می‌شود.

ذخیره سازی دیسک مغناطیسی نوری ذخیره سازی دیسک نوری است که در آن حالت مغناطیسی روی سطح فرومغناطیسی اطلاعات را ذخیره می کند. اطلاعات به صورت نوری خوانده می شود و با ترکیب روش های مغناطیسی و نوری نوشته می شود. ذخیره‌سازی دیسک مغناطیسی نوری غیرفرار ، دسترسی متوالی ، ذخیره‌سازی کند نوشتن، خواندن سریع است که برای ذخیره‌سازی سوم و آفلاین استفاده می‌شود.

ذخیره سازی داده های نوری سه بعدی نیز پیشنهاد شده است.

ذوب مغناطیسی ناشی از نور در رساناهای نوری مغناطیسی نیز برای ذخیره سازی مغناطیسی نوری با مصرف انرژی کم با سرعت بالا پیشنهاد شده است. [30]

کاغذ

ذخیره‌سازی داده‌های کاغذی ، معمولاً به شکل نوار کاغذی یا کارت‌های پانچ ، مدت‌هاست که برای ذخیره اطلاعات برای پردازش خودکار، به‌ویژه قبل از وجود رایانه‌های همه‌منظوره، استفاده می‌شده است. اطلاعات با سوراخ کردن کاغذ یا مقوا ثبت می شد و به صورت مکانیکی (یا بعداً نوری) خوانده می شد تا مشخص شود که آیا یک مکان خاص روی محیط جامد است یا حاوی سوراخ است. بارکدها این امکان را برای اشیایی که فروخته یا منتقل می‌شوند می‌توانند برخی از اطلاعات قابل خواندن توسط رایانه را به صورت ایمن متصل کنند.

مقادیر نسبتاً کمی از داده‌های دیجیتال (در مقایسه با سایر ذخیره‌سازی داده‌های دیجیتال) ممکن است روی کاغذ به‌عنوان بارکد ماتریسی برای ذخیره‌سازی طولانی‌مدت پشتیبان‌گیری شوند ، زیرا طول عمر کاغذ معمولاً از ذخیره‌سازی داده‌های مغناطیسی نیز فراتر می‌رود. [31] [32]

سایر رسانه ها یا بسترهای ذخیره سازی

حافظه لوله خلاء
یک لوله ویلیامز از یک لوله پرتو کاتدی استفاده می کرد و یک لوله سلکترون از یک لوله خلاء بزرگ برای ذخیره اطلاعات استفاده می کرد. این دستگاه‌های ذخیره‌سازی اولیه در بازار عمر کوتاهی داشتند، زیرا لوله ویلیامز قابل اعتماد نبود و لوله Selectron گران بود.
حافظه الکترو آکوستیک
حافظه تاخیری از امواج صوتی موجود در ماده ای مانند جیوه برای ذخیره اطلاعات استفاده می کرد. حافظه خط تاخیر پویا فرار بود، چرخه ذخیره سازی خواندن/نوشتن متوالی، و برای ذخیره سازی اولیه استفاده می شد.
نوار نوری
وسیله ای برای ذخیره سازی نوری است که عموماً از یک نوار پلاستیکی بلند و باریک تشکیل شده است که می توان الگوها را روی آن نوشت و الگوها را از روی آن بازخوانی کرد. برخی از فناوری ها را با استوک فیلم سینمایی و دیسک های نوری به اشتراک می گذارد، اما با هیچ کدام سازگار نیست. انگیزه توسعه این فناوری امکان ظرفیت ذخیره سازی بسیار بیشتر از نوار مغناطیسی یا دیسک های نوری بود.
حافظه تغییر فاز
از فازهای مکانیکی مختلف مواد تغییر فاز برای ذخیره اطلاعات در یک ماتریس آدرس پذیر X-Y استفاده می کند و با مشاهده مقاومت الکتریکی متغیر مواد، اطلاعات را می خواند. حافظه تغییر فاز غیرفرار، ذخیره‌سازی خواندن/نوشتن با دسترسی تصادفی است و ممکن است برای ذخیره‌سازی اولیه، ثانویه و آفلاین استفاده شود. اکثر دیسک‌های نوری قابل بازنویسی و بسیاری از دیسک‌های نوری یک بار نوشتن، از مواد تغییر فاز برای ذخیره اطلاعات استفاده می‌کنند.
ذخیره سازی اطلاعات هولوگرافیک
اطلاعات را به صورت نوری در داخل کریستال ها یا فوتوپلیمرها ذخیره می کند. ذخیره سازی هولوگرافیک می تواند از کل حجم محیط ذخیره سازی استفاده کند، برخلاف ذخیره سازی دیسک نوری، که به تعداد کمی از لایه های سطحی محدود می شود. ذخیره سازی هولوگرافیک غیرفرار، با دسترسی متوالی و ذخیره سازی یک بار نوشتن یا خواندن/نوشتن خواهد بود. ممکن است برای ذخیره سازی ثانویه و آفلاین استفاده شود. دیسک همه کاره هولوگرافیک (HVD) را ببینید .
حافظه مولکولی
اطلاعات را در پلیمری ذخیره می کند که می تواند بار الکتریکی را ذخیره کند. حافظه مولکولی ممکن است مخصوصاً برای ذخیره سازی اولیه مناسب باشد. ظرفیت تئوری ذخیره سازی حافظه مولکولی 10 ترابیت بر اینچ مربع (16 گیگابیت بر میلی متر مربع ) است. [33]
رساناهای نور مغناطیسی
اطلاعات مغناطیسی را ذخیره می کند که می تواند با نور کم تغییر کند. [30]
DNA
اطلاعات را در نوکلئوتیدهای DNA ذخیره می کند. این اولین بار در سال 2012 انجام شد، زمانی که محققان به نسبت 1.28 پتابایت بر گرم DNA دست یافتند. در مارس 2017 دانشمندان گزارش دادند که الگوریتم جدیدی به نام فواره DNA به 85 درصد از حد تئوری یعنی 215 پتابایت در هر گرم DNA دست یافته است. [34] [35] [36] [37]

