3. Зовнішня пам’ять комп’ютера.

Носії інформації (дискети, жорсткі диски, диски CD-ROM, магнітооптичні диски і т.д.) і їх основні характеристики. Зовнішня (довготривала) пам’ять – це місце тривалого зберігання даних (програм, результатів розрахунків, текстів і т.д.), які не використовуються в даний момент в оперативній пам’яті комп’ютера. Зовнішня пам’ять, на відміну від оперативної, є незалежною. Носії зовнішньої пам’яті, крім того, забезпечують транспортування даних в тих випадках, коли комп’ютери не об’єднані в мережі (локальні або глобальні).

Для роботи із зовнішньою пам’яттю необхідна наявність накопичувача (пристрою, що забезпечує запис і (або) прочитування інформації) і пристрою зберігання – носія.

Основні види накопичувачів:

- накопичувачі на гнучких магнітних дисках (НГМД);

- накопичувачі на жорстких магнітних дисках (НЖМД);

- накопичувачі на магнітній стрічці (НМЛ);

- накопичувачі CD-ROM, CD-RW, DVD.

Їм відповідають основні види носіїв:

 гнучкі магнітні диски (Floppy Disk) (діаметром 3,5’’ і місткістю 1,44 Мб; діаметром 5,25’’ і місткістю 1,2 Мб (в даний час застаріли і практично не використовуються, випуск накопичувачів, призначених для дисків діаметром 5,25’’, теж припинений)), диски для змінних носіїв;

- жорсткі магнітні диски (Hard Disk);

- касети для стримерів і інших НМЛ;

- диски CD-ROM, CD-R, CD-RW, DVD.

Пристрої, що запам’ятовують, прийнято ділити на види і категорії у зв’язку з їх принципами функціонування, експлуатаційно-технічними, фізичними, програмними і ін. характеристиками. Так, наприклад, за принципами функціонування розрізняють наступні види пристроїв: електронні, магнітні, оптичні і змішані – магнітооптичні. Кожен тип пристроїв організований на основі відповідної технології зберігання / відтворення / записи цифрової інформації. Тому, у зв’язку з виглядом і технічним виконанням носія інформації, розрізняють: електронні, дискові і стрічкові пристрої.

Основні характеристики накопичувачів і носіїв:

- інформаційна місткість;

- швидкість обміну інформацією;

- надійність зберігання інформації;

- вартість.

Принцип роботи магнітних пристроїв, що запам’ятовують, заснований на способах зберігання інформації з використанням магнітних властивостей матеріалів. Як правило, магнітні пристрої, що запам’ятовують, складаються з власне пристроїв читання / записи інформації і магнітного носія, на якого, безпосередньо здійснюється запис і з якого прочитується інформація. Магнітні пристрої, що запам’ятовують, прийнято ділити на види у зв’язку з виконанням, фізико-технічними характеристиками носія інформації і т.д. Часто розрізняють: дискові і стрічкові пристрої. Загальна технологія магнітних пристроїв, що запам’ятовують, полягає в намагніченні змінним магнітним полем ділянок носія і прочитування інформації, закодованої як області змінної намагніченості. Дискові носії, як правило, намагнічуються уздовж концентричних полів – доріжок, розташованих по всій площині дискоїдального носія, що обертається. Запис здійснюється в цифровому коді. Намагнічення досягається за рахунок створення змінного магнітного поля за допомогою головок читання / записи. Головки є два або більш магнітних керованих контура з сердечниками, на обмотки яких подається змінна напруга. Зміна величини напруги викликає зміну напряму ліній магнітної індукції магнітного поля і, при намагніченні носія, означає зміна значення біта інформації з 1 на 0 або з 0 на 1. Дискові пристрої ділять на гнучкі (Floppy Disk) і жорсткі (Hard Disk) накопичувачі і носії. Основною властивістю дискових магнітних пристроїв є запис інформації на носій на замкнуті концентричні доріжки з використанням фізичного і логічного цифрового кодування інформації. Плоский дисковий носій обертається в процесі чтения/ запису, чим і забезпечується обслуговування всієї концентричної доріжки, читання і запис здійснюється за допомогою магнітних головок чтения/ записи, які позиціонують по радіусу носія з однієї доріжки на іншу.

