Устройства для длительного хранения информации. Блок для хранения информации


Устройства хранения информации

Опубликовано января 13, 2011 в Основы BIOS, Устройство и принципы работы компьютера

Что же такое устройства хранения информации?

Жесткий диск, или винчестер, — основные устройства хранения информации в компь­ютере. Современные жесткие диски отличаются высокими показателями емкости (сотни н даже тысячи гигабайт), скорости и надежности, а также не очень высокой стоимостью.

На них обычно хранится операционная система, прикладные программы и обрабатываемые данные. Кроме того, здесь можно хранить большое количество рисунков, музыки, видео и другой объемной информации.

Устройства хранения информации

Жесткие диски и их интерфейсы

В современных компьютерах можно встретить жесткие диски с тремя различными интерфейсам и подключения.

1. IDE, или АТА. Согласно этому интерфейсу жесткие диски подключаются к контроллеру с помощью 40- или 80-жильного шлейфа. К одному шлейфу можно подключить сразу два устройства хранения информации, но для этого нужно верно выставить перемычки па накопителе и проверить параметры этого накопителя в BIOS.

2. Serial АТА, или SATA. Этот интерфейс имеет более высокую скорость, чем АТА, и поддерживается всеми современными системными платами. В отличие от IDE, данные передаются последовательно По семижильному кабелю, а накопители конфигурируются автоматически.

3. SCSI. Производительный параллельный интерфейс, обычно применяющийся в серверных системах. Системные платы со встроенной поддержкой SCSI встре­чаются очень редко, поэтому для подключения SCSI-дисков обычно приходит­ся устанавливать дополнительный SCSI-контроллер. В некоторых новых сис­темах встречается последовательный вариант интерфейса SCSI — SAS (Serial Attached SCSI).

Дискеты

Хотя дискеты считаются устаревшим средством хранения информации, их ис­пользование иногда оказывается оправданным, а в некоторых случаях — даже необходимым. Например, дискеты могут использоваться для обновления или восстановления BIOS, а на некоторых системных платах обновление или восста­новление с дискет является единственно возможным способом. Дисковод для дискет устанавливается в соответствующую нишу системного блока и подключа­ется к контроллеру на системной плате с помощью шлейфа, а к блоку питания с по­мощью четырехжильного кабеля.

CD и DVD

CD и DVD — наиболее популярное средство распространения прикладных про­грамм, игр, фильмов, музыки и другой цифровой информации, поэтому практиче­ски каждый компьютер оснащается приводом для их чтения и записи.

CD имеют емкость около 700 Мбайт; если же нужно записать больше информации, лучше использовать DVD, емкость которых 4,7 Гбайт и более.

CD и DVD бывают трех разновидностей:

1. CD-ROM, DVD-ROM — диски только для чтения, записанные на заводе; так же обозначаются приводы, предназначенные только для чтения дисков;

2. CD-R, DVD-R — чистые диски, или «болванки», позволяющие однократную запись;

3. CD-RW, DVD-RW — диски, позволяющие многократную запись и стирание информации; так же обозначаются приводы для чтения и записи дисков.

data-ad-format="fluid"data-ad-layout="in-article"data-ad-client="ca-pub-6007240224880862"data-ad-slot="2494244833">

Все приводы DVD позволяют работать с CD. Кроме обычных DVD, которые являются односторонними и однослойными, встре­чаются двухсторонние или двухслойные диски с удвоенным объемом, а если DVD одновременно двухсторонний и двухслойный, то его объем увеличивается в четы­ре раза и составляет более 17 Гбайт. Двухсторонние или двухслойные диски долж­ны поддерживаться накопителем.

В современных CD/DVD-приводах используется IDE- или SATA-интерфейс, поэтому их подключение и конфигурирование аналогично жестким дискам. Если накопитель подключается с помощью интерфейса SATA или отдельного IDE- шлейфа, то в большинстве случаев он будет определен системной BIOS автомати­чески. Если же на одном IDE-шлейфе имеется два устройства хранения информации, нужно правильно выставить перемычки Master/Slave

dammlab.com

Выбираем способ хранения данных и важной информации: руководство Overclockers.ru - Лаборатория

Оглавление

Вступление

Где байты, Зин?Сетевой фольклор

Выбор устройства для хранения информации в 2017 году – это очень и очень спорная тема. Прошли уж те времена, когда можно было выбирать только из жестких дисков небольшого объема или компакт-дисков (для мажоров, ага): сегодня спектр решений для хранения данных велик, как никогда.

Для начала определимся с тем, а зачем нам, собственно, что-то хранить – в эпоху интернета? Когда все «в небесах» – в облаках?

450x243 30 KB. Big one: 940x508 332 KB

В первую очередь сегодня мы погребены под обилием информации. Петабайты нужных и ненужных (чаще) данных обрушиваются на нас снежной лавиной, и здесь речь идет даже не о новостях, а о данных физических: фотографиях, гигантском количестве пиратской и не очень музыки и фильмов. Сюда же отнесем и приложения, «которые когда-нибудь пригодятся»; фильмы, которые посмотрели один раз, «может быть, посмотрю во второй»… Не все же все удаляют, верно? Встает вопрос о том, где все это хранить.

Потом – «бэкапы». Опять же, ни для кого не секрет, что современные и самые дешевые с точки зрения фактора «цена за мегабайт» жесткие диски (традиционные, «блинные») страдают от низкого качества. К примеру, у меня настроено почти полное ежедневное зеркалирование системного жесткого диска и диска с данными на идентичные по объему модели. Почему? Именно потому, что «полететь в голубые небеса» может любой «винчестер» в любое время и в любом месте.

Увы, но сегодняшнее общество потребления признает только то, что стоит дешево, служит недолго и умирает быстро. Поэтому надежные жесткие диски конца 1990-х годов (а у меня до сих пор жив HDD IBM 1998 года выпуска – как раритет!) остались легендами, в которые современные 128-битные люди уже не верят. С другой стороны, на рубеже веков лично у меня померло два «винчестера» Quantum, поэтому надежность зависела и от производителя. Кстати, наследники Quantum в энном поколении ныне известны под именем Seagate. Информация просто для размышления.

450x253 15 KB. Big one: 1280x720 130 KB

Одним словом, хранение данных все равно актуально, и интернет этого не заменит.

Зачем вы, мегабайты…

Разумеется, сейчас пойдут волны раздраженных комментариев на тему «да ну вас, у меня и на облаке все живет». Да, облачные хранилища (которые уже не пишут в кавычках) можно назвать самым модным трендом 2010-х годов. Но давайте подумаем, а насколько они надежны? И насколько облака соответствуют необходимому вам количеству – уже даже не гига-, а терабайт?

Белогривые лошадки

Фактически вы отдаете свою личную информацию на хранение неизвестно в какую страну (ну ладно, известно, но не всегда) и неизвестно кому. Не знаю, как вы, а у меня даже при современном уровне шифрования какой-то червячок все же скребется. «Как-то, доктор, неаккуратненько». А для параноиков такой способ и подавно совершенно не в кассу.

450x361 42 KB. Big one: 1500x1206 86 KB

Второй пункт – финансовый. Статей о том, какие именно бесплатные хранилища сегодня предпочтительнее, в интернете предостаточно на всех языках. И если сегодня китайский Baidu дает один терабайт бесплатно, завтра он может их уже не дать. Если кто не в курсе, китайский же YunPan весной 2017 года благополучно почиет в бозе, поэтому, если кто забил хотя бы половину от их бесплатных 36 Тбайт – поторопитесь все себе вернуть сегодня, потому что послезавтра может быть уже поздно.

Конечно, можно платить каждый месяц по десять-пятнадцать долларов Google или Microsoft за тот же терабайт. А в конце года подсчитать расходы и подумать о том, что деньги вы тратите куда-то не туда. Или, например, у вас не окажется даже такой суммы в один прекрасный момент. Или вас жаба душит, приговаривая «дай две тыщи рублев».

Хранить данные у Mail.ru или Yandex я в принципе не рассматриваю как вариант. Нет, ну серьезно, где живем-то? Вот если вдруг национализируют или «прихватизируют» их завтра – что случится с вашими данными? Dropbox тоже не прокатит – но по другой причине, по причине чрезмерной жадности данного сервиса. Давать сегодня два гигабайта при регистрации бесплатно – это все равно, что кинуть собаке один огрызок яблока на ужин, завтрак, обед и еще на неделю вперед.

