เทปแม่เหล็ก (Magnetic Tape)

เทปแม่เหล็ก (Magnetic tape)

 

เทปแม่เหล็ก

หมายถึง แถบที่ทำด้วยพลาสติกฉาบออกไซด์ของโลหะ มี ลักษณะคล้ายเทปหรือแถบบันทึกเสียง ม้วนอยู่บนวงล้อ มีหลายขนาด เป็นต้นว่า ขนาดยาว 2,400 ฟุต 1,200 ฟุต และ 600 ฟุต ตัวเทปกว้าง 1/2 นิ้ว บันทึกข้อมูลได้ประมาณ 800, 1,600, 3,200, 6,250 BPI (Byte per inch) ตัวอักษรต่อความยาวของเนื้อเทป 1 นิ้ว เทปหรือแถบบันทึกนี้สามารถเป็นได้ทั้งหน่วยรับข้อมูลและหน่วยแสดงผล คอมพิวเตอร์จะมีเครื่องมือที่ใช้อ่านและบันทึกข้อมูลลงในเทปเรียกว่า หน่วยขับเทป (tape drive) สามารถบันทึกข้อมูลใหม่ลงทับบนข้อมูลเก่าได้เหมือนการบันทึกเพลง ข้อมูลเดิมจะหายไปโดยอัตโนมัตข้อเสียของเทปก็คือ การค้นหาข้อมูลทำได้ช้า เพราะต้องเริ่มตั้งแต่ต้นเทปเสมอ ถ้าข้อมูลอยู่ปลายเทป ก็จะเสียเวลานาน การค้นหาแบบนี้เรียกว่าการเข้าถึงแบบเรียงลำดับ (sequential access) ซึ่งตรงข้ามกับการเข้าถึงแบบสุ่ม ( direct access) ของจานบันทึก เทปแม่เหล็กรุ่นใหม่คือ DAT (Digital Audio Tape) มีขนาดใหญ่กว่าเครดิตการ์ดเล็กน้อย สามารถจุข้อมูลได้มากถึง 2-5 GB และ R-DATs สามารถเก็บข้อมูลได้มากกว่า 14 GB ความยาวเทป 90 เมตร

 

 

เทปแม่เหล็ก เป็นอุปกรณ์เก็บข้อมูลสำรองมีลักษณะคล้ายเทปเสียง มักจะในงานแบ็คอัฟข้อมูล เผื่อไว้ในกรณีฉุกเฉิน โดยจะเข้าถึงข้อมูลแบบลำดับ (Sequence Access) นิยมใช้กับเครื่องคอมพิวเตอร์ขนาดกลางขึ้นไป ตัวเทปมีลักษณะเป็นสายเทปแบบม้วนเปลือย (Open Reel) หรือแบบตลับ (Cassette) ก็ได้

สายเทปทำด้วยพลาสติกชนิดพิเศษ เคลือบด้วยออกไซด์ของเหล็ก (Iron Oxide) สารป้องกันการสึกหรอ และสารก่อเกิดจุดแม่เหล็ก (Magnetized Spot) โดยมีมาตรฐานความกว้างของสายเทป คือ ขนาด 1/2, 3/4 และ 1 นิ้ว มีความยาวตั้งแต่ 600 - 3,600 ฟุต ม้วนเก็บในวงพลาสติก (Reel) ขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางประมาณ 10 นิ้ว การอ่านเขียนจะอาศัยเครื่องอ่าน/เขียนเทป (Tape Drive) บรรจุเทป 2 ข้าง (ซ้าย-ขวา) โดยเครื่องจะหมุนเทปจากม้วนเทปเต็มด้านซ้าย เรียกว่า ม้วนเทปแฟ้มข้อมูล (File/Supply Reel) ไปยังม้วนเทปเปล่าด้านขวา เรียกว่า ม้วนเทปประจำเครื่อง (Machine/Tack-up Reel) ม้วนเทปจะมีอุปกรณ์ป้องกันการเขียนหรือแก้ไข บริเวณส่วนกลางของม้วนเทป เรียกว่า วงแหวนป้องกันแฟ้มข้อมูล (File Protection Ring)

 

 

 

 