Для операційної системи дані на дисках організовані в доріжки і сектори. Доріжки (40 або 80) є вузькими концентричними кільцями на диску. Кожна доріжка розділена на частини, звані секторами. При читанні або записі пристрій завжди прочитує або записує ціле число секторів незалежно від об’єму запрошуваної інформації. Розмір сектора на дискеті рівно 512 байт. Циліндр – це загальна кількість доріжок, з яких можна рахувати інформацію, не переміщаючи головок. Оскільки гнучкий диск має тільки дві сторони, а дисковод гнучких дисків – тільки дві головки, в гнучкому диску на один циліндр доводиться дві доріжки. У жорсткому диску може бути багато дискових пластин, кожна з яких має дві (або більш) головки, тому одному циліндрі відповідає безліч доріжок. Кластер (або осередок розміщення даних) – найменша область диска, яку операційна система використовує при записі файлу. Звичайно кластер – один або декілька секторів.

Перед використанням дискета повинна бути форматувати, тобто повинна бути створена її логічна і фізична структура.

Дискети вимагають обережного звернення. Вони можуть бути пошкоджені, якщо:

16. торкатися до записуючої поверхні;

 писати на етикетці дискети олівцем або кульковою ручкою; згинати дискету;

 перегрівати дискету (залишати на сонці або біля батареї опалювання);

16. піддавати дискету дії магнітних полів.

Накопичувачі на жорстких дисках об’єднують в одному корпусі носій (носії) і пристрій читання / записи, а також, нерідко, і інтерфейсну частину, звану контроллером жорсткого диска. Типовою конструкцією жорсткого диска є виконання у вигляді одного пристрою – камери, усередині якої знаходиться один або більш дискових носіїв, поміщених на одну вісь, і блок головок читання / записи з їх загальним механізмом, що приводить. Звичайно, поряд з камерою носіїв і головок розташовуються схеми управління головками, дисками і, часто, інтерфейсна частина і (або) контроллер. На інтерфейсній карті пристрою розташовується власне інтерфейс дискового пристрою, а контроллер з його інтерфейсом розташовується на самому пристрої. З інтерфейсним адаптером схеми накопичувача з’єднуються за допомогою комплекту шлейфів.

Принцип функціонування жорстких дисків аналогічний цьому принципу для ГМД.

Основні фізичні і логічні параметри ЖД.

Діаметр дисків. Найбільш поширені накопичувачі з діаметром дисків 2.2, 2.3, 3.14 і 5.25 дюймів.

Число поверхонь – визначає кількість фізичних дисків, нанизаних на вісь.

Число циліндрів – визначає, скільки доріжок розташовуватиметься на одній поверхні.

Число секторів – загальне число секторів на всіх доріжках всіх поверхонь накопичувача.

Число секторів на доріжці – загальне число секторів на одній доріжці.

Для сучасних накопичувачів показник умовний, оскільки вони мають нерівне число секторів на зовнішніх доріжках, приховане від системи і користувача інтерфейсом пристрою.

Час переходу від однієї доріжки до іншої звичайно складає від 3.5 до 5 мілісекунд, а в швидких моделей може бути від 0.6 до 1 мілісекунди. Цей показник є одним з тих, що визначають швидкодію накопичувача, оскільки саме перехід з доріжки на доріжку є найтривалішим процесом в серії процесів довільного читання / записи на дисковому пристрої.

Час встановлення або час пошуку – час, що витрачається пристроєм на переміщення головок читання / записи до потрібного циліндра з довільного положення.

Швидкість передачі даних, звана також пропускною спроможністю, визначає швидкість, з якою дані прочитуються або записуються на диск після того, як головки займуть необхідне положення. Вимірюється в мегабайтах в секунду (MBps) або мегабітах в секунду (Mbps) і є характеристикою контроллера і інтерфейсу.

В даний час використовуються в основному жорсткі диски місткістю від 10 Гб до 80 Гб. Найбільш популярні диски місткістю 20, 30, 40 Гб.

