Что относится к внешним запоминающим устройствам

Что относится к внешним запоминающим устройствам

ВЗУ (внешняя память) – запоминающие устройства, предназначенные для длительного хранения информации.

Основным признаком классификации ВЗУ является тип носителя информации. Тип носителя определяет такие характеристики ЗУ, как емкость, основной режим работы, быстродействие. Энергонезависимость и сменность накопителей – это характеристики, присущие всем ВЗУ.

Основные виды ВЗУ:

  • накопитель на гибких магнитных дисках (НГМД);
  • накопитель на жестких магнитных дисках (НЖМД);
  • накопитель на магнитно-оптических дисках (НМОД);
  • накопитель на магнитной ленте (НМЛ);
  • накопитель на оптических дисках (НОД) и DVD-дисках;
  • флэш-память и др.

Накопитель на гибких магнитных дисках (НГМД, FDD — Floppy Disk Drive).

В НГМД используется магнитная технология записи информации. Характеристики ЗУ: режим работы – чтение-запись, небольшая емкость одного диска − 1,44 Мбайт, низкое быстродействие.

НГМД = носитель + привод.

Носителем является гибкий магнитный диск (флоппи-диск, дискета). Диск изготовлен из гибкого пластика (лавсана или майлара), покрытого ферромагнитным слоем (ферролаком). Диск защищен от механических повреждений кассетой. Привод – это совокупность электронных и механических устройств, обеспечивающих работу накопителя: двигатель, магнитные головки чтения-записи информации, механизм позиционирования головок, контроллер. Контроллер – это печатная плата со схемами управления позиционированием головок, усиления сигнала, электрического питания. Принципиальная схема НГМД показана на рис. Магнитный диск (1) вращается с по­мощью привода (2), для записи и считывания информации исполь­зуются магнитные головки (3), расположенные на рычагах, же­стко закрепленных на каретке (4). Каретка перемещается по­зиционирующим двигателем (5), смещая магнитные голов­ки с одной дорожки диска на другую.

Контактирование го­ловок чтения/записи с дискетой производится через вырезы в кор­пусе дискеты. Головка чтения/запи­си во время работы механически контактирует с поверхностью дис­кеты, что приводит к быстрому изнашиванию магнитных дисков.

Лицевая панель дисковода выведена на переднюю панель сис­темного блока, на ней располо­жены карман, закрытый шторкой, куда вставляют дискету, кнопка для извлечения дискеты и световой индикатор. Световой индикатор показывает, что уст­ройство занято (если лампочка горит, вынимать дискету не реко­мендуется).

Емкость диска зависит:

  • от форм-фактора диска (5,25» или 3,5»);
  • от физической разметки диска, которая производится в процессе форматирования диска: каждая из двух сторон (поверхностей) диска разделяется на концентрические дорожки (треки), дорожки – на секторы определенного размера: ,

где t— количество дорожек на одной стороне диска; s— число секторов на дорожке; rs − емкость сектора, Кбайт.

Низкое быстродействие ЗУ определяется невысокой скоростью вращения диска – 300-360 оборотов в минуту. Диск вращается только во время считывания-записи информации.

Кроме перечисленных характеристик следует отметить низкую надежность данного ЗУ.

Производители: Epson, NEC, Panasonic, Sony, Mitsumi.

Накопитель на жестких магнитных дисках (НЖМД, винче­стер, HDD — Hard Disk Drive).

В НЖМД также используется магнитная технология записи информации. Характеристики ЗУ: режим работы – чтение-запись, большая емкость − десятки Гбайт, высокое быстродействие.

НЖМД = носитель + привод.

Носителем является жесткий магнитный диск (винчестер). На самом деле это не один диск, а группа соосных дисков, изготовленных керамики или алюминия, покрытых отполированным ферромагнитным слоем (ферролаком). Диски вместе с магнитными головками чтения-записи помещены в закрытый герметичный корпус (пакет).

Рис. Накопитель НЖМД,

а) − внешний вид; б) − внутреннее устройство

Привод – это совокупность электронных и механических устройств, обеспечивающих работу накопителя: двигатель, механизм позиционирования головок, контроллер жесткого диска. Контроллер – это печатная плата со схемами управления позиционированием головок, усиления сигнала, электрического питания. Контроллер может быть отдельной платой или платой, интегрированной (встроенной) в чипсет на материнской плате.

