К внешним запоминающим устройствам взу относятся – Внешние запоминающие устройства

9.3. Внешнее запоминающее устройство

9.2. Оперативная память

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.

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.

studfile.net

Внешние запоминающие устройства

ВЗУ являются важной составной частью ПК, обеспечивая долговременное хранение данных и программ на различных носителях информации. В персональных ЭВМ наиболее широкое распространение получили ВЗУ на основе магнитных и оптических дисков, также применяются накопители, использующие технологию FLASH. Мы рассмотрим применяемые в ПК внешние запоминающие устройства в порядке их появления.

Накопители на гибких магнитных дисках – НГМД –FDD–Floppydiskdrivesявляются устройствамисо сменным носителем информации. НГМД был впервые представлен фирмойIBMв 1971 году, диаметр диска составлял тогда 8 дюймов, а емкость – 80 Кбайт. Для записи данных использовалась только одна сторона диска. В 1976 году появилась привычная для многих дискета формата 5,25”, емкостью 110 Кбайт, к 1984 на эту дискету помещалось уже 1,2 Мбайта информации. Привод для работы с такими дисками впервые был выпущен компаниейTeac. В 1981 году фирмаSonyвыводит на рынок дискету диаметром 89мм (3,5”) и дисковод для нее. Именно этот тип дискеты станет стандартом в мире ПК после того, какIBMиспользует ее в машинах серииPS/2. Емкость таких дискет составляет от 360 (первые экземпляры) до 2880 Кбайт (дискетыQD–QuadDensity). «Трехдюймовые» дискеты в настоящее время активно вытесняются накопителями, использующими технологиюFLASH, однако до сих пор многие продолжают использовать этот недорогой и привычный носитель информации.

Устройство дискеты 3,5” показано на рисунке. Цифрами обозначены:

Рисунок 10. Устройство дискеты

  1. Переключатель защиты от записи. В углу дискеты находится небольшое прямоугольное отверстие, которое может быть открыто или закрыто специальной защелкой. Дисковод анализирует состояние этого отверстия и, если оно открыто, отказывается производить запись на диск. Пользователю при этом отправляется сообщение о том, что диск защищен от записи.

  2. Металлический диск с двумя прямоугольными отверстиями. За него шпиндельный привод дисковода вращает собственно магнитный диск. Два отверстия нужны для того, чтобы установка диска в привод происходила всегда в одном и том же положении. Это необходимо для того, чтобы секторапри форматировании располагались на своих, строго определенных местах.

  3. Металлическая (или пластиковая) шторка, предохраняющая магнитный диск от повреждений. При установке дискеты в привод она сдвигается вбок, открывая магнитным головкам дисковода доступ к поверхности диска.

  4. Пластиковый корпус дискеты. Хотя эти диски и принято называть гибкими (floppy), такое название для дискет 3,5” – всего лишь дань традиции. «Трехдюймовые» дискеты имеют жесткий корпус, и при попытке согнуть такую дискету она неизбежно будет испорчена.

  5. Внутреннее покрытие корпуса из ворсистого нетканого материала. Его назначение – очищать поверхность диска от попавшей внутрь пыли и предохранять его от повреждений об элементы конструкции дискеты, такие как пружина шторки и т.д.

  6. Собственно магнитный диск. Лавсановая основа с напыленным с обеих сторон магнитным слоем. С 1981 года состав этого слоя трижды изменялся, поскольку увеличение плотности записи данных на диск требовало повышения коэрцитивной силымагнитного покрытия. Соответственно запись на дискеты с разным покрытием должна производиться при различных значениях силы тока в магнитной головке, чтение с разных дисков тоже имеет свои нюансы. Для того, чтобы привод мог различать дискеты различной емкости, в 1984 году в их конструкцию был введен индикатор плотности. Он расположен напротив переключателя защиты от записи и представляет собой такое же отверстие (на дискетах 360 Кб отверстия нет, на дискетах 2880 Кб отверстий два – одно под другим). Эти отверстия не могут быть закрыты никакими защелками. Анализируя их наличие (и количество), привод определяет тип вставленной в него дискеты.

  7. Сектор. Он не является физической частью дискеты. Поверхность магнитного диска логически разделена на некоторое количество (обычно 80) дорожек, хранящих данные. Сектор – это участок дорожки, данные с которого поступают в компьютер в ходе одной операции чтения (то же касается и записи). Дискеты наиболее популярного формата 1440 Кб размечены таким образом, что на каждой их стороне имеется по 80 дорожек, каждая из которых разбита на 18 секторов. Каждый сектор, соответственно, хранит по 512 байт данных.

Для соединения с компьютером НГМД используют специальный 34-контактный интерфейс, не изменявшийся с конца семидесятых годов прошлого века. Примечательно, что современные производители ПК не спешат убирать поддержку флоппи-дисководов из своих изделий. Так происходит потому, что спектр задач, в которых гибкие диски находят применение, до сих пор довольно широк. Существуют, к примеру, вполне современные версии операционных систем, предусматривающие загрузку с одной или двух дискет и последующее полноценное функционирование компьютера в качестве, например, маршрутизатора или «тонкого клиента» с доступом в Web. Такие решения позволяют исключить из состава ПК другие виды внешних запоминающих устройств, такие как накопители на оптических дисках или НЖМД.

Накопители на жестких магнитных дисках– НЖМД – HDD –HardDiskDrivesявляются устройствами с несменным носителем. Основное конструктивное отличие НЖМД от НГМД заключается в том, что блок магнитных головок, система позиционирования ипакетмагнитных дисков находятся в едином герметично закрытом корпусе. Сами диски обычно имеют металлическую основу. Такой накопитель был впервые применен фирмойIBMв 1973 году.