การบันทึกข้อมูลจะอาศัยการหมุนสายเทปผ่านหัวอ่าน/เขียนข้อมูล ซึ่งจะทำให้สารแม่เหล็กที่เคลือบบนสายเทป รวมตัวกันเป็นจุดแม่เหล็ก ซึ่งมีความเข้มมากน้อยตามรหัสของข้อมูลที่ได้รับจากหัวเทป และสามารถบันทึกซ้ำได้ประมาณ 20,000 - 50,000 ครั้ง (ขึ้นอยู่กับคุณภาพของเนื้อเทปและสารเคลือบ)

ความจุข้อมูล พิจารณาจากจำนวนข้อมูลต่อความยาวของสายเทป 1 นิ้ว (Byte per Inch : bpi) โดยทั่วไปมีความจุ 5 - 28 MB และโดยทั่วไปจะมี 2 แบบ คือ แบบ 7 Track และ 9 Track โดยใช้รหัส BCD และ EBCDIC ตามลำดับ

   

 

เครื่องอ่านเทปแม่เหล็ก

 

1. เทปม้วน (Reel Tape) ลักษณะเป็นเนื้อเทปพันอยู่รอบวงล้อขนาดใหญ่ จะมีความกว้างประมาณ ½ นิ้ว และมีเส้นผ่าศูนย์ กลาง 10 ½ นิ้ว ความยาวมีหลายขนาด
300,600,1200,2400 ฟุตเวลาทำงานต้องเอาไปใส่ไว้ในเครื่องอ่านเทปขนาดใหญ่ ตัวม้วนเทปจะหมุนไปมา เพื่อค้นหาข้อมูลโดยจะมีความเร็วค่อนข้างช้าเทปม้วน (Reel Tape)
นิยมใช้กับมินิและเมนเฟรม ลักษณะจะเป็นเทปพันรอบวงล้อขนาดใหญ่ กว้างประมาณ ? นิ้ว เส้นผ่านศูนย์กลาง 10 ? นิ้ว ความยาวหลายขนาด เช่น 600, 1,200, 2,400 ฟุต เวลาทำงานจะต้องเอาไปใส่ไว้ในเทปไดร์ฟที่มีขนาดโต ตัวม้วนเทปก็จะหมุนไปหมุนมาเพื่อค้นหาข้อมูล โดยจะมีความเร็วค่อนข้างช้า และมีความจุตั้งแต่ 200 MB ขึ้นไป
การป้องกันการบันทึกข้อมูลผิดม้วน ใช้วงแหวนป้องกันแฟ้มข้อมูล (File protection ring) โดยปกติจะไม่ใส่วงแหวนนี้ในม้วนเทป ยกเว้นเมื่อต้องการบันทึกข้อมูลลงบนเทป เมื่อเทปถูกใช้ในอุปกรณ์ขับเทปโดยไม่มีวงแหวนป้องกันแฟ้มข้อมูล เทปนั้นจะใช้อ่านได้อย่างเดียว


2. เทปตลับ (Tape cassette and cartridges) มีความคล่องตัว คือจะบรรจุมาในกล่องพลาสติก เวลาใช้ก็เพียงแต่เสียบตลับเทปลงในอุปกรณ์อ่านเทปได้เลย
ซึ่งนับว่าสะดวกกว่าเทปแบบม้วนอย่างมาก เทปตลับ (Tape Cassette and Cartridge)
นิยมใช้ในพีซี เวิร์กสเตชัน มินิคอมพิวเตอร์ ตัวเทปจะบรรจุมาในกล่องพลาสติก เวลาใช้ก็เพียงแต่เสียบตลับเทปลงในอุปกรณ์ขับเทปได้เลย เหมือนกับการเสียบม้วนวีดีโอเข้าเครื่องอ่าน เทปตลับที่นิยมใช้ในปัจจุบันจะมีอยู่ 2 ประเภท คือ เทปขนาด ? นิ้ว และเทปเสียงดิจิตอล

เทปขนาด ? นิ้ว
เรียกได้อีกอย่างว่า Quarter-Inch Cassette (QIC) คาร์ทริดเทปที่นิยมใช้กับเครื่องมินิคอมพิวเตอร์จะมีขนาดกว้าง 4 นิ้ว 6 นิ้ว หนา นิ้ว ที่ใช้กับพีซีกว้าง 2 นิ้ว ยาว 3 นิ้ว หนา 0.5 นิ้ว เป็นต้น
เทปประเภท QIC มีความจุ 40, 80, 120 หรือ 250 MB ขึ้นไป นอกจากนี้ยังมีแบบ High density ยาว 1,000 ฟุต เก็บข้อมูลได้มากกว่า 1.35 GB ขึ้นไปอีกด้วย