Дисковые пластины вращаются с постоянной скоростью, кото­рая составляет для современных НЖМД до 10000 оборотов в минуту. Чтение и запись данных осу­ществляется блоком магнитных головок (см. рис. б), которые не касаются поверхности диска и рас­положены над рабочей поверх­ностью диска на расстоянии 0,5−0,13 мкм. Запись производится на обе поверхности каждой пласти­ны (кроме крайних).

Жесткий диск герметично за­крыт, потому что даже мельчай­шие частицы пыли, попавшие между головкой и поверхностью диска, могут повредить его и при­вести к потере данных.

В накопителе может быть до десяти дисков. Их поверхность разбивается на круги, которые называются дорожками (треками − track). Ка­ждая дорожка имеет свой номер. Дорожки с одинаковыми номе­рами, расположенные одна над другой на разных дисках образу­ют цилиндр. Дорожки на диске разбиты на секторы определенного размера. Емкость жесткого диска вычисляется путем перемножения нескольких величин:

,

где cyl— количество цилиндров; h — число магнитных головок; s — количество секторов и rs — размер сектора в байтах (Кбайтах).

Секторы и дорожки образуются во время форматирования дис­ка. Форматирование выполняет пользователь с помощью специаль­ных программ. На неформатированный диск не может быть запи­сана никакая информация.

Первый сектор жесткого диска содержит информацию о разде­лах («Partition Table») — т.е., на сколько частей «разбит» жесткий диск, адрес начала и размер каждого раздела, а также какой из них является системным (с которого производится загрузка операцион­ной системы). Всего на одном физическом НЖМД может быть один или два раздела: первый (Primary) и расширенный (Extended). Рас­ширенный раздел может быть дополнительно «разбит» на несколь­ко логических дисков (Logical Drive).

Накопитель на магнитной ленте (НМЛ или стример)

Это устройство для записи, хранения и считывания данных с магнитной ленты. Стримеры работают со съемными носителями − кассетами. Недостаток стримеров связан с после­довательным доступом к магнитным лентам, что влечет большое время доступа к данным и недостаточную надежность, порождаемую повышенными механическими нагрузками.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Только сон приблежает студента к концу лекции. А чужой храп его отдаляет. 9217 — | 7813 — или читать все.

Устройства внешней памяти или, иначе, внешние запоминающие устройствавесьма разнообразны. Их можно классифицировать по целому ряду признаков: по виду носителя, типу конструкции, по принципу записи и считывания информации, методу доступа и т.д.Один из возможных вариантов классификации ВЗУ приведен на рис. 2.6.

Внешние запоминающие устройства (ВЗУ) – это электромеханические запоминающие устройства, которые характеризуются большим объемом хранимой информации и низким (по сравнению с электронной памятью) быстродействием. К ВЗУ относятся накопители на магнитной ленте (НМЛ), накопители на гибких магнитных дисках (НГМД), накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД), накопители на оптических дисках (НОД) и др.

Рис. 2.6.Классификация ВЗУ

Носитель информации – это материальный объект, способный хранить информацию. Например, в первых ЭВМ носителями информации являлись бумажные ленты и карты, на которых были пробиты (перфорированы) отверстия.

При магнитной записи информации с помощью записывающей головки происходит изменение магнитной индукции носителя. Носитель изготавливают из ферромагнитного материала. Располагается носитель на подложке, в качестве которой может выступать пластмассовая пленка, металлические или стеклянные диски.

Ток, протекающий по обмотке записывающей головки, создает в сердечнике (магнитопроводе) магнитный поток. Через узкий зазор в сердечнике магнитный поток намагничивает носитель в одном из двух направлений, что зависит от направления протекающего по обмотке тока. Разные направления намагниченности носителя соответствуют логическому нулю или логической единице. Таким образом, записывающая головка – это маленькие электромагниты, которые своим электромагнитным полем изменяют ориентацию магнитных доменов в носителе в зависимости от полярности протекающего в обмотке тока.

При считывании информации с ленты или диска движущийся намагниченный носитель индуцирует в считывающей головке электродвижущую силу. Полярность возникающего на обмотке напряжения зависит от направления намагниченности носителя.

Накопители на магнитных дисках включают в себя ряд систем:

ü элекромеханический привод, обеспечивающий вращение диска;

ü блок магнитных головок для чтения и записи;

ü системы установки (позиционирования) магнитных головок в нужное для записи или чтения положение;

ü электронный блок управления и кодирования сигналов.

Дискета – гибкий пластиковый диск с нанесенным на обе стороны магнитным покрытием, заключенный в достаточно твердый пластиковый конверт для предохранения от механических повреждений. Информация на диск наносится вдоль концентрических окружностей (рис. 2.7) – дорожек.

