Зовнішня пам’ять

Зовнішня пам’ять є енергонезалежною і призначена для довготривалого зберігання програм і даних. На відміну від ОЗП, зовнішня пам’ять не має прямого зв’язку з процесором.

Інформація від ЗЗП до процесора і навпаки циркулює по ланцюжку:

До складу зовнішньої пам’яті комп’ютера входять:

• накопичувачі на жорстких магнітних дисках;

• накопичувачі на гнучких магнітних дисках;

• накопичувачі на компакт-дисках та магніто-оптичних компакт-дисках;

• накопичувачі на магнітній стрічці тощо.

Суттєве значення мають такі їх показники, як інформаційна ємність, час доступу до інформації, надійність її зберігання, час безвідмовної роботи. Пристрої, в яких використовуються магнітні стрічки, належать до пристроїв із послідовним доступом, а там де магнітні і оптичні диски – з прямим доступом.

В основу запису, зберігання і зчитування інформації на пристроях зовнішньої пам’яті покладено два принципи – магнітний і оптичний, які забезпечують зберігання інформації.

В основі магнітного запису лежить цифрова інформація (у вигляді нулів і одиниць), перетворена на змінний електричний струм, що супроводжується змінним магнітним полем. Намагнічена ділянка відповідає 1, а не намагнічена – 0.

Накопичувачі на гнучких магнітних дисках

Гнучкий диск (англ. floppy disk – дискета) – носій невеликого обсягу інформації, що являє собою гнучкий пластиковий диск в захисній оболонці. Використовується для перенесення даних з одного комп’ютера на інший.

Дискета складається із круглої полімерної підложки, покритої з обох боків магнітним окислом і розміщеної в пластикове упакування, на внутрішню поверхню якого нанесене очисне покриття. В упаковці зроблені з обох боків радіальні прорізи, через які головки зчитування/запису накопичувача отримують доступ до диску.

Інформація записується по концентричним доріжкам (трекам), які діляться на сектори.

Сектор диску – мінімальна одиниця читання і запису даних на диску. Розмір кожного сектора стандартний і дорівнює 512 байт.

Ємність диску залежить від кількості доріжок і секторів на доріжці.

Найперші комп’ютери працювали лише з гнучкими дисками. Коли з’явились жорсткі диски, виникла проблема, пов’язана з величезною кількістю секторів (неефективна робота файлової системи). Було запроваджене поняття “кластер”.

Кластер – група секторів на диску, що виділяються файлу як єдине ціле. Це логічна одиниця зберігання інформації.

Усі файли на диску зберігаються у вигляді ланцюжків кластерів. Послідовність кластерів, які займає конкретний файл, не є неперервною: загалом це певна сукупність розкиданих по диску груп кластерів, з’єднаних між собою спеціальними посиланнями, розташованими в керуючих таблицях диска.

Нині найрозповсюдженіші дискети з наступними характеристиками: діаметр 3,5 дюйми (89 мм), ємність 1,44 Мбайт, кількість доріжок – 80, секторів на доріжках – 18.

Дискета встановлюється в накопичувач на гнучких магнітних дисках, автоматично в ньому фіксується, після чого механізм накопичувача розкручується до частоти обертання 360 обертів за хвилину. В накопичувачі обертається сама дискета, магнітні голівки залишаються нерухомими. Дискета обертається лише при зверненні до неї. Накопичувач зв’язаний з процесором через контролер гнучких дисків.

Нині з’явились тридюймові дискети ємність 3 Гбайти інформації. Вони виготовляються за новою технологією Nano2 і потребують спеціального обладнання для читання-запису.

Накопичувач на жорстких магнітних дисках (англ. HDD — Hard Disk Drive) або вінчестер –запам’ятовуючий пристрій великої ємності, що використовується для постійного зберігання інформації.

Це кілька (5) скляних, керамічних або алюмінієвих дисків (платтерів) із металевою поверхневою плівкою завтовшки в 1 мкм (кобальтовою, тобто магнітною речовиною), не чутливих до температури. Запис інформації в цьому шарі відбувається на концентричні доріжки. Радіуси, проведені з центра диска, ділять кожну з доріжок на сектори. Кожна доріжка має свій номер. Усі сектори, розміщені між двома радіусами на різних доріжках мають однаковий номер.

Диски жорстко закріплені через однакові проміжки на вертикальному стрижні. Найважливішою частиною накопичувача є головки читання/запису, які розміщуються на спеціальному важелі. Головки з дисками розміщені в спеціальному герметичному корпусі – модулі даних. При встановлені модуля він автоматично з’єднується з системою, що підкачує очищене, охолоджене повітря. Поверхня платтера має прошарок змазки для запобігання пошкодження голівки при опусканні і підйомі на ходу.

Стрижень приводиться в рух спеціальним двигуном. Швидкість обертання дисків – 3600-7200 обертів за хвилину. При обертанні дискової пластинки, над нею утворюється повітряний прошарок, що забезпечує повітряну подушку для зависання голівки на висоті 0,5 мкм над поверхнею диска.

Середній час пошуку даних 9 мс, швидкість передачі до 60 Мбайт/с. На відміну від дискети, жорсткий диск обертається безперервно. Всі сучасні накопичувачі мають вбудований кеш (2 Мбайти). Вінчестер зв’язаний з процесором через контролер жорсткого диску.

Ще одне поняття, пов’язане з вінчестером – циліндр – це доріжки, що мають однакові номери, які є на всіх дисках вінчестера. Інформаційна ємність сучасних вінчестерів до 240 Гбайт, хоча є промислові комп’ютери з дисками в декілька петабайт.

Накопичувачі на компакт-дисках

В таких накопичувачах використовується оптичний спосіб запису і зчитування інформації за допомогою лазерного променя.

Бувають лазерні диски тільки для читання (CD-ROM) – записуються один раз у заводських умовах, записувані один раз (CD-R) – ємність 650-800 Мбайт, перезаписувані багаторазово (CD-RW).

Нині стрімко розвивається технологія цифрових відео дисків DVD, які вміщують до 17 Гбайт даних і є значно кращими.

Магнітооптичний диск CD-MO поєднує досягнення магнітної і оптичної технологій. Ємність від 128 Мбайт до 2,6 Гбайт.