Ленточный накопитель: обзор, виды, характеристики и принцип действия

Ленточные накопители данных имеют свою уникальную историю совершенствования на техническом поприще. Впервые этот вид хранения данных появился в середине XX века и зарекомендовал себя в качестве неизменного устройства для записи, чтения и хранения данных.

Описание и принцип действия

Ленточный накопитель или стример является запоминающим устройством, которое работает по принципу магнитного фиксирования данных на носителе ленточного формата. После записи данных можно их использовать в различных целях, а принцип действия ничем не отличается от бытового магнитофона.

На сегодняшний день в некоторых областях до сих пор ленточные накопители находят широкое применение. Основное предназначение - это запись и чтение данных, а также их копирование и архивация. Запись происходит посредством запоминания информации, фиксируя ее на накопителе параллельно по всем дорожкам. При работе магнитно-ленточного накопителя сама лента может совершать движения в обоих направлениях. По сути, рабочий процесс напоминает использование магнитофона, так как в конце записи, когда кончается лента, аппарат двигает ее в обратном направлении.

Количество запоминающей информации зависит только от метража самой магнитной ленты. Именно длина ленты определяет размер записи данных.

История появления

В середине XX века компания Eckert-Mauchly Computer Corporation в первый раз сделала запись на ленточный накопитель компьютерных данных, а участвовал в этом аппарат ЭВМ UNIVAC I.

Носителем информации стал Vicalloy, который был выполнен из тонкой полоски металла шириной 12,65 мм, состоящей из никелированной бронзы.

До того как появились жесткие диски, ленточные накопители прочно засели в ЭВМ, выполняя функцию основного и долговременного носителя информации. Позже такого рода хранилища стали использоваться только в тех случаях, когда данными редко пользовались. Затем ленточные накопители стали портативным хранилищем для огромного объема данных.

Самая первая машина, появившаяся в 1951 году, называлась UNISERVO и могла хранить в себе объем данных, равный 224 килобайтам. Этот накопитель использовал в качестве материалов для ленты никель-фосфорную бронзу.

В следующем году IBM выпустила модель с семью дорожками на ленте, состав которой стал пластиковым. Такая лента хранила шесть битных байтов и один бит четности.

В 1958 году появляется более усовершенствованная модель с отдельными головками для записи и чтения. Улучшение заключалось в том, что ЭВМ могла считывать данные после их записи. Есть информация, что музей в Калифорнии как раз хранит информацию на таком накопителе.

Лента с девятью дорожками появилась в 1964 году. Принцип работы такой же, как и у модели 1952 года - 8 битных байтов и бит четности.

За десять лет, в период с 1970 по 1980 год, появилось множество моделей со следующими нововведениями:

• Автоматическая загрузка барабанов.
• Возможность восстанавливать данные и исправлять их.
• Использование накопителей в качестве библиотеки.
• В эксплуатацию введены аудиокассеты.
• Использование буфера оперативной памяти для того, чтобы минимизировать задержку между операцией старт/стоп.
• Объем хранимой информации вырастает до 20 мегабайт.

На 2014 год существует уже модель, которая поддерживает работу с технологией LTFS, функционирующая по файловой схеме. То есть аппарат напрямую открывает доступ к нужной информации, избегая полной прокрутки ленты. Объем данных увеличился до 10 терабайт. На сегодняшний день существуют накопители и с большим объемом памяти, которые используются в промышленных масштабах.

Лента на девять дорожек

Так как в прошлом веке промышленные компьютеры могли занимать целую комнату средних размеров, то и применение НМЛ (накопителя на магнитной ленте) было широко распространено.

Наибольшей популярностью такой ленточный накопитель пользовался в СССР в 70-80-е годы прошлого века.

Использование аудиокассеты

Кассета для магнитофона имеет тот же принцип работы. Ее тоже можно назвать ленточным накопителем данных. Имея в доме примитивный магнитофон, любой мог записывать песни и слушать музыку.

До середины 90-х некоторые виды ЭВМ могли работать с такими накопителями, как аудиокассета.

Современные представители

Нынешние стримеры имеют возможность подключаться с помощью высокопроизводительного интерфейса SAS, который способен обеспечить скорость передачи данных от трех до шести гигабит в секунду. Более старые представители моделей IBM подключались через разъем FICON.

Описание технологии LTO

Современные представители магнитных накопителей придерживаются стандартов, именуемых LTO. Компания IBM представила ленточный накопитель (стример) LTO-5 TS2350, который имеет два разъема подключения SAS и один порт для выхода в интернет.

Применяемые операционные системы

Работа с многозадачными и многопользовательскими операционными системами представляется простейшим способом, то есть используются такие команды, как tar и mt. Однако с операционной системой Мас первая команда не способна работать со стримерами, а вторая команда попросту отсутствует. Основной операционной системой, предназначенной для работы с магнитными лентами, является Linux и Mac OS X.

Для широкого круга операционных систем существуют специальные программы для обслуживания современных стримеров. С 2010 года компания IBM работает над реализацией ленточных накопителей в Windows.

Описание ленточной библиотеки

Принцип работы такой библиотеки заключается в том, что она функционирует одновременно с несколькими ленточными накопителями. Библиотеки такого масштаба являются абсолютно роботизированными. Такие хранилища работают с маркированными штрих-кодом кассетами, которые достает робот согласно заданной программе.

По сравнению с дисковыми носителями, такой вид хранения данных значительно выгоднее, так как для содержания ленточной библиотеки требуется меньшее количество затрачиваемого энергопотребления, а также общая стоимость оборудования гораздо меньше дисковых аналогов.

Положительные стороны и недостатки

Среди достоинств, как было указано выше, отмечается низкая себестоимость и содержание такого вида хранилища. Положительным моментом является и возможность бесконечной записи данных, то есть объем памяти практически безграничен. За счет монотонных операций и механического строения ленточные накопители способны прослужить достаточно длительное время, а именно - десятилетия.

К сожалению, есть и недостатки эксплуатации ленточной библиотеки - это малая скорость доступа к данным. Дело в том, что для чтения определенной информации ленте нужно время, чтобы прокрутиться к заданному месту. То же самое происходит, если активировать несколько запросов одновременно.

Несмотря на низкое потребление ресурсов, сама стоимость стримера очень высокая, поэтому цена устройства записи - это один из недостатков.