Каждая дорожка разбита на несколько секторов (обычно 18) – минимально возможных адресуемых участков. Стандартная емкость сектора – 512 байт.

Читайте также:  Мирос эйдж дата выхода

Рис. 2.7. Логическая структура поверхности магнитного диска

Процедура разметки нового диска – нанесение секторов и дорожек – называется форматированием. Одноименные сектора обеих поверхностей образуют кластеры. В центре дискеты имеется приспособление для захвата и обеспечения вращения диска внутри пластмассового корпуса. Дискета вставляется в дисковод, который вращается с постоянной угловой скоростью. Магнитные головки примыкают к обеим поверхностям и при вращении диска проходят мимо всех кластеров дорожки. Перемещение головок по радиусу с помощью шагового двигателя обеспечивает доступ к каждой дорожке. Запись/чтение осуществляется целым числом кластеров, обычно под управлением операционной системы.

Для дискет формата 3,5’’ максимальная емкость составляет 2,88 Мб, самый распространенный формат емкости для них – 1,44 Мб.

В целях сохранения информации гибкие магнитные диски необходимо предохранять от воздействия сильных магнитных полей и нагревания, так как такие воздействия могут привести к размагничиванию носителя и потере информации.

Накопителем на гибких дисках является дисковод ZIP фирмы Iomega. Накопитель подобен дискете по принципу действия, (но емкостью около 100 Мб) и вставляется в специальный дисковод. Носитель информации имеет гибкую основу, сам накопитель использует эффект Бернулли.

Основная идея такого накопителя заключается в следующем. Воздушные потоки, возникающие вследствие вращения гибкого диска, вызывают изгиб части поверхности диска, находящейся под головкой. Однако диск не соприкасается с головкой, и между ними остается небольшой, достаточно стабильный зазор, который обеспечивается потоками воздуха. Этот эффект позволяет использовать более плотную запись информации.

Жесткий магнитный диск (винчестер, HDD – Hard Disk Drive) –накопитель, предназначенный для долговременного хранения всей имеющейся в компьютере информации. Операционная система, постоянно используемые программы загружаются с жесткого диска, на нем хранится большинство документов. Жесткий диск является несменным носителем.

Жесткий диск представляет собой герметичную коробочку (рис. 2.8), внутри которой спрятано несколько дисков, покрытых магнитным слоем. Над ними очень быстро движутся несколько головок чтения-записи.

Рис. 2.8. Жесткий диск

Винчестер содержит набор пластин, представляющих собой чаще всего металлические диски, покрытые магнитным материалом (гамма-феррит-оксид, феррит бария, окись хрома и т.п.) и соединенные между собой при помощи шпинделя (вала, оси). Жесткие диски изготавливаются из алюминия, латуни, керамики или стекла. Для записи данных используются обе поверхности дисков. Шпиндель вращается с высокой постоянной скоростью (» 8000 оборотов в минуту). Вращение головок осуществляется с помощью двух электродвигателей. Данные записываются или считываются с помощью головок записи и считывания, по одной на каждую поверхность диска. На рис. 2.9 для упрощения показаны головки, расположенные только с одной стороны диска.

Рис. 2.9. Устройство жесткого диска

Запись информации на диск ведется по строго определенным местам – концентрическим дорожкам (трекам). Дорожки, как и в случае гибких дисков, делятся на сектора. Специальный двигатель с помощью кронштейна позиционирует головку над заданной дорожкой (перемещает ее в радиальном направлении). При повороте диска головка располагается над нужным сектором. Очевидно, что все головки перемещаются одновременно и считывают информацию с одинаковых дорожек разных дисков. Дорожки винчестера с одинаковыми порядковыми номерами, расположенные на разных дисках, называются цилиндром.

Внутренняя полость винчестера заполняется очищенным от пыли воздухом, а внутри корпуса поддерживается атмосферное давление. При вращении диски создают сильный поток воздуха, который постоянно очищается фильтром.

Основные параметры жесткого диска.

ü Емкость – винчестер имеет объем от 40 Гб до 200 Гб и более.

ü Скорость чтения данных. Средний сегодняшний показатель – около 8 Мбайт/с.

ü Среднее время доступа. Измеряется в миллисекундах и обозначает то время, которое необходимо диску для доступа к любому выбранному вами участку. Средний показатель – 9 мс.

ü Скорость вращения диска. Показатель, напрямую связанный со скоростью доступа и скоростью чтения данных. Скорость вращения жесткого диска в основном влияет на сокращение среднего времени доступа (поиска). Повышение общей производительности особенно заметно при выборке большого числа файлов.

