4. Средства хранения информации (внешняя память)

1. Классификация, история развития

Хранение информации в ПЭВМ осуществляется в устройствах внешней памяти, называемых еще накопителями. Их емкость обычно на 2-3 порядка превышает емкость оперативной памяти. Накопители могут размещаться внутри центрального блока ПЭВМ или выполняться в виде отдельных конструктивов, присоединяемых к машине специальными кабелями.

Накопители состоят из устройств - приводов и собственно носителей информации. Носители могут быть сменными (съемными) и несменными. По способу доступа к информации они делятся на устройства прямого и последовательного доступа. В ПЭВМ устройствами прямого доступа являются различные диски, последовательного - магнитные ленты.

По принципам записи/чтения носители делятся на магнитные, оптические и магнито-оптические.

По видам носителей внешняя память разделяется на:

- накопители на флоппи-дисках (дискетах);

- накопители на несъемных жестких дисках (винчестерах);

- накопители на сменных жестких дисках;

- накопители на флеш-картах;

- накопители на оптических дисках;

- накопители на магнитооптических дисках;

- накопители на бобинных магнитофонных лентах;

- стримеры.

История развития устройств внешней памяти начинается задолго до появления не только ПЭВМ, но и первых ЭВМ. Правда, первоначально такие устройства использовали бумажные носители информации (перфокарты, позже - перфоленты). После появления первых ЭВМ начинается развитие устройств внешней памяти на

магнитной ленте, которые с середины 50-х годов используются для хранения цифровой информации. История применения жестких дисков начинается с 1973 г., когда фирмой IBM был выпущен первый несъемный жесткий диск общей емкостью 16 Кбайт, содержащий 30 дорожек по 30 секторов на каждой. Его обозначение 30/30 совпадало с обозначением американской автоматической винтовки марки "Винчестер", откуда и пошло название для диска. Кстати, до разработки магнитных дисков, на ЭВМ использовались магнитные барабаны, информация на которых записывалась на боковой цилиндрической поверхности.

Массовое применение жестких дисков началось только после 1980 г., когда был выпущен винчестер 5.25" емкостью 5 Мбайт. Эти жесткие диски широко использовались в ПЭВМ первых поколений.

Накопители на сменных гибких дисках (флоппи-дисках или дискетах) первоначально использовались на мини-ЭВМ. Они имели диаметр 8" и были заключены в пластиковом конверте, внутри которого могли свободно вращаться. В 1976 г. появились односторонние дискеты диаметром 5.25" (133 мм) емкостью 160

Кбайт. Позднее магнитный слой стали наносить с двух сторон, емкость была доведена до 360 Кбайт, а с переходом на высокую плотность записи - до 1.2 Мбайт.

В 1980 г. фирма Sony разработала 3.5" дисковод и соответствующую дискету емкостью 720 Кбайт. Этот стандарт был принят американскими (ANSI), а затем и международными (ISO) организациями. С 1987 г. эти накопители стали устанавливаться в ПЭВМ фирмой IBM. Почти сразу емкость этих дискет была доведена до 1.44 Мбайт.

В 1992 г был разработан метод сверхвысокой плотности записи (VHD), позволяющий записывать на специальные гибкие дискеты по 20 Мбайт, а с середины 1995 г. три крупные фирмы начали совместную разработку накопителей на магнитных дискетах емкостью 120 Мбайт.

Идея создания стримера была предложена фирмой IBM в 1978 г. В ее основе заложен принцип инерционного режима работы лентопротяжного механизма. В отличие от старт-стопного режима, используемого на бобинных (катушечных) магнитофонах, где участки магнитной ленты между записями (19 мм) должны обеспечивать останов и разгон магнитофона для чтения (записи) очередного блока, в стримерах эти участки существенно уменьшены, а при остановках осуществляется прогон ленты назад, чтобы попасть на начало очередного блока. Это позволило значительно повысить емкость ленты и скорость передачи информации (правда при условии, что данные передаются большими порциями).

В 1983 г. появляются стримеры с накопителями на 8 и 4-х мм магнитной ленте в специальных кассетах - картриджах. Их емкость сначала составляла 40 Мбайт, но уже в 1993 г. фирмами Sony и 3M начинают выпускаться стримеры емкостью соответственно 4 и 1.3 Гбайт для 8 и 4 мм ленты, а с 1997 г. фирма 3М выпускает картриджи емкостью 15 Гбайт.

В настоящее время размеры картриджей достигают нескольких сотен Гбайт.

Использование эффекта Бернулли, уменьшающего давление в быстрых потоках, позволило разработать накопители с очень маленькими расстояниями между головкой чтения/записи и магнитным покрытием дискеты. Зазоры в 0.003 мкм позволили достигнуть уже в 1986 г. емкости носителей в 20 Мбайт, еще через 6 лет – 150 Мбайт, а в настоящее время - 230 Мбайт (при диаметре 5.25") и 100

Мбайт для 3.5" носителей.

Наряду с развитием накопителей со сменными гибкими дисками, начиная с 1982 г. идет активная разработка устройств со сменными жесткими дисками. Здесь принято 3 стандартных типоразмера: 5.25", 3.5" и 1.8" (последние - в спецификации PCIMCIA для notebook).

Емкость таких сменных дисков составляет от 44 Мбайт до 650 и даже 1300 Мбайт.