Лекция 8. Внешние запоминающие устройства

8.1. Что такое внешняя память

Внешняя память (ВЗУ) предназначена для длительного хранения программ и данных, и целостность её содержимого не зависит от того, включен или выключен компьютер. 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:

ОЗУ Кэш Процессор» height=24 src=»http://techn.sstu.ru/kafedri/%D0%BF%D0%BE%D0%B4%D1%80%D0%B0%D0%B7%D0%B4%D0%B5%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%8F/1/MetMat/shaturn/inform/%D0%9B%D0%B5%D0%BA%D1%86%D0%B8%D1%8F%208/0008.gif» width=316>

В состав внешней памяти компьютера входят:

8.2. Накопители на гибких магнитных дисках

Дискета состоит из круглой полимерной подложки, покрытой с обеих сторон магнитным окислом и помещенной в пластиковую упаковку, на внутреннюю поверхность которой нанесено очищающее покрытие. В упаковке сделаны с двух сторон радиальные прорези, через которые головки считывания/записи накопителя получают доступ к диску.

Способ записи двоичной информации на магнитной среде называется магнитным кодированием. Он заключается в том, что магнитные домены в среде выстраиваются вдоль дорожек в направлении приложенного магнитного поля своими северными и южными полюсами. Обычно устанавливается однозначное соответствие между двоичной информацией и ориентацией магнитных доменов.

В настоящее время наибольшее распространение получили дискеты со следующими характеристиками: диаметр 3,5 дюйма (89 мм), ёмкость 1,44 Мбайт, число дорожек 80, количество секторов на дорожках 18.

В последнее время появились трехдюймовые дискеты, которые могут хранить до 3 Гбайт информации. Они изготовливаются по новой технологии Nano2 и требуют специального оборудования для чтения и записи.

8.3. Накопители на жестких магнитных дисках

Рис. 8.1. Винчестерский накопитель
со снятой крышкой корпуса

Как и у дискеты, рабочие поверхности платтеров разделены на кольцевые концентрические дорожки, а дорожки — на секторы. Головки считывания-записи вместе с их несущей конструкцией и дисками заключены в герметически закрытый корпус, называемый модулем данных. При установке модуля данных на дисковод он автоматически соединяется с системой, подкачивающей очищенный охлажденный воздух. Поверхность платтера имеет магнитное покрытие толщиной всего лишь в 1,1 мкм, а также слой смазки для предохранения головки от повреждения при опускании и подъёме на ходу. При вращении платтера над ним образуется воздушный слой, который обеспечивает воздушную подушку для зависания головки на высоте 0,5 мкм над поверхностью диска.

8.4. Накопители на компакт-дисках

CD-ROM представляет собой прозрачный полимерный диск диаметром 12 см и толщиной 1,2 мм, на одну сторону которого напылен светоотражающий слой алюминия, защищенный от повреждений слоем прозрачного лака. Толщина напыления составляет несколько десятитысячных долей миллиметра.

CD-ROM обладают высокой удельной информационной емкостью, что позволяет создавать на их основе справочные системы и учебные комплексы с большой иллюстративной базой. Один CD по информационной емкости равен почти 500 дискетам. Cчитывание информации с CD-ROM происходит с достаточно высокой скоростью, хотя и заметно меньшей, чем скорость работы накопителей на жестком диске. CD-ROM просты и удобны в работе, имеют низкую удельную стоимость хранения данных, практически не изнашиваются, не могут быть поражены вирусами, c них невозможно случайно стереть информацию.

В отличие от магнитных дисков, компакт-диски имеют не множество кольцевых дорожек, а одну — спиральную, как у грампластинок. В связи с этим, угловая скорость вращения диска не постоянна. Она линейно уменьшается в процессе продвижения читающей лазерной головки к краю диска.

Рис. 8.2. Накопитель CD-ROM

Для работы с CD-ROM нужно подключить к компьютеру накопитель CD-ROM (рис. 8.2), преобразующий последовательность углублений и выступов на поверхности CD-ROM в последовательность двоичных сигналов. Для этого используется считывающая головка с микролазером и светодиодом. Глубина впадин на поверхности диска равна четверти длины волны лазерного света. Если в двух последовательных тактах считывания информации луч света лазерной головки переходит с выступа на дно впадины или обратно, разность длин путей света в этих тактах меняется на полуволну, что вызывает усиление или ослабление совместно попадающих на светодиод прямого и отраженного от диска света.

Если в последовательных тактах считывания длина пути света не меняется, то и состояние светодиода не меняется. В результате ток через светодиод образует последовательность двоичных электрических сигналов, соответствующих сочетанию впадин и выступов на дорожке.