ü Размер кэш-памяти – быстрой буферной памяти небольшого объема, в которую компьютер помещает наиболее часто используемые данные. У винчестера есть своя кэш-память размером до 8 Мбайт.

ü Фирма-производитель. Освоить современные технологии могут только крупнейшие производители, потому что организация изготовления сложнейших головок, пластин, контроллеров требует крупных финансовых и интеллектуальных затрат. В настоящее время жесткие диски производят семь компаний: Fujitsu, IBM-Hitachi, Maxtor, Samsung, Seagate, Toshiba и Western Digital. При этом каждая модель одного производителя имеет свои, только ей присущие особенности.

В ПК используются также диски с высокой плотностью записи, на поверхности которых для более точного позиционирования магнитной головки используется лазерный луч. По внешнему виду эти диски напоминают 3,5-дюймовые дискеты, но имеют более жесткую конструкцию. Накопители на флоппи дисках – выполняют обычную магнитную запись информации, но со значительно большей плотностью размещения дорожек на поверхности диска. Такая плотность достигается ввиду наличия на дисках специальных нанесенных лазерным лучом серводорожек, служащих при считывании/записи базой для позиционирования лазерного луча, и соответственно, магнитной головки, жестко связанной с лазером. Стандартная емкость флоппи диска 20,8 Мбайта; накопители сверхвысокой плотности записи (VHD — Very High Density) используют кроме лазерного позиционирования еще и специальные дисководы, обеспечивающие иную технологию записи/считывания – "перпендикулярного" способа записи вместо обычного "продольного".

По способу организации записи и считывания оптические диски могут быть разделены на три класса: только для чтения CD-ROM (Read Only), с однократной записью и многократным считыванием СC-WORM (Continuous Composite Write Once Read Many) и с многократной перезаписью информации CD-RW (Compact Disc-ReWritable).

В основе записи информации с помощью лазера лежит модуляция интенсивности излучения лазера дискретными значениями 0 и 1. Излучение достаточно мощного лазера оставляет на поверхности диска метки, вызванные воздействием луча на металл. Поверхность диска предварительно покрывается тонким слоем металла – теллура.

При записи логической единицы луч прожигает в пленке теллура микроскопическое отверстие. Если единицы следуют одна за другой, то за счет вращения диска во время записи отверстие оказывается вытянутым вдоль дорожки. Запись ведется с большой плотностью – 630 дорожек на миллиметр. Длина всей спиральной дорожки около 5 км.

Таким способом изготавливается первичный «мастер диск», с которого затем производится тиражирование всей партии дисков методом литья под давлением.

При считывании информации с оптического диска луч считывающего лазера отражается от поверхности диска, кроме мест, выжженных записывающим лучом. Отраженные лучи с помощью оптической системы, состоящей из призм и линз, направляются на фотодетектор. Делитель луча отправляет отраженный луч по отдельной траектории к фотодетектору (рис. 2.10). Напряжение на выходе фотодетектора воспроизводит впадины и бугорки, имеющиеся на оптическом диске.

Рис. 2.10. Принцип работы оптических дисков

Технология записи на перезаписывающие диски иная.

Запись информации в магнитооптических накопителях осуществляется на диск из стекла, содержащий магнитный слой из сплава тербия, железа и кобальта. Этот сплав имеет низкую температуру Кюри (около 145°С). Температура Кюри – это такая температура, при которой появляется возможность перемагнитить данный сплав. С помощью лазера нагревают небольшой участок диска до температуры Кюри и прикладывают магнитное поле нужного направления. После остывания данный участок запоминает направление намагниченности.

Для считывания данных используют эффект Керра, который проявляется в изменении направления поляризации лазерного луча, отраженного от намагниченной поверхности.

Более высокой плотностью записи обладают диски DVD (Digital Video Disc). Информация на этих дисках может быть размещена на одной либо на обеих сторонах, в одном либо в двух слоях. Переключение между слоями осуществляется фокусировкой лазера на требуемом расстоянии.

Классическим способом резервного копирования является применение стримеров – устройств записи на магнитную ленту. Однако возможности этой технологии как по емкости, так и по скорости, сильно ограничены физическими свойствами носителя. Стример по принципу действия очень похож на кассетный магнитофон. Данные записываются на магнитную ленту, протягиваемую мимо головок. Недостатком стримера является слишком большое время последовательного доступа к данным при чтении. Емкость стримера достигает нескольких Гбайт, что меньше емкости современных винчестеров, а время доступа во много раз больше.

