Презентация по Запомнящи Устройства с Магнитни Ленти

11.3.2016 г.
1
Запомнящи устройства с
магнитниленти
Румен Кожухаров
Русенски университет,
януари, 2016
Основни въпроси

Въведение в ЗУМЛ

Запомнящи устройства с магнитнолентови носители

Носителиитехнологии

Класификации

ЗУМЛ и компютинга

Спецификации на ЗУМЛ

Как компютингът оформя ЗУМЛ

Представа за основните лентови ЗУ технологии

Инженерни решения за:

Формати на носителите и методи за запис

Кодиране, записванеичетене на данни

Движениена лентата( tape motion)

Позициониране на главите( head positioning)

Взаимозаменяемост(interchangeability)
---Новини
за
ЗУМЛ---
(вразвитие, от последните години)
“Digital Storage Projections For2016,
Part 2
"
“Although magnetic tape unit volumes have stagnant or in a slow decline the overall volume of information stored on tape has be en increasing. This is
due to the continued increase in storage density on tapes driving the costs of storage on digital tape to less than a penny a GB(<10/TB) with
the new
LTO 7
tape format featuring a
6 TB raw storage capacity
. The increasing density of tapes, combined with file and object
storage architectures as well as ways to accelerate the reading and writing of data on tapes using flash memory caches are help ing this
technology to stay relevant as a component in an active archive environment.
The first LTO 7 tapes and drives were released in
2015
and in 2017 they will ramp up in volume. The LTO roadmap goes to generation 10 with 50 TB native tape capacity.
Laboratory demonstrations by IBM
IBM -0.16%
and FUJIFILM in 2015show the technology can be extended above 180 TB native”
“At the 2016 CES show Panasonic announced its freeze-ray Optical Disc-Based Data Archive Systemfor data centers in
collaboration with Facebook. Targeted especially at cold storage of consumer photographs and videos Facebook is
currently implementing the current 100 GB Blu-ray write-once optical technologybut plans to move to 300 GB
discsas they become available in 2016”
Forbes, Tom Coughlin
Jan 15, 2016
http://www.forbes.com/sites/tomcoughlin/2016/01/15/digital-storage-projections-for-2016-part-2/#7e3075934e5c

11.3.2016 г.
2
News
October 15, 2014
:
IBM 10TBcartridge keeps tape in the game
ByRobin Harris
forStorage Bits
“The latest version of IBM's 3592 tape cartridge
jumps native capacity from 4TB to 10TB while
increasing the transfer rate from 250MB/sec to
360MB/sec. That beats the former leader — from
Oracle/StorageTek — that offered 5TB and
240MB/sec, that debuted in 2011.
Key to the new system is a 32-track GMR head. With
the normal 2x — or more — compression ratio,
these tapes can store 20-25TB each.”
Източник:http://www.zdnet.com/article/ibm-10tb-cartridge-keeps-tape-in-the-game/
Въведение в ЗУМЛ

Носителят–
качества, предимства, недостатъци

Употреба

Back-up

работна памет

Място на ЗУМЛ в компютърните системи

Йерархии на ЗУ

Интерфейси и групиране

Типове и класификации
Storage Swiss, February 22, 2016
“Tape today provides very compelling features such as 
low acquisition cost,

backwards compatibility,

scalability,

high performance,

longevity,

high capacity,
and

portability.
The LTFS open tape format and backward compatibility with
earlier LTO versions, helps insure that you will be able to
read and restore data in the future without the need for
proprietary applications.”
Спецификации на ЗУМЛ Основни групи характеристики

Тип на носителя, капацитет

Съответствие със стандартите

Поддържани методи за кодиране

Поддържани типове движение на носителя; скорости

Времена за търсене?