Профиль дорожки CD-ROM

Различная длина оптического пути луча света в двух последовательных тактах считывания информации соответствует двоичным единицам. Одинаковая длина соответствует двоичным нулям.

8.5. Записывающие оптические и магнитооптические накопители

· Записывающий накопитель CD-R (Compact Disk Recordable) способен, наряду с прочтением обычных компакт-дисков, записывать информацию на специальные оптические диски емкостью 650 Мбайт. В дисках CD-R отражающий слой выполнен из золотой пленки. Между этим слоем и поликарбонатной основой расположен регистрирующий слой из органического материала, темнеющего при нагревании. В процессе записи лазерный луч нагревает выбранные точки слоя, которые темнеют и перестают пропускать свет к отражающему слою, образуя участки, аналогичные впадинам. Накопители CD-R, благодаря сильному удешевлению, приобретают все большее распространение.

Рис.8.3. Накопитель CD-MO

· Накопитель на магнито-оптических компакт-дисках СD-MO (Compact Disk — Magneto Optical) (рис. 8.3). Диски СD-MO можно многократно использовать для записи. Ёмкость от 128 Мбайт до 2,6 Гбайт.

· Накопитель WARM (Write And Read Many times), позволяет производить многократную запись и считывание.

8.6. Накопители на магнитной ленте (стримеры) и накопители на сменных дисках

Рис. 8.4. Накопитель
на сменных дисках

Стримеры позволяют записать на небольшую кассету с магнитной лентой огромное количество информации. Встроенные в стример средства аппаратного сжатия позволяют автоматически уплотнять информацию перед её записью и восстанавливать после считывания, что увеличивает объём сохраняемой информации.

Недостатком стримеров является их сравнительно низкая скорость записи, поиска и считывания информации.

В последнее время всё шире используются накопители на сменных дисках, которые позволяют не только увеличивать объём хранимой информации, но и переносить информацию между компьютерами. Объём сменных дисков — от сотен Мбайт до нескольких Гигабайт.

Источник

Топ-7 внешних носителей информации: от CD до NAS-сервера

В век компьютеризации у каждого из нас появляется всё больше данных в электронном виде: видео, фотографии, фильмы, книги… Как и где их хранить? Какие носители данных будут лучшими?

Внешний накопитель

Большинство людей предпочитают использовать портативный накопитель. Он позволяет переносить и хранить гораздо больше данных, чем флеш-накопитель. Память помещена в специальный корпус, оснащённый интерфейсом USB 2.0 или новее. Вы можете купить два типа переносных дисков — HDD и SSD. На рынке доступны модели ёмкостью 320 ГБ и 3 ТБ. Как правило 1 ТБ бывает достаточно.

Первым изобретением, помимо жёстких дисков, приводов и носителей, с которым мы чаще всего имели дело всего несколько лет назад, был компакт-диск. Сегодня CD по-прежнему популярен, хотя, конечно, и вытеснен другими накопителями.

Вы можете купить компакт-диски ёмкостью от 650 до 900 МБ. Есть диски CD-R и CD-RW на выбор. Первые характеризуются тем, что однажды записанные данные больше не могут быть удалены или изменены. Таким образом, такой CD-R является одноразовым.

Диски CD-RW можно очистить в любое время. Такие диски многоразовые. Однако стоит знать, что независимо от того, делаете ли вы ставку на CD-R или CD-RW, это очень хрупкий носитель данных. Что это значит? Если на его поверхности образуется даже небольшая царапина, легко потерять написанный на ней материал. Поэтому используйте диски CD-R и CD-RW, чтобы сохранять только неважные или редко используемые файлы.

Популярный носитель данных, о котором всё чаще забывают, — это DVD. Конечно, это не означает, что от него полностью отказались, но DVD используется сейчас только для просмотра фильмов в стационарных проигрывателях.

DVD-диски имеют ёмкость 4,7 ГБ и могут быть приобретены в нескольких версиях. DVD-R / + R являются эквивалентами дисков CD-R, поэтому однажды записанные данные удалить невозможно.

Диск DVD-RW, как и диск CD-RW, можно стереть и снова записать в любое время. Отдельно стоит упомянуть диск DVD-R DL — это особый вид DVD-R. Он имеет два записывающих слоя, что позволило увеличить ёмкость до 8,5 ГБ по сравнению с обычным диском.

