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テープドライブは磁気テープを利用したストレージ。オフラインでのデータをアーカイブする用途で使用されることが多い。磁気テープは単価が安く、長期保存に優れたメディアであるとされる。
概要[編集]
テープドライブはディスクドライブのようにランダムアクセスすることができないため、テープドライブのシーク時間はとても遅くなってしまう。これは個々のデータを読み込むためには物理的に巻きとり、データを探す必要があるためである（シーケンシャルアクセス）。シーケンシャルアクセスのためには一度テープの位置を確認する必要があるが、一度データを発見してしまえばその読み込みはとても速い。例えば2010年現在ではLinear Tape-Openは連続データの転送を140 MB/sで行うことができ、これはハードディスクにも引けをとらない。
Design[編集]
Tape drives can range in capacity from a few megabytes to hundreds of gigabytes of uncompressed data.
As some data can be compressedto smaller size than the files on hard disc, it has become common place when marketing tape drives to state the capacity with the assumption of a 2:1 compression ratio; thus a tape with a capacity of 80 GB would be sold as "80/160". The true storage capacity is also known as the native capacity or the raw capacity. IBM and Sony have also used higher compression ratios in their marketing materials. The compression ratio actually achievable depends on the data being compressed. Some data has little redundancy; large video files, for example, already use compression technology and cannot be compressed further. A sparse database, on the other hand, may allow compression ratios better than 10:1.
Tape drives can be connected to a computer with SCSI (most common), Fibre Channel, SATA, USB, FireWire, FICON, or other[1] interfaces. Tape drives are used with autoloaders and tape libraries which automatically load, unload, and store multiple tapes, increasing the volume of data which can be stored without manual intervention.
Some older tape drives - such as the DECtape, the ZX Microdrive and the Rotronics Wafadrive - were designed as inexpensive alternatives to disk drives which were at the time very expensive. However, modern tape drives that used advanced techniques like multilevel forward error correction, shingling, and linear serpentine layout for writing data to tape, along with lower disk drive prices, have made such alternatives obsolete.
信頼性[編集]
Storage Magazine and Gartner reported that 34% of surveyed companies never test a restore from tape.[2]
Technical problems[編集]
Shoe-shining
A disadvantageous effect termed "shoe-shining" occurs during read/write if the data transfer rate falls below the minimum threshold at which the tape drive heads were designed to transfer data to or from a continuously running tape. In this situation, the modern fast-running tape drive is unable to stop the tape instantly. Instead, the drive must decelerate and stop the tape, rewind it a short distance, restart it, position back to the point at which streaming stopped and then resume the operation. If the condition repeats, the resulting back-and-forth tape motion resembles that of shining shoes with a cloth. Shoe-shining decreases the attainable data transfer rate, drive and tape life, and tape capacity.
In early tape drives, non-continuous data transfer was normal and unavoidable. Computer processing power and amounts of available memory were usually insufficient to provide a constant stream, so tape drives were typically designed for so called start-stop operation. Early drives used very large spools, which necessarily had high inertia and did not start and stop moving easily. To provide high start, stop, and seeking performance, several feet of loose tape was played out and pulled by a suction fan down into two deep open channels on either side of the tape head and capstans. The long thin loops of tape hanging in these vacuum columns had far less inertia than the two reels and could be rapidly started, stopped and repositioned. The large reels would occasionally move to take up written tape and play out more blank tape into the vacuum columns.
Some modern designs are still developed to operate in a non-linear fashion. IBM's 3xxx formats are designed to keep the tape moving irrespective of the data buffer - segments are written when data is available, but gaps are written when buffers run empty. When the drive detects an idle period, it re-reads the fragmented segments into a buffer and writes them back over the fragmented sections - a 'virtual backhitch'.[3]
Later, most tape drives of the 1980s introduced the use of an internal data buffer to somewhat reduce start-stop situations. These drives are often referred to as tape streamers. The tape was stopped only when the buffer contained no data to be written, or when it was full of data during reading. As faster tape drives became available, despite being buffered the drives started to suffer from the shoe-shining sequence of stop, rewind, start.
Most recently, drives no longer operate at a single fixed linear speed, but have several speeds. Internally, they implement algorithms that dynamically match the tape speed level to the computer's data rate. Example speed levels could be 50 percent, 75 percent and 100 percent of full speed. A computer that streams data slower than the lowest speed level (e.g. at 49 percent) will still cause shoe-shining.
媒体[編集]
主に音響機器で用いられたコンパクトカセットは、フロッピーディスクが高価だったころにはホビーパソコンのストレージとしても用いられた。
Notes[編集]
- ^ Historical interfaces include also ESCON, parallel port, IDE, Pertec Computer.