450x234 19 KB. Big one: 1280x666 52 KB

Мораль тут такова. В качестве единственного и основного места для хранения данных облака сегодня непригодны. И вряд ли вообще будут в обозримом будущем. Поскольку они подвержены влиянию тех факторов, на которые лично вы повлиять не можете. И это иногда расстраивает.

Компакт-диски (CD)

Да, с момента их появления прошло двадцать лет. Вопрос к тем пользователям, начавшим свою коллекцию бессмысленного хлама с компакт-дисков – как вы думаете, они еще живы? Проверьте-ка. Я проверил: большинство CD, записанных в конце 1990-х, живее всех живых, но некоторые благополучно перестали читаться.

Что интересно, лучше всех сохранились так называемые «технические болванки» – ноунеймовые чистые диски, выпущенные неизвестно каким вендором, и даже без слоя для нанесения информации специальным маркером. И ведь тогда никто еще не знал, сколько CD проживут – теоретические десять-пятнадцать лет, которые им давали, в реальных условиях никто не проверял, потому что не успели.

450x253 56 KB. Big one: 1400x788 125 KB

Но, в общем, они были правы. Поэтому сегодня такой способ хранения данных совершенно нежизнеспособен, ибо жалких 650 мегабайт даже для фильма в хорошем качестве не хватит. Но для документов сгодится. Если найдете надежную «болванку».

Оптические носители (DVD)

DVD+R и DVD-R – ныне почти никто не знает отличий этих форматов, да и неинтересно уже. Мне, например, тоже. Но в отличие от CD, диски DVD вполне жизнеспособны даже сегодня: в сравнении «цена за мегабайт» DVD неплохо выигрывают из-за своей долговечности. На бумаге.

К сожалению, в реальности именно этот параметр у DVD гораздо хуже, чем таковой у CD. Сужу опять же по своей коллекции: DVD, записанные более десяти лет назад, в процентном соотношении с CD сохранились в меньшем количестве. Увы и ах.

300x225 14 KB. Big one: 300x225 14 KB

Поэтому доктор Хаус предписывает хранить на DVD информацию, которая в принципе не значит для вас слишком много – к примеру, фильмы (где в главной роли – актер «когда-нибудь посмотрю»), сериалы или ту музыку, которую можно без особых затруднений восстановить. Особенно при современном уровне.

Что точно не стоит брать для долговременного хранения – это такие вещи, как ценные фотографии. На крайний случай можно делать копии на «болванки» разных производителей – но, в отличие от жестких дисков, это ни разу не будет гарантией.

450x337 106 KB. Big one: 720x540 134 KB

Зато в плюсы DVD можно записать совершенное равнодушие к факторам различного бытового физического воздействия (кроме пожара или наводнения – да, они чувствительны к пребыванию в воде). Но если вы уроните диск с десятого этажа, то с большой степенью вероятности он останется целехонек; разбить или сломать его тоже трудно, я проверял .

overclockers.ru

Устройства для длительного хранения информации

Поиск Лекций

Память на гибких магнитных дисках

Дисководы (Floppy Disk Drive, FDD) являются первыми из периферийных устройств РС [11]. В качестве носителя информации применяются дискеты (Floppy) диаметром 3,5'' и 5,25''.

Информация на дискете запоминается путём изменения её намагниченности. Изменение поля ориентирует магнитные частицы дискеты в направлении «север–юг» или «юг–север» – это состояние «1» и «0».

Конструктивно FDD состоит из рабочего двигателя, рабочих головок и управляющей электроники.

Двигатель включается только тогда, когда в дисководе есть дискета и защёлкнута задвижка. Двигатель обеспечивает постоянную скорость вращения 300 об/мин или 360 об/мин.

Есть две комбинированные головки – для чтения и записи каждая. Они располагаются над рабочей поверхностью дискеты.

Позиционирование головок выполняется при помощи двух двигателей. Электронные схемы чаще размещены с нижней стороны дисковода. Они выполняют функции передачи сигналов к контроллеру, т. е. отвечают за преобразование информации, которую считывают или записывают головки.

Для записи и чтения информации дискету разбивают на определённые участки, т.е. создаётся логическая структура. Это достигается форматированием дискеты. Дискета разбивается на 80 дорожек и 18 секторов. Дорожки – это сплошные концентрические кольца, а секторы – это как бы куски торта. В DOS в сектор записывают 512 байт, в других ОС свои размеры секторов.

 

 

Винчестер (НЖМД)

На НЖМД информация также записывается на магнитный слой диска, но сам диск сделан из жёсткого материала, чаще это алюминий. В корпусе из прессованного алюминия объединены такие элементы винчестера, как управляющий двигатель, носитель информации (диски), головки чтения/записи и электроника. [11]

Винчестер состоит из нескольких одинаковых дисков, расположенных друг над другом. На каждый диск пара головок, которые позиционируются шаговым двигателем. Все головки перемещаются одновременно, а потому в логической структуре диска есть понятие цилиндра. Скорость вращения шпинделя у двигателя современного винчестера может быть 7 200 об/мин,2 000 об/мин или 15 000 об/мин. Шпиндель вращается непрерывно, даже когда к нему нет обращения. Корпус герметичный, но вакуума в нём нет.

Приводы CD–ROM

Приводы CD–ROM работают не так, как все электромагнитные носители информации [11]. При записи компакт–диск обрабатывается лазерным лучом (без механического контакта), выжигающим тот участок, который хранит единицу, и оставляет нетронутым тот участок, который хранит логический ноль. В результате чего на поверхности образуются маленькие углубления – так называемые питы (Pits).

Толщина компакт–диска составляет 1,2 мм, а диаметр – 120 мм. Диск изготавливается из поликарбоната, который покрыт с одной стороны тонким металлическим отражающим слоем (алюминия, реже золота) и защитной плёнкой специального прозрачного лака. Объём информации CD–ROM 650 Мбайт и 700 Мбайт.

Приводы лазерных дисков с функцией записи

Диск CD–R допускает одну запись (Recordable), а на CD–RW (CD–Rewritable) можно писать многократно [11]. На CD–R отражающий слой выполнен из золотой или серебряной плёнки. Между ним и прозрачной поликарбонатной основой расположен слой из органического материала, темнеющего при нагревании. Здесь лазерный луч нагревает точки записи, они темнеют и не пропускают свет к отражающему слою, что аналогично пятнам. Может использовать набор дорожек различных типов.

Запись в CD–R должна идти беспрерывно, иначе диск портится. Она ведётся при помощи специальных программ – Easy CD Creator, Nero, CD Publisher и т.п. Для чтения дисков CD–RW на приводе должна быть спецификация Multi Read, а это поддерживается аппаратно – должен быть привод с автоматической регулировкой усиления фотоприёмника.

Лазерные диски повышенной плотности

Диск DVD (Digital Versatile Disk) – цифровой многоцелевой диск [11]. Тип, как у CD, но плотность записи выше – ёмкость самого простого DVD примерно 4,7 Гбайт. Виды дисков DVD–ROM, DVD–R, DVD–RW, DVD–RAM.

Последний является перезаписываемым с объёмом 2,6 Гбайт и скорости перезаписи 4х, 8х, 12х, 16х или 24x. Диск DVD–R– записываемый диск с ёмкостью 3,9 Гбайт.

Диск DVD–ROM штампованный. Он может быть двухслойным и двусторонним – на разной глубине своя информация.

Рассмотрим, как они маркируются: однослойные – SL (Single Layer), односторонние – SS (Single Sided), двусторонние – DS (Double Sided), двухслойные – DL (Double Layer).

Двухслойный диск увеличивает емкость в 1,8 раза, а двухсторонний – в 2 раза.