فن آوری های مرتبط

افزونگی

در حالی که خرابی گروهی از بیت ها ممکن است با مکانیسم های تشخیص و تصحیح خطا برطرف شود (به بالا مراجعه کنید)، نقص دستگاه ذخیره سازی به راه حل های متفاوتی نیاز دارد. راه حل های زیر معمولا برای اکثر دستگاه های ذخیره سازی استفاده می شوند و معتبر هستند:

  • انعکاس دستگاه (تکثیر) - یک راه حل رایج برای مشکل، نگهداری مداوم یک کپی یکسان از محتوای دستگاه در دستگاه دیگری (معمولاً از یک نوع) است. نکته منفی این است که این کار فضای ذخیره سازی را دو برابر می کند و هر دو دستگاه (کپی) باید به طور همزمان با مقداری سربار و احتمالاً با تاخیر به روز شوند. نتایج صعودی امکان خواندن همزمان یک گروه داده مشابه توسط دو فرآیند مستقل است که عملکرد را افزایش می دهد. هنگامی که یکی از دستگاه‌های تکراری معیوب تشخیص داده شد، نسخه دیگر هنوز فعال است و برای تولید یک کپی جدید در دستگاه دیگری مورد استفاده قرار می‌گیرد (معمولاً برای این منظور در مجموعه‌ای از دستگاه‌های آماده به کار موجود است).
  • آرایه اضافی از دیسک‌های مستقل ( RAID ) - این روش با اجازه دادن به یک دستگاه در گروهی از n دستگاه از کار می‌افتد و با محتوای بازیابی شده جایگزین می‌شود (آینه‌سازی دستگاه RAID با n=2 است). گروه های RAID n=5 یا n=6 رایج هستند. n>2 در مقایسه با n=2 ، ذخیره سازی را به قیمت پردازش بیشتر در حین کارکرد معمولی (با عملکرد اغلب کاهش یافته) و تعویض دستگاه معیوب ذخیره می کند.

Device Mirroring و RAID معمولی برای رسیدگی به یک خرابی دستگاه در گروه RAID طراحی شده اند. با این حال، اگر قبل از اینکه گروه RAID به طور کامل از اولین خرابی تعمیر شود، خرابی دوم رخ دهد، ممکن است داده ها از بین بروند. احتمال یک شکست معمولا کوچک است. بنابراین احتمال دو شکست در یک گروه RAID مشابه در مجاورت زمانی بسیار کمتر است (تقریباً احتمال مجذور، یعنی ضرب در خودش). اگر یک پایگاه داده نتواند حتی چنین احتمال کمتری از دست دادن داده را تحمل کند، خود گروه RAID تکرار می شود (آینه). در بسیاری از موارد، چنین انعکاسی به صورت جغرافیایی از راه دور، در یک آرایه ذخیره‌سازی متفاوت انجام می‌شود تا بازیابی از بلایا را نیز مدیریت کند (به بازیابی فاجعه در بالا مراجعه کنید).