Blu-Ray диск

Вы также можете купить диски Blu-Ray. В отличие от CD / DVD, здесь используется синий лазер, что позволяет значительно увеличить плотность записи. Итак, выбрав базовую версию диска, вы можете сохранить до 25 ГБ данных. Конечно, есть и более крупные альбомы. Такие многослойные носители имеют до нескольких сотен ГБ. Диски Blu-Ray используются для хранения фильмов. На них записывается высококачественная продукция — Full HD.

Карта памяти

В некоторых устройствах, например, цифровых фотоаппаратах, смартфонах и планшетах используются карты памяти. Есть много типов и мощностей на выбор. На самом деле, их следует подбирать под конкретные устройства. Для их чтения на других устройствах требуется специальный адаптер. Карта вставляется в него, а затем подключается к USB-порту. В ноутбуках часто есть специальный слот для чтения карт памяти.

Флешка

Сегодня, благодаря простоте использования, возможностям, большому объёму памяти, а также невысокой цене, наиболее часто используемым носителем информации является флеш-накопитель. Это флеш-память, размещённая в корпусе для защиты от повреждений, и зачастую она просто имеет привлекательный вид. Большое удобство флешки в том, что её можно подключить к компьютеру через порт USB. Это позволяет в дальнейшем подключать память не только к компьютерам, но и к другим устройствам, например, к телевизору.

Объём памяти на флешке может отличаться. Стандарт 4 Гб, но есть и более, и менее ёмкие носители. Есть и такие, которые поддерживают стандарт USB 3.0, что гарантирует быструю запись данных.

NAS-сервер

Сервер NAS также можно использовать для хранения данных. Он обеспечивает удалённый доступ к данным, которые хранятся на установленных в нём дисках. Для этого используется сеть. Как правило, достаточно использовать NAS-серверы ёмкостью в несколько ТБ. Выбирая сервер NAS, вы получаете доступ ко всем важным данным с различных устройств. Важно, чтобы все они находились в одной локальной сети.

Источник

Урок № 35. Внешние носители информации, компакт-диск, жёсткий диск, флеш-накопитель

Электронный носитель информации – это устройство для хранения, накапливания и передачи информации. В персональном компьютере для этой цели используется внутренний накопитель информации, который называется жёсткий диск или винчестер. Название «винчестер» появилось исторически для первого созданного жёсткого диска, некоторые величины параметров которого получились аналогичными величинам калибра охотничьего ружья.
В некоторых случаях пользователь компьютера применяет дополнительные внешние устройства для хранения информации.

Распространёнными внешними носителями информации являются компакт-диски. Они подразделятся на устройства, предназначенные только для чтения уже изначально записанной на них информации, устройства, предназначенные для однократной записи информации и дальнейшего чтения и устройства, предназначенные для многократного записывания, стирания информации и чтения. Информация записывается на компакт-диск в виде файлов. Компакт-диск для записи вставляется в оптический дисковод компьютера. Информация на компакт-дисках записывается с помощью лазера.

Компакт-диски, предназначенные только для чтения, часто представляют собой какие-либо обучающие программы, записанные продавцом этих программ.

Это могут быть записанные компьютерные игры,

фильмы, в том числе обучающие, аудиозаписи.

Компакт-диски, предназначенные только для чтения обозначаются так: CD-ROM (в переводе – память только для чтения)

Вот, например, на этот компакт-диск я записала архив моего сайта «Пенсионерка» за два года на всякий случай. При этом с компьютера эти файлы я удалила, так как сайт развивался, многое изменялось, и уже нет смысла хранить все файлы в текущей рабочей папке компьютера, занимая место. Этот компакт-диск можно только читать, нельзя перезаписать или добавить другие файлы. В то же время можно при необходимости скопировать файлы с диска обратно на компьютер.
Данный диск имеет специальный слой, позволивший напечатать на струйном принтере обложку, этикетку диска с надписями и картинками. Эта технология с тех пор уже устарела. Сейчас разработаны технологии, с помощью которых обложку, этикетку с надписями и картинками можно нанести на диск, просто перевернув его в дисководе другой стороной. Для этого нужно купить чистый компакт-диск «с поддержкой LightScribe», если вам известно, что ваш дисковод поддерживает эту технологию.

Проще всего вместо изготовления этикеток делать на диске надпись специальным фломастером, который можно купить в компьютерном магазине.

Компакт-диски, предназначенные для однократной записи информации и для чтения имеют в обозначении букву «R»,
CD-R или DVD+R или DVD-R
а для многократной записи буквы «RW»:
DVD+RW
Компакт-диски DVD имеют больший объём, чем CD, и являются более универсальными. На такой универсальный диск можно записать любые файлы, в том числе, аудио и видео. Существуют аудио-диски – Audio-CD, предназначенные только для прослушивания в аудио-плеере. Эту аудио-запись можно также воспроизвести в компьютере при наличии в нём установленной программы воспроизведения.