Устройства флеш–памяти

Это энергонезависимые запоминающие устройства, используемые для долговременного хранения информации с возможностью многократной перезаписи. Есть описание в [11]. Внешне они представляют собой прямоугольные картриджи. Это металл–нитридные микросхемы, изобретённые в начале 80–х годов фирмой Intel. При работе указатели перемещаются на начальный адрес блока, затем байты данных передаются в последовательном порядке с использованием стробирующего сигнала. Стирание всего блока производится отдельным сигналом. Стирание, считывание и запись производятся электрическими сигналами, а не лазером. В современных устройствах имеются программные или аппаратные средства формирования виртуальных блоков, обеспечивающие запись информации поочерёдно в разные области флеш–памяти. Ёмкость флеш–дисков, изготавливаемых на основе многоуровневых ячеек на базе логических схем NAND (НЕ–И, штрих Шеффера) достигает нескольких гигабайтов. Многоцелевую флеш–память на базе Super Flash (SF) разработала компания Silicon Storage Technology со временем доступа 90 нс, временем стирания сектора 36 мкс, стиранием всей ИС 140 мкс. Потребление тока в активном режиме – 5 мА, в режиме ожидания – 1мкА при напряжении 1,95 В. Выпускаются в 48–контактных корпусах.

Фирма M–Systems разработала DIP–микросхему с 32 контактами.

Сейчас уже используют третье поколение чип ёмкостью 2 Гбит, 130 нм.

Флеш–память используют в качестве альтернативных HDD твердотельных дисков с интерфейсами ATA (IDE), Serial ATA, USB, IEEE 1394 и др.

poisk-ru.ru

УСТРОЙСТВА ХРАНЕНИЯ ДАННЫХ

Память является составной частью аппаратных средств ПК. В памяти хранятся как программы, так и данные. Память персонального компьютера подразделяется на внут­реннюю и внешнюю.

Внутренняя память предназначена для временного хранения программ и обрабатываемых в текущий момент данных (оперативная память, кэш-память), а также для долговременного хранения информации о конфигурации ПК (энергонезависимая память). Внешняя память исполь­зуется для длительного хранения большого объема данных и программ.

Физической основой внутренней памяти, как было по­казано ранее, являются электронные схемы (ПЗУ, ОЗУ), отличающиеся высоким быстродействием, но не позволяю­щие хранить большие объемы данных. Кроме этого, опе­ративная память является энергозависимой, т. е. при от­ключении ПК ее содержимое стирается. В персональных компьютерах функция длительного хранения больших объемов данных возложена на внешнюю память, которая является медленной, энергонезависимой и практически неограниченной.

Внешняя память — это память, реализованная в виде внешних относительно материнской платы устройств с Разными принципами хранения информации и типами носителей, предназначенных для долговременного хра­нения данных. В современных компьютерах используют­ся три вида носителей: электрические, магнитные, опти­ческие.

Накопитель представляет собой совокупность носите­ля данных и соответствующего привода. Различают нако­пители со сменными и постоянными носителями.

Привод — это объединение механизма чтения/записи с соответствующими электронными схемами управления. Его конструкция определяется принципом действия и ви­дом носителя.

Носитель — это физическая среда хранения информа­ции. По внешнему виду может быть дисковым или ленточ­ным. По способу запоминания различают магнитные, оп­тические и магнитооптические. В ленточных носителях используют магнитные, а в дисковых — магнитные, маг­нитооптические и оптические методы записи/считывания информации.

Накопитель на гибких магнитных дисках (НГМД, FDD — Floppy Disk Drive) представляет собой устройство (дисковод) для чтения и записи гибких магнитных дисков (дискет). Магнитный диск вращается с помощью привода, для записи и считывания информации используются маг­нитные головки.

Магнитные диски являются съемными носителями, т. е. один дисковод может последовательно работать с мно­жеством дискет. Стандартная емкость дискет (3,5 дюйма), используемых в современных ПК, составляет 1,44 Мб. Маркировка дискеты «2HD 1,44 Mb» указывает на двух­стороннюю высокую плотность записи и общую емкость диска 1,44 Мб. Информация на дискету записывается по дорожкам-окружностям (трекам). Каждая дорожка разби­вается на сектора размером в 256, 512 или 1024 байт, но чаще 512 байт, образующие кластеры.

Кластер — это минимальная единица размещения ин­формации на диске, состоящая из одного или нескольких секторов и равная обычно 512 байт. Каждому файлу выде­ляется участок памяти, кратный определенному количе­ству кластеров.

Накопитель на жестких магнитных дисках (НЖМД, винчестер, HDD — Hard Disk Drive) — устройство для чте­ния/записи с жестких магнитных дисков, установленных внутри накопителя. Накопители на жестких магнитных дисках получили такое наименование из-за жесткости дисковых пластин — носителей данных. В НЖМД несколько пластин, нанизанных на стержень. Дисковые пластины вращаются с постоянной скоростью, которая составляет для современных НЖМД до 10 000 оборотов в минуту. Чте­ние и запись данных осуществляются блоком магнитных головок, которые расположены над рабочей поверхностью диска на расстоянии 0,5-0,13 мкм. Запись проводится на обе поверхности каждой пластины (кроме крайних).

Работой НЖМД управляет специальное аппаратно-логическое устройство — контроллер НЖМД. В накопителе может быть до десяти дисков. Здесь информация также раз­мещается на дорожках, секторах и кластерах, которые об­разуются во время форматирования диска. Форматирова­ние выполняет пользователь с помощью специальных про­грамм. Отметим наиболее важные характеристики НЖМД:

• скорость (частота) обращения дисков: для накопителей IDE — 4500-7200 об/мин, а для накопителей SCSI — 7500-10000 об/мин;

• емкость кэш-памяти в устройствах может изменяться от 64 Кб до 8 Мб.

Накопитель на магнитной ленте, именуемый стри­мером, — это устройство для быстрой перезаписи данных с жесткого диска на магнитную ленту. Стримеры работа­ют со съемными носителями — кассетами. Недостатки стримеров: большое время доступа к данным и недостаточ­ная надежность, связанная с повышенными механически­ми нагрузками.

Магнитооптические накопители (НМОД) во многом аналогичны НГМД, но отличаются более высокой емко­стью. В магнитооптических дисках информация также хранится на магнитном носителе-дискете, но чтение и за­пись осуществляются оптическим (лазерным) лучом, что значительно повышает сохранность носителя.

Оптическими устройствами хранения данных явля­ются оптические накопители CD-ROM (Compact Disk Read Оnly Memory — постоянное запоминающее устройство на основе компакт-дисков), унаследовавшие свое название от первых оптических носителей. В качестве носителя информации первые оптические накопители использова­ли компакт-диски (CD), которые записывались («прожи­гались») однократно, не допускали перезаписи и фактиче­ски являлись постоянными запоминающими устройства­ми, на что и указывает приставка ROM.

Накопители на оптических дисках получили широкое распространение благодаря большой емкости компакт-дис­ка (свыше 650 Мб), поэтому они являются превосходными носителями для больших программных продуктов и муль­тимедийных данных. Компакт-диски изготовляют из про­зрачного пластика диаметром 120 мм и толщиной 1,2 мм. На пластиковую поверхность напыляется слой алюминия или золота. Запись на диск происходит путем выдавлива­ния на поверхности дорожки углубления.

Компакт-диск раскручивается электродвигателем. На поверхность диска с помощью привода оптической систе­мы фокусируется луч из лазерного излучателя. Луч отра­жается от поверхности диска и сквозь призму подается на датчик. Световой поток превращается в электрический сигнал, который поступает в микропроцессор, где он ана­лизируется и превращается в двоичный код. В настоящее время широко используются 4 вида оптических накопи­телей.

Накопитель CD-ROM (CD Read Only Memory) исполь­зуется для чтения оптических компакт-дисков.

Накопитель CD-R (CD-Recordable) — внешне похожий на накопитель CD-ROM и совместимый с ним по размерам дисков и формату записи, позволяет выполнить одноразо­вую запись и неограниченное количество считываний.

Накопитель CD-RW (CD-ReWritable) используется для многоразовой записи данных, причем можно как дописать новую информацию на свободное пространство, так и пол­ностью перезаписать диск (предыдущие данные уничтожа­ются).

Накопитель DVD (Digital Video Disk) — устройство для записи и чтения цифровых видеозаписей. Внешне DVD-диск похож на обычный CD-диск (диаметр — 120 мм, тол­щина — 1,2 мм), однако отличается более высокой плот­ностью записи (на одной стороне DVD-диска может быть писано до 4,7 Гбайт). Запись на DVD-диск производится на обе поверхности.

Основной характеристикой оптических накопителей является скорость передачи данных, которая измеряется кратных долях скорости проигрывателя аудио-компакт-дисков (150 Кб/с) и характеризует максимальную скорость, с которой накопитель передает данные в оператив­ную память компьютера. Например, 2-скоростной CD-ROM (2х) будет считывать данные со скоростью 300 Кб/с, 50-ско-ростной(50х) — 7500 Кб/с.

