O unitate de bandă ( eng. Tape drive ), sau streamer [1] ( eng. streamer ), este un dispozitiv de stocare bazat pe principiul înregistrării magnetice pe bandă , cu acces secvenţial la date, principiul de funcţionare este similar cu cel al unei gospodării magnetofon .
Scopul principal: înregistrarea și redarea informațiilor, arhivarea și copierea de rezervă a datelor.
Tehnologia de stocare a datelor pe bandă magnetică a suferit modificări semnificative în cursul dezvoltării tehnologiei computerelor și, în diferite perioade, a fost caracterizată de proprietăți diferite ale consumatorilor. Utilizarea unităților de bandă moderne are următoarele caracteristici distinctive.
Avantaje:
Defecte:
Există două metode de bază pentru înregistrarea informațiilor pe bandă magnetică în unitățile de bandă:
Cu această metodă de înregistrare, datele sunt scrise pe bandă ca mai multe piste paralele. Banda are capacitatea de a se mișca în ambele direcții. Capul de citire magnetic este staționar în timpul citirii, la fel ca capul de înregistrare în timpul înregistrării. Când se ajunge la sfârșitul benzii, capul de citire/scriere trece la următoarea piesă, iar banda începe să se miște în direcția opusă. Tehnologia este în esență similară cu un recorder audio de consum . Este posibil să folosiți mai multe capete care funcționează cu mai multe piese în același timp ( streamer multi-track ). În dispozitivele moderne, această metodă domină.
Dacă se folosește această metodă, atunci unitatea de cap de înregistrare-redare (RHR) este plasată pe un tambur rotativ, pe lângă care mecanismul trage banda, atunci când citește și scrie. Înregistrarea se realizează într-o singură direcție. În funcție de formatul de înregistrare utilizat, banda trece în jurul BVG la un anumit unghi, iar axa cilindrului BGZV în sine este, de asemenea, înclinată la un unghi mic față de bandă. Banda citește și scrie într-o singură direcție. Această metodă de înregistrare presupune prezența pistelor înclinate pe suprafața benzii. O tehnologie similară este utilizată în VCR . Metoda liniei înclinate a fost inventată pentru a obține o densitate de înregistrare mai mare decât metoda liniară, fără a fi necesară reducerea decalajului dintre capete și creșterea vitezei benzii (cu toate acestea, aceste limitări tehnice sunt acum depășite prin metoda liniară).
Banda magnetică a fost folosită pentru prima dată pentru înregistrarea datelor computerului în 1951 de către Eckert-Mauchly Computer Corporation pe computerul UNIVAC I. Suportul folosit a fost o bandă subțire de metal de 12,65 mm lățime compusă din bronz nichelat (numit Vialloy). Densitatea de înregistrare a fost de 128 de caractere pe inch (198 micrometri/car) pe opt piese.
În calculatoare , produse înainte de apariția și utilizarea pe scară largă a hard disk-urilor , unitățile de bandă magnetică (NML), similare unităților de bandă, au fost folosite ca principal mediu de stocare pe termen lung. Mai târziu, în mainframe , NML a început să fie utilizat în sistemele de management media ierarhice pentru a stoca date rar utilizate. De ceva timp, acestea au fost utilizate pe scară largă ca memorie amovibilă la transferul unei cantități mari de informații .
Adoptarea pe scară largă a unităților de bandă a fost asociată cu mainframe-urile și, în special, cu mainframe-urile IBM . Începând cu introducerea familiei IBM System/360 în 1964, IBM a adoptat standardul de bandă liniară cu 9 piste, care s-a răspândit ulterior la sistemele de la alți producători și a fost utilizat pe scară largă până în anii 1980. În URSS, acest standard de benzi magnetice a dominat absolut, datorită utilizării unităților de bandă din familia de calculatoare ES , inclusiv ca parte a computerelor din alte arhitecturi.
În computerele personale de acasă din anii 1970 și începutul anilor 1980 (până la mijlocul anilor 1990 ), în multe cazuri, un magnetofon de uz casnic convențional sau, ocazional, dispozitive speciale bazate pe acesta cu control automat (de exemplu, setul de date Commodore ). Această tehnologie nu era suficient de adaptată pentru nevoile computerului, dar era foarte ieftină și accesibilă pentru utilizatorul casnic (din moment ce mulți dintre ei aveau deja un recorder audio). Pentru PC-urile industriale s-au folosit unități de bandă, cum ar fi TEAC MT-2ST cu casete de 50 și 60 MB CT-500H, respectiv CT-600H.