Покупая компакт-диски для записи информации, нужно иметь в виду, что они отличаются скоростью записи и объёмом. Выглядит это так:

DVD + R – диск только для однократной записи (в том числе, видео) и для чтения.
16х – скорость записи – средняя
Объём диска – 4, 7 GB гигабайт
В коробке – 25 пустых дисков (болванок)

CD-R – диск только для однократной записи (в том числе, видео) и для чтения.
Объём диска – 700 MB меньше, но зато скорость больше – 52х, количество дисков в коробке – 10 шт.

DVD + RW – диск для многократной записи, стирания, перезаписи и чтения.
Скорость записи от 1 до 4x
Объём диска – 4, 7 GB гигабайт

Для записи или считывания файлов на компакт-диск его вставляют в дисковод стационарного компьютера или ноутбука. Нажатием кнопки выдвигается панель дисковода, куда аккуратно укладывается диск зеркальной стороной вниз.

Повторным нажатием кнопки панель с диском вдвигается обратно.

В случае если необходимо перенести на внешний носитель большой объём информации, создавая, например, музыкальную коллекцию, видеотеку или коллекцию картин, используют внешние жёсткие диски. Они обычно имеют небольшие размеры и вес, большой объём для хранения информации, высокую скорость записи и считывания, а также долговечны. Сохранение коллекции файлов на жёстком диске не требует физического места в квартире.

В то время как для хранения коллекции на компакт-дисках требуются специальные стойки и место для них.

Кроме того, компакт-диски легко поцарапать, в результате чего нельзя будет прочитать записанные файлы. Надёжность хранения файлов на жёстком диске значительно выше. Информацию на внешнем жёстком диске можно многократно перетирать и перезаписывать и, разумеется, считывать.

Жёсткие диски существуют различного внешнего вида и с различными параметрами.

Они подключаются к компьютеру при помощи кабеля с разъёмом USB.

Существуют также внешние миниатюрные устройства для записи и хранения информации, которые называются «флеш-память» или «флеш-накопитель» или просто «флешка». В основе этого устройства находится микросхема, которая умеет сохранять информацию даже при отключении питания. Флеш допускает многократную перезапись информации. Современные флешки последних моделей по объёму памяти даже превосходят компакт-диски.

Флеш-накопители удобны по причине малых размеров и простоты подключения не только к компьютеру, но, например, даже к телевизору. Современные цифровые телевизоры позволяют воспроизводить кинофильмы, записанные на флеш-накопителе в некоторых определённых форматах. Флешка вставляется в имеющееся на корпусе телевизора гнездо «USB».

Источник

Внешние запоминающие устройства

Классификация запоминающих устройств

По устойчивости записи и возможности перезаписи ЗУ делятся на:

По типу доступа ЗУ делятся на:

По геометрическому исполнению:

По физическому принципу:

По форме записанной информации выделяют:

Основными техническими характеристиками ВЗУ являются:

информационная емкость определяет наибольшее количество единиц данных, которое может одновременно храниться в ВЗУ. Она зависит от площади и объема носителя, а также от плотности записи;

время доступа, т.е. интервал времени от момента запроса (чтения или записи) до момента выдачи блока.

скорость передачи данных определяет количество данных, считываемых или записываемых в единицу времени и зависит от скорости движения носителя, плотности записи, числа каналов и т.п.

Основы магнитной записи

Для регистрации информации используется переход от одного состояния намагниченности в противоположное. Этот переход является » отпечатком «, который может быть обнаружен с помощью МГ чтения.

Для горизонтальной магнитной записи МГ записи имеет небольшой зазор, через который замыкается магнитный поток. Под действием тока в обмотке домены носителя ориентируются в одном направлении. Если изменить направление тока записи Iw, то ориентация доменов будет противоположной Количество переходов, размещаемых на единице площади носителя, называют физической плотностью записи. Этот параметр зависит от метода магнитной записи, величины зазора в МГ и ее конструкции, расстояния между МГ и покрытием носителя и др.

Если плотность записи очень большая, то соседние переходы влияют друг на друга и это должно учитываться при построении схем записи и воспроизведения.

Магнитная головка чтения позволяет определить моменты времени, когда при движении носителя под ней оказываются границы между участками с противоположными состояниями намагниченности. Магнитный поток, создаваемый доменами носителя, частично замыкается через магнитопровод МГ чтения. Для сокращения длительности импульса воспроизведения уменьшают зазор в головке, толщину магнитного покрытия и расстояние между МГ и покрытием.

