Магнитные ленты
Магнитная лента - носитель магнитной записи, представляющий собой тонкую гибкую ленту, состоящую из основы и магнитного рабочего слоя. Рабочие свойства: магнитная лента характеризуются её чувствительностью при записи и искажениями сигнала в процессе записи и воспроизведения. Наиболее широко применяется многослойная магнитная лента с рабочим слоем из игольчатых частиц магнитно-твёрдых порошков гамма-окиси железа (g-Fe2O3), двуокиси хрома (CrO2) и гамма-окиси железа, модифицированной кобальтом, ориентированных обычно в направлении намагничивания при записи. Данные на ленте записываются в виде множества параллельных дорожек. Движение ленты при записи/чтении идет в обоих направлениях. Считывающая/записывающая головка во время движения ленты неподвижна. По достижении конца ленты головка сдвигается на другую дорожку, а лента движется в противоположном направлении. Для увеличения скорости записи/чтения устанавливается несколько головок, которые работают с несколькими дорожками одновременно.
Задачи архивирования и резервного копирования данных вполне допускают небольшое (до нескольких минут) время доступа к информации. Современные ленточные накопители способны обеспечить объем хранения до 35 Гбайт на одной кассете.
Накопители на магнитной ленте являются устройствами последовательного доступа, так как для обращения к определенному его участку необходимо пройти последовательно все предыдущие участки.
Одними из самых популярных накопителями являются стримеры. Стримеры - это накопители на магнитных лентах, которые в настоящее время используются, в основном, как средство резервного копирования данных, по принципу действия аналогичен бытовому магнитофону. Его основное назначение: запись и воспроизведение информации, создание резервных копий данных.
В ЭВМ, выпускавшихся до момента появления и широкого распространения жестких дисков, устройства, аналогичные стримерам, использовались как основной долговременный носитель информации. В дальнейшем, стримеры стали использоваться в системах иерархического управления носителями для хранения редко используемых данных. Некоторое время достаточно широко применялся в качестве съёмного ЗУ при переносе большого количества информации.
Накопители на магнитных дисках
Накопители на магнитных дисках, как правило, являются устройствами внешней памяти произвольного (прямого) доступа – обращение к любому участку носителя не зависит от его положения относительно других участков. Информация на магнитные диски записывается и считывается магнитной головкой, которая перемещается радиально с фиксированным шагом, а сам диск при этом вращается вокруг своей оси. Головка считывает или записывает информацию, расположенную на концентрической окружности, которая называется дорожкой или треком. Количество дорожек на диске определяется шагом перемещения головки и зависит от технических характеристик привода диска и качества самого диска. За один оборот диска может быть считана информация с одной дорожки. Общее время доступа к информации на диске складывается из времени перемещения головки на нужную дорожку и времени одного оборота диска. Каждая дорожка дополнительно разбивается на ряд участков – секторов. Сектор содержит минимальный блок информации, который может быть записан или считан с диска. Чтение и запись на диск осуществляется блоками.
Физическая структура диска (рисунок 1) определяется количество дорожек и числом секторов на каждой дорожке. Она задается при форматировании диска, которое выполняется специальными программами и должно быть проведено перед первым использованием диска для записи информации.
Дорожки
Нижняя поверхность
Верхняя поверхность
Рисунок 1.
Кроме физической структуры диска, говорят еще о логической структуре диска. Логическая структура диска определяется файловой системой, которая реализована на диске и зависит от операционной системы компьютера, на котором используется данный диск. Логическая структура подразумевает выделение некоторого количества секторов для выполнения служебных функций размещения файлов и каталогов на диске.
В ПК имеются накопители на жестких несменных дисках (HardDiskDrive–HDD) и накопители на гибких (съемных) дисках (FloppyDiskDrive–FDD).
Накопители HDDсостоят из четырех главных элементов:
носитель (пакет дисковых пластин, вращающихся на одной оси);
головки чтения/записи
позиционер (устройство, «наводящее» головки на нужную дорожку);
контроллер (обеспечивающий согласованное управление всеми элементами диска и передачу данных между ним и ПК).
Накопители на жестком магнитном диске (HDD)
Накопители на жёстком диске (винчестеры)1предназначены для постоянного хранения информации, используемой при работе с компьютером: программ операционной системы, часто используемых пакетов программ, редакторов документов, трансляторов с языков программирования и т.д. Дисковые носители, как правило, намагничиваются вдоль концентрических полей – дорожек, расположенных по всей плоскости дискоидального вращающегося носителя. Запись производится в цифровом коде. Намагничивание достигается за счет создания переменного магнитного поля при помощи головок чтения/записи. Головки представляют собой два или более магнитных управляемых контура с сердечниками, на обмотки которых подается переменное напряжение. Изменение величины напряжения вызывает изменение направления линий магнитной индукции магнитного поля и, при намагничивании носителя, означает смену значения бита информации с 1 на 0 или с 0 на 1.
Для пользователя накопители на жёстком диске отличаются друг от друга, прежде всего, своей ёмкостью, т.е. тем, сколько информации помещается на диске. Еще одой характеристикой является время доступа необходимое HDD для поиска любой информации на диске. Среднее время поиска – время в течение которого магнитные головки перемещаются от одного цилиндра к другому. Главным образом зависит от механизма привода головок, а не от интерфейса. Скорость передачи данных, зависит от количества байт в секторе, количестве секторов на дорожке и от скорости вращения дисков (3000-3600 об./мин. Самые современные HDD – 7200 об./мин.). Время безотказной работы. Производители дают гарантию надежности устройства, которая обычно составляет 20000-500000 часов. Наработка винчестера за год составит 8760 часов, что делает этот параметр не важным, так как винчестер морально устареет раньше чем физически. Кэш-память винчестера – ячейки памяти, размещенные на контроллере винчестера, существенно влияет на скорость работы винчестера, работает по принципу кэш памяти 2-го уровня. Типичная величина может варьироваться от 64 Кб. до 1024 Кб.
Съемные/внешние/переносные жесткие диски. По характеристикам не отличаются от обычных. Они представляют собой обычные жесткие диски, отличающиеся лишь способом подключения к компьютеру. Сменные диски устанавливаются в специальные салазки (каркас –rack), которые позволяют подключать их к интерфейсу ATA, вставляя в специальный каркас, смонтированный в корпусе системного блока и позволяющий подключать диск, не открывая корпуса. Довольно часто на этом каркасе монтируются дополнительные вентиляторы. В качестве внешних дисков, как правило, используются
малогабаритные накопители формата 2,5 дюйма, применяемые в мобильных компьютерах.
Накопители на гибких (съемных) дисках (Floppy Disk Drive – FDD)
Накопители на гибких дисках (Floppy Disk Drive), являются старейшими периферийными устройствами PC. В качестве носителя информации в них применяются дискеты диаметрами 3,5” 5,25”и 8” (на сегодняшний день дискеты 5,25” практически не используются 8” не используются). Конструкция дискет одинакова для всех форматов. В футляре находится пластмассовый диск с нанесенным на него магнитным слоем для записи информации. Объем записываемой информации зависит от плотности записи. Существуют стандарты SS/SD, DS/DD, DS/HD для 5/25” объем записываемой информации от 180 Кб до 1.2 Мб. DD, HD и ED для 3,5” дискет, объем записываемой информации от 720 Кб до 2,88 Мб. Самые распространенные - дискеты 3,5” HD. Как носители информации дискеты почти изжили себя, малый объем, небольшая скорость чтения/записи, ненадежность делают их применение невыгодным.