Герметизация диска в накопителе позволила добиться качественного увеличения его характеристик благодаря идеальной чистоте рабочих поверхностей. Плавающие над поверхностями дисков магнитные головки дали возможность резко (в десятки раз по сравнению с ГМД) увеличить скорость вращения пакета дисков, в котором могут находиться до четырех пластин. Перечисленные выше конструктивные особенности НЖМД дают понять, что емкость и быстродействие жестких дисков во много (сотни тысяч) раз превышают соответствующие параметры НГМД. Для обмена информацией между жестким диском и компьютером интерфейс гибких дисков оказался совершенно непригоден. С 1973 года жесткие диски поменяли пять типов интерфейсов:

ST506/412.Диски с таким интерфейсом поддерживались машинамиIBMPCXT. Он был разработан в начале 80-х фирмойSeagateTechnologies, допускал подключение двух накопителей к одному контроллеру и не отличался высокими характеристиками. Фактически накопитель с этим интерфейсом представлял собой увеличенную копию НГМД. Название интерфейса происходит от названия первого накопителя, в котором он использовался.

ESDI – Enhanced Small Drive Interface. Появился в середине 80-х годов и представлял собой улучшенную версиюST506/412. Улучшения касались скорости работы и максимальной поддерживаемой емкости дисков. СESDIмогли работать устройства объемом до 760 Мбайт, по тем временам это была очень большая цифра. Как иST506/412,ESDIбыл последовательным интерфейсом, то есть данные от диска/к диску передавались побитно по единственному предназначенному для этого проводнику.

SCSI–SmallComputerSystemInterface(произносится как "скази") является универсальным интерфейсом для любых классов устройств. В отличие отST412/ST506 иESDI, вSCSIотсутствует ориентация на работу именно с жесткими дисками - он лишь определяет протокол обмена командами и данными между равноправными устройствами; фактическиSCSIявляется упрощенным вариантом системной шины компьютера, поддерживающим до восьми устройств. Такая организация требует от устройств наличия определенного интеллекта - например, в винчестерахSCSIвсе функции кодирования/декодирования, поиска сектора, коррекции ошибок и т.п. возлагаются на встроенную электронику, а внешнийSCSI-контроллер выполняет функции обмена данными между устройством и компьютером - часто в автономном режиме, без участия центрального процессора (режимыDMAилиBusMastering).SCSI–SmallComputerSystemInterface, в отличие от предыдущих интерфейсов, является параллельным, то есть данные в нем передаются одновременно по нескольким проводникам. Это дополнительно повышает его быстродействие по сравнению с ранее рассмотренными интерфейсами. Каждый контроллерSCSIв состоянии одновременно обслуживать до семи устройств (восьмым является сам контроллер). Современные версии этого интерфейса применяются до сих пор, однако сфера их применения ограничена главным образом серверами и высокопроизводительными рабочими станциями.

IDE–IntegratedDriveElectronicsилиATA(ATAttachment- подключаемый кAT) - простой и недорогой интерфейс, впервые появившийся вPCAT. Все функции по управлению накопителем обеспечивает встроенный контроллер, а 40-проводной соединительный кабель является фактически упрощенным сегментом 16-разрядной магистралиAT-Bus(ISA). Простейшие адаптерыIDEсодержали только адресный дешифратор - все остальные сигналы заводились прямо на разъемISA. АдаптерыIDEобычно не содержали собственногоBIOS- все функции поддержкиIDEбыли встроены в системныйBIOSPCAT. Однако интеллектуальные или кэширующие контроллеры могут иметь собственныйBIOS, подменяющий часть или все функции системного. Основной режим работы устройствIDE- программный обмен (PIO) под управлением центрального процессора, однако все современные винчестерыEIDE(EnhancedIDE) поддерживают обмен в режимеDMA, а большинство контроллеров - режимBusMastering. СтандартUltraATA (называемый также ATA-33 иUltraDMA-33) предложен фирмамиIntelиQuantum. В нем повышена скорость передачи данных (до 33 Мб/с), предусмотрено стробирование передаваемых данных со стороны передатчика (в прежних ATA стробирование всегда выполняется контроллером) для устранения проблем с задержками сигналов, а также введена возможность контроля передаваемых данных (метод CRC). В 1999 году введена разновидностьUltraATA-66 с режимом обменаUltraDMA-66, выполняемом с максимальной скоростью 66 Мб/с. Все четыре разновидности имеют одинаковую физическую реализацию - 40-контактный разъем, но поддерживают разные режимы работы, наборы команд и скорости обмена по шине. Все интерфейсы совместимы снизу вверх (например, винчестерEIDEможет работать с контроллером ATA, но не все режимы контроллераUltraATA-66 возможны для винчестера ATA). Отдельно стоит стандарт ATAPI (ATAPacketInterface- пакетный интерфейс ATA), представляющий собой расширение ATA для подключения устройств прочих типов (оптических приводов, стримеров и т.п.). ATAPI не изменяет физических характеристик ATA - он лишь вводит протоколы обмена пакетами команд и данных, наподобие SCSI. Каждый контроллерIDEдопускает одновременное подключение двух устройств в режимахMaster(ведущий) иSlave(ведомый). Режим обычно выбирается перемычками на корпусе устройства. Также несколько контроллеровIDEв одном компьютере могут работать одновременно. В настоящее время интерфейсIDEподдерживает обмен данными со скоростью до 133 Мб/с, однако он постепенно уходит в прошлое, уступая место новому стандарту –SerialATA.

