Wat is een opslagapparaat?

Een van de kritieke kenmerken van een computer is de mogelijkheid om permanent bestanden, documenten, werk en advertentieafbeeldingen op te slaan. Echt alle gegevens die u misschien wilt bewaren. Helaas is het primaire geheugen dat de computer heeft - het systeem-RAM en de CPU-cache - vluchtig. Vluchtig geheugen verliest alle gegevens die het bevat wanneer de computer wordt uitgeschakeld. Hoewel dit goed is voor de veiligheid en stabiliteit, betekent het ook dat het primaire geheugen niet kan worden gebruikt voor permanente opslag.

Om aan deze behoefte te voldoen is secundair geheugen vereist. Secundair geheugen dekt apparaten voor langdurige gegevensopslag die niet-vluchtig zijn, wat betekent dat ze geen gegevens verliezen wanneer de computer wordt uitgeschakeld. Dit geheugen blijft over het algemeen permanent verbonden met computers, meestal opslagapparaten. Technisch gezien kan dezelfde klasse opslagapparaten ook worden gebruikt als tertiair of quaternair geheugen. Dat zijn opslagapparaten die niet zijn aangesloten maar die de computer wel kan aansluiten. En opslagapparaten die niet gerelateerd zijn en handmatige menselijke tussenkomst nodig hebben om toegang te krijgen tot de computer. Opslagapparaten kunnen in de eerste plaats bedoeld zijn om statisch te zijn. Ze kunnen echter ook verwijderbaar zijn.

Moderne opslagapparaten

Magnetische opslagmedia, met name HDD's of harde schijven, zijn lange tijd het standaard opslagapparaat geweest. Ze bieden hoge capaciteiten tegen lage kosten, maar hebben beperkte lees- en schrijfprestaties vanwege de afhankelijkheid van bewegende delen. Bij HDD's zijn magnetische velden in een schijfplateau uitgelijnd of verkeerd uitgelijnd met een schrijfkop. Met een leeskop kunnen de magnetische velden dan worden herlezen.

SSD's, of Solid-State Drives, zijn de opkomende koning van opslagmedia. Ze maken gebruik van supersnel Flash-geheugen dat veel sneller kan werken dan een HDD. Tot het punt dat ze doorgaans een andere, snellere transportbus gebruiken omdat de SATA III-bus die geschikt is voor HDD's volledig kan worden verzadigd door een SSD. De sleutel tot de snelheid van SSD's is dat ze geen bewegende delen hebben, omdat ze zorgvuldig ontworpen elektronische schakelingen gebruiken om gegevens op te slaan.

Helaas hebben SSD's, omdat ze geavanceerde technologie zijn, een hogere prijs. Dat is echter veel minder ernstig dan een paar jaar geleden, rekening houdend met capaciteiten van 2 TB of minder. USB-thumbdrives en externe USB-SSD's maken ook gebruik van flashgeheugen. Hoewel de bandbreedte van de USB-verbinding dat doorgaans beperkt.

Optische opslagmedia zoals cd's, dvd's en Blu-rays lijken enigszins op HDD's. Maar in plaats van magnetisme en leeskoppen veranderen fysieke groeven in de schijf het gedrag van de leeslaser. Optische media hebben dezelfde snelheidsbeperkingen als HDD's vanwege het gebruik van bewegende onderdelen. Elke vermelde generatie heeft een grotere capaciteit dankzij nieuw uitgevonden trucs en een vermindering van de golflengte van de laser. Een kleinere lasergolflengte betekent dat er meer kleine groeven kunnen worden gedetecteerd. Ze kunnen dichter bij elkaar worden verpakt, waardoor de opslagcapaciteit toeneemt.

Historische opslagapparaten

Een van de vroegste technische vormen van opslag zou de ponskaart zijn. Deze werden voornamelijk gebruikt voor gegevensinvoer en -uitvoer, maar aangezien de gegevens permanent op de ponskaart zouden worden opgeslagen, telt dit technisch gezien wel mee. Van een computer zou echter over het algemeen niet worden verwacht dat hij het uitvoerresultaat van een andere computer zou lezen.

Kerntouwgeheugen was een oude vorm van ROM die werd gemaakt door geleidende bedrading door of rond een reeks magnetische ringen te weven. De gegevenscodering was tijdens het weefproces hard gecodeerd door de magnetische ring die door of rond werd gevoerd, waardoor het onmogelijk was om bij te werken. Dit geheugen werd gebruikt op het Apollo-ruimtevaartuig dat op de maan landde.

Diskettes waren een vorm van verwijderbare magnetische opslagmedia die een flexibele schijf gebruikten die werd beschermd in een plastic omhulsel. Het werkte volgens dezelfde principes als een harde schijf, maar had veel kleinere capaciteiten en lagere snelheden.

3D XPoint-geheugen, op de markt gebracht als Optane door Intel en QuantX door Micron, was een vorm van faseveranderingsgeheugen dat uitstekende latentie en doorvoer bood. Het werd verkocht in twee rollen, een SSD en een cache voor andere opslagapparaten. De snelheid was ongeveer vergelijkbaar met SSD's, wat betekent dat de caching-optie een aanzienlijke prestatieverbetering zou kunnen bieden aan op HDD gebaseerde systemen bij cachevriendelijke leesbewerkingen.

De SSD-producten werden algemeen beschouwd als high-end SSD's. De relatief lage acceptatie zorgde er uiteindelijk voor dat 3D XPoint in 2021 door Micron en in 2022 door Intel werd verlaten, hoewel er nog steeds apparaten op de markt zijn. Magnetische opslagtape wordt van oudsher gebruikt als archiefmedium. Hoewel tape waarschijnlijk nog steeds in archiefgebruik is, worden de meeste archiefgegevens nu opgeslagen op HDD's.

Conclusie

Opslagapparaten zijn vormen van secundair computergeheugen waarin gegevens permanent kunnen worden opgeslagen. Dit is essentieel voor de doeleinden van besturingssystemen, maar is ook nodig om documenten, foto's, bestanden, enz. op te slaan. In de loop van de tijd is de opslagdichtheid van opslagapparaten dramatisch gedaald. Tegelijkertijd zijn de lees- en schrijfsnelheden van die opslagapparaten ook aanzienlijk gestegen en zijn de kosten per opslageenheid sterk gedaald. Het lijkt erop dat deze trend zich over het algemeen zal voortzetten, hoewel het kan vertragen naarmate de miniaturisatielimieten worden benaderd en bereikt.