Читайте также:  Служащий по английскому как пишется

В качестве стримера порой используют обычный видеомагнитофон. Для этого компьютер должен быть укомплектован специальной платой – «АрВид».

Устройства, основанные на кристаллах электрически перепрограммируемой памяти, не имеющие подвижных частей, называютсяфлэш-память. Физический принцип организации ячеек флэш-памяти можно считать одинаковым для всех выпускаемых устройств, как бы они ни назывались. Различаются такие устройства по интерфейсу и применяемому контроллеру, что обусловливает разницу в емкости, скорости передачи данных и энергопотреблении.

USBFlashDrive– последовательный интерфейс USB с пропускной способностью 12 Мбит/с или его современный вариант USB 2.0 с пропускной способностью до 480 Мбит/с. Сам носитель заключен в обтекаемый компактный корпус, напоминающий автомобильный брелок. Может служить не только «переносчиком» файлов, но и работать как обычный накопитель – с него можно запускать приложения, воспроизводить музыку и сжатое видео, редактировать и создавать файлы.

PCCard(PCMCIAATA) – основной тип флэш-памяти для компактных компьютеров. В настоящее время существует четыре формата карточек PC Card: Type I, Type II, Type IIIи CardBus, различающиеся размерами, разъемами и рабочим напряжением. Емкость PC Card достигает 4 Гб, скорость – 20 Мб/с при обмене данными с жестким диском.

MirrorBitFlash,разработанная компанией AMD, основана на технологии хранения в ячейке двух бит. Каждая ячейка разделена на симметричные (зеркальные) половинки изолирующим слоем из нитрида кремния и, таким образом, имеет удвоенную емкость. За счет «зеркальности» более быстро формируется стандартная 16-битная страница данных, что увеличивает скорость обмена. Чипы семейства MirrorBit имеют емкость 64 Мбит и могут быть установлены на большинство современных типов твердотельных устройств памяти.

CompactFlash(CF) – самый распространенный, универсальный и перспективный формат. Легко подключается к любому ноутбуку. Основная область применения – цифровая фотография. По емкости (до 3 Гбайт) сегодняшние CF-карты не уступают IBM Microdrive, однако отстают по скорости обмена данными (около 2 Мбайт/с).

MiniatureCard(MC) – карточка флэш-памяти, предназначена в основном для карманных компьютеров, мобильных телефонов и цифровых фотокамер. Стандартная емкость составляет 64 Мбайт.

SmartMedia– основной формат для карт широкого применения от банковских и проездных в метро до удостоверений личности. Тонкие пластинки весом 2 грамма имеют открыто расположенные контакты, но значительная для таких габаритов емкость (до 128 Мбайт) и скорость передачи данных (до 600 Кбайт/с) обусловили их проникновение в сферу цифровой фотографии и носимых МР3-устройств.

MemoryStick– «эксклюзивный» формат фирмы Sony, практически не используется другими компаниями. Максимальная емкость — 256 Мбайт, скорость передачи данных доходит до 410 Кбайт/с, цены сравнительно высокие.

xDPictureCard(extremeDigital)является новым типом флэш-памяти, разработанным компанией Toshiba специально для цифровых фотоаппаратов. В момент написания учебника – это самое миниатюрное устройство флэш-памяти. Благодаря использованию технологии NAND не имеет ограничений на максимальный объем.

9.4. Контрольные вопросы и задания →

ВЗУ – это электромеханические запоминающие устройства, которые характеризуются большим объемом хранимой информации и низким (по сравнению с электронной памятью) быстродействием.

К ВЗУ относятся: накопители на магнитной ленте (НМЛ), накопители на гибких магнитных дисках (НГМД), накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД), накопители на оптических дисках (НОД). К ВЗУ можно отнести полностью электронную флэш-память.

Накопители на оптических дисках часто называют английским термином CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory). В переводе эта английская аббревиатура означает: компактный диск для чтения. Произносится сокращение так: «сиди-ром». Однако этим же термином обозначают и сами оптические диски, поэтому здесь возможны смысловые ошибки. Разумнее устройства называть накопителями на оптических дисках (НОД), проигрывателями или приводами. Накопитель на гибких дисках чаще всего называют дисководом, а НЖМД – винчестером, или жестким диском.

В зависимости от типа носителя ВЗУ можно подразделить на накопители на магнитной ленте и дисковые накопители.

Носитель – это материальный объект, способный хранить информацию.