Formatul de stocare a datelor DDS ( Digital Data Storage ) a fost dezvoltat în 1989 de Hewlett-Packard și Sony pe baza formatului DAT ( Digital Audio Tape ) dezvoltat de Sony și Philips la mijlocul anilor 1980 . În aparență, seamănă cu o casetă audio redusă la jumătate, deoarece este o bandă magnetică de patru milimetri închisă într-o carcasă de plastic de protecție care măsoară 73 mm × 54 mm × 10,5 mm. După cum sugerează și numele, banda este înregistrată digital, nu analogic, folosind modularea codului de impulsuri ( PCM ) pe 16 biți necomprimat ca un CD , iar rata de eșantionare poate fi la fel de mare ca cea a unui CD (44,1 kHz ) sau mai puțin. , și anume: 48, 44,1 sau 32 kHz . Aceasta înseamnă că înregistrarea se face fără a pierde calitatea semnalului original, spre deosebire de formatele ulterioare DCC ( Digital Compact Cassette ) și MD ( MiniDisc ) . Unitățile DDS utilizează o tehnică de înregistrare similară cu cea utilizată în recorderele audio DAT și se bazează atât pe mișcarea suportului în direcția orizontală, cât și pe capetele de citire-scriere în direcția verticală.
În anii 1990, standardele QIC-40 și QIC-80 erau populare pentru sistemele de backup ale computerelor personale, folosind casete mici cu o capacitate fizică de 40 și, respectiv, 80 MB. Comprimarea datelor hardware acceptată. Unitățile din aceste standarde au fost instalate într-un compartiment standard de 5 inchi și conectate la interfața controlerului de dischetă. Ulterior, sub mărcile QIC și Travan au apărut un număr mare de standarde similare, definind medii cu o capacitate de până la 10 GB.
DLT a fost introdus de Quantum începutul anilor 1990, pe baza tehnologiei anterioare CompacTape a Digital Equipment Corporation pentru calculatoarele VAX , a cărei divizie de bandă a fost achiziționată de Quantum. O dezvoltare ulterioară a DLT a fost tehnologia Super DLT (SDLT).
Linia de standarde CompacTape/DLT/SDLT definește mediile cu capacități fizice cuprinse între 100 MB și 800 GB.
Din 2007, dezvoltarea standardului SDLT de către Quantum a fost întreruptă în favoarea LTO, dar echipamentele și mediile de înregistrare sunt încă produse.
Unitățile de bandă moderne se conectează de obicei printr-o interfață SAS de înaltă performanță care oferă transfer de date la 3 sau 6 Gb/s. Modelele IBM mai vechi au capacitatea de a se conecta prin interfața FICON .
În prezent, piața este dominată de unități de bandă care respectă linia standardelor LTO (Linear Tape-Open).
Unitatea de bandă LTO-5 TS2350 prezentată de IBM este echipată, pe lângă două interfețe SAS, și cu o interfață Ethernet. Totuși, în prezent (iunie 2010) această interfață nu poate fi utilizată, este declarată rezervată pentru viitoarele versiuni de firmware [2] .
IBM furnizează în prezent, pe lângă echipamentele LTO, unități de bandă cu propriul standard închis IBM 3592 (Jaguar), reprezentat de modelul modern IBM TS1140 [ 3] , precum și biblioteci de bandă compatibile. Acest hardware este utilizat în servere și mainframe . Linia IBM 3592 include modele de unități de bandă propriu-zise 3592 (prima generație), TS1120 (a doua generație), TS1130 (a treia generație) și TS1140, precum și biblioteci de bandă bazate pe acestea. Cartușele au o capacitate fizică de până la 4 TB.
Fiind, spre deosebire de standardul LTO, concentrat nu numai pe arhivare și backup, ci și pe accesul aleatoriu la date, standardul IBM 3592 prevede îndeplinirea unor cerințe mai stricte pentru numărul de suprascrieri media. IBM 3592 utilizează, de asemenea, o serie de soluții pentru a optimiza performanța în modul de scriere start-stop, cum ar fi stocarea în cache a datelor profunde și mișcarea benzii cu mai multe viteze (6 sau 7 viteze, în funcție de modelul unității de bandă).
IBM 3592 utilizează metoda de înregistrare liniară.