اتصال به شبکه

یک حافظه ثانویه یا ثالث ممکن است به رایانه ای متصل شود که از شبکه های رایانه ای استفاده می کند . این مفهوم به فضای ذخیره سازی اولیه که بین چندین پردازنده به میزان کمتری مشترک است، مربوط نمی شود.

  • ذخیره سازی مستقیم متصل (DAS) یک ذخیره سازی انبوه سنتی است که از هیچ شبکه ای استفاده نمی کند. این هنوز هم محبوب ترین رویکرد است. این نام مجدد اخیراً همراه با NAS و SAN ابداع شد.
  • فضای ذخیره‌سازی متصل به شبکه (NAS) ذخیره‌سازی انبوه متصل به رایانه است که رایانه دیگری می‌تواند در سطح فایل از طریق یک شبکه محلی ، یک شبکه گسترده خصوصی ، یا در مورد ذخیره‌سازی فایل آنلاین ، از طریق اینترنت به آن دسترسی داشته باشد. NAS معمولاً با پروتکل های NFS و CIFS/SMB مرتبط است.
  • شبکه Storage Area (SAN) یک شبکه تخصصی است که ظرفیت ذخیره سازی سایر رایانه ها را فراهم می کند. تفاوت اساسی بین NAS و SAN این است که NAS سیستم‌های فایل را به رایانه‌های مشتری ارائه و مدیریت می‌کند، در حالی که SAN دسترسی را در سطح آدرس‌دهی بلاک (خام) فراهم می‌کند و آن را به سیستم‌های پیوست برای مدیریت داده‌ها یا سیستم‌های فایل در ظرفیت ارائه شده واگذار می‌کند. SAN معمولاً با شبکه های Fiber Channel مرتبط است.

ذخیره سازی رباتیک

مقادیر زیادی از نوارهای مغناطیسی منفرد، و دیسک های نوری یا مغناطیسی نوری ممکن است در دستگاه های ذخیره سازی رباتیک سوم ذخیره شوند. در زمینه ذخیره سازی نوار، آنها را به عنوان کتابخانه های نوار ، و در زمینه ذخیره سازی نوری، جوک باکس های نوری ، یا کتابخانه های دیسک نوری در هر قیاس، می شناسند. کوچکترین اشکال هر یک از این دو فناوری که فقط یک دستگاه درایو را شامل می شوند به عنوان بارگذار یا تعویض کننده خودکار نامیده می شوند .

دستگاه‌های ذخیره‌سازی با دسترسی رباتیک ممکن است تعدادی اسلات داشته باشند که هر کدام رسانه‌های جداگانه را در خود جای می‌دهند و معمولاً یک یا چند روبات انتخاب می‌کنند که از شکاف‌ها عبور کرده و رسانه‌ها را روی درایوهای داخلی بارگذاری می‌کنند. چیدمان شکاف ها و دستگاه های چیدن بر عملکرد تأثیر می گذارد. ویژگی های مهم چنین ذخیره سازی گزینه های احتمالی گسترش است: اضافه کردن اسلات ها، ماژول ها، درایوها، روبات ها. کتابخانه های نوار ممکن است از 10 تا بیش از 100000 اسلات داشته باشند و ترابایت یا پتابایت اطلاعات نزدیک به خط را ارائه دهند. جوک‌باکس‌های نوری راه‌حل‌های کوچک‌تری هستند، تا 1000 اسلات.

ذخیره سازی رباتیک برای پشتیبان گیری و برای آرشیوهای با ظرفیت بالا در صنایع تصویربرداری، پزشکی و ویدئو استفاده می شود. مدیریت ذخیره‌سازی سلسله مراتبی شناخته‌شده‌ترین استراتژی بایگانی برای انتقال خودکار فایل‌های استفاده نشده طولانی مدت از فضای ذخیره‌سازی سریع دیسک سخت به کتابخانه‌ها یا جوک‌باکس‌ها است. در صورت نیاز به فایل ها، آنها به دیسک بازیابی می شوند.

همچنین مشاهده کنید

موضوعات ذخیره سازی اولیه

موضوعات ذخیره سازی ثانویه، سوم و آفلاین

کنفرانس های ذخیره سازی داده ها

منابع

دامنه عمومی این مقاله حاوی  مطالب دامنه عمومی از سند اداره خدمات عمومی است: "استاندارد فدرال 1037C" .