- ^ Tape: A Collapsing Star, by Randy Chalfant, March 18, 2010. MainframeZone.
- ^ Mellor, Chris. “Mainframe tape lock-in ended”. TechWorld. 2005年3月2日閲覧。
References[編集]
この記事は2008年11月1日以前にFree On-line Dictionary of Computingから取得した項目の資料を元に、GFDL バージョン1.3以降の「RELICENSING」(再ライセンス) 条件に基づいて組み込まれている。
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データレコーダは8ビット時代のパソコンなどで使われた、オーディオテープレコーダーを流用した補助記憶装置
テープレコーダーを流用した補助記憶装置[編集]
記憶装置としてのデータレコーダとは、音楽用として大量に出回っていたテープレコーダーを利用してカセットテープにデータを書き込むというもの。CMT（Cassette Magnetic Tape：カセット磁気テープ）などとも呼ばれた。これはコンピュータ業界では磁気テープをMTと呼ばれることに起因する。
1970年代、マイクロコンピュータが発展したが、手頃な補助記憶装置がなかった。このため、民生用に大量生産されており非常に安価で便利な記録媒体と録音再生機器である、コンパクトカセットやマイクロカセットなどとカセットテープレコーダーを流用するというアイディアが生まれた。
これは、情報をFSKなどの変調方式でオーディオ周波数帯の信号に変調して記録するもので、代表的な記録方式にKCS（カンサスシティスタンダード）があり1200Hz/2400HzのFSK方式で300bpsの記録ができた。やがて電子工作の延長的なマイクロコンピュータは様々なコンピュータメーカーから発売された初期のパーソナルコンピュータへと置き換えられていったが、フロッピーディスクは当初、読取装置となるドライブもディスクメディア自体も高価なものであり、ディスクドライブ搭載機は高価な機種に限定され、ホビーパソコンのような廉価で一般家庭への普及を目指した機種では採用し難いものであったことから、データレコーダーは依然として利用され続けた。
8ビット時代のパソコンへの具体的な採用例としては、日本においてはNECのPC-8000シリーズなどではキャリア周波数はそのままでシンボル長のみ短縮した600bpsでの記録を標準としていた。シャープのMZシリーズではコンピュータ本体に直接内蔵され、ソフトウェア制御によるパルス幅変調方式で記録を行い、他の機種と比較し、エラーの少ないアクセスと共に、1200bpsの速度を実現していた。この筐体に直接内蔵される専用のデータレコーダはMZ-80B、並びにその系譜にある機種では2000bpsに速度を変更すると共に、後述の通り、制御の多くもソフトウェアから行うことが可能であった。CPUからの直接制御であるため、そのタイミングの書き換えによって、そのレコーダの信頼性も手伝い、更に高速な読み書きも可能であった。別部署から発売されたX1でも、この電磁制御が可能なデータレコーダを採用しており、速度は2700bpsになっている。他に千葉憲昭の提唱したサッポロシティ・スタンダードがある。
また、コンピュータの周辺機器として使い勝手がいいようにモディファイされたカセットテープレコーダーが作られ、データレコーダと呼ばれた（後述）。
なお初期の8ビット時代のパソコンにはハードディスクドライブは全くといって良いほどに採用されておらず、フロッピーディスクドライブも高価なためほとんど付属していなかった。メーカー純正のドライブがパソコン本体より高価ということもザラだったため、データレコーダがよく使われた。ただ時代を下ってディスクドライブやディスクメディアが低価格化するようになると、廉価なホビーパソコンでもデータ転送速度の遅さからロード時間が長く、またシーク（データ読み出しのために媒体の該当データ箇所に読み取りヘッドを移動すること）に対応していないか、対応していたとしても時間の掛かるデータレコーダーからランダムアクセス性の優れたフロッピーディスクメディアへと切り替えられていった。ただその過渡期では、ランダムアクセス性を備えたディスクドライブが複雑で高価になりがちであったことに関連して、クイックディスクのようなディスクメディアとテープメディアの中間のような規格も存在した。
機能[編集]
データの保存自体は普通のアナログテープを録音/再生できるテープレコーダー、極端な話ではラジカセのような音響機器としての製品でも行えるが、データレコーダはデータの保存に特化した機能を備えている。例えば、スピーカー用と別にデータ出力専用のボリュームが付いていたり、コントロールができるものもある。パーソナルコンピュータに内蔵された専用のものでは、後述するようにテープの早送り・巻き戻しを行って、記録されたデータの先頭にシークする機能もあった。そこまででなくても、専用の製品としてデータロードに際してパーソナルコンピュータ側から再生を開始するリモート端子ぐらいは付いているものが多い。
実装[編集]