SATA – Serial AT Attachment. Появление нового интерфейса для подключения современных жестких дисков не случайно было воспринято всеми причастными к компьютерным технологиям с интересом - предыдущий интерфейс (который тут же получил названиеParallelATA,PATA) уже не мог обеспечить дальнейшего развития технологий. Фактически, он достиг своего предела на скорости обмена данными 133 Мбит/с. Да и то, достижение подобной скорости несколько выбило разработчиков из привычной колеи - ведь потребовалось применение нового кабеля с дополнительными экранирующими проводниками, что неизбежно сказалось и на стоимости, и на совместимости. По этой же причине нежелательным стало подключение двух накопителей разных типов на один шлейф, поскольку параметры канала устанавливались в соответствие самому "медленному" из подключенных интерфейсов. Приходилось выкручиваться: или подключать "старый" накопитель к другому каналуIDE, параллельно накопителюCD, или вообще избавляться от него. Причем первый вариант не всегда был возможен, поскольку у многих было установлено два накопителя - например, связка из проигрывателяDVDиCD-RW. Поэтому интерес был очевиден. Скорость передачи данных в самой первой версии интерфейса составляет 150 Мб/с. В более свежих спецификациях заявлена максимальная скорость обмена данными до 600 Мб/с. Если быть предельно точным, то происходит ступенчатое продвижение на рынок трех поколений интерфейсаSerialATA- второе обеспечивает скорость до 300 Мб/с, а третье, соответственно, до 600 Мб/с. (Хотя пока не совсем ясно, как разработчики накопителей на жестких дисках собираются использовать весь потенциал канала с такой высокой пропускной способностью, ведь скорость чтения с пластин заведомо ниже). Тем не менее, в области пропускной способности канала все ясно - разработчиков накопителей уже ничто не ограничивает. Но это не единственная сильная сторона новой разработки. В качестве второго по значимости фактора стоит упомянуть кардинально новую организацию подключения устройств. Главное преимущество - это возможность "горячего" подключения устройств. Данный факт существенно упрощает манипуляции с накопителями. Кроме того, новый кабель для подключения тоже полностью изменился - теперь он насчитывает всего семь проводов, выполнен плоским и тонким. И, самое главное, длина его может достигать метра. Для интерфейсаPATAдлина шлейфа ограничивалась 46 см. Такое исполнение кабеля дает целый ряд преимуществ: экономится место на системной плате, появляется возможность аккуратной прокладки и, что немаловажно, новая конструкция кабеля не создает проблем вентиляции корпуса. Что касается разъема питания, то его конструкция также подверглась переработке. В частности, помимо привычных +5 В и +12 В на разъем завели еще и +3,3 В. Сигнальный интерфейс работает с пониженным напряжением - +3 В, что снижает энергопотребление устройства и упрощает интеграцию контроллера на материнскую плату. Интересно, что когда интерфейсSATAтолько-только появился, некоторые производители снабжали свои накопители дублирующим разъемом питания старого образца, строго предупреждая "ни в коем случае не подключать оба питающих разъема одновременно - во избежание выхода устройства из строя". Такая конструкция делала переход на новый стандарт менее болезненным для пользователя, поскольку материнские платы, как правило, снабжались шлейфом передачи данных и редко - переходником для подключения питания. Еще одна особенность заключается в том, что интерфейсSerialATAподразумевает наличие полностью независимых каналов - то есть старая классификацияMaster-Slave"осталась за бортом". Каждое устройство подключается к своему каналу и никак не влияет на остальные. В дополнение ко всему, этот интерфейс обладает встроенными средствами контроля ошибок – ЕСС. Кстати, хотя с появлениемUltraATA33 и была введена проверка целостности данных поCRC, средств обнаружения и исправления ошибок в этом интерфейсе так и не появилось.

Накопители на оптических дисках. Технология оптической записи информации на диск появилась в 1961 году в Стэндфордском университете США. Запись информации осуществлялась фотографическими методами в виде светлых точек и черточек на темном фоне. Воспроизведение производилось путем просвечивания видеодиска лучом ртутной лампы. В семидесятые годы технология оптических дисков была доведена до промышленного производства и конкурировала с дисками механической (Telefunken,Decka), емкостной (RCA) и магнитной (Bogen) видеозаписи. В 1975 году продавались звуковые диски сразу нескольких фирм —Philips,Sony,Hitachi,Mitsubishi,Sanyoи ряда других. Самыми похожими на современные оптические носители были образцы фирмыPhilips. Диаметр диска составлял 12 см (у всех других — 30 см), время звучания — 1 час. В июне 1979 года между фирмамиPhilipsиSonyбыл заключен договор о совместной разработке системы оптической записи звука.

Работы по созданию систем оптических дисков проводились и в нашей стране. В 1975 году в структуре ВНИИРПА им. А. C. Попова была сформирована научная группа с целью разработки и реализации технологий записи и воспроизведения звуковой информации студийного качества на оптических носителях. Сложность создания таких систем в то время заключалась в отсутствии в распоряжении наших ученых полупроводниковых лазеров. Во многом именно это и определило дальнейшую судьбу отечественного компакт-диска. Для работы накопителей приходилось использовать газовый лазер ЛГ-75, который представлял собой довольно тяжелую трубку 20 сантиметров длиной. Он закреплялся неподвижно, а диск располагался на подвижной каретке, которая перемещалась по мере считывания или записи информации. Сейчас, как известно, сервопривод оптических накопителей устроен противоположным способом: диск укреплен на неподвижной панели, а перемещается оптическая головка с лазерным диодом.

Модель отечественного оптического проигрывателя дисков «Луч-002» демонстрировалась на ВДНХ за два года до появления на мировом рынке компакт-диска. Миллионы телезрителей увидели лазерный проигрыватель и оптический диск, а также услышали, как он звучит. На него была записана мелодия из кинофильма «Мой ласковый и нежный зверь». Новинка вызвала значительный интерес со стороны различных предприятий, производящих бытовую электронику. Однако ни одно из них не располагало технологиями изготовления полупроводниковых лазеров и необходимых оптико-механических блоков. Нужна была кооперация. К сожалению, из-за междоусобной борьбы различных министерств за финансирование отечественные CD так и не увидели свет.

В 1980 году компании PhilipsиSonyпредставили новый стандарт лазерного диска — CD-DA (CompactDiskDigitalAudio). Он определял способ записи и обработки звука, а также размер нового носителя — 12 см, который используется и сегодня. Почему именно таким был выбран диаметр диска? Существует версия, по которой 12-сантиметровый диск полностью вмещает Девятую симфонию Бетховена. За следующие 15 лет технология CD прошла путь от музыкальных дисков до универсального носителя хранения информации. Несмотря на то, что на сегодняшний день она исчерпала свои возможности и на смену ей пришли более совершенные носители (DVD,BluRay), CD будут активно использоваться еще несколько лет.

Стандарт DVD создавался довольно интересно. К концу 1994 года стали появляться сообщения о том, что компании SonyиPhilipsготовы представить новый носитель информации, созданный на основе технологии CD. Название носителя несколько раз менялось в процессе разработки, отражая основные намерения разработчиков на том или ином этапе: MMCD (MultiMediaCD), HD-DVD (HighDensityDigitalVideoDisk) и HD-CD (HighDensityCompactDisk). Предполагалось, что проигрыватели новой системы будут совместимы со всеми существовавшими на тот момент носителями в формате CD. Однако обратной совместимости быть не могло — проигрыватели CD и CD-ROM не смогли бы воспроизводить диски MMCD.