Интерфейси, набор команди/ придружаващ софтуер

Общотехнически:

конструктивни
–размери, вътрешно/външно устройство,
захранваща мощност

Надеждностни– MTBF, MTTR

ергономични, защита на околната среда

Икономически–TCO,цени на: придобиване, носител, МВ

11.3.2016 г.
3
ЗУМЛ и компютърната обработка Как обработката формира ЗУМЛ

Main Frame
s
– System 360/370, Mini
s
–PDP/VAX

външни дискови и лентови ЗУ и подсистеми

външна оперативна памет

POSTOS DOS

search - sort - merge …

Read Back

FSR, BSR, FSF, BSF

Старт/стопен(блоков)илиstreamingрежим на движение

back-up (dump/restore)

RISC – PC ера

fixedилиrotatingглави– DAT, 8-mm, QIC

RAID, RAIT, роботизиранибиблиотеки

Multimedia иInternetера

DLT SDLT

AIT AIT-3

LTO - UltriumAccellis; LTO-4

back-upсистеми, реализирани на ЗУМД

SAN

Какво ни очаква?
Типовемагн
и
тно лентови носители

9-track
- ½” – Open reel
– small, middle, big – up to 750 m

QIC
(Quarter Inch cartridge Committee)
– 1/4” cassette, serpentine recording

DAT
(Digital Audio Tape)
– 4-mm, digital helical-scan recording, 4 heads (rd, wr,
servo)

8-mm
– VHS cassette, analog helical-scan recording, 3 heads (2 for , wr)

DLT
(Digital Linear Tape)
– streamer cassette
SDLT

Travan
-

AIT
(Advanced Intelligence Tape)
–Sony
SAIT

LTO
(Linear Tape-Open)
– Hewlett-Packard, IBM, Seagate – 10-160MB/s

Ultrium
– high capacity, for intensive writing, i.e.. for back-up purposes, 100-
1600 GВ,

Accelis
– two-reels cartridge, “parked” in the media middle – minimal access time;
for online queries and intensive data reading; 10 -7s, 25-200 GB (native)
LTO –
доминираща
технология
Linear Tape-Open (LTO)

Консорциум отHewlett-Packard, IBMиSeagateRemovable
Storage Solutions (сегаCertance) – 1997 година

<<open»-съвместимост на лентовите носители и
лентодвижещи устройства то различин, конкуриращи се,
производители

линеeн многоканалeнзапис-серпeнтина

1/2inchленти с магнитен сервомеханизъм за корекции
на грешките и апаратно компресиране.

вградена електрониказа съхраняване и извличане на
информация за характера на използването и други
сведения за касетата

Ultrium& Accellis?

11.3.2016 г.
4
LTO Roadmap
Източник: lto.orghttp://www.lto.org/wp-content/uploads/2014/06/LTO7_2C_10GenChart_0815_HPE_CMYK.png
Роботизирани библиотеки -третични запомнящи устройства

ADIC Scalar 100
tape library
interior after
opening the doors.

On the shelves 15
tape cartridges,
400 GB each. A
robot on the
bottom, 2 IBM
LTO2 tape
drivesbehind.
Room for four
more drives and
21 more tapes

StorageTek
Powderhorn
tape library with
tape shelves and a
robot's arm visible.
Visible height of a
library is about
180 cm
Лентотека
(да не се бърка с дискотека:) )
MainframeTape Systems

11.3.2016 г.
5
60+години иновации отIBMв запомнящи
устройства и технологии с магнитни ленти!
IBM
TS1150
Tape Drive
Up to 10 TB native capacity;
up to 800 MBps with compression
Re-Writable and Write Once Read Many (WORM); Supportsdata encryptionand key management
http://www-03.ibm.com/systems/storage/tape/ts1150/specifications.html
Лентова подсистема (back to the legacy)
Controller
Formatter
Tape
Tape
Tape
TapeTape
.
.
.
Методи за запис (организация на пистите по носителя)

Линеен

Линейно серпентинен

Хеликоидално сканиране

11.3.2016 г.
6
Линеен метод надлъжен(longitudinal
)
Серпентинен метод (линейно-серпентинен)
Хеликоидално сканиране
Използва се в технологиите: 
VHS видео

DV/MiniDV (камкоредер),

4mm DAT,

8mm иMammoth линиите наExabyte

AIT иSAITнаSony

RedwoodнаStorageTek
The helical scan method uses a rotating head and
diagonal tracks, which allows a slow-travelling tape to
provide a very fast transfer rate. The tape is pulled out of
the cartridge and wrapped around the read/write head.
Физически формати на носителя

BOTиEOT маркери

Идентификация наформатана запис

Блокове(зони) сфиксирани/вариращи размери

ФорматNRZ

32 b/mm (32 B/mm)

EDC/ECC
– VRC, LRC, CRC

Между зонова междина(
Inter-Record Gap
(IRG))
– ½” (15,2 mm)

Оценете използването на лентата, ако работи с блокове от по
1KBили от по8B,например!

