Лекция 10. Внешняя память компьютера Введение

У оперативной памяти есть два важных недостатка. Первый — это цена. Второй недостаток связан с тем, что оперативная память полностью очищается при выключении компьютера, то есть ее нельзя использовать для длительного хранения программ и данных. Поэтому для длительного хранения больших объемов информации нужны другие носители. В качестве таких устройств используют магнитные, оптические, магнитооптические, электрические (флэш-память, EEPROM) и другие. Скорость обращения к данным у них в тысячи раз меньше, чем у оперативной памяти, но зато меньше цена хранения одного мегабайта.

Внешнее устройство (ВУ) хранения тем или иным способом подключается к компьютеру, в котором, как минимум, присутствуют процессор и оперативная память. Взаимодействие и обмен данными с ВУ осуществляется по инициативе компьютера (программы, выполняемой его процессором). В отличии от взаимодействия с внутренней памятью, с которой можно оперировать на уровне отдельных байтов, операции обмена с устройствами хранения всегда блочные (например – 512 байт).

По методу доступа к данным устройства внешней памяти разделяются на устройства с прямым доступом (или непосредственным) и устройства с последовательным доступом. В устройствах с прямым доступом есть возможность обращения к блокам по их адресам в произвольном порядке и, что важно, произвольное чередование операций записи и чтения (например, магнитные жесткие диски). В устройствах последовательного доступа произвольное чередование операций чтения и записи невозможно (затруднительно). Более того, например, в стримерах приходится вхолостую считывать или ускоренно перематывать многие блоки, чтобы найти искомый блок. Устройствами с последовательным доступом относятся и оптические диски. В этих устройствах данные записываются последовательно на один длинный спиральный трек. Программная эмуляция таких дисков создает лишь иллюзию прямого доступа, скрывая от пользователя подробности работы устройства.

Жесткий диск (Hard Disk Drive)

Наиболее известным, прошедшим испытание временем устройством хранения с прямым доступом являются так называемые жесткие диски (HDD — Hard Disk Drive) или винчестер. С момента появления первого накопителя на жестких магнитных дисках (НЖМД) прошло немногим более 50 лет, и достигнутый за это время отраслью прогресс с трудом поддается осмыслению. Первый НЖМД RAMAC350 был выпущен компанией IBM в июне 1956 г. Это было устройство размером с два холодильника ценой более 50 тыс. долл. Носителем информации в нем служили 50 дисковых пластин диаметром 24 дюйма (61 см), характеристики же этого монстра по нынешним понятиям были просто смехотворными: емкость 5 Мбайт, скорость вращения 1200 об/мин, среднее время доступа 1 с, поверхностная плотность записи 2 Кбит/дюйм². Емкость современного широко распространенного жесткого диска с двумя 9,5см пластинами ценой менее 150 долл., легко умещающегося на ладони, больше в 50 тыс. раз, а время доступа меньше в 100 раз. Самые же поразительные цифры дает сравнение поверхностных плотностей записи и стоимостей единицы емкости (мегабайта): первая увеличилась в 100 млн., а вторая уменьшилась в 25 млн. раз!