第11回講義資料 2009/12/04

練習問題

 今回は最初にいままでのまとめをかねて練習問題をやります。終わったあと簡単に解説をします。

二次記憶

計算機における2種類の記憶
  1. 計算のための記憶(主記憶)
    • 計算処理のための状態を記憶する
    • プログラムを記憶する
    • 短期記憶
  2. 永続的なデータの保存のための記憶(補助記憶)
    • プログラムを保存する
    • 長期的にデータを保存する
    • 長期記憶
同じ記憶でも目的が異なるが、完全に目的が分離しているわけではない。大容量かつ高速という目標は同じ。二次記憶には永続的に情報を記憶するために信頼性も求められる。

二次記憶ディバイス
  • ハードディスク
  • 光ディスク
    • CD, DVD, Blu-lay
    • 光磁気ディスク
  • 不揮発性半導体メモリ(フラッシュメモリ)
    • USBメモリ
    • SDカード, メモリスティック, XD-ピクチャカード, コンパクトフラッシュメモリ
    • Flash SSD(Solid State Drive)
  • 磁気テープ、磁気テープカートリッジ
  • フロッピー・ディスク
  • 過去のもの
    • 紙テープ
    • 紙カード
    • マークカード
    • 磁気ドラム
ハードディスク
  • 現在の二次記憶の中心(50年以上現役)
  • 磁気コートされた円盤を回転させて記憶
  • 単純な構造
    • ディスク
    • アーム
    • ヘッド
  • 非接触、浮上するヘッド
  • 記録方式
    • 水平磁気記憶
    • 垂直磁気記憶

実際のハードディスクの内部
初期のハードディスク
  • 1956年 IBM 350
  • IBM 305 RAMACに搭載(RAMACとはRandom Access Method of Accounting and Control)
IBM 305 RAMAC

IBM 350 ディスクドライブ

ハードディスクドライブのしくみ

ハードディスクの内部構造
  • スピンドルモータ(ダイレクトドライブ)
    • 4200rpm, 5400rpm, 7200rpm, 10500rpm
    • 流体軸受(滑らかな回転の必要性)
  • プラッタ(磁気ディスク)
    • アルミニウム板やガラス板に磁性体を蒸着
    • 両面または片面
    • 表面には潤滑剤(ライナー)が塗布されている
  • 磁気ヘッド
    • 書き込み:磁気コイル
    • 読み込み:磁気抵抗素子
    • プラッタ上をわずかに浮上(数nm程度)
  • スィングアーム
    • アクチュエータによりスィング
    • 軽量
  • アクチュエータ
    • ネオジウムマグネット+コイル
    • リニアモータ構造
非接触ヘッド
  • ヘッドは地面効果によりわずかに浮上(最新のものは2nm程度)
  • たばこの煙より小さな浮上
  • ハードディスクは気圧を一定に保つため密閉構造にはなっていないが外部のほこりなどが入らない構造になっている

大容量化の技術
  • 高密度記録
    • ヘッド技術
      • 薄膜ヘッド
      • 磁気抵抗効果 MRヘッド
      • 巨大磁気抵抗効果 GMRヘッド
      • トンネル磁気抵抗効果 TMRヘッド
    • 垂直磁気記録
      • 従来の水平磁気記録に代わる技術
      • 1975年に発明発明されていたが製品は2000年を過ぎてから
    • 3.5inchiで1TB
インターフェースの技術
  • ATA
    • IBM-PCのバス信号をベースにした規格(IDE)
    • EIDE, ATA-2
    • 〜133MB/s
  • SATA
    • Serial ATA
    • パソコンなど普及機で広く用いられている
    • SATA-1 1.5Gbps 150MB/s(1バイトの通信に10ビットを使う)
    • SATA-2 3.0Gbps 300MB/s
    • SATA-3 6.0Gbps 600MB/s
    • 規格
      • S-ATA 1.0
      • S-ATA 2.0

  • SCSI
    • Small Computer Standard Interface
    • 現在サーバ機のみで用いられている
    • SCSI-1
    • SCSI-2
    • SCSI-3 Ultra320が最終規格
  • SAS
    • Serial Attached SCSI
    • SCSIの次世代規格
  • IEEE1394
    • Serial SCSIの仲間(もはやほとんど使われていない)
次回の予告
  • I/Oについてです。
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Hideto Sazuka,
2009/12/04 18:09
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