  1. ^ a b c پترسون، دیوید ای. هنسی، جان ال (2005). سازماندهی و طراحی کامپیوتر: رابط سخت افزار/نرم افزار (ویرایش سوم). آمستردام : ناشران مورگان کافمن . شابک 1-55860-604-1. OCLC  56213091 .
  2. ^ ذخیره سازی همانطور که در Microsoft Computing Dictionary، ویرایش چهارم تعریف شده است. (c) 1999 یا در فرهنگ لغت معتبر IEEE Standard Terms، ویرایش هفتم، (c) 2000.
  3. «اسناد برای /proc/sys/vm/ — اسناد هسته لینوکس» .
  4. «ذخیره‌سازی اولیه یا سخت‌افزار ذخیره‌سازی (استفاده از عبارت «ذخیره‌سازی اولیه» به معنای «ذخیره‌سازی دیسک سخت» را نشان می‌دهد)» . searchstorage.techtarget.com . بایگانی شده از نسخه اصلی در 10 سپتامبر 2008 . بازبینی شده در 18 ژوئن 2011 .
  5. جی اس ویتر (2008). الگوریتم ها و ساختارهای داده برای حافظه خارجی (PDF) . مجموعه‌ای از مبانی و گرایش‌ها در علوم کامپیوتر نظری. هانوفر، MA: اکنون ناشران. شابک  978-1-60198-106-6. بایگانی شده (PDF) از نسخه اصلی در 4 ژانویه 2011.
  6. "پایان نامه ای در مورد ذخیره سازی درجه سوم" (PDF) . بایگانی شده (PDF) از نسخه اصلی در 27 سپتامبر 2007 . بازبینی شده در 18 ژوئن 2011 .
  7. پیرسون، تونی (2010). "استفاده صحیح از اصطلاح نزدیک" . توسعه دهنده IBM، در فضای ذخیره سازی سیستم کار می کند . بایگانی شده از نسخه اصلی در 24 نوامبر 2015 . بازبینی شده در 16 اوت 2015 .
  8. ^ سیستم ملی ارتباطات (1996). "استاندارد فدرال 1037C - مخابرات: واژه نامه اصطلاحات مخابرات" . اداره خدمات عمومی FS-1037C. بایگانی شده از نسخه اصلی در 2 مارس 2009 . بازیابی شده در 8 اکتبر 2007 . {{cite journal}}: Cite journal requires |journal= (help)همچنین به مقاله استاندارد فدرال 1037C مراجعه کنید .
  9. «ماشین حساب صرفه جویی در انرژی» . بایگانی شده از نسخه اصلی در 21 دسامبر 2008.
  10. ^ "چقدر از [باز] درایو واقعا سازگار با محیط زیست است؟" . تکنولوژی ساده بایگانی شده از نسخه اصلی در 5 اوت 2008.
  11. مایک چین (8 مارس 2004). "آیا سایلنت پی سی آینده 2.5 اینچی عرض دارد؟" . بایگانی شده از نسخه اصلی در 20 ژوئیه 2008 . بازیابی شده در 2 اوت 2008 .
  12. مایک چین (18 سپتامبر 2002). "هارد دیسک های توصیه شده" . بایگانی شده از نسخه اصلی در 5 سپتامبر 2008 . بازیابی شده در 2 اوت 2008 .
  13. "فشار درایو فلش IDE 2.5" Super Talent's . گزارش فنی . 12 ژوئیه 2006. صفحه 13. بایگانی شده از نسخه اصلی در 26 ژانویه 2012. بازیابی شده در 18 ژوئن 2011 .
  14. ^ "مصرف برق - سخت افزار تام: منسوخ شدن هارد دیسک معمولی؟ پیش نمایش درایو فلش 32 گیگابایتی سامسونگ" . tomshardware.com . 20 سپتامبر 2006 . بازبینی شده در 18 ژوئن 2011 .
  15. ↑ آلکسی میف ( 23 آوریل 2008). "SSD، i-RAM و هارد دیسک سنتی" . آزمایشگاه های ایکس بیت بایگانی شده از نسخه اصلی در 18 دسامبر 2008.
  16. «راهنمای فناوری‌های رمزگذاری ذخیره‌سازی برای دستگاه‌های کاربر نهایی» (PDF) . موسسه ملی استانداردها و فناوری ایالات متحده نوامبر 2007.
  17. «مشخصات رمزگذاری» (PDF) . software.intel.com . بازبینی شده در 28 دسامبر 2019 .
  18. ^ "یک API پیشنهادی برای رمزگذاری تمام حافظه" . Lwn.net _ بازبینی شده در 28 دسامبر 2019 .