เทปเสียงดิจิตอล (Digital Audio Tape หรือ DAT)
เล็กเกือบเท่าตลับเทปเพลงทั่วไป กว้างประมาณ 2 นิ้ว ยาว 3 นิ้ว หนา 0.5 นิ้ว สามารถใช้ได้กับเครื่องคอมพิวเตอร์ทุกประเภท โดยสามารถบันทึกข้อมูลได้มากกว่า 3 GB ขึ้นไปต่อ 1 ม้วน
มีการนำวิธีบันทึกข้อมูลแบบ Helical-scan recording ซึ่งเหมือนกับที่ใช้ในเครื่องเล่นวีดีโอ เทคนิคนี้จะมีการวางหัวอ่าน-เขียนเทปให้อยู่ในแนวเอียงเล็กน้อย เมื่อเทปวิ่งผ่านหัวอ่านก็จะมีการเขียนข้อมูลลงในเทปแบบเฉียง ๆ การบันทึกข้อมูลแบบนี้ทำให้บันทึกได้เร็วกว่า QIC และความจุข้อมูลก็สูงกว่า แต่ราคาค่อนข้างสูง

นอกจากนี้ยังมีขนาดเล็ก สามารถแบ่งออกได้เป็น 2 ประเภท

1. เทปขนาด ¼ นิ้วนิยมใช้ในเครื่องพีซี รวมไปถึงเวิร์กสเตชันและมินิคอมพิวเตอร์หลายตระกูลซึ่งบริษัท 3M ได้นำออกมาจำหน่ายเป็นรายแรก
2. เทปขนาด 8 มิลลิเมตร คล้ายตลับเทปที่ใช้ในวีดีโอเทป แต่มีขนาดเล็กมากเกือบเท่าตลับเพลงทั่วไป ได้มีการนำวิธีการบันทึกข้อมูลแบบใหม่มาใช้ เรียกว่า
เฮลิคัลสแกนเรคอร์ดดิ้ง (Helical-scan Recording) เทคนิคนี้จะมีความเร็วสูงมาก และความจะก็สูงกว่า แต่ก็มีราคาค่อนข้างสูง

ข้อดีของเทปแม่เหล็ก

สะดวกต่อการโยกย้ายข้อมูลจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่ง
- เหมาะกับงานสำรองข้อมูล (Backup Data) ในหน่วยงาน
-เหมาะกับงานที่มีการเข้าถึงข้อมูลแบบ Sequential file หรือแบบเรียงลำดับข้อมูล โดยจะมีการทำงานเกือบทั้งแฟ้มข้อมูลในเทปนั้นๆ
- เรคอร์ดมีความยาวได้ไม่จำกัด
- สามารถนำม้วนเทปที่มีการบันทึกไปแล้ว กลับมาใช้งานได้อีก

ข้อเสียของเทปแม่เหล็ก


- ไม่สามารถมองเห็นข้อมูลที่บันทึกได้
- การเข้าถึงข้อมูลเป็นแบบลำดับ นั่นคือ การค้นหาข้อมูลที่ต้องการ ต้อนค้นหาตั้งแต่ต้นเทปไปจนถึงปลายเทป ซึ่งต้องใช้เวลาในการค้นหาพอสมควร

การบันทึกข้อมูล

การอ่านหรือบันทึกข้อมูลจะกระแบบลำดับ ในการทำงานม้วนเทปจะหยุดหมุนเพื่ออ่าน / เขียน ข้อมูลหนึ่ง ๆ แล้วหยุดหมุนโดยฉับพลัน ก่อนที่จะอ่าน / เขียน ข้อมูลต่อไป ดังนั้นจึงมีการป้องกันการฉีกขาดของสายเทปโดยให้สายเทปทั้งสองข้าง ห้อยเปฯบวก ( tape loop ) ลงในช่องสูญญากาศ ส่วนการบันทึกข้อมูล กระทำโดยให้สายเทปเดินผ่านหัวอ่าน / เขียน ข้อมูล ทำให้สารแม่เหล็กที่เคลือบอยู่บนสายเทปรวมตัวกันเป็นจุดแม่เหล็ก ที่มีความเข้มมากหรือน้อยตามรหัสของข้อมูลที่ได้รับจากหัวเทป พื้นผิวของสายเทปสามารถลองรับการอ่านและเขียนข้อมูลได้ประมาณ 20,000 – 50,000 ครั้ง ( ขึ้นอยู่กับคุณภาพของเนื้อเทป ) มีความจุข้อมูลได้ตั้งแต่ 5-28 ล้านตัวอักษร ( 5 – 28 MB ) โดยทั้งนี้ขึ้นอยู่กับความหนาแน่นในการบันทึกข้อมูลเนื้อเทปข้อมูลที่บันทึกบนสายเทปจะอยูในรูปของจุดแม่เหล็ก และรหัสข้อมูลที่บันทึกมักเป็นรหัสที่ใช้เครื่องนั้น ๆ

