1. Принципи дії і призначення пристроїв зберігання

Пристрої зберігання даних відносяться до зовнішньої пам'яті ПК – вони дозволяють зберігати інформацію для наступного її використання незалежно від стану (включений або виключений) комп'ютера.

У пристроях зберігання даних можуть бути реалізовані різні фізичні принципи збереження інформації - магнітний, оптичний, електронний у будь-яких їхніх сполученнях.

До зовнішніх пристроїв відносяться магнітні диски, CD, DVD, BD, cтример, жорсткий диск (вінчестер), а також флеш-карта.

Пристрої зовнішньої пам'яті оперують блоками інформації, але ніяк не байтами або словами, як, наприклад, оперативна пам'ять. Ці блоки звичайно мають фіксований розмір, кратний ступені числа 2. Блок може бути переписаний з внутрішньої пам'яті в зовнішню або назад тільки цілком, і для виконання будь-якої операції обміну з зовнішньою пам'яттю потрібна спеціальна процедура (підпрограма).

Процедури обміну з пристроями зовнішньої пам'яті прив'язані до типу пристрою, його контролеру і способу підключення пристрою до системи (інтерфейсу).

Пристрої зберігання, які відносяться до зовнішньої пам’яті ПК, забезпечують енергонезалежне зберігання блоків інформації на фізичному носії.

Розрізняють такі фізичні принципи енергонезалежного зберігання даних:

1. Магнітний принцип реалізований на перемагнічуванні ділянок носія у відповідності зі значенням бітів записуваної інформації. Цей принцип реалізується в пристроях з рухомим носієм у вигляді диска чи стрічки, де запис і зчитування проводиться на доріжку (трек). Головка запису викликає зміну намагніченості ділянок треку відповідно до записуваної бітовою послідовністю. При зчитуванні реєструється зміна магнітного поля, пов'язане з проходженням під головкою ділянок треку, і з цих змін витягується раніше записана інформація. Існують магнітні пристрої зберігання і з нерухомим носієм.

2. Оптичний принцип заснований на зміні оптичних властивостей ділянки носія: ступеня прозорості або коефіцієнта відбиття. Способи, якими ці зміни досягаються, різні. У перших оптичних пристроях використовувався механічний спосіб запису - пробивали отвори в перфострічках і перфокартах. У сучасних оптичних пристроях на дисках CD і DVD зміна оптичних властивостей досягається за допомогою лазера, випалюються лунки (необоротно, одноразово) чи змінює стан ділянки (оборотно, багаторазово). Випуск масового тиражу оптичних носіїв з інформацією можливий і за допомогою різних технологій друку.

3. Електричний принцип заснований на порогових ефектах в напівпровідникових структурах. Цей принцип використовується в твердотільній пам'яті – флеш-пам'яті і EEPROM. Тут для зміни стану зберігаючої комірки потрібна значна енергія (досить тривалий вплив сильного електричного поля), що і відбувається в процесі запису, званому програмуванням. Зчитування вимагає значно менших витрат як енергії, так і часу. Під твердотільністю в цих пристроях мається на увазі відсутність відносного руху носія і головок запису-зчитування.

Пристрій зберігання тим або іншим способом підключається до хосту –комп'ютера, в якому присутній процесор і оперативна пам'ять.

Для хоста пристрій зберігання повинен забезпечувати можливість запису блоків даних з внутрішньої пам'яті (як правило, ОЗП) у пристрій і зчитування цих блоків із пристрою в ОЗП.

Взаємодія з пристроєм зберігання виконується за ініціативою хоста (програми, виконуваної його процесором). На відміну від взаємодії з внутрішньою пам'яттю, з якою можна оперувати на рівні запису-читання окремих байтів, операції обміну з пристроями зберігання завжди блокові.

Блок може бути як фіксованого, так і довільного розміру. В даний час більше поширення набули пристрої з фіксованим розміром блоку - це спрощує багато аспектів взаємодії. Найпопулярніший розмір блоку - 512 байт, хоча в ряді пристроїв використовуються і інші розміри блоку. Блок може бути переписаний з внутрішньої пам'яті в зовнішню або назад тільки цілком, і для виконання будь-якої операції обміну з зовнішньою пам'яттю потрібна спеціальна процедура (підпрограма).

Блоки в пристрої можуть адресуватися різними способами. Найбільш простий і зручною є лінійна адресація логічних блоків, при якій кожен блок збережених даних адресується одновимірною адресою (числом) LBA (Logical Block Address - адреса логічного блоку). Історично склалося використання й інших способів адресації; для дискових пристроїв це тривимірна адресація CHS (Cylinder-Head-Sector - циліндр-голівка-сектор).