Например, в первых ЭВМ носителями информации были бумажные ленты и карты с пробитыми (перфорироваными) отверстиями.

При магнитной записи информации с помощью записывающей головки измененяется магнитная индукция носителя. Носитель изготавливают из ферромагнитного материала с прямоугольной петлей гистерезиса. Располагается носитель на подложке, в качестве которой может выступать пластмассовая пленка, металлические или стеклянные диски (рис. 9.3).

Ток, протекающий по обмотке записывающей головки, создает в сердечнике (магнитопроводе) магнитный поток. Через узкий зазор в сердечнике магнитный поток намагничивает носитель в одном из двух направлений, что зависит от направления протекающего по обмотке тока. Разные направления намагниченности носителя соответствуют логическому нулю и логической единице.

Таким образом, записывающая головка – это маленький электромагнит, который своим электромагнитным полем изменяет ориентацию магнитных доменов в носителе, в зависимости от полярности протекающего по обмотке тока.

При считывании информации с ленты или диска движущийся намагниченный носитель индуцирует в считывающей головке электродвижущую силу. Полярность возникающего на обмотке напряжения зависит от направления намагниченности носителя.

Наибольшее распространение среди НГМД имеют дисководы для дискет диаметром 3,5 дюйма. Емкость таких дискет составляет 1,44 Мбайт (хотя есть возможность записать на такую дискету больший объем информации). Дискета имеет жесткий пластмассовый корпус с металлической перемещающейся крышкой (заслонкой). Корпус и крышка защищают рабочие поверхности гибкого диска от загрязнения и механических повреждений. Специальные механические приспособления обеспечивают защиту диска от случайной записи или стирания информации.

Рис. 9.3. Запись информации на гибкий диск

Заметим, что гибкий диск иногда называют флоппи-диском. Толщина гибкого диска составляет 80…120 мкм.

Винчестер содержит набор пластин (рис. 9.4), представляющих собой чаще всего металлические диски, покрытые магнитным материалом (гамма-феррит-оксид, феррит бария, окись хрома и т. п.) и соединенные между собой при помощи шпинделя (вала, оси).

Жесткие диски изготавливаются из алюминия, латуни, керамики или стекла (толщина примерно 2 мм). Для записи данных используются обе поверхности дисков. В современных НЖМД используется от 4 до 9 пластин. Шпиндель вращается с высокой постоянной скоростью (обычно 3600, 4500, 5400 или 7200 об/мин). Вращение дисков и радиальное перемещение головок осуществляется с помощью двух электродвигателей.

Рис. 9.4. Запись информации на жесткий диск

Данные записываются или считываются с помощью головок записи и считывания, по одной на каждую поверхность диска. На рис. 9.4 упрощенно показаны головки, расположенные только с одной стороны диска (фактически их в 2 раза больше).

Запись информации на диск ведется по строго определенным местам — концентрическим дорожкам (трекам), причем дорожки делятся на секторы. В одном секторе может размещаться 128, 256, 512 или 1024 байта информации. Обмен данными между НМД и ОЗУ осуществляется последовательно целым числом секторов.

Специальный двигатель с помощью кронштейна позиционирует головку над заданной дорожкой (перемещает ее в радиальном направлении). При повороте диска головка располагается над нужным сектором. Очевидно, что все головки перемещаются одновременно и считывают информацию с одинаковых дорожек разных дисков. Дорожки винчестера с одинаковыми порядковыми номерами, расположенные на разных дисках, называются цилиндром.

Электромеханическая система перемещения головок называется позиционером, и она внешне напоминает конструкцию звукоснимателя (тонарма) для грампластинок.

Вся конструкция винчестера заключается в герметичный корпус. Внутренняя полость винчестера заполняется очищенным от пыли воздухом, а внутри корпуса поддерживается атмосферное давление. При вращении дисков они создают сильный поток воздуха, который постоянно очищается фильтром. Система очистки воздуха позволяет удалить частицы пыли, диаметр которых более 0,3 мкм.

При включении питания и достижении некоторой критической скорости вращения шпинделя аэродинамическая подъемная сила воздуха становится достаточной для преодоления силы прижима головок к поверхности дисков. В результате головки поднимаются («всплывают») над поверхностями дисков на высоту от долей до единиц микрометра. С этого момента времени и до снижения скорости ниже критической головки «висят» на воздушной подушке и не касаются поверхностей дисков.