Причина несовместимости объяснялась большим числом технических новшеств, справиться с которыми CD-устройства не могли. Во-первых, диск MMCD имел двухслойную структуру. Над обычным отражающим информационным слоем располагался еще один информационный слой — полупрозрачный. Расстояние между ними было 0,04 мкм, толщина каждого слоя — 0,05 мкм, что вдвое меньше, чем у CD. В остальном структура MMCD была та же — поликарбонатная подложка (1,2 мм) с одной стороны от информационного слоя и защитный лаковый слой (10 мкм) — с другой. Поверх последнего располагается этикетка (маркируемая поверхность).

Каждый слой MMCD-диска должен был нести в 6 раз больше информации, чем целый CD — 3,7 Гб. Всего на двухслойном диске предполагалось разместить 7,4 Гб. Такой большой емкости удалось достичь за счет более короткой длины волны излучения считывающего лазера — 0,635 мкм (против 0,78 мкм у накопителей CD), и более совершенной оптической системы. Новая оптическая система привода с такими параметрами позволила получить гораздо меньшее световое пятно. Последнее, в свою очередь, обеспечивает возможность уменьшения геометрических размеров питов (единиц записи информации) более чем в 2 раза, и расстояния между дорожками. При использовании компрессии по стандарту MPEG2 на таком диске можно разместить 135 минут видеозаписи вещательного качества.

Вскоре выяснилось, что не только SonyиPhilipsзаняты разработкой нового оптического носителя информации высокой плотности. Группа крупнейших мировых компании во главе сToshiba(Matsushita,Hitachi,Pioneer,Thomson, MCA,TimeWarnerи MCM) неожиданно для многих предложила свой стандарт на дисковый носитель, весьма напоминающий MMCD. Этот стандарт также имел несколько названий: SD-DVD (SuperDensityDigitalVideoDisk) и SDD (SuperDensityDisk). Основные параметры этой технологии совпадают с MMCD. SD-DVD тоже имел двухслойную структуру, однако она была реализована принципиально иначе. Две половинки диска (каждая толщиной 0,6 мм) склеивались между собой со стороны информационного слоя. Поэтому считывание такого диска могло производиться с обеих сторон.

Очевидно, что глубина расположения информационного слоя у SD-DVD получается вдвое меньше, чем у MMCD. Однако емкость каждой стороны оказывается больше — 5 Гб, т. е. 10 Гб на весь диск против 7,4 Гб у MMCD. Это в 15 раз больше, чем у обычного CD. Для записи видеофильмов предполагалось также использовать компрессию MPEG2.

Сходство новых стандартов, разработанных совершенно разными компаниями, не могло не вызвать различных замечаний и толков. Однако объяснялось все просто. Летом 1994 года консорциум крупнейших компаний индустрии развлечений HollywoodDigitalVideoDiskAdvisoryGroup, включающий в себяColumbiaPictures, MGM,Disney, MCA/Universal,Paramount,ViacomиWarnerBrothers, подготовил ряд предложений, касающихся новых носителей видео. Целью было значительно улучшить качество видеопродукции и максимально защитить авторские права на нее.

В связи с этим выдвинутые предложения были обсуждены с крупнейшими фирмами-производителями аппаратуры видеозаписи. В результате основными свойствами нового носителя должны были стать следующие:

  • возможность записи на один диск полнометражного художественного фильма;

  • качество изображения должно быть лучше, чем у любого существующего видеоаппарата, включая проигрыватель лазерных видеодисков;

  • новые накопители должны быть совместимы со всеми существующими CD-устройствами;

  • должна быть обеспечена возможность записи звукового сопровождения не менее чем на трех-пяти языках;

  • запись должна быть защищена от пиратского копирования;

  • должна быть предусмотрена возможность изменения формата записи, т. к. в будущем предполагается расширение рынка широкоэкранных фильмов;

  • должна быть предусмотрена возможность записи на одном диске нескольких версий одного и того же материала с возможностью введения пароля.

Поскольку никто не был заинтересован в существовании двух схожих форматов, HollywoodVideoDiskAdvisoryGroupиComputerIndustryTechnicalWorkingGroupпотребовали создать единый стандарт, отказавшись поддерживать как MMCD, так и SD-DVD.

В результате в сентябре 1995 года был создан единый стандарт, получивший название DVD. Через год появились DVD-ROM и DVD-Video, а в январе 1997 года проигрыватели, накопители и диски DVD были представлены общественности на выставке бытовой техники в Лас-Вегасе, США.

Первоначально накопители на оптических дисках создавались как устройства, способные лишь считывать информацию с носителей. «Запись» производилась изготовителем дисков путем штамповки поликарбонатных копий со стеклянной матрицы. Информация кодировалась микрорельефом на поверхности диска, при этом нулем являлся так называемый «пит» - углубление в материале диска, а единицей – ровный участок поверхности. Впоследствии появились технологии, позволившие потребителю производить сначала однократную запись на чистые диски-болванки, а потом и многократную перезапись таких дисков. Диски для однократной записи представляют собой такую же поликарбонатную пластину, как и CD-ROM, однако под отражающим слоем у них находитсярегистрирующий. Материал регистрирующего слоя обладает способностью темнеть под воздействием высокой температуры. При записи такого диска записывающий лазер избирательно нагревает элементы регистрирующего слоя, образуя на нем последовательность темных (которые потом воспринимаются считывающей головкой, как питы) и светлых участков.

Что касается дисков для многократной перезаписи, то у них в регистрирующем слое применяется особый класс материалов, которые способны при нагреве переходить из кристаллического состояния в аморфное и обратно, изменяя при этом свою отражающую способность.

Что касается устройства оптических накопителей, то оно не претерпело каких-либо значительных изменений с момента появления первого привода CD-ROM. Схема записи и чтения данных приведена на рисунке 10.

Рисунок 11. Принцип записи информации на оптический диск.

