- De leerlingen kunnen het hexadecimaal talstelsel herkennen en waarden omzetten tussen decimaal en hexadecimaal.
- De leerlingen kunnen uitleggen wat magnetische gegevensopslag is en hoe sporen en sectoren werken.
- De leerlingen kunnen het formatteren van magneetschijven beschrijven en het verschil uitleggen tussen low level en high level format.
- De leerlingen kunnen de werking van clusters, slackspace en fragmentatie op een harde schijf toelichten.
- De leerlingen kunnen de belangrijkste onderdelen en werking van een harde schijf benoemen.
- De leerlingen kunnen verschillende opslagmedia (magnetisch, optisch, flash) vergelijken op basis van werking, snelheid en toepassingen.
- De leerlingen kunnen het nut en de werking van partities en RAID-opstellingen uitleggen.
- Zie boek p. 79 - 95
Hexadecimaal talstelsel
Algemene begrippen over magnetische gegevensopslag
- Magneetschijven bevatten een dunne film met gemagnetiseerde metaaldeeltjes die bits coderen.
- Lees-/schrijfkoppen met elektromagneten schrijven en lezen bits via magnetische oriëntatie.
- Formatteren bestaat uit low level (sporen/sectoren indelen) en high level (bestandssysteem aanbrengen).
- Sporen zijn cirkels, sectoren zijn taartpunten; sectoradressen zijn hexadecimaal.
- Bestandstoewijzingstabel (FAT) koppelt sectoradressen aan bestandsnamen.
- Clusters groeperen sectoren, slackspace is onbenutte ruimte in een cluster.
- Fragmentatie vertraagt toegang, defragmentatie herschikt bestanden; bij SSD's is defragmentatie zinloos.
- Vaak worden er tussen bij elkaar horende gegevens een of meer sectoren gelaten, omdat ze zo efficiënter kunnen worden ingelezen. Dat principe wordt interleaving genoemd.
Dichtheid en prestaties van magneetschijven
- Rotatiesnelheid (rpm): aantal omwentelingen per minuut.
- Toegangstijd (ms): bestaat uit zoektijd (koppositie) en latency (wachten op sector).
- (Beeld: Diagram van dichtheden en prestaties, grafiek van rpm en data rate)
Test jezelf
Scan deze qr-code om de inhoud te bekijken
De harde schijf
Scan deze qr-code om de video te bekijken
Monteren/demonteren
Opdracht
Je krijgt een desktopcomputer toegewezen.
- Demonteer de harde schijf.
- Laat dit aan je leraar zien.
- Monteer daarna de harde schijf.
- Laat dit door je leraar controleren.
- Start de computer opnieuw op en controleer of hij nog werkt.
Partities en partitionering
- Harde schijf kan worden verdeeld in partities, elk krijgt een stationsletter (C, D, E...).
- Redenen: multiboot, scheiding OS/gegevens, overzicht, minder slackspace.
- MBR (max 4 partities: 3 primair, 1 uitgebreid), GPT (onbeperkt, grotere schijven, veiliger).
- Primaire partitie bevat OS, uitgebreide partitie kan logische stations bevatten.
- Partitietabel bevat info over partities, locatie OS.
- Partitioneren gebeurt met partitiemanager (bv. Windows Schijfbeheer).
Test jezelf
Scan deze qr-code om de inhoud te bekijken
Tapestreamer
Dit is het enige wat jullie moeten kennen van tapes en tapestreamers!
Optische gegevensopslag
- CD: polycarbonaat schijfje, registratielaag uit metaallegering, diameter 12 cm.
- DVD: smallere sporen, meerdere lagen/zijdes, hogere capaciteit (tot 17 GB).
- Gegevens gebrand met laser (pits en lands), spiraalvormig spoor van binnen naar buiten.
- TOC (table of contents) bevat index van gegevens, snelle toegang.
- BluRay: blauwe laser, hogere capaciteit (25/50 GB), geschikt voor HD.
- Optische media zijn bestand tegen kleine krassen, werken met UDF-bestandssysteem.
- (Beeld: Doorsnede CD/DVD/BluRay, laserwerking, TOC)
Alles in een filmpje
Scan deze qr-code om de video te bekijken
Test jezelf!
Scan deze qr-code om de inhoud te bekijken
Flash gegevensopslag
Overzicht
- Flashgeheugen is populair voor zowel vast systeemgeheugen (bijv. Flash ROM) als verwisselbare opslag (SD-kaarten, USB-sticks) en in mobiele apparaten.