Читайте также:  Группа умерших в контакте

Во время работы винчестера постоянно работает система слежения за радиальным положением головок над дисками. Из непрерывно считываемого сигнала выделяется сигнал рассогласования, который подается на схему обратной связи. Если головки отклоняются от середины дорожки, то мгновенно возникает управляющий сигнал, стремящийся с помощью специальных устройств вернуть их на место.

Кроме несъемных винчестеров конструкторами разработаны накопители со сменными носителями. Эти конструкции позволяют извлечь диски из компьютера и, с целью сохранения конфиденциальности, унести их на ночь домой или положить в сейф. При разработке этого ВЗУ разработчикам пришлось решить сложную инженерную задачу: создать герметичный узел с жестким диском, который можно переносить в дипломате.

Еще одна оригинальная конструкторская идея заложена в накопитель Бернулли (Bernoulli). Воздушные потоки, возникающие вследствие вращения гибкого диска Бернулли, вызывают изгиб части поверхности диска, находящейся под головкой. Однако диск не соприкасается с головкой, и между ними остается небольшой, достаточно стабильный зазор, который обеспечивается потоками воздуха. Уравнения для описания подобных процессов, происходящих в газах, вывел швейцарский математик Даниил Бернулли (1700–1782).

Всякое нарушение нормальных условий работы накопителя Бернулли (например, появление загрязнения на поверхности диска) приводит к тому, что диск отклоняется от головки. Вращающийся диск практически не может соприкоснуться с головкой, благодаря чему накопитель обладает высокой стойкостью к износу. Использование рассмотренного явления значительно ослабляет проблему герметизации переносимых дисков.

Фирма Iomega выпустила накопитель Zip, который, возможно, станет основным накопителем на гибких дисках в ЭВМ следующего поколения. На сменных дисках накопителя Zip помещается 100 Мбайт информации. Сам носитель имеет гибкую основу и, по некоторым данным, частично использует эффект Бернулли.

Аналогичную задачу решают флоптические диски. Они выглядят так же, как и обычные 3,5-дюймовые магнитные диски, но позволяют записывать до 120 Мбайт информации. Во флоптических дисководах используется обычная магнитная запись, однако позиционирование головки осуществляется с помощью лазера.

Производительность диска зависит от следующих величин: времени доступа и скорости передачи данных.

Время доступа – это время, необходимое для позиционирования (перемещения) головок на соответствующую дорожку и ожидания нужного сектора.

Характерное среднее время перемещения головки между двумя случайно выбранными дорожками лежит в диапазоне 8. 20 мс. Время перехода головок на соседнюю дорожку (можно сказать, на соседний цилиндр) значительно меньше и обычно составляет 2 мс. Чтобы нужный сектор повернулся до совмещения с головкой, требуется некоторое время. После этого данные могут быть записаны или считаны. Для современных дисков время их полного оборота лежит в пределах 8. 16 мс, а среднее время ожидания сектора составляет 4—8 мс.

С помощью скорости передачи данных (трансфер) можно оценить время передачи последовательно расположенных данных из винчестера. Максимальное значение этой величины достигает 80 Мбайт/с.

Накопители на магнитной ленте в настоящее время используются для резервного копирования данных. Наиболее ценная информация с целью ее долговременного хранения записывается на магнитную пленку. Носителем информации служит лавсановая лента, на которую нанесено магнитное ферролаковое покрытие.

Стример относится к накопителям на магнитной ленте, в которых запись информации происходит на кассету с магнитной пленкой. Стример позволяет освободить место на винчестере за счет того, что на него переписывается редко используемые программы и данные. Порой в качестве стримера используют обычный видеомагнитофон. Для этого компьютер должен быть укомплектован специальной платой – «АрВид».

Наиболее популярными в настоящее время стали накопители НМЛ, использующие технологию спирального сканирования. В отличие от традиционных НМЛ со стационарными головками и продольной записью информации, эти устройства осуществляют чтение и запись данных на медленно двигающуюся магнитную ленту с помощью головок, размещаемых на быстро вращающемся барабане. При этом дорожки пересекают ленту с края на край и расположены под небольшим углом к направлению, перпендикулярному направлению движения ленты. Иногда эту технологию называют поперечной записью. На сегодняшний день подобные устройства дают наивысшую поверхностную плотность записи.

По способу организации записи и считывания оптические диски могут быть разделены на три класса: только для чтения (Read Only), с однократной записью и многократным считыванием (Write Once Read Many) и с многократной перезаписью информации (Erasable).

В основе записи информации с помощью лазера (рис. 9.5) лежит модуляция интенсивности излучения лазера дискретными значениями 0 и 1. Излучение достаточно мощного лазера оставляет на поверхности диска метки, вызванные воздействием луча на металл. Поверхность диска предварительно покрывается тонким слоем металла – теллура.