У накопичувачах на магнітних стрічках запис проводиться на міні-касети. Місткість таких касет – від 40 Мб до 13 Гб, швидкість передачі даних – від 2 до 9 Мб в хвилину, довжина стрічки – від 63,5 до 230 м, кількість доріжок – від 20 до 144. [13, с. 81]

Носіями даних є оптичні диски наступних основних типів:

- CD (англ. Compact Disc – компакт-диск);

- DVD (англ. Digital Video Disc – цифровий відеодиск, в іншому варіанті – англ. Digital Versatile Disc – цифровий універсальний диск);

- BD (англ. Blu-ray Disc – синьопроменевій диск).

CD-ROM – це оптичний носій інформації, призначений тільки для читання. Доступ до даних на CD-ROM здійснюється швидше, ніж до даних на дискетах, але повільніше, ніж на жорстких дисках. Компакт-диск діаметром 120 мм (біля 4,75’’) виготовлений з полімеру і покритий металевою плівкою. Інформація прочитується саме з цієї металевої плівки, яка покривається полімером, що захищає дані від пошкодження. CD-ROM є одностороннім носієм інформації. Прочитування інформації з диска відбувається за рахунок реєстрації змін інтенсивності відбитого від алюмінієвого шару випромінювання малопотужного лазера. Приймач або фотодатчик визначає, чи відобразився промінь від гладкої поверхні, вигнанець або поглинений. Розсіювання або поглинання променя відбувається в місцях, де в процесі запису були нанесені поглиблення. Фотодатчик сприймає розсіяний промінь, і ця інформація у вигляді електричних сигналів поступає на мікропроцесор, який перетворить ці сигнали в двійкові дані або звук.

Місткість більшості CD дисків – 640-800 Мбайт. Але ця місткість не дозволяє розміщувати на них, наприклад, високоякісні відеофільми. Для збільшення місткості оптичних дисків збільшили щільність запису. Так з’явився інший тип оптичних дисків – DVD, який може використовувати для зберігання даних декілька шарів з обох боків і мати місткість до 20 Гбайт, а потім і BD диски, що дозволяють записати до 100 Гбайт (використовується 4 шару для збереження даних, по два з кожної сторони диска).

Абревіатура DVD розшифровується як Digital Versatile Disk, тобто універсальний цифровий диск. Маючи ті ж габарити, що звичайний компакт-диск, і дуже схожий принцип роботи, він вміщає дуже багато інформації – від 4,7 до 17 Гбайт. Воз-можно, саме із-за великої місткості він і називається універсальним. Правда, на сего-дня реально застосовується DVD-диск лише в двох областях: для зберігання відеофільмів (DVD-Video або просто DVD) і надвеликих баз даних (DVD-ROM, DVD-R).

Пам’ять на оптичних дисках реалізована за допомогою лазерної технології запису і прочитування даних. На оптичному диску від центру до зовнішнього краю по спіралі записуються дані у вигляді послідовності темних і світлих ділянок. При зверненні аналізується інтенсивність відбитого від поверхні диска променя лазера.

Залежно від можливості запису і перезапису даних оптичні диски діляться на декілька видів:

Для роботи з оптичними дисками використовують два види пристроїв: одні можуть забезпечувати тільки прочитування даних, інші – прочитування, запис і перезапис даних.

Флэш-пам’ять (англ. Flash – спалах) свою назву одержала за дуже високу, в порівнянні з іншими видами зовнішньої пам’яті, швидкість запису / прочитування даних (3-10 Мбайт в секунду). Цей вид пам’яті реалізований на напівпровідникових (електронних) елементах, які здатні зберігати дані протягом тривалого часу за відсутності живлення. Пристрої флэш-пам’яті дозволяють зберігати значні об’єми даних (до 32 Гбайт і більш).

Пам’ять на основі флеш – технології широко використовується в переносних пристроях – цифрових фото – і відеокамерах, цифрових плеєрах, диктофонах, кишенькових комп’ютерах, мобільних телефонах і т.д.. Останнім часом набувають всього більшого розповсюдження, особливо в мобільних комп’ютерах, так звані флеш – диски – пристрої, які використовують флеш – технологію запису і прочитування даних. Вони мають місткість 64 Гбайт і більше. Ці пристрої забезпечують велику швидкість читання і запису даних (45-60 Мбайт в секунду), чим жорсткі диски (10-15 Мбайт в секунду), але поки мають значно велику вартість. Планується, що надалі ці диски замінять жорсткі.