ются накопители на жестких (НЖМД) и гибких (НГМД) магнитных дис-

ках. Назначение этих накопителей – хранение больших объемов информации, запись и выдача хранимой информации по запросу в оперативное запоминающее устройство.

В качестве устройств внешней памяти используются также запоминающие устройства на кассетной магнитной ленте (стримеры), накопители на оптических дисках (CD-ROM – Compact Disk Read Only Memory - ком-

пакт-диск с памятью, только читаемой) и др.

Таймер представляет собой внутримашинные электронные часы, обеспечивающие при необходимости автоматическое чтение текущего момента времени (год, месяц, часы, минуты, секунды и доли секунд).

Внешние устройства являются важнейшей частью любого вычислительного комплекса. Достаточно сказать, что по стоимости внешние устройства иногда составляют 50–80 % всего ПК. От их состава и характеристик во многом зависят возможность и эффективность применения ПК.

Внешние устройства ПК, часто называемые периферией, обеспечи-

вают взаимодействие машины с окружающей средой; пользователями, объектами управления и другими ЭВМ. Они весьма разнообразны и могут быть классифицированы по ряду признаков. Так, по назначению можно выделить следующие виды внешних устройств:

внешние запоминающие устройства: внешняя память ПК;

–диалоговые средства пользователя: видеомониторы (дисплеи), и устройства речевого ввода-вывода информации;

–устройства ввода информации: клавиатура, графические планшеты (дигитайзеры), сканеры, манипуляторы (устройства указания), сенсорные экраны;

–устройства вывода информации; принтеры; графопостроители (плоттеры);

–средства связи и телекоммуникации: сетевые интерфейсные платы, мультиплексоры передачи данных, модемы.

3.3.2.Системный блок

Корпус. Обычно системный блок персонального компьютера выполняется в едином корпусе, в котором смонтированы его основные составляющие: центральная плата с установленными в ней компонентами; приводы жестких, гибких и оптических дисков; блок питания; система вентиляции и охлаждения и т.д.

В зависимости от формы исполнения корпуса системных блоков делятся на tower (башня) и desk-top (настольный) (рис. 3.7).

По