N-BASICなど初期のマイクロソフト系BASICなどではデータレコーダへのセーブはCSAVE、ロードはCLOADだった。CLOAD?でベリファイも行なえる。のちのN88-BASICや富士通のF-BASIC系などでは、カセット専用命令を持たず通常のSAVE・LOADコマンドでデバイス名「CASx:」（xは数字）を指定した。
シャープのX1およびMZ-80B/2000、その後継機種のデータレコーダは、デッキのオープン、並びに、メカ部の制御（ヘッドやキャプスタンのローディング）が、ボタンを操作する人力によるものではなく、電気制御によるものであったため、コンピュータ側からレコーダの動作を制御することができた。このためHu-BASICにはカセット制御用のコマンドが用意されている。また自動頭出し（ヘッドを軽く接触させた状態で高速送りし無音部を検出するもの）もできたため、データレコーダでありながらランダムアクセスに近い使い方も可能であった。
ファミリーベーシックのプログラム保存にも使われていた。ファミリーコンピュータ本体にはカセットテープインタフェースがなく、エディットモードのあるゲームで作成した面を保存する場合にもキーボードを介してデータレコーダを接続する必要があった（それ故か重く場所を取るキーボードを接続する煩わしさを解消する為、エディットデータのみ対応のS.D.ステーションが使われることがあった）。
現代[いつ?]、レトロコンピューティング（en:Retrocomputing）などで実機のコンピュータ製品本体を使おうとする場合、録音の機能を備えたミニディスクレコーダーやICレコーダーなどを使ったりする。ただし位相が保証されない非可逆圧縮などにより、データエラーが出る可能性がある。
ストリーマとは、磁気テープのうちアクセス時に連続的にテープを走行させる「ストリーミング」方式を採用した補助記憶装置のこと。テープストリーマとも。
記憶容量は数十～数百GBと大容量でかつ媒体は低価格（装置は非常に高価）であるため、バックアップ用としてよく利用される。また、ランダムアクセスが出来ないため目的のデータに辿り着くまでに時間がかかるものの、データが散らばるディスクとは異なり常に定位置にあるテープは以降の読み込みが非常に高速。
ストリーマの規格[編集]
- Digital Linear Tape (DLT) - Super DLT
- Linear Tape-Open (LTO) Ultrium - LTO Accelis
- Quarter Inch Cartridge (QIC)
- Digital Tape Format (DTF)
- Digital Instrumentation Recorder (DIR)
- Data 8フォーマット
- Advanced Intelligent Tape (AIT) - AIT Turbo - S-AIT
- VXA
- DAT - DDS
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テープライブラリ（英: tape library）とは、1つ以上のテープドライブを持ち、多数の磁気テープカートリッジを格納するスロットを備え、バーコードリーダーでテープカートリッジを識別して自動的にテープをドライブにセットする機能（ロボット）を持つ記憶装置。テープサイロ (tape silo)、テープロボット (tape robot)、テープジュークボックス (tape jukebox) とも。最初期の例としては、1974年に登場した IBM 3850 マスストレージシステム (MSS) がある。
これらのデバイスは大量のデータを格納でき、2009年現在では20テラバイト前後[1]から50ペタバイトものデータを格納できる[2]。これは典型的なハードディスクドライブの100倍や1000倍であり、ネットワークアタッチトストレージ（NAS）で実現可能な容量も超えている。小型のものは約1万ドルだが[3]、ハイエンドの製品は7万ドルを超える[4]。大規模なものはギガバイト当たりのコストが10セントと低く、ハードディスクと比較すると60%もコストが低い。また、大量なデータへの体系的なアクセスを提供できる。大量のデータを扱える代償として、アクセス時間は遅い。これはテープの機械的操作を伴うためである。テープライブラリ内のデータへのアクセスには数秒から数分かかる。
ランダムアクセスは遅いが大容量であることから、テープライブラリは主にバックアップ目的で使われ、デジタルデータの最終的なアーカイブとして使われる。後者の用途としては、組織の持つ広範囲の取引の記録を法律や監査の目的で保管することが挙げられる。また、階層型ストレージ管理 (HSM) では、テープライブラリはファイルシステム内で滅多に使われないデータを保持するのに使用される。
最小のテープライブラリは、ドライブを1台だけ持ち、ロボット機構がある。これをオートローダーともいう。
ソフトウェアサポート[編集]
商用の大規模ライブラリ管理パッケージはいくつかある。オープンソースのものでは、AMANDA、Bacula などがある。
多くのテープライブラリはバーコードのラベルをスキャンする機能を持ち、あるテープが期待したスロットにない場合にそれを見つけることができる。事前に印刷されたラベルも売られているが、自前で作る場合には HP DLT 4000 Barcode Labels のようなソフトもある。