Перспективными носителями данных являются элек­тронные схемы, использующие Flash- (флэш-) память. Flash-память относится к статической энергонезависимой памяти. По устройству чип flash-памяти напоминает мик­росхему динамической энергозависимой памяти, только вместо конденсаторов ячейками памяти являются полу­проводниковые приборы (транзисторы), принимающие одно из фиксированных положений — закрытое или от­крытое, тем самым моделируя логические ноль и едини­цу. Отличительные особенности носителей с flash-памя­тью: компактность, энергонезависимость, высокая ем­кость, бесшумная работа. Эти устройства подключаются к компьютеру, как правило, через интерфейс USB.

 

Похожие статьи:

poznayka.org

Устройства для хранения информации

Оперативная память

Оперативная память(RAM – random access memory, ОЗУ) – устройство, предназначенное для хранения обрабатываемой информации (данных) и программ, управляющих процессом обработки информации.

Кэш-память

. Кэш-память (с английского cash – запас)– устройство, имеющее очень короткое время доступа к данным. Встроенная в микросхему сверхбыстрая память. В ней хранятся наиболее часто используемые данные из оперативной памяти. Обычно имеет размер 256 или 512 Кбайт, в мощных компьютерах до 1 более Гб).

Наличие такой памяти позволяло микропроцессору всегда хранить инструкции или данные "под рукой",

CMOS-память (изготовленная по технологии CMOS – complementary metal – oxide semiconductor) предназначена для длительного хранения данных о конфигурации и настройке компьютера (дата, время, пароль), в том числе и когда питание компьютера выключено. Для этого используют специальные электронные схемы со средним быстродействием, но очень малым энергопотреблением, питаемые от специального аккумулятора, установленного на материнской плате. Это полупостоянная память.

BIOS – постоянная память, т.е. память, хранящая информацию при отключенном питании теоретически сколь угодно долго, в которую данные занесены при ее изготовлении. Такой вид памяти называется ROM(read only memory). BIOS (Basic Input-Output System) – базовая система ввода-вывода – содержит наборы групп команд, называемых функциями, для непосредственного управления различными устройствами ПК, их тестирования при включении питания и осуществления начального этапа загрузки операционной системы компьютера. В BIOS содержится также программа настройки конфигурации компьютера – SETUP.Она позволяет установить некоторые характеристики устройств ПК. BIOS как система непосредственно ориентирована на конкретную аппаратную реализацию компьютера и может быть различной даже в однотипных компьютерах.

 

Внешние хранители информации

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

Флэш-память

Устройства, выполненные на одной микросхеме (кристалле) и не имеющие подвижных частей, основаны на кристаллах электрически перепрограммируемой флэш-памяти.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.

8. Устройства ввода текстовой и графической информации (обзор, принцип действия, краткая характеристика).

Устройства ввода — периферийное оборудование для занесения (ввода) данных или сигналов в компьютер либо другое электронное устройство во время его работы. Устройства ввода и вывода составляют аппаратный интерфейс между компьютером и сканером или 6DOF-контроллером

Устройства ввода графической информации

· Сканер

· Видео- и Веб-камера

· Цифровой фотоаппарат

· Плата видеозахвата

Устройства ввода текстовой информации

· Клавиатура

Цифровой фотоаппарат — это фотоаппарат, в котором для получения изображения используется массив полупроводниковых светочувствительных элементов, называемый матрицей, на которую изображение фокусируется с помощью системы линз объектива. Полученное изображение, в электронном виде сохраняется в виде файлов в памяти фотоаппарата или дополнительном носителе, вставляемом в фотоаппарат.

Ска́нер (англ. scanner) — устройство, выполняющее преобразование расположенного на плоском носителе (чаще всего бумаге) изображения в цифровой формат. Процесс получения такой цифровой копии называется сканированием.

Плата видеозахвата — электронное устройство (чаще PCI или PCI-E, реже USB-совместимая плата) для преобразования аналогового видеосигнала в цифровой видеопоток.

Видеока́мера — первоначальное значение — комбинация телевизионной передающей камеры и устройства для видеозаписи.

Клавиату́ра — комплект расположенных в определенном порядке рычагов-клавиш у какого-либо механизма для управления каким-либо устройством или для ввода информации. Как правило, кнопки нажимаются пальцами рук. Однако, бывают и сенсорные.

Существует два основных вида клавиатур: музыкальные и алфавитно-цифровые.

9. Устройства вывода информации. Мониторы; принцип действия, основные характеристики.

Устро́йства вы́вода — периферийные устройства, преобразующие результаты обработки цифровых машинных кодов в форму, удобную для восприятия человеком или пригодную для воздействия на исполнительные органы объекта управления.

Устройства для вывода визуальной информации

· Монитор (дисплей)

· Проектор

· Принтер

· Графопостроитель

Устройства для вывода звуковой информации

· Встроенный динамик

· Колонки

· Наушники

Устройства для вывода прочей информации

· Игровой джойстик (при столкновении с препятствием вибрирует)

· Видеокарта

Устройства ввода/вывода

· Магнитный барабан

· Стример

· Дисковод

· Жёсткий диск

· Различные порты

· Различные сетевые интерфейсы

Монито́р — конструктивно законченное устройство, предназначенное для визуального отображения информации.

Современный монитор состоит из экрана (дисплея), блока питания, плат управления и корпуса. Информация для отображения на мониторе поступает с электронного устройства, формирующего видеосигнал (в компьютере — видеокарта). В некоторых случаях в качестве монитора может применяться и телевизор.

Классификация мониторов

 

Алфавитно-цифровой монитор в составе комплекса ДВК-2



infopedia.su

Устройства хранения информации

Устройства хранения информации

Ленточные картриджи и гибкие диски.

К внешней, или периферийной, памяти относятся магнитные ленты, магнитные диски и память на магнитных доменах. Внешняя память дешевле внутренней, создаваемой обычно на основе полупроводников. Кроме того, большинство устройств внешней памяти может переноситься с одного компьютера на другой. Главный их недостаток в том, что они работают медленнее устройств внутренней памяти.

Магнитные ленты в качестве устройств внешней памяти многим знакомы по аудио- и видеомагнитофонным кассетам. И те и другие хранят аналоговые данные, т.е. сигналы, которые изменяются непрерывно, – например, от пианиссимо скрипки до мажорного звука духового инструмента рок-группы. Для использования этих носителей в компьютерах необходимо преобразовать аналоговые сигналы в цифровую форму, т.е. в сигналы, соответствующие двоичным цифрам 0 и 1. Это сравнительно дешевый и довольно медленный носитель. Тем не менее в мощных компьютерах для хранения больших объемов данных часто используют высокоскоростные многодорожечные магнитные ленты. Эти ленты удобны для резервного копирования всей информации с дисков компьютерных систем.

По виду ленточные картриджи похожи на аудиокассеты, но предназначены для цифровой записи. Плотность записи в них выше, чем у аудиокассет, а ленты подвергаются специальному тестированию. Они используются при создании резервных копий для систем на жестких дисках. Цифровые аудиоленты также используются в качестве средства резервирования. При этом в кассете меньшего размера, чем аудиокассета, может храниться до миллиарда байт данных. Все типы ленточных запоминающих устройств имеют один основной недостаток – последовательный режим работы, т.е. лента должна прокручиваться до нужного элемента, что отнимает много времени. Требование экономии времени вынуждает пользователя обращаться к другому, более популярному средству хранения информации для небольших компьютеров, – гибкому диску, или дискете.

Гибкий магнитный диск является компромиссным решением между магнитной лентой и граммофонной пластинкой. Это небольшой, тонкий и гибкий пластиковый диск, на одной или обеих сторонах которого нанесено магнитное покрытие. Диск с покрытием заключается в защитный конверт или оболочку, имеющую отверстия для доступа головки чтения/записи и двигателя дисковода.

Гибкие диски «проигрываются» аналогично грампластинке, но с помощью головки магнитной записи, а не иголки. Подобно магнитной ленте, гибкий диск может формировать постоянную запись программы или данных; поскольку он допускает стирание, его содержимое может быть изменено.