Одну деталь на этом рисунке необходимо пояснить. Для различения сигналов от записывающего и считывающего лазеров применяют разделение сигналов с помощью поляризации. Не вдаваясь в сущность этого способа, скажем лишь, что детектор, настроенный на прием горизонтально поляризованного сигнала, невосприимчив к вертикально поляризованному и наоборот.

studfile.net

Внешние запоминающие устройства. Виды взу и физические принципы работы.

Внешними запоминающими устройствами являются: накопители на жестких магнитных дисках; накопители на гибких магнитных дисках; накопители на компакт-дисках; накопители на магнитооптических компакт-дисках; накопители на магнитной ленте (стримеры) и др.

Внешняя (долговременная) память - это место длительного хранения данных (программ, результатов расчётов, текстов и т.д.), не используемых в данный момент в оперативной памяти компьютера. Внешняя память, в отличие от оперативной, является энергонезависимой. Носители внешней памяти, кроме того, обеспечивают транспортировку данных в тех случаях, когда компьютеры не объединены в сети (локальные или глобальные). Для работы с внешней памятью необходимо наличие накопителя (устройства, обеспечивающего запись и (или) считывание информации) и устройства хранения носителя.

Накопители на жёстком диске (винчестеры) предназначены для постоянного хранения информации, используемой при работе с компьютером: программ операционной системы, часто используемых пакетов программ, редакторов документов, трансляторов с языков программирования и т.д. Наличие жёсткого диска значительно повышает удобство работы с компьютером.

Емкость винчестера – его основная характеристика. Сегодня объем данных, которые можно записать должен быть не менее 10-15 Гб, но требования программного обеспечения постоянно растут, поэтому жесткий диск придется менять раз в 1-2 года в зависимости от то того насколько интенсивно и с какими целями используется компьютер.

Среднее время доступа, на сегодняшний день, для лучших IDE и SCSI дисков - это значение меньше 2 мс. Среднее время поиска – время, в течение которого магнитные головки перемещаются от одного цилиндра к другому главным образом зависит от механизма привода головок, а не от интерфейса.

Дискета представляет собой круглый кусок гибкого пластика, покрытый магнитным окислом. Магнитные диски, использующиеся на больших компьютерах, изготавливаются из жестких металлических пластин, а для дискет используются гибкие пластиковые кружки, что и дало им популярное название "гибкие" или "флоппи" - диски. То, что эти диски были сделаны гибкими, значительно уменьшило вероятность их повреждения при обращении с ними и это в значительной мере определило их успех. Сейчас в компьютерах используются накопители для дискет размером 3,5 дюйма (89 мм) и ёмкостью 1,44 Мбайт. Эти дискеты заключены в жёсткий пластмассовый конверт, что значительно повышает их надёжность и долговечность. На дискетах 3,5 дюйма имеется специальный переключатель - защёлка, разрешающая или запрещающая запись на дискету.

Магнитооптика. Это, так называемые магнитооптические дисководы. МО-привод представляет собой накопитель информации, в основу которого положен магнитный носитель с оптическим (лазерным) управлением. Существуют следующие форматы магнитооптических дисков: Односторонние 3,5”,Двусторонние 5,25”, 2.5” диски MD Data, разработанные фирмой Sony, 1.2” диски фирмы Maxell

Стримеры-Устройства хранения данных на магнитной ленте, являются распространенным средством архивации данных. Они относятся к категории устройств хранения Off-Line, для них характерно очень большое время доступа, обусловленное последовательным методом доступа, средняя скорость обмена и большая емкость носителя - от сотен мегабайт до нескольких гигабайт. Существуют стандарты: QIC, TRAVAN, DDS, DAT и DLT.

Флэш-память. USB Flash Drive - портативное устройство для хранения и переноса данных с одного компьютера на другой. Компактный, легкий, удобный и удивительно простой в эксплуатации. Для его работы не нужны ни соединительные кабели, ни источники питания (включая батарейки), ни дополнительное программное обеспечение. Особенности USB Flash Drive: высокая скорость обмена данными по USB, защита от записи переключателем на корпусе, защита данных паролем, не требуются драйверы и внешнее питание, может быть отформатирован как загрузочный диск, хранение данных до 10 лет.

Оптическая технология. Самым распространенным представителем этого семейства является СD-ROM. По сравнению с винчестером он надежнее в транспортировке, CD-ROM имеет большую емкость, порядка 700Мб, CD-ROM практически не изнашивается

Минимальная скорость передачи данных у CD-ROM составляет 150Кбайт/с и возрастает в зависимости от модели привода, т.е. 52-х скоростной CD-ROM ,будет иметь 52*150 = 7,8Мб/с.

CD-ROM являются, в основном, адаптацией компакт-дисков цифровых аудиозаписывающих систем. Цифровые данные записываются на диск, используя специальное записывающее устройство, которое наносит микроскопические ямки на поверхности диска. Информация, закодированная с помощью этих ямок, может быть прочитана просто путем регистрации изменения отраженности (ямки будут темнее, чем фон блестящего серебристого диска). Как только CD-ROM будет отштампован с помощью прессов, данные уже не могут быть изменены, углубления будут вечны.

DVD-ROM. Дальнейшее развитие в области оптической записи привело к появлению стандарта DVD. Компакт-диск этого формата имеет такие же размеры (4,75”),как и CD, но имеет большую емкость. Для того чтобы достичь шести-семикратного увеличения плотности хранения данных по сравнению с CD-R(RW), нужно было изменить две ключевых характеристики записывающих устройств: длину волны записывающего лазера и относительное отверстие объектива, который его фокусирует. В технологии CD-R применяется инфракрасный лазер с длиной волны 780 нанометров (нм), в то время как DVD-R(RW) использует красный лазер с длиной волны либо 635, либо 650 нм. В то же время, относительное отверстие объектива типичного устройства CD-R(RW) равно 0,5, а устройства DVD-R(RW) - 0,6. В зависимости от типа записанной информации диски DVD-R и DVD-RW можно использовать на стандартных устройствах воспроизведения DVD, включая большинство дисководов DVD-ROM и проигрывателей DVD-Video.

Голографические устройства. Для записи луч лазера разделяется на опорный и сигнальный потоки, последний обрабатывается с помощью пространственного светового модулятора (SLM). Это устройство преобразует предназначенные для хранения данные, состоящие из последовательностей 0 и 1, в "шахматное поле" светлых и тёмных точек — каждое такое поле содержит около миллиона бит информации.