При записи логической единицы луч прожигает в пленке теллура микроскопическое отверстие. Если единицы следуют одна за другой, то за счет вращения диска во время записи отверстие оказывается вытянутым вдоль дорожки. Начинается запись с внутренних дорожек. Запись ведется с большой плотностью — 630 дорожек/мм. Длина всей спиральной дорожки около 5 км.

Таким способом изготавливается первичный мастер-диск, с которого затем производится тиражирование всей партии дисков методом литья под давлением. Полученные копии мастер-диска называют порой лазерными дисками, хотя более точное название – оптические диски.

Рис. 9.5. Запись информации на лазерный диск

При считывании информации с оптического диска луч считывающего лазера отражается от поверхности диска, кроме мест, выжженных записывающим лучом. Отраженные лучи с помощью оптической системы, состоящей из призм и линз, направляются на фотодетектор. Делитель луча отправляет отраженный луч по отдельной траектории к фотодетектору. Напряжение на выходе фотодетектора будет некоторым образом воспроизводить впадины и бугорки, имеющиеся на оптическом диске.

Технологии записи информации на перезаписываемые диски иные.

Рассмотрим одну из них.

Запись информации в магнитооптических накопителях осуществляется на диск из стекла, содержащий магнитный слой из сплава тербия, железа и кобальта. Этот сплав имеет низкую температуру Кюри (около 145°С). Напомним, что температура Кюри — это такая температура, при которой появляется возможность перемагнитить данный сплав. Свое название эта температура получила в честь известного физика Пьера Кюри.

С помощью лазера нагревают небольшой участок диска до температуры Кюри и прикладывают магнитное поле нужного направления. После остывания данный участок запоминает направление намагниченности.

Для считывания данных используют эффект Керра, который проявляется в изменении направления поляризации лазерного луча, отраженного от намагниченной поверхности.

Проигрыватели (приводы) оптических дисков становятся самым распространенным внешним запоминающим устройством. Первые промышленные приводы обеспечивали скорость считывания 150 Кбайт/с. Выбор этой скорости объясняется тем, что аудиодиски считываются именно с этой скоростью. В дальнейшем появились устройства с 2-, 4-, …, 50-кратной скоростью передачи данных (по отношению к 150 Кбайт/c). Оптические диски позволяют записывать информацию с плотностью, которая на порядок превышает плотность записи на магнитный носитель.

Перспективны оптические диски с высокой плотностью записи DVD (Digital Video Disc). Информация на этих дисках может быть размещена на одной либо на обеих сторонах, в одном либо в двух слоях. Двухсторонние двухслойные диски позволяют хранить 17 Гбайт информации. Информация на эти диски записывается в стандарте MPEG.

Расстояние между слоями в двухслойных дисках 40 мкм. Переключение между слоями осуществляется фокусировкой лазера на требуемом расстоянии. Двухсторонние диски склеиваются из двух отдельных дисков толщиной 0,6 мм. Для доступа ко второй стороне диск необходимо переворачивать.

На один цифровой многофункциональный диск можно записать двухчасовой видеофильм с качеством, сравнимым с профессиональным телевизионным стандартом. Диски DVD позволяют воспроизвести звуковое сопровождение на одном из восьми языков, причем для каждого языка предусмотрена отдельная звуковая дорожка. Диск содержит 32 набора субтитров.

Электронная флэш-память позволяет переносить информацию с одной ЭВМ на другую. Флэш-память представляет собой микросхему, которая подключается к компьютеру через порт. Отсутствие механических деталей (а значит, высокая надежность), малые габариты и большие объемы памяти (несколько сотен мегабайт) делает этот вид памяти весьма популярным среди пользователей.

Ссылка на основную публикацию
Что делать если игры не скачиваются
Play Market — официальный магазин приложений для Андроида и главный источник загрузки новых игр и программ на смартфоны и планшеты...
Хороший принтер для школьника
Для ученика возможность распечатывать доклады, рефераты и иллюстрации для занятий в школе - совсем не лишняя. Школьнику в XXI веке...
Хороший телефон с aliexpress
Обновлено 22.10.2019 На Алиэкспресс есть много разных производителей смартфонов. Даже есть такие международные бренды, как Apple. В этой подборке мы...
Что делать если заглючил планшет
Если завис планшет леново, самсунг, асус, престижио, дигма и так далее, да еще и в самое неподходящее время радости конечно...
Adblock detector