Гибкий диск, в отличие от магнитной ленты, является средством произвольного доступа. Информация, записанная на диске, располагается концентрическими окружностями (дорожками) на его поверхности. Одна или две дорожки обычно используются для хранения оглавления. Чтобы найти конкретную запись на диске, компьютер дает указание магнитной головке переместиться к дорожке с оглавлением и найти координаты места нужной информации; при этом диск вращается под магнитной головкой. Как только нужная запись найдена в оглавлении, компьютер приказывает магнитной головке переместиться к соответствующему месту диска. Те же принципы действуют при записи информации. Чтобы изменить информацию на магнитной ленте, надо прочитать всю ленту, вставить изменения и перезаписать измененный вариант. Принцип гибкого диска позволяет исправить конкретный сегмент записей, не затрагивая остальной поверхности. Вот почему запись на диске может быть осуществлена частями, каждая из которых вставляется в любое подходящее место. Единственное дополнительное требование состоит в том, чтобы оглавление на диске изменялось в соответствии с изменениями, сделанными на этом диске.

Промышленность выпускает гибкие диски в основном размера 3,5 дюйма (89 мм). Типичный гибкий диск может хранить до 1,5 млн. знаков (байтов), что эквивалентно 900 страницам машинописного текста, напечатанного через два интервала. Имеются также диски большей информационной емкости. Дисководами для гибких дисков оснащаются практически все персональные компьютеры.

 

 

 

 

Компакт-диски.

1.Общии сведения о компакт-дисках

В 1982 году фирмы Sony и Philips завершили работу над форматом CD-аудио (Compact Disk), открыв тем самым эру цифровых носителей на компакт-дисках. Принцип работы этих дисков – оптический. Чтение и запись осуществляется лазером. В компакт-диске данные кодируются и записываются в виде последовательности отражающих и не отражающих участков. Отражение интерпретируется как единица, «впадина» - как ноль. Приведу некоторые технические параметры компакт-дисков. Рабочая длина волны лазера - 780 нм. Диаметр компакт-диска 120 мм. Толщина диска 1,2 мм. Объем диска 680 Мб (74 мин аудио). Вес 14-33 г. Цепочка углублений (pits) расположена по спирали как в грампластинке, но в направлении от центра (фактически CD является устройством последовательного доступа с ускоренной перемоткой). Интервал между витками - 1.6 мкм, ширина пита - 0.5 мкм, глубина - 0.125 мкм (1/4 длины волны луча лазера в поликарбонате), минимальная длина - 0.83 мкм (рис. 1).

Рис. 1. Поверхность компакт-диска.

Существуют модификации в 80 минут (700 МБ), 90 минут (791 МБ) и 99 минут (870 MB). Номинальная (1x) скорость передачи данных - 150 КБ/сек (176400 байт/сек аудио или "сырых" данных, 4.3 Мбит/сек "физических" данных). В то время как все магнитные диски вращаются с постоянным числом оборотов в минуту, то есть с неизменной угловой скоростью (CAV, Constant Angular Velocity), компакт-диск вращается обычно с переменной угловой скоростью, чтобы обеспечить постоянную линейную скорость при чтении (CLV, Constant Linear Velocity). Таким образом, чтение внутренних сторон осуществляется с увеличенным, а наружных - с уменьшенным числом оборотов. Именно этим обуславливается достаточно низкая скорость доступа к данным для компакт-дисков по сравнению, например, с винчестерами.

2.Классификация компакт-дисков

Существует множество стандартов и форматов компакт-дисков – в зависимости от назначения и производителей. Приведу для примера далеко не все существующие: Audio CD (CD-DA), CD-ROM (ISO 9660, mode 1 & mode 2), Mixed-mode CD, CD-ROM XA (CD-ROM eXtended Architecture, mode 2, form 1 & form 2), Video CD, CD-I (CD-Interactive), СD-I-Ready, CD-Bridge, Photo CD (single & multi-session), Karaoke CD, CD-G, CD-Extra, I-Trax, Enhanced CD (CD Plus), Multi-session CD, CD-Text, CD-WO (Write-Once). Полное описание их займет слишком много места, и это не является целью написания данной работы.

В зависимости же от количества возможных операций записи компакт-диски разделяются на: CD-ROM (read only memory), CD-R (recordable), они же CD-WORM (write once read many), CD-RW (rewritable). Соответственно, СD-ROM изготавливается на заводе, и дальнейшая запись на него невозможна; CD-R предназначен для однократной записи в домашних условиях; CD-RW допускает множество операций записи. Диски CD-ROM представляют собой поликарбонат, покрытый с одной стороны отражающим слоем (алюминий или - для ответственных применений - золото) и защитным лаком с другой. Смена отражающей способности осуществляется за счет штамповки углублений в металлическом слое. На заводе их просто штампуют с матрицы.

 

 

3.Формат компакт-дисков

Поверхность диска разделена на области:

·   PCA (Power Calibration Area). Используется для настройки мощности лазера записывающим устройством. 100 элементов.

·   PMA (Program Memory Area). Сюда временно записываются координаты начала и конца каждого трека при извлечении диска из записывающего устройства без закрытия сессии. 100 элементов.

·   Вводная область (Lead-in Area) - кольцо шириной 4 мм (диаметр 46-50 мм) ближе к центру диска (до 4500 секторов, 1 минута, 9 MB). Состоит из 1 дорожки (Lead-in Track). Содержит TOC (абсолютные временные адреса дорожек и начала выводной области, точность - 1 секунда).

·   Область данных (program area, user data area).

·   Выводная область (Lead-out) - кольцо 116-117 мм (6750 секторов, 1.5 минуты, 13.5 MB). Состоит из 1 дорожки (Lead-out Track).

Каждый байт данных (8 бит) кодируется 14-битным символом на носителе (кодировка EFM). Символы отделяются 3-битными промежутками, выбираемыми так, чтобы на носителе не было более 10 нулей подряд.

Из 24 байтов данных (192 бита) формируется кадр (F1-frame), 588 битов носителя, не считая промежутков:

·   синхронизация (24 бита носителя)

·   символ субкода (биты субканалов P, Q, R, S, T, U, V, W)

·   12 символов данных

·   4 символа контрольного кода

·   12 символов данных

·   4 символа контрольного кода

При декодировании могут использоваться различные стратегии обнаружения и исправления групповых ошибок (вероятность обнаружения против надежности коррекции).

Последовательность из 98 кадров образует сектор (2352 информационных байта). Кадры в секторе перемешаны, чтобы уменьшить влияние дефектов носителя. Адресация сектора произошла от аудиодисков и записывается в формате A-Time - mm:ss:ff (минуты:секунды:доли, доля в секунде от 0 до 74). Отсчет начинается с начала программной области, т.е. адреса секторов вводной области отрицательные. Биты субканалов собираются в 98-битные слова для каждого субканала (из них 2 бита - синхронизация). Используются субканалы:

·   P - маркировка окончания дорожки (min 150 секторов) и начала следующей (min 150 секторов).

·   Q - дополнительная информация о содержимом дорожки:

o число каналов

o данные или звук

o можно ли копировать

o признак частотных предыскажений (pre-emphasis): искусственный подъем высоких частот на 20 дБ

o режим использования подканала

§ q-Mode 1: во вводной области здесь хранится TOC, в программной области - номера дорожки, адреса, индексы и паузы

§ q-Mode 2: каталоговый номер диска (тот же, что на штрих-коде) - 13 цифр в формате BCD (MCN, ENA/UPC EAN)

§ q-Mode 3: ISRC (International Standard Recording Code) - код страны, владельца, год и серийный номер записи

o CRC-16

Последовательность секторов одного формата объединяется в дорожку (трек) от 300 секторов (4 секунды, см. субканал P) до всего диска. На диске может быть до 99 дорожек (номера от 1 до 99). Трек может содержать служебные области:

  • пауза - только информация субканалов, нет пользовательских данных
  • pre-gap - начало трека, не содержит пользовательских данных и состоит из двух интервалов: первый длиной не менее 1 секунды (75 секторов) позволяет "отстроиться" от предыдущего трека, второй длиной не менее 2 секунд задает формат секторов трека
  • post-gap - конец трека, не содержит пользовательских данных, длиной не менее 2 секунд

Вводная цифровая область должна завершаться постзазором. Первый цифровой трек должен начинаться со второй части предзазора. Последний цифровой трек должен завершаться постзазором. Выводная цифровая область не содержит предзазора.