MODS-диски. Оптический диск размером с CD или DVD, в котором помещается 1 терабайт данных (или 472 часа высококачественного видео), что на порядки больше не только по сравнению с DVD-ROM, но и перспективным диском формата Blu-Ray. Новый формат назван MODS (Multiplexed Optical Data Storage). Его секрет заключается не только в размерах одного пита (это углубления, которые считывает луч лазера) или их плотной упаковке. Главное новшество — один пит в MODS кодирует не один бит (1 или 0, как у всех прежних систем записи), а десятки бит.Дело в том, что каждый пит в новом формате не симметричен. Он содержит небольшую дополнительную впадинку, наклонённую вглубь под одним из 332 углов.

studfile.net

Внешние запоминающие устройства ПК

Федеральное агентство по образованию

Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского

Финансовый факультет

Дневное отделение

Специальность «Системы налогообложения»

Курсовая работа

по дисциплине Информатика

на тему: «Внешние Запоминающие Устройства»

Выполнила:

студент гр. 13103н

Фролова Александра Дмитриевна

Руководитель:

Бурова М.С.

Нижний Новгород

2009

Содержание

Введение. 3

Глава 1 Основы развития ВЗУ.5

1.1. Теоретические. 5

1.2. Исторические.7

Глава 2. Виды ВЗУ.. 9

2.1. Жестки диски (винчестеры)9

2.2 Магнитные носители. 11

2.3 Гибкие диски. 13

2.4 Оптические диски.17

2.4.1 CD.. 17

2.4.2 DVD.. 19

2.5 Магнитно-Оптический носитель.23

2.6 Флэш-память. 24

Глава 3. Современное состояние и пути совершенствования ВЗУ.. 25

3.1. Новейшие запоминающие устройства. 25

3.2. Разрабатываемые технологии. 28

Заключение. 32

Список литературы.. 33


Введение

Тема моей курсовой работы «Внешние запоминающие устройства ПК».

Я выбрала именно эту тему, потому что для МЕНЯ она является наиболее интересной с точки зрения изучения. А при изучении СФЕРЫ информационных технологий это одна из самых разрабатываемых и актуальных проблем нашего поколения. Так как различные способы хранения и записи информации служат для разных целей, на сегодняшний день не существует универсального внешнего запоминающего устройства, которое может быть использовано как постоянное и переносное одновременно, и при этом быть доступным рядовым пользователям. Информацию необходимо сохранять на носителях, не зависящих от наличия напряжения, и таких размеров, которые превышают возможности всех современных видов первичной памяти.

Мы живем в веке, в котором все страны мира стремятся к постиндустриальному обществу, как известно, это век, в котором главными производственными ресурсами становятся информация и знания. Научные разработки становятся главной движущей силой, а именно - исследования в сфере хранения, обработке и передаче информации.

С развитием общества количество, объемы информации постоянно растут в геометрической прогрессии. И только недавно изобретенных накопителей/устройств быстро становится недостаточно, так как в них уже не вмещаются нужные объемы данных. Прогресс в информационной сфере идет быстрее прогресса в технологической сфере.

В наш век человек стремится использовать каждую минуту максимально эффективно, следовательно, он более требователен к технике, которой он пользуется. Она должна отвечать требованиям современного человека, то есть записывающие устройства должны иметь высокую скорость обработки и записи данных, а с увеличением количества информации это становится все труднее. К тому же они должны иметь компактный вид, чтобы не обременять своего владельца и для того, чтобы важные документы и записи всегда были при нем. Значит, ученые должны обращать внимание не только на размеры памяти, но и на скорость обработки и на портативность устройств.

В этом и заключается главная проблема изобретаемых запоминающих устройств ПК.

В своей работе я предполагаю изучить разные виды ВЗУ: как уже имеющиеся, вышедшие из использования или использующиеся в данный момент устройства, так и новые разработки, новые технологии данной сферы.

Глава 1 Основы развития ВЗУ.

1.1. Теоретические

В оперативной памяти данные хранятся до выключения питания. Однако существует информация, которую следует хранить долгое время. Для этого компьютеру необходима дополнительная память. Такого рода устройства называются периферийными или внешними запоминающими устройствами (ВЗУ). Таковыми являются накопители на магнитной ленте (стримеры), накопители на дискетах, винчестеры, CD-ROM, магнитооптические диски.

В отличие от оперативной памяти, внешняя память не имеет прямой связи с процессором. Информация от ВЗУ к процессору и наоборот циркулирует примерно по следующей цепочке:

Они могут быть встроены в системный блок или выполнены в виде самостоятельных блоков, связанных с системным через его порты. Важной характеристикой внешней памяти служит ее объем. Объем внешней памяти можно увеличивать, добавляя новые накопители. Не менее важными характеристиками внешней памяти являются время доступа к информации и скорость обмена информацией. Эти параметры зависят от устройства считывания информации и организации типа доступа к ней.

По типу доступа к информации устройства внешней памяти делятся на два класса: устройства прямого (произвольного) доступа и устройства последовательного доступа. При прямом (произвольном) доступе время доступа к информации не зависит от ее места расположения на носителе. При последовательном доступе время доступа зависит от местоположения информации.

Скорость обмена информацией зависит от скорости ее считывания или записи на носитель, что определяется, в свою очередь, скоростью вращения или перемещения этого носителя в устройстве.

Внешняя (долговременная) память - это место хранения данных, не используемых в данный момент в памяти компьютера.

Устройства внешней памяти - это, прежде всего, магнитные устройства для хранения информации.

По способу записи и чтения информации запоминающие устройства можно подразделить на:

- накопители на жёстких магнитных дисках;

- накопители на гибких магнитных дисках;

- накопители на компакт-дисках;

- накопители на магнито-оптических компакт-дисках;

- виртуальные диски .

Раньше в вычислительной технике к внешним устройствам (ВЗУ) относили устройства хранения дискретной информации, главным образом, на магнитных лентах, барабанах, дисках.