  19. «معرفی SPARC M7 و حافظه سیلیکونی ایمن (SSM)» . swisdev.oracle.com. بایگانی شده از نسخه اصلی در 21 ژانویه 2019 . بازبینی شده در 28 دسامبر 2019 .
  20. ^ "خطاهای هارد دیسک SMART در واقع به ما چه می گویند" . پشت بلیز . 6 اکتبر 2016.
  21. ^ "QPxTool - کیفیت را بررسی کنید" . qpxtool.sourceforge.io .
  22. ^ "نوت بوک جدید سامسونگ جایگزین هارد دیسک با فلش شد" . تکنولوژی فوق العاده 23 مه 2006. بایگانی شده از نسخه اصلی در 30 دسامبر 2010 . بازبینی شده در 18 ژوئن 2011 .
  23. «توشیبا کلاه را به حلقه ذخیره‌سازی فلش نوت‌بوک می‌اندازد» . technewsworld.com _ بایگانی شده از نسخه اصلی در 18 مارس 2012 . بازبینی شده در 18 ژوئن 2011 .
  24. ^ "Mac Pro – گزینه های ذخیره سازی و RAID برای Mac Pro شما" . سیب. 27 جولای 2006. بایگانی شده از نسخه اصلی در 6 ژوئن 2013 . بازبینی شده در 18 ژوئن 2011 .
  25. «MacBook Air – بهترین های آیپد با بهترین مک ها ملاقات می کنند» . سیب. بایگانی شده از نسخه اصلی در 27 مه 2013 . بازبینی شده در 18 ژوئن 2011 .
  26. ^ "MacBook Air جایگزین هارد دیسک استاندارد نوت بوک برای ذخیره سازی فلش حالت جامد می شود" . news.inventhelp.com . 15 نوامبر 2010. بایگانی شده از نسخه اصلی در 23 اوت 2011 . بازبینی شده در 18 ژوئن 2011 .
  27. «مقایسه استقامت SSD و HDD در عصر SSDهای QLC» (PDF) . تکنولوژی میکرون
  28. ^ "مقایسه SSD و HDD - مقایسه جامع درایوهای ذخیره سازی" . www.stellarinfo.co.in .
  29. ^ "سؤالات متداول DVD - مرجع جامع فناوری های DVD" . بایگانی شده از نسخه اصلی در 22 اوت 2009.
  30. a b Náfrádi، Bálint (24 نوامبر 2016). "مغناطیس سوئیچ نوری در پروسکایت فتوولتائیک CH3NH3(Mn:Pb)I3" . ارتباطات طبیعت . 7 : 13406. arXiv : 1611.08205 . Bibcode : 2016NatCo...713406N . doi : 10.1038/ncomms13406 . PMC 5123013 . PMID 27882917 .  
  31. ^ "یک راه حل پشتیبان مبتنی بر کاغذ (آنقدر که به نظر می رسد احمقانه نیست)" . 14 آگوست 2012.
  32. استرلینگ، بروس (16 اوت 2012). "پشتیبان گیری از کاغذ PaperBack" . سیمی .
  33. ^ "روش جدید خود مونتاژ عناصر در مقیاس نانو می تواند صنعت ذخیره سازی داده ها را متحول کند" . Sciencedaily.com . 1 مارس 2009. بایگانی شده از نسخه اصلی در 1 مارس 2009 . بازبینی شده در 18 ژوئن 2011 .
  34. ^ یونگ، اد. "این قطعه DNA حاوی یک فیلم، یک ویروس کامپیوتری و یک کارت هدیه آمازون است. " اقیانوس اطلس . بایگانی شده از نسخه اصلی در 3 مارس 2017 . بازبینی شده در 3 مارس 2017 .
  35. «محققان سیستم عامل کامپیوتر و فیلم کوتاه را روی DNA ذخیره می کنند» . phys.org _ بایگانی شده از نسخه اصلی در 2 مارس 2017 . بازبینی شده در 3 مارس 2017 .
  36. ^ "DNA می تواند تمام داده های جهان را در یک اتاق ذخیره کند" . مجله علم. 2 مارس 2017. بایگانی شده از نسخه اصلی در 2 مارس 2017 . بازبینی شده در 3 مارس 2017 .
  37. ارلیش، یانیو؛ زیلینسکی، دینا (2 مارس 2017). "چشمه DNA یک معماری ذخیره سازی قوی و کارآمد را امکان پذیر می کند . " علم . 355 (6328): 950–954. Bibcode : 2017Sci...355..950E . doi : 10.1126/science.aaj2038 . PMID 28254941 . S2CID 13470340 .  

ادامه مطلب