 

 

 

Жесткий диск.

1.Принцип работы жестких дисков

Накопитель на жестком диске относится к наиболее совершенным и сложным устройствам современного персонального компьютера. Его диски способны вместить многие мегабайты информации, передаваемой с огромной скоростью. В то время, как почти все элементы компьютера работают бесшумно, жесткий диск ворчит и поскрипывает, что позволяет отнести его к тем немногим компьютерным устройствам, которые содержат как механические, так и электронные компоненты.

Основные принципы работы жесткого диска мало изменились со дня его создания. Устройство винчестера очень похоже на обыкновенный проигрыватель грампластинок. Только под корпусом может быть несколько пластин, насаженных на общую ось, и головки могут считывать информацию сразу с обеих сторон каждой пластины. Скорость вращения пластин (у некоторых моделей она доходит до 15000 оборотов в минуту) постоянна и является одной из основных характеристик. Головка перемещается вдоль пластины на некотором фиксированном расстоянии от поверхности. Чем меньше это расстояние, тем больше точность считывания информации, и тем больше может быть плотность записи информации. Взглянув на накопитель на жестком диске, вы увидите только прочный металлический корпус. Он полностью герметичен и защищает дисковод от частичек пыли, которые при попадании в узкий зазор между головкой и поверхностью диска могут повредить чувствительный магнитный слой и вывести диск из строя. Кроме того, корпус экранирует накопитель от электромагнитных помех. Внутри корпуса находятся все механизмы и некоторые электронные узлы. Механизмы - это сами диски, на которых хранится информация, головки, которые записывают и считывают информацию с дисков, а также двигатели, приводящие все это в движение. Диск представляет собой круглую пластину с очень ровной поверхностью чаще из алюминия, реже - из керамики или стекла, покрытую тонким ферромагнитным слоем. Диски изготовлены. Во многих накопителях используется слой оксида железа (которым покрывается обычная магнитная лента), но новейшие модели жестких дисков работают со слоем кобальта толщиной порядка десяти микрон. Такое покрытие более прочно и, кроме того, позволяет значительно увеличить плотность записи. Технология его нанесения близка к той, которая используется при производстве интегральных микросхем.

Количество дисков может быть различным - от одного до пяти, количество рабочих поверхностей, соответственно, вдвое больше (по две на каждом диске). Последнее (как и материал, использованный для магнитного покрытия) определяет емкость жесткого диска. Иногда наружные поверхности крайних дисков (или одного из них) не используются, что позволяет уменьшить высоту накопителя, но при этом количество рабочих поверхностей уменьшается и может оказаться нечетным.

Магнитные головки считывают и записывают информацию на диски. Принцип записи в общем схож с тем, который используется в обычном магнитофоне. Цифровая информация преобразуется в переменный электрический ток, поступающий на магнитную головку, а затем передается на магнитный диск, но уже в виде магнитного поля, которое диск может воспринять и "запомнить". Магнитное покрытие диска представляет собой множество мельчайших областей самопроизвольной (спонтанной) намагниченности. Для наглядности представьте себе, что диск покрыт слоем очень маленьких стрелок от компаса, направленных в разные стороны. Такие частицы-стрелки называются доменами. Под воздействием внешнего магнитного поля собственные магнитные поля доменов ориентируются в соответствии с его направлением. После прекращения действия внешнего поля на поверхности диска образуются зоны остаточной намагниченности. Таким образом сохраняется записанная на диск информация. Участки остаточной намагниченности, оказавшись при вращении диска напротив зазора магнитной головки, наводят в ней электродвижущую силу, изменяющуюся в зависимости от величины намагниченности. Пакет дисков, смонтированный на оси-шпинделе, приводится в движение специальным двигателем, компактно расположенным под ним. Скорость вращения дисков, как правило, составляет 7200 об./мин. Для того, чтобы сократить время выхода накопителя в рабочее состояние, двигатель при включении некоторое время работает в форсированном режиме. Поэтому источник питания компьютера должен иметь запас по пиковой мощности. Теперь о работе головок. Они перемещаются с помощью прецизионного шагового двигателя и как бы "плывут" на расстоянии в доли микрона от поверхности диска, не касаясь его. На поверхности дисков в результате записи информации образуются намагниченные участки, в форме концентрических окружностей. Они называются магнитными дорожками. Перемещаясь, головки останавливаются над каждой следующей дорожкой. Совокупность дорожек, расположенных друг под другом на всех поверхностях, называют цилиндром. Все головки накопителя перемещаются одновременно, осуществляя доступ к одноименным цилиндрам с одинаковыми номерами.

2.Устройство жестких дисков

Типовой винчестер состоит из гермоблока и платы электроники. В гермоблоке размещены все механические части, на плате - вся управляющая электроника, за исключением предусилителя, размещенного внутри гермоблока в непосредственной близости от головок.

Под дисками расположен двигатель - плоский, как во floppy-дисководах, или встроенный в шпиндель дискового пакета. При вращении дисков создается сильный поток воздуха, который циркулирует по периметру гермоблока и постоянно очищается фильтром, установленным на одной из его сторон.

Ближе к разъемам, с левой или правой стороны от шпинделя, находится поворотный позиционер, несколько напоминающий по виду башенный кран: с одной стороны оси, находятся обращенные к дискам тонкие, длинные и легкие несущие магнитных головок, а с другой - короткий и более массивный хвостовик с обмоткой электромагнитного привода. При поворотах коромысла позиционера головки совершают движение по дуге между центром и периферией дисков. Угол между осями позиционера и шпинделя подобран вместе с расстоянием от оси позиционера до головок так, чтобы ось головки при поворотах как можно меньше отклонялась от касательной дорожки.

В более ранних моделях коромысло было закреплено на оси шагового двигателя, и расстояние между дорожками определялось величиной шага. В современных моделях используется так называемый линейный двигатель, который не имеет какой-либо дискретности, а установка на дорожку производится по сигналам, записанным на дисках, что дает значительное увеличение точности привода и плотности записи на дисках.

Обмотку позиционера окружает статор, представляющий собой постоянный магнит. При подаче в обмотку тока определенной величины и полярности коромысло начинает поворачиваться в соответствующую сторону с соответствующим ускорением; динамически изменяя ток в обмотке, можно устанавливать позиционер в любое положение. Такая система привода получила название Voice Coil (звуковая катушка) - по аналогии с диффузором громкоговорителя.

На хвостовике обычно расположена так называемая магнитная защелка - маленький постоянный магнит, который при крайнем внутреннем положении головок (landing zone - посадочная зона) притягивается к поверхности статора и фиксирует коромысло в этом положении. Это так называемое парковочное положение головок, которые при этом лежат на поверхности диска, соприкасаясь с нею. В ряде дорогих моделей (обычно SCSI) для фиксации позиционера предусмотрен специальный электромагнит, якорь которого в свободном положении блокирует движение коромысла. В посадочной зоне дисков информация не записывается.

В оставшемся свободном пространстве размещен предусилитель сигнала, снятого с головок, и их коммутатор. Позиционер соединен с платой предусилителя гибким ленточным кабелем, однако в отдельных винчестерах (в частности - некоторые модели Maxtor AV) питание обмотки подведено отдельными одножильными проводами, которые имеют тенденцию ломаться при активной работе. Гермоблок заполнен обычным обеспыленным воздухом под атмосферным давлением. В крышках гермоблоков некоторых винчестеров специально делаются небольшие окна, заклеенные тонкой пленкой, которые служат для выравнивания давления внутри и снаружи. В ряде моделей окно закрывается воздухопроницаемым фильтром. У одних моделей винчестеров оси шпинделя и позиционера закреплены только в одном месте - на корпусе винчестера, у других они дополнительно крепятся винтами к крышке гермоблока. Вторые модели более чувствительны к микродеформации при креплении - достаточно сильной затяжки крепежных винтов, чтобы возник недопустимый перекос осей. В ряде случаев такой перекос может стать труднообратимым или необратимым совсем. Плата электроники - съемная, подключается к гермоблоку через один - два разъема различной конструкции. На плате расположены основной процессор винчестера, ПЗУ с программой, рабочее ОЗУ, которое обычно используется и в качестве дискового буфера, цифровой сигнальный процессор (DSP) для подготовки записываемых и обработки считанных сигналов, и интерфейсная логика. На одних винчестерах программа процессора полностью хранится в ПЗУ, на других определенная ее часть записана в служебной области диска. На диске также могут быть записаны параметры накопителя (модель, серийный номер и т.п.). Некоторые винчестеры хранят эту информацию в электрически репрограммируемом ПЗУ (EEPROM).