O caracteristică distinctivă a standardului IBM 3592 este capacitatea de a reformata mediile magnetice de generație veche în formatul dispozitivelor mai noi, cu o creștere corespunzătoare a capacității de informații (spre deosebire de alte standarde moderne care asigură compatibilitatea dispozitivelor noi cu mediile vechi doar în formatul vechi). ). În cazul general, compatibilitatea este prevăzută pentru 2 generații înainte, modurile specifice permise de utilizare a unui anumit purtător într-un anumit dispozitiv sunt determinate de tabel:
| Lungimea benzii (m) | 3592 J1A | TS1120 | TS1130 | TS1140 | |
|---|---|---|---|---|---|
| Cartuș 3592 JJ/JR | 610 m | 60 GB | 100 GB | 128 GB | |
| Cartuș 3592 JA/JW | 610 m | 300 GB | 500 GB | 640 GB | |
| Cartuș 3592 JB/JX | 825 m | 700 GB | 1TB | 1,6 TB | |
| Cartuș 3592 JC/JY | 4TB | ||||
| Cartuș 3592 JK (JC scurt) | 500 GB |
În 2010, IBM Research și FujiFilm au introdus o tehnologie care permite înregistrarea a până la 35 terabytes de date pe un cartus de bandă comparabil ca dimensiune cu LTO. Cu toate acestea, problema asigurării unei lățimi de bandă suficiente a interfeței de conectare a dispozitivului și a blocurilor dispozitivului în sine rămâne deschisă: dispozitivele moderne LTO-5 concentrate pe conectarea printr-o interfață SAS de 6 Gb/s cu un debit real de 140 Mb/s ar necesita aproximativ 3 zile pentru a înregistra 35 terabytes de date [4] .
În 2015, aceleași companii au doborât recordul mondial pentru densitatea benzii, ajungând la 123 de miliarde de biți pe inch pătrat (aproximativ 19 miliarde de biți pe cm pătrat). Astfel, capacitatea unui cartus standard de 10 cm poate ajunge la 220 terabytes [5] .
În 2017, IBM Research a anunțat un alt record de densitate a înregistrărilor - 201 Gbps pe metru pătrat. inch (puțin mai mult de 31 gigabiți pe sq. cm), aducând posibilul volum al cartuşului la 330 terabytes [6] . Dacă rata de transfer de date cu unitatea de bandă este egală cu portul USB 3.0 maxim posibil (600 MB / s), atunci va fi nevoie de mai mult de șase zile de înregistrare continuă pentru a umple cartuşul.
În 2020, Fujifilm și IBM au reușit să mărească capacitatea unităților de bandă la 580 TB, cu o densitate de înregistrare de 317 Gbps pe inch pătrat (~49 gigabiți pe cm2). [7] .
Pe sistemele de operare asemănătoare Unix , cea mai simplă, dar suficientă în multe cazuri, operarea cu o unitate de bandă este acceptată din linia de comandă folosind comenzile tar și mt (excepția este Mac OS X , care nu are mt , iar tar are nu acceptă unități de bandă). Instrumente de backup mai avansate sunt furnizate de programe speciale disponibile pentru toate sistemele de operare comune.
În 2010, IBM a introdus sistemul de fișiere LTFS distribuit gratuit pentru unitățile de bandă care acceptă partiționarea, care includ unități de bandă LTO-5, precum și IBM 3592/TS1120/TS1130 [8] . Acest sistem de fișiere vă permite să accesați conținutul benzii, ca un arbore de directoare normal cu fișiere. LTFS este implementat în prezent de IBM pentru platformele Linux și Mac OS X și se lucrează la o implementare Windows.
O unitate de bandă care poate accesa mai multe benzi în același timp se numește bibliotecă de benzi. Bibliotecile de benzi robotizate pot conține stocări cu mii de benzi magnetice, din care robotul extrage automat benzile necesare și le instalează într-unul sau mai multe cititoare și scriitoare. Din punct de vedere software, o astfel de bibliotecă arată ca o singură unitate cu o capacitate uriașă și un timp semnificativ de acces aleatoriu. Casetele din biblioteca de benzi sunt identificate prin autocolante speciale cu coduri de bare , care sunt citite de robot. În prezent (2010) modelele de bibliotecă de benzi sunt disponibile comercial cu o capacitate de până la 70 de petaocteți folosind 70.000 de casete [9] .
Biblioteca de benzi are avantaje semnificative față de matricea de discuri în ceea ce privește costul și consumul de energie cu cantități mari de date stocate. De exemplu, conform calculelor ediției din 2008 a Clipper Notes [10] , pentru a menține o arhivă de 6,6 petaocteți în acces constant timp de 5 ani, costul unui sistem de discuri (matrice RAID, controlere, splitere, discuri, putere, răcire). , etc.) va fi de 14,7 milioane USD (inclusiv 550.000 USD în electricitate), în timp ce costul unei biblioteci de casete este mai mic de 700.000 USD (inclusiv 304 USD în electricitate). Dezavantajul unei biblioteci de benzi este timpul de acces aleatoriu la date, care în funcționare normală poate ajunge la câteva minute, precum și o scădere a performanței cu ordine de mărime atunci când numărul de cereri simultane diferite crește mai mult decât numărul de citiri disponibile. dispozitive de scriere (când casetele se dovedesc a fi puse în coadă pentru citire/scriere).