Аналогично всем известному магнитофону действует устройство внешней памяти ЭВМ - накопитель на магнитной ленте(стриммер). На дорожки ленты записывается все тот же двоичный код: намагниченный участок - единица, не намагниченный - нуль. При чтении с ленты запись превращается в нули и единицы в битах внутренней памяти.

Они служат для запомина­ния больших массивов информации - наборов данных, программ пользователей и операционных систем. В про­цессе работы вычислительной системы по мере необхо­димости производится оперативный обмен информацион­ными массивами между ВЗУ и основной памятью.

Для того, чтобы полностью оценить новейшие разработки в области внешних запоминающих устройств необходимо знать, с чего все начиналось.

1.2. Исторические.

ВЗУ относят к устрой­ствам ввода-вывода (по отношению к процессору). ВЗУ со сменными носителями информации могут использо­ваться для ввода информации в ЭВМ или для вывода результатов вычислений из ЭВМ так же, например, как перфоленточные и перфокарточные устройства ввода - вывода. Однако по сравнению с этими устройствами ВЗУ считывают и записывают информацию с очень вы­сокой скоростью, а также допускают многократную пе­резапись информации на одном и том же носителе. Ука­занные достоинства ВЗУ обусловили их широкое при­менение в вычислительной технике. Особое значение ВЗУ получили в ЭВМ третьего поколения.

Машины третьего поколения, в частности все модели Единой системы ЭВМ (ЕС ЭВМ), работают практически полностью под управлением той или иной операционной системы. Они имеют развитое математическое обеспечение, для хранения которого требуются сотни тысяч и миллионы запоминающих ячеек. Основная часть математического обеспечения хранится в ВЗУ. Поэтому в минимальный комплект каждой модели ЕС ЭВМ входят, как правило, запоминающие устройства на магнитных дисках и лентах.

Разработка автоматизированных систем (АСУ) предусматривает создание очень больших ин­формационных массивов, банков данных, пакетов при­кладных программ. Для их хранения лучше всего под­ходят ВЗУ. Более того, создание и эксплуатация АСУ на базе ЭВМ без использования ВЗУ не представляется возможным.

Несмотря на то, что ВЗУ применяют с начала раз­вития вычислительной техники, в научно-технической литературе описаны они сравнительно мало.

Я бы хотела в качестве исторической справки изложить основные принципы построения и функционирования ВЗУ первой ЕС ЭВМ, созданной совместными усилиями специалистами по вычислительной технике стран - членов СЭВ. Здесь приводятся основные технические характеристики ВЗУ на магнитных лентах, сменных и постоянных магнитных дисках и магнитных барабанах. Наибольшее внимание рассмотрению способов размещения информа­ции (поскольку они унифицированы для типов носителей) и команд, с помощью которых процессор управляет операциями поиска, считывания и за­писи информации в ВЗУ.

Описанию отдельных устройств предшествует изло­жение принципов организации и функционирования си­стемы обмена информацией и интерфейса ввода - вы­вода. Эти вопросы являются общими для внешних устройств всех типов и всех моделей ЕС ЭВМ.

Введение средств расширения возможностей интер­фейса ввода - вывода требует использования дополнительных линий. Принято решение об использовании этой целью существовавших ранее резервных линий. Эти линии обеспечивают уплотнение информации в шинах, повторение канальных команд и селективный сброс, вводимый УВУ, без увеличения числа разъемов. Вве­дение второго комплекта информационных шин требует использования двух дополнительных кабелей: информа­ционного и маркерного.

mirznanii.com

Внешние запоминающие устройства, виды взу и физические принципы работы.

Запоминающее устройство большой емкости с относительно низким быстродействием.

Целостность содержимого ВЗУ не зависит от того, включен или выключен компьютер.

Внешними запоминающими устройствами являются:

  • накопители на жестких магнитных дисках;
  • накопители на гибких магнитных дисках;
  • накопители на компакт-дисках;
  • накопители на магнитооптических компакт-дисках;
  • накопители на магнитной ленте (стримеры) и др.

Внешняя (долговременная) память — это место длительного хранения данных (программ, результатов расчётов, текстов и т.д.), не используемых в данный момент в оперативной памяти компьютера. Внешняя память, в отличие от оперативной, является энергонезависимой. Носители внешней памяти, кроме того, обеспечивают транспортировку данных в тех случаях, когда компьютеры не объединены в сети (локальные или глобальные). Для работы с внешней памятью необходимо наличие накопителя (устройства, обеспечивающего запись и (или) считывание информации) и устройства хранения носителя.

18. Внутренняя память ПК: назначение, типы, параметры.

В состав внутренней памяти входят оперативная память, кэш-память и специальная память.

Оперативная память

Оперативная память — это быстрое запоминающее устройство не очень большого объёма, непосредственно связанное с процессором и предназначенное для записи, считывания и хранения выполняемых программ и данных, обрабатываемых этими программами.

Оперативная память используется только для временного хранения данных и программ, так как, когда машина выключается, все, что находилось в ОЗУ, пропадает.

Объем ОЗУ обычно составляет от 32 до 512 Мбайт. Для несложных административных задач бывает достаточно и 32 Мбайт ОЗУ, но сложные задачи компьютерного дизайна могут потребовать от 512 Мбайт до 2 Гбайт ОЗУ.

Модули памяти характеризуются такими параметрами, как объем —(16, 32, 64, 128, 256 или 512 Мбайт), число микросхем, паспортная частота(100 или 133 МГц), время доступа к данным (6 или 7 наносекунд) и число контактов (72, 168 или 184).

Кэш-память

Кэш (англ. cache), или сверхоперативная память — очень быстрое ЗУ небольшого объёма, которое используется при обмене данными между микропроцессором и оперативной памятью для компенсации разницы в скорости обработки информации процессором и несколько менее быстродействующей оперативной памятью.

Кэш-памятью управляет специальное устройство — контроллер, который, анализируя выполняемую программу, пытается предвидеть, какие данные и команды вероятнее всего понадобятся в ближайшее время процессору, и подкачивает их в кэш-память. При этом возможны как попадания, так и промахи. В случае попадания, то есть, если в кэш подкачаны нужные данные, извлечение их из памяти происходит без задержки. Если же требуемая информация в кэше отсутствует, то процессор считывает её непосредственно из оперативной памяти. размером 8, 16 или 32 Кбайт. Кроме того, на системной плате компьютера может быть установлен кэш второго уровня ёмкостью 256, 512 Кбайт и выше.