Многие винчестеры имеют на плате электроники специальный технологический интерфейс с разъемом, через который при помощи стендового оборудования можно выполнять различные сервисные операции с накопителем - тестирование, форматирование, переназначение дефектных участков и т.п. У современных накопителей марки Conner технологический интерфейс выполнен в стандарте последовательного интерфейса, что позволяет подключать его через адаптер к алфавитно-цифровому терминалу или COM-порту компьютера. В ПЗУ записана так называемая тест-мониторная система (ТМОС), которая воспринимает команды, подаваемые с терминала, выполняет их и выводит результаты обратно на терминал. Ранние модели винчестеров, как и гибкие диски, изготовлялись с чистыми магнитными поверхностями; первоначальная разметка (форматирование) производилась потребителем по его усмотрению, и могла быть выполнена любое количество раз. Для современных моделей разметка производится в процессе изготовления; при этом на диски записывается сервоинформация - специальные метки, необходимые для стабилизации скорости вращения, поиска секторов и слежения за положением головок на поверхностях. Не так давно для записи сервоинформации использовалась отдельная поверхность (dedicated - выделенная), по которой настраивались головки всех остальных поверхностей. Такая система требовала высокой жесткости крепления головок, чтобы между ними не возникало расхождений после начальной разметки. Ныне сервоинформация записывается в промежутках меж- ду секторами (embedded - встроенная), что позволяет увеличить полезную емкость пакета и снять ограничение на жесткость подвижной системы. В некоторых современных моделях применяется комбинированная система слежения - встроенная сервоинформация в сочетании с выделенной повер- хностью; при этом грубая настройка выполняется по выделенной поверхности, а точная - по встроенным меткам.

Поскольку сервоинформация представляет собой опорную разметку диска, контроллер винчестера не в состоянии самостоятельно восстановить ее в случае порчи. При программном форматировании такого винчестера возможна только перезапись заголовков и контрольных сумм секторов данных.

При начальной разметке и тестировании современного винчестера на заводе почти всегда обнаруживаются дефектные сектора, которые заносятся в специальную таблицу переназначения. При обычной работе контроллер винчестера подменяет эти сектора резервными, которые специально оставля- ются для этой цели на каждой дорожке, группе дорожек или выделенной зоне диска. Благодаря этому новый винчестер создает видимость полного отсутствия дефектов поверхности, хотя на самом деле они есть почти всегда.

При включении питания процессор винчестера выполняет тестирование электроники, после чего выдает команду включения шпиндельного двигателя. При достижении некоторой критической скорости вращения плотность увлекаемого поверхностями дисков воздуха становится достаточной для преодоления силы прижима головок к поверхности и поднятия их на высоту от долей до единиц микрон над поверхностями дисков - головки "всплывают". С этого момента и до снижения скорости ниже критической головки "висят" на воздушной подушке и совершенно не касаются поверхностей дисков.

После достижения дисками скорости вращения, близкой к номинальной (обычно - 3600, 4500, 5400 или 7200 об/мин) головки выводятся из зоны парковки и начинается поиск сервометок для точной стабилизации скорости вращения. Затем выполняется считывание информации из служебной зоны - в частности, таблицы переназначения дефектных участков.

В завершение инициализации выполняется тестирование позиционера путем перебора заданной последовательности дорожек - если оно проходит успешно, процессор выставляет на интерфейс признак готовности и переходит в режим работы по интерфейсу.

Во время работы постоянно работает система слежения за положением головки на диске: из непрерывно считываемого сигнала выделяется сигнал рассогласования, который подается в схему обратной связи, управляющую током обмотки позиционера. В результате отклонения головки от центра дорожки в обмотке возникает сигнал, стремящийся вернуть ее на место.

Для согласования скоростей потоков данных - на уровне считывания/записи и внешнего интерфейса - винчестеры имеют промежуточный буфер, часто ошибочно называемый кэшем, объемом обычно в несколько десятков или сотен килобайт. В ряде моделей (например, Quantum) буфер размещается в общем рабочем ОЗУ, куда вначале загружается оверлейная часть микропрограммы управления, отчего действительный объем буфера получается меньшим, чем полный объем ОЗУ (80-90 кб при ОЗУ 128 кб у Quantum). У других моделей (Conner, Caviar) ОЗУ буфера и процессора сделаны раздельными.

При отключении питания процессор, используя энергию, оставшуюся в конденсаторах платы либо извлекая ее из обмоток двигателя, который при этом работает как генератор, выдает команду на установку позиционера в парковочное положение, которая успевает выполниться до снижения скорости вращения ниже критической. В некоторых винчестерах (Quantum) этому способствует помещенное между дисками подпружиненное коромысло, постоянно испытывающее давление воздуха. При ослаблении воздушного потока коромысло дополнительно толкает позиционер в парковочное положение, где тот фиксируется защелкой. Движению головок в сторону шпинделя способствует также центростремительная сила, возникающая из-за вращения дисков.

Литература

1. #"#">#"#">#"#">http://www.procd.ru/

 

Серпуховский технический колледж

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

 

«Устройства хранения информации»

Выполнил: ст. гр. 31-р

Вельш А.Т.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   

Серпухов 2003

Содержание

Ленточные картриджи и гибкие диски………………1

Компакт-диски………………………………………...2

Жесткие диски…………………………………………5

diplomba.ru

Устройство хранения информации Википедия

Компью́терная па́мять (устройство хранения информации, запоминающее устройство) — часть вычислительной машины, физическое устройство или среда для хранения данных, используемая в вычислениях в течение определённого времени. Память, как и центральный процессор, является неизменной частью компьютера с 1940-х годов. Память в вычислительных устройствах имеет иерархическую структуру и обычно предполагает использование нескольких запоминающих устройств, имеющих различные характеристики.

В персональных компьютерах «памятью» часто называют один из её видов — динамическая память с произвольным доступом (DRAM), — которая используется в качестве ОЗУ персонального компьютера.

Задачей компьютерной памяти является хранение в своих ячейках состояния внешнего воздействия, запись информации. Эти ячейки могут фиксировать самые разнообразные физические воздействия. Они функционально аналогичны обычному электромеханическому переключателю и информация в них записывается в виде двух чётко различимых состояний — 0 и 1 («выключено»/«включено»). Специальные механизмы обеспечивают доступ (считывание, произвольное или последовательное) к состоянию этих ячеек.

Процесс доступа к памяти разбит на разделённые во времени процессы — операцию записи (сленг. прошивка, в случае записи ПЗУ) и операцию чтения, во многих случаях эти операции происходят под управлением отдельного специализированного устройства — контроллера памяти.

Также различают операцию стирания памяти — занесение (запись) в ячейки памяти одинаковых значений, обычно 0016 или FF16.

Наиболее известные запоминающие устройства, используемые в персональных компьютерах: модули оперативной памяти (ОЗУ), жёсткие диски (винчестеры), дискеты (гибкие магнитные диски), CD- или DVD-диски, а также устройства флеш-памяти.

Функции памяти

Компьютерная память обеспечивает поддержку одной из функций современного компьютера, — способность длительного хранения информации. Вместе с центральным процессором запоминающее устройство являются ключевыми звеньями так называемой архитектуры фон Неймана, — принципа, заложенного в основу большинства современных компьютеров общего назначения.

Первые компьютеры использовали запоминающие устройства исключительно для хранения обрабатываемых данных. Их программы реализовывались на аппаратном уровне в виде жёстко заданных выполняемых последовательностей. Любое перепрограммирование требовало огромного объёма ручной работы по подготовке новой документации, перекоммутации, перестройки блоков и устройств и т. д. Использование архитектуры фон Неймана, предусматривающей хранение компьютерных программ и данных в общей памяти, коренным образом переменило ситуацию.

Любая информация может быть измерена в битах и потому, независимо от того, на каких физических принципах и в какой системе счисления функционирует цифровой компьютер (двоичной, троичной, десятичной и т. п.), числа, текстовая информация, изображения, звук, видео и другие виды данных можно представить последовательностями битовых строк или двоичными числами. Это позволяет компьютеру манипулировать данными при условии достаточной ёмкости системы хранения (например, для хранения текста романа среднего размера необходимо около одного мегабайта).