Если расстояние от МГ до покрытия равно нулю, то реализуется контактная запись (НМЛ, НГМД). Трение между носителем и МГ вызывает их износ и ограничивает скорость движения носителя. При использовании НЖМД реализуют бесконтактную запись, при которой МГ находится на расстоянии 0,2-5 мкм над поверхностью носителя.

Схемы записи и воспроизведения

Представление цифровой информации на внешнем носителе

Способы записи устанавливают соответствие отпечатков на поверхности носителя значениям «0» и «1». Наиболее распространенными являются способы записи без возврата к нулю (БВН), частотной (ЧМ) и фазовой (ФМ) модуляции, группового кодирования (ГК). Трактом или каналом записи-воспроизведения называют совокупность аппаратных средств, позволяющих при операциях записи получать отпечатки и восстанавливать записанную кодовую последовательность при операциях чтения. При магнитной записи основными компонентами тракта являются головка записи и воспроизведения, усилители записи и воспроизведения, детекторы информационных и синхронизирующих сигналов, схемы управления.

Накопитель на гибких магнитных дисках (НГМД)

Устройство НГМД включает ГМД, пять основных систем (приводной механизм, механизм позиционирования, механизм центрования и крепления, систему управления и контроля, систему записи-считывания) и три специальных датчика (датчик индексного отверстия, датчик запрета записи, датчик дорожки 00).

Дисковод имеет две головки для чтения и записи данных, т.е. головки приводятся в движение устройством, которое называется приводом головок. Они могут перемещаться по прямой линии и устанавливаться над различными дорожками. Головки двигаются по касательной к дорожкам, которые они записывают на диск.

Верхняя и нижняя головка монтируются на одном держателе и двигаются. Головки представляют собой электромагнитные катушки с сердечниками из мягкого сплава железа.

Метод записи называется туннельной подчисткой (дополнительные головки стирают внешние границы, аккуратно подравнивая их на диске).

Головки снабжены пружинами и прижимаются к диску под небольшим давлением. Это означает, что они находятся в непосредственном контакте с поверхностью диска во время чтения и записи.

В результате контакта между головками и диском на головках постепенно образуется налет оксидного материала диска. Этот слой должен периодически счищаться с головок во время профилактического ремонта или обычного обслуживания.

Привод головок

Это устройство с механическим двигателем, которое заставляет головки перемещаться над поверхностью диска (используется шаговый двигатель). Шаговый двигатель осуществляет перемещения в двух направлениях с определенным приращением (шагом). Этот двигатель поворачивается на точно определенный угол и останавливается. Шаговый двигатель выполняет перемещение между фиксированными ограничителями, или упорами, и должен останавливаться при определенном положении ограничител. Шаговые двигатели не могут осуществлять непрерывное позиционирование. Каждый шаг перемещения определяет дорожку на диске. Двигателем управляет контроллер диска.

Обычно шаговый двигатель соединен с держателем головок свернутой в спираль стальной лентой. Лента наматывается на ось шагового двигателя, что делает вращательное движение поступательным. В некоторых дисководах вместо ленты используется червячная передача. В устройствах этого типа головки монтируются на червячной передаче, приводимой в движение непосредственно валом шагового двигателя (устанавливается на дискетах диаметром 3,5 дюйма).

Двигатель привода диска

Этот двигатель вращает диск (скорость вращения 300-360 об/мин). В старых дисководах двигатель вращал ось диска с помощью ременной передачи (больший вращающий момент), но во всех современных дисководах используется система прямого привода. Она надежнее, дешевле и компактнее.

Платы управления

В дисководе всегда есть одна или несколько плат управления, или логических плат, на которых расположены схемы управления приводом головок, головками чтения/записи, вращающимся двигателем, датчиками диска и другими компонентами дисковода. Логическая плата осуществляет взаимодействие дисковода и платы контроллера в компьютере.

Контроллер

Независимо от типа (внешний или интегрированный), контроллер использует следующие ресурсы:

Pазъемы

Разъемы со стороны кабеля питания являются разъемами-«мамами». Они насаживаются на штыревой разъем («папу»), который прикреплен к дисководу.

В 34-контактном кабеле линии 10-16 разрезаны и перекручены между разъемами дисководов. Это перекручивание переставляет первое и второе положения перемычки выбора дисковода и сигналы включения двигателя, а следовательно, меняет на противоположные установки DS для дисковода, находящегося за перекручиванием.

Источник