(стартстоп& реверсивно движение)

Зона“лентов маркер”
–сепаратор междугрупи от блокове(файл)

КомандиFSR/BSR FSR/BSRот контролера

11.3.2016 г.
7
Формат на9-пистовата лента приNRZ-1

ISO_1863-75 -брой, разположениеиномериранена пистите

EDC/ECC -overhead

Ефективност на използване на дължината на носителя
ЗУМЛ ЕС5612

9-пистово, ”open reel”

работна скорост3 m/s

старт-стопни времена от по3 ms

режим на кодиранеNRZ-1/PE

250 до750 m бобини
Изглед
Блок-схемана лентово устройство
на примера на ЕС5612

9-пистово

Старт-стопно

3m/s –
вакуумни
джобове

NRZ-1 иPE

Външно УУ

11.3.2016 г.
8
Основни системи на периферните устройства
УУ, пулт,вътрешна
комуникация
и синхронизация,
Захранване,
електромеханика
и автоматизация
Интерфейс
Канал(и)за
четене/записПозициониране на
главата(е)
Движение на
носителя
Система за управление на водещия
двигател
Блоксхеманасистематазауправлениена
касетен двигател ЗУМЛ ЕС5612
Позиционираненаглавите

Рудиментарно–само подвеждане на
блока магнитни глави в три позиции:

вконтакт,

отдръпване на ъгъл…, при висока скорост
(пренавиване), и

отвеждане при смяна на носител

11.3.2016 г.
9
Взаимозаменяемостпри ЗУМЛ

Що е невзаимозаменямост?

Защо се нуждаем от взаимозаменяемост? Вкакви
случаи?

Какво я причинява?

Как да я преодолеем?

да избегнем нуждата от нея–

Winchester технология- HDDs

мобилни устройства–дискови чекмеджета, преносими, flash

Сервотехнологии и адаптиране

Superfloppy, дискови, оптични; лентови ЗУ

спяпо“грешно позициониране”на главите и многократни
опити

HDDs, микростъпков решим на позициониране

прецизна механика и статични настройки
Настройки за взаимозаменяемост при9-
пистовите ЗУМЛ

Азимут на главите

Компенсация на скю-ефекта–статична и динамична компонента

Скорост на движение

Старт-стопен процес
U
nom
t
t
t
stop
t
start
100
90
10
0
Команда
“движение”
U
rd i
%
Времедиаграма при старт-стопните настройки
Измерване на скоростта

Автоматично управление на скоростта

Тахометрична намотка на двигателя

Тахометричен датчик(индуктивен)

Проверка на точната скорост–
посредством
еталоннаскюлента

Измерване на ускорение/забавяне–посредствомработналента
Старт-стопни настройки за взаимозаменяемост при9-пистови ЗУМЛ с отворени бобини

Основна цел15,2 mm
междина между зоните

Няма директно измерване на междините

3 косвени фактора, за да достигнем целта:

Работна скорост
–стабилна иточна, според спецификациите на
производителя

Кривата на нарастване/спадане на скоростта
–да пасва на
публичен/стандартен визуално контролируем шаблон–права линия!

Старт-стопни времена
–според спецификациите на производителя

Как се реализира практически настройката?

Работен носител, записан само с1ци
(
непрекъснато, неблоково, по всички
писти; посредством тестер или в инженерен режим от контролера
)

Задвижване в старт-стопен режим(
посредством тестер или в инженерен
режим от контролера
)

Двулъчев осцилоскоп и визуален контрол; донастройки при
необходимост

11.3.2016 г.
10
Достъп до информацията

Последователен!!!
Тракт запис-четене

Път на данните при запис и четене в
системата ЗУМЛ-УУ

Тракт запис-четене

Глави за запис четене

Тригеризазаписиуправлениенаглавите

Защита на записа

Управление на тока за запис

Размагнитване на главите
Глави за запис/четене/изтриване

Магнитни записващи глави

Магнитна индукция–обратима

Универсални глави

Изтриващи глави

Тунелно изтриване при дисковете

Магнито-съпротивителни глави(MR)

GMR heads
Тракт/канал“четене” 
9 канала“запис”

9 канала“четене/обратноч