К настоящему времени создано множество устройств, предназначенных для хранения данных, основанных на использовании самых разных физических эффектов. Универсального решения не существует, у каждого имеются свои достоинства и свои недостатки, поэтому компьютерные системы обычно оснащаются несколькими видами систем хранения, основные свойства которых обуславливают их использование и назначение.

Физические основы функционирования

В основе работы запоминающего устройства может лежать любой физический эффект, обеспечивающий приведение системы к двум или более устойчивым состояниям. В современной компьютерной технике часто используются физические свойства полупроводников, когда прохождение тока через полупроводник или его отсутствие трактуются как наличие логических сигналов 0 или 1. Устойчивые состояния, определяемые направлением намагниченности, позволяют использовать для хранения данных разнообразные магнитные материалы. Наличие или отсутствие заряда в конденсаторе также может быть положено в основу системы хранения. Отражение или рассеяние света от поверхности CD, DVD или Blu-ray-диска также позволяет хранить информацию.

Классификация типов памяти

Следует различать классификацию памяти и классификацию запоминающих устройств (ЗУ). Первая классифицирует память по функциональности, вторая же — по технической реализации. Здесь рассматривается первая — таким образом, в неё попадают как аппаратные виды памяти (реализуемые на ЗУ), так и структуры данных, реализуемые в большинстве случаев программно.

Доступные операции с данными

  • Память только для чтения (read-only memory, ROM)
  • Память для чтения/записи

Память на программируемых и перепрограммируемых ПЗУ (ППЗУ и ПППЗУ) не имеет общепринятого места в этой классификации. Её относят либо к подвиду памяти «только для чтения»[1], либо выделяют в отдельный вид.

Также предлагается относить память к тому или иному виду по характерной частоте её перезаписи на практике: к RAM относить виды, в которых информация часто меняется в процессе работы, а к ROM — предназначенные для хранения относительно неизменных данных[1].

Метод доступа

  • Последовательный доступ (англ. sequential access memory, SAM) — ячейки памяти выбираются (считываются) последовательно, одна за другой, в очерёдности их расположения. Вариант такой памяти — стековая память.
  • Произвольный доступ (англ. random access memory, RAM) — вычислительное устройство может обратиться к произвольной ячейке памяти по любому адресу.

Организация хранения данных и алгоритмы доступа к ним

Повторяет классификацию структур данных:

  • Адресуемая память — адресация осуществляется по местоположению данных.
  • Ассоциативная память (англ. associative memory, content-addressable memory, CAM) — адресация осуществляется по содержанию данных, а не по их местоположению (память проверяет наличие ячейки с заданным содержимым, и если таковая(ые) присутствует(ют) возвращает её(их) адрес(а) или другие данные с ней(ними) ассоциированные).
  • Магазинная (стековая) память (англ. pushdown storage) — реализация стека.
  • Матричная память (англ. matrix storage) — ячейки памяти расположены так, что доступ к ним осуществляется по двум или более координатам.
  • Объектная память (англ. object storage) — память, система управления которой ориентирована на хранение объектов. При этом каждый объект характеризуется типом и размером записи.
  • Семантическая память (англ. semantic storage) — данные размещаются и списываются в соответствии с некоторой структурой понятийных признаков.

Назначение

  • Буферная память (англ. buffer storage) — память, предназначенная для временного хранения данных при обмене ими между различными устройствами или программами.
  • Временная (промежуточная) память (англ. temporary (intermediate) storage) — память для хранения промежуточных результатов обработки.
  • Кеш-память (англ. cache memory) — часть архитектуры устройства или программного обеспечения, осуществляющая хранение часто используемых данных для предоставления их в более быстрый доступ, нежели кэшируемая память.
  • Корректирующая память (англ. patch memory) — часть памяти ЭВМ, предназначенная для хранения адресов неисправных ячеек основной памяти. Также используются термины relocation table и remap table.
  • Управляющая память (англ. control storage) — память, содержащая управляющие программы или микропрограммы. Обычно реализуется в виде ПЗУ.
  • Разделяемая память или память коллективного доступа (англ. shared memory, shared access memory) — память, доступная одновременно нескольким пользователям, процессам или процессорам.

Организация адресного пространства

  • Реальная или физическая память (англ. real (physical) memory) — память, способ адресации которой соответствует физическому расположению её данных;
  • Виртуальная память (англ. virtual memory) — память, способ адресации которой не отражает физического расположения её данных;
  • Оверлейная память (англ. overlayable storage) — память, в которой присутствует несколько областей с одинаковыми адресами, из которых в каждый момент доступна только одна.

Удалённость и доступность для процессора

  • Первичная память (сверхоперативная, СОЗУ) — доступна процессору без какого-либо обращения к внешним устройствам.
    • регистры процессора (процессорная или регистровая память) — регистры, расположенные непосредственно в АЛУ;
    • кэш процессора — кэш, используемый процессором для уменьшения среднего времени доступа к компьютерной памяти. Разделяется на несколько уровней, различающихся скоростью и объёмом (например, L1, L2, L3).
  • Вторичная память — доступна процессору путём прямой адресации через шину адреса (адресуемая память). Таким образом доступна оперативная память (память, предназначенная для хранения текущих данных и выполняемых программ) и порты ввода-вывода (специальные адреса, через обращение к которым реализовано взаимодействие с прочей аппаратурой).
  • Третичная память — доступна только путём нетривиальной последовательности действий. Сюда входят все виды внешней памяти — доступной через устройства ввода-вывода. Взаимодействие с третичной памятью ведётся по определённым правилам (протоколам) и требует присутствия в памяти соответствующих программ. Программы, обеспечивающие минимально необходимое взаимодействие, помещаются в ПЗУ, входящее во вторичную память (у PC-совместимых ПК — это ПЗУ BIOS).

Положение структур данных, расположенных в основной памяти, в этой классификации неоднозначно. Как правило, их вообще в неё не включают, выполняя классификацию с привязкой к традиционно используемым видам ЗУ[2].

Доступность техническими средствами

  • Непосредственно управляемая (оперативно доступная) память (англ. on-line storage) — память, непосредственно доступная в данный момент.[источник не указан 3125 дней]
  • Автономная память, Архив (англ. off-line storage) — память, доступ к которой требует внешних действий — например, вставку оператором архивного носителя с указанным программой идентифиткатором
  • Полуавтономная память англ. nearline storage — то же, что автономная, но физическое перемещение носителей осуществляется роботом по команде системы, то есть не требует присутствия оператора

Прочие термины

  • Многоблочная память (англ. multibank memory) — вид оперативной памяти, организованной из нескольких независимых блоков, допускающих одновременное обращение к ним, что повышает её пропускную способность. Часто употребляется термин «интерлив» (калька с англ. interleave — перемежать) и может встречаться в документации некоторых фирм «многоканальная память» (англ. multichanel).
  • Память со встроенной логикой (англ. logic-in-memory) — вид памяти, содержащий встроенные средства логической обработки (преобразования) данных, например их масштабирования, преобразования кодов, наложения полей и др.
  • Многовходовая память (англ. multiport storage memory) — устройство памяти, допускающее независимое обращение с нескольких направлений (входов), причём обслуживание запросов производится в порядке их приоритета.
  • Многоуровневая память (англ. multilevel memory) — организация памяти, состоящая из нескольких уровней запоминающих устройств с различными характеристиками и рассматриваемая со стороны пользователей как единое целое. Для многоуровневой памяти характерна страничная организация, обеспечивающая «прозрачность» обмена данными между ЗУ разных уровней.
  • Память параллельного действия (англ. parallel storage) — вид памяти, в которой все области поиска могут быть доступны одновременно.
  • Страничная память (англ. page memory) — память, разбитая на одинаковые области — страницы. Операции записи-чтения на них осуществляются путём переключения страниц контроллером памяти.

См. также

Примечания

Литература

  • Айен Синклер. Память // Словарь компьютерных терминов = Dictionary of Personal Computing / Пер. с англ. А. Помогайбо. — М.: Вече, АСТ, 1996. — 177 с. — ISBN 5-7141-0309-2.

Ссылки

wikiredia.ru