Специальная память

К устройствам специальной памяти относятся постоянная память (ROM), перепрограммируемая постоянная память (Flash Memory), память CMOS RAM, питаемая от батарейки, видеопамять и некоторые другие виды памяти.

Постоянная память (ПЗУ, англ. ROM, Read Only Memory — память только для чтения) — энергонезависимая память, используется для хранения данных, которые никогда не потребуют изменения. Содержание памяти специальным образом зашивается в устройстве при его изготовлении для постоянного хранения. Из ПЗУ можно только читать.

Перепрограммируемая постоянная память (Flash Memory) — энергонезависимая память, допускающая многократную перезапись своего содержимого с дискеты.

Прежде всего в постоянную память записывают программу управления работой самого процессора. В ПЗУ находятся программы управления дисплеем, клавиатурой, принтером, внешней памятью, программы запуска и остановки компьютера, тестирования устройств.

Важнейшая микросхема постоянной или Flash-памяти — модуль BIOS. Роль BIOS двоякая: с одной стороны это неотъемлемый элемент аппаратуры, а с другой строны — важный модуль любой операционной системы.

BIOS (Basic Input/Output System — базовая система ввода-вывода) — совокупность программ, предназначенных для автоматического тестирования устройств после включения питания компьютера и загрузки операционной системы в оперативную память.

Видеопамять

Для хранения графической информации используется видеопамять.

Видеопамять (VRAM) — разновидность оперативного ЗУ, в котором хранятся закодированные изображения. Это ЗУ организовано так, что его содержимое доступно сразу двум устройствам — процессору и дисплею. Поэтому изображение на экране меняется одновременно с обновлением видеоданных в памяти.

Статьи к прочтению:

Как выбрать внешний жесткий диск? Какой лучше купить?


Похожие статьи:

csaa.ru

ВНЕШНЕЕ ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО - это... Что такое ВНЕШНЕЕ ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО?


ВНЕШНЕЕ ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

запоминающее устройство (ЗУ), предназнач. для длит. хранения очень больших массивов информации в ЭВМ и вычислит. системах. В качестве внешних используют ЗУ на магн. лентах, магн. и оптич. дисках, дискетах (магн. дисках в неразборной кассете), перфорац. и магн. картах. По орг-ции хранения информации различают В. з. у. с несменяемым носителем, или постоянной ёмкости (на осн. магн. барабанов, магн. дисков), и В. з. у. со сменным носителем (на осн. магн. лент, дискетов, магн. карт), позволяющие создавать библиотеки и архивы с практически неогранич. объёмом данных.

Большой энциклопедический политехнический словарь. 2004.

  • ВНЕЦЕНТРЕННОЕ РАСТЯЖЕНИЕ-СЖАТИЕ
  • ВНЕШНИЕ УСТРОЙСТВА ЭВМ

Смотреть что такое "ВНЕШНЕЕ ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО" в других словарях:

  • внешнее запоминающее устройство — внешнее запоминающее устройство; внешняя память; отрасл. внешний накопитель Запоминающее устройство, предназначенное для длительного хранения массивов информации и обмена ими …   Политехнический терминологический толковый словарь

  • Внешнее Запоминающее Устройство — ВЗУ Внешнее устройство памяти. Скорость работы устройства ВЗУ ниже скорости работы процессоров, поэтому эти устройства с ними непосредственно не взаимодействуют. ВЗУ осуществляют пересылку данных быстродействующим Оперативным Запоминающим… …   Справочник технического переводчика

  • внешнее запоминающее устройство — ВЗУ Запоминающее устройство, подключаемое к центральной части вычислительной системы и предназначенное для хранения большого объема данных. [ГОСТ 25492 82] [ГОСТ 25868 91] Тематики оборуд. перифер. систем обраб. информацииустройства цифр. выч.… …   Справочник технического переводчика

  • Внешнее запоминающее устройство — 8. Внешнее запоминающее устройство ВЗУ External storage Запоминающее устройство, подключаемое к центральной части вычислительной системы и предназначенное для хранения большого объема данных Источник: ГОСТ 25492 82: Устройства цифровых… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • внешнее запоминающее устройство — išorinė atmintinė statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. external memory; external storage; peripheral memory; peripheral storage vok. externer Speicher, m; Externspeicher, m; peripherer Speicher, m; Peripheriespeicher, m; äußerer… …   Automatikos terminų žodynas

  • внешнее запоминающее устройство — išorinė atmintinė statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. external memory vok. äußere Speichereinrichtung, f rus. внешнее запоминающее устройство, n pranc. mémoire extérieure, f; mémoire périphérique, f …   Fizikos terminų žodynas

  • Внешнее запоминающее устройство — запоминающее устройство, предназначенное для хранения большого объема информации и, как правило, конструктивно не объединенное с центральными блоками ЭВМ …   Краткий толковый словарь по полиграфии

  • Внешнее запоминающее устройство — Жёсткий диск   носитель информации, предназначенный для записи и хранения оной. В основе работы запоминающего устройства может лежать любой физический эффект, обеспечивающий приведение системы к двум или более устойчивым состояниям …   Википедия

  • внешнее запоминающее устройство ВЗУ — 18 внешнее запоминающее устройство ВЗУ: Запоминающее устройство, подключаемое к центральной части вычислительной системы и предназначенное для хранения большого объема данных (ГОСТ 25492) Источник …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Кассетное запоминающее устройство — внешнее запоминающее устройство, в котором носителем информации является магнитная лента, заключенная в компактную кассету (существует также устройство, позволяющее производить запись на видеокассетах). см. также стример …   Краткий толковый словарь по полиграфии

dic.academic.ru

Notice: Trying to access array offset on value of type null in /var/www/www-root/data/www/pk-region.ru/wp-content/plugins/wpdiscuz/class.WpdiscuzCore.php on line 942 Notice: Trying to access array offset on value of type null in /var/www/www-root/data/www/pk-region.ru/wp-content/plugins/wpdiscuz/class.WpdiscuzCore.php on line 975

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о