- Solid state: geen bewegende delen, daarom stil, licht en minder mechanische slijtage.
- Toepassingen: geheugenkaarten in camera's, opslag in smartphones/tablets, externe USB-drives, SSDs in computers.
- (Beeld: vergelijking van fysieke formaten: SD, microSD, USB-stick, 2,5" SSD, m.2-SSD)
Voordelen
- Snellere gegevensoverdracht en lagere toegangstijden dan magnetische schijven.
- Compact en licht, geschikt voor draagbare apparatuur.
- Geluidloos en energiezuinig.
- Minder gevoelig voor mechanische schade door ontbreken van bewegende delen.
- Eenvoudige integratie in verschillende formfactors (kaart, stick, schijf, m.2).
Nadeel
- Hogere kostprijs per GB vergeleken met traditionele harde schijven (afname door technologische vooruitgang).
Typen en formaten
- SD (Secure Digital): veelgebruikt kaartformaat; afgeleiden: MiniSD en MicroSD (verschillende afmetingen).
- USB-geheugensticks: populaire uitwisselbare media, ook geïntegreerd in gebruiksvoorwerpen.
- SSD (Solid State Drive): vervangt klassieke harde schijf in laptops/desktops (2,5" uiterlijk).
- m.2-SSD: klein kaartformaat dat direct op het moederbord past; vaak NVMe voor hogere snelheid.
- PCIe-add-in SSD: SSD op uitbreidingskaart voor maximale bandbreedte.
Interne organisatie en werking
- Basisbouwstenen: bitcellen op basis van NOR of NAND poorten; NAND is gangbaar voor hoge capaciteit.
- Geheugenchips ingedeeld in blokken en pages: typisch pages ~4 KB, blokken ~512 KB.
- Schrijven gebeurt per page; wissen gebeurt per blok — bijgevolg is vervangen van data complexer.
- (Beeld: schematische weergave van pages en blokken in een NAND-chip)
Levensduur en beheer
- Beperkt aantal schrijfcycli per cel; controller beheert levensduur.
- Wear leveling verspreidt schrijfactiviteit over alle chips om slijtage te egaliseren.
- Garbage collection en het verplaatsen van nog geldige data zijn nodig voordat blokken gewist kunnen worden.
- TRIM-ondersteuning en overprovisioning verbeteren prestaties en levensduur.
3D NAND en ontwikkelingen
- 3D (V‑NAND): verticale stapeling van cellen voor hogere dichtheid en lagere kost per GB.
- Maakt capaciteiten vergelijkbaar met harde schijven betaalbaarder.
- Voortdurende verbeteringen in controllers en interfaces verhogen prestaties.
Prestaties en interfaces
- SATA-interface kan een bottleneck vormen voor moderne SSDs.
- NVMe over PCIe (ook via m.2-slots) biedt veel hogere doorvoersnelheden en lagere latentie.
- Om maximale prestaties te bereiken is zowel snelle controller als voldoende bandbreedte nodig.
Scan deze qr-code om de video te bekijken
Test jezelf!
Scan deze qr-code om de inhoud te bekijken
- Het hexadecimaal talstelsel gebruikt cijfers 0-9 en letters A-F; waarden kunnen omgezet worden tussen decimaal en hexadecimaal via specifieke rekenmethodes.
- Magnetische gegevensopslag werkt door het coderen van bits via magnetische oriëntatie op een schijf, met sporen en sectoren die geadresseerd worden in het hexadecimaal talstelsel.
- Formatteren van magneetschijven bestaat uit low level format (indeling in sporen en sectoren) en high level format (bestandssysteem aanbrengen).
- Clusters groeperen sectoren om toegangstijd te verkorten; slackspace is de onbenutte ruimte in een cluster, fragmentatie vertraagt toegang en defragmentatie herschikt bestanden.
- Een harde schijf bestaat uit platters, lees-/schrijfkoppen en een actuator; gegevens worden magnetisch opgeslagen en uitgelezen.
- Magnetische, optische en flash-opslagmedia verschillen in werking, snelheid en toepassingen: magnetisch (harde schijf, tape), optisch (CD, DVD, BluRay), flash (SSD, geheugenkaart).
- Partities verdelen een schijf in virtuele schijven voor organisatie en efficiëntie; RAID-opstellingen combineren meerdere schijven voor grotere capaciteit en veiligheid.