ในการบันทึกหรืออ่านข้อมูลการทำงานของเครื่องอ่านหรือบันทึกข้อมูลบนเทป จะต้องมีความเร็วพอเหมาะในการเคลื่อนผ่านเนื้อเทป เพื่อป้องกันไม่ให้ข้อมูลบางสวนขาดหายไป ดังนั้นในเนื้อเทปจะต้องมีเนื้อที่ว่างสำหรับเป็นที่พักหัวอ่านหรือบันทึก ที่มีขนาดประมาณ 0.5 – 0.75 นิ้ว ซึ่งเรียกว่าแกป ( gap ) คือ

1. ช่องว่างระหว่างเรคอร์ด ( IRG : inter regord gap )

 

IRG

regord1

IRG

Regord2

IRG

Regord3

IRG

 

2. ช่องว่างระหว่างบล็อค ( IBG : inter block gap )

1 block

 

 

IBG

REC1

REC2

REC3

REC4

REC5

IBG

 

 

6 records

 

 

บล็อก เป็นกลุ่มข้อมูลที่เหล็กที่สุดที่สามารถโอนย้ายจากหน่วยความจำภายนอกไปไว้ในหน่วนความจำหลัก ภายในการเข้าถึงข้อมูลแต่ละครั้ง

“ A Block is the smallesy amount of data that canbe transferred Between Secondory memory and primary in one access “

ในการบันทึกข้อมูล ถ้าทำการบันทึกข้อมูลเป็นเรคอร์ดจะทำให้ปริมาณของเนื้อที่ว่างมีจำนวนมาก ดังนั้นจึงต้องมีการรวมเรคอร์ด และหลายเรคอร์ดเป็นบล็อก เพื่อจะได้เพิ่มเนื้อที่บรรจุข้อมูลให้มากขึ้น

ข้อมูลจะถูกบันทึกตรงบริเวณที่เคลือบด้วยเหล็กออกไซด์ ในลักษณะที่เป็นจุดเล็ก ๆ จุดแม่เหล็กหนึ่งจุดใช้แทนข้อมูลหนึ่งบิต โดยจุดแม่เหล็กที่เป็นแนวขนานตามความยาวของเทปเรียกว่า แทร็ก ( track ) ในการแทนค่าข้อมูลจะมีอยู่ 2 แบบ คือ

1) ระบบ 7 แทร็ก ใชข้กับข้อมูลที่แทนด้วยรหัสข้อมูลแบบ บีซีดี ( BCD )

2) ระบบ 9 แทร็ก ใช้กับข้อมูลที่แทนด้วยรหัสเอบซีดิก ( EBCDIC ) หรือเอสกี ( ASCII )

ลักษณะการบันทึกข้อมูลของเทป มีดังนี้

1) Single File Volume ในเทป 1 ม้วน จะบันทึกข้อมูล 1 ไฟล์

2) Multiple File Volume ในเทป 1 ม้วน ประกอบด้วยข้อมูลหลาย ๆ ไฟล์

3) Multiple Volume File ข้อมูลใน 1 ไฟล์ จะถูกบันทึกในเทปหลาย ๆ ม้วนจะมีการจัดเรียงข้อมูลแบบ Single File Volutne แต่จบลงด้วย EOV ( End of Volume ) และม้วนที่จบไฟล์จะจบด้วย EOF ( End of File ) ดังแสดงในรูป

 

Data area

Volume label head label tape mark tape mark trailer label

ก. single file volume

Data area

EOF

data area

EOF

 

Volumn

Label

Head

Label

 

Trailer

Label

Head

Label

 

Trailer

Label

 

ข. multiple file volume

คุณสมบัติของเทปแม่เหล็กมีการเข้าถึงข้อมูลตามลำดับเมื่อพิจารณาโดยรวมแล้วจะมีความเชื่อถือสูง (high – reliable ) ค่าใช้จ่ายต่ำ ( low – cost ) และมีความจุมาก ( hing – capacity ) นิยมใช้สำหรับแฟ้มข้อมูลหลักที่ใหญ่ ๆ สำเนาข้อมูล และเก็บข้อมูลแฟ้มประวัติ เพราะสะดวกในการเคลื่อนย้าย ประสิทธิภาพของเทปแม่เหล็ก คาดว่าจะมีการพัฒนาให้มีประสิทธิภาพดีขึ้นต่อไป

การคำนวณเทปแม่เหล็ก

1. การคำนวณหาเนื้อที่ของเทป ขึ้นอยู่กับปัจจัย 3 อย่าง คือ

1.1 ) ความยาวของแต่ละระเบียนเชิงตรรกะ

1.2 ) จำนวนเรคอร์ดที่รวมกันเป็นบล็อก 1 บล็อก ( blocking factor )

1.3 ) ความหนาแน่ของเทป

ถ้ามีจำนวนเรคอร์ดทั้งหมด 10000 เรคอร์ด

ความยาวของเรคอร์ด 160 ตัวอักษร

Bloking factor = 3

ความหนาแน่น = 800 CPI และ IBG = 0.75 นิ้ว

จะต้องใช้เนื้อที่ทั้งหมดเท่าไรในการเก็บข้อมูลเหล่านี้

จำนวนเนื้อที่ที่ใช้ในการเก็บข้อมูล = จำนวนบล็อก x ขนาดของแต่ละบล็อก

จำนวนบล็อก = จำนวนระเบียน / blocking factor

= 10000 / 3

= 3333.33

ขนาดของแต่ละบล็อก = IBG + ส่วนบันทึกข้อมูล

= 0.75 + { ( 3 x 160 ) / 800 }

= 0.75 + 0.6

= 1.35

จำนวนเนื้อที่ที่ใช้ในการเก็บข้อมูล = 3333.33 x 1.35

= 4499.99

ประมาณ 4500 นิ้ว หรือประมาณ 375 ฟุต

2. การคำนวณจำนวนบล็อกบนเทป เป็นการคำนวณหาว่าจะมีจำนวนบล็อกเท่าไหร่ ถ้าจำนวนข้อมูลมีจำนวน n เรคอร์ด เช่น เทปยาว 2400 นิ้ว มีความหนาแน่น 6250 บิต / นิ้ว IRG เป็น 0.75 นิ้ว ในแต่ละเรคอร์ดบันทึกข้อมูลได้ 100 character ให้ทำการคำนวณหาบล็อก เมื่อ

ข้อ 1 กำหนดให้ block = 1 records

จำนวน block = ความยาวเทป / ขนาด block + ขนาดของ IRG

= { (2400 x 12 ) / ( 100 / 6250 + 3 / 4 ) }

= 37}598 block / tape

ข้อ 2 กำหนดให้ 1 บล็อก = 20 rrcords

จำนวน บล็อก = ความยาวเทป / ขนาด block + ขนาดของ IRG

= { ( 2400 x 12 ) / 20 x ( 100 / 6250 + 3 / 4 ) }

= 26,916 block / tape

3. การคำนวณเวลา ที่ใช้ในการอ่านเทป 1 บล็อก ประกอบด้วย

3.1 ) เวลาที่ใช้ผ่านช่องว่าง 1 ช่อง

3.2 ) เวลาที่ใช้อ่านข้อมูล 1 บล็อก

เวลาในการอ่านข้อมูลทั้งหมด = จำนวนบล็อก x เวลาที่ใช้อ่านข้อมูลในแต่ละบล็อก

จำนวนบล็อก = จำนวนเรคอร์ด / blocking factor

เวลาที่ใช้อ่านข้อมูลในแต่ละบล็อก = เวลาที่ใช้ผ่านช่องว่าง

+ [ ความยาวของบล็อก / ความเร็วในการอ่านบล็อก]

เวลาในการอ่านข้อมูลทั้งหมด = ( 10000 / 3 ) x { 0.0126 + ( 3 x 160 ) / 75 x 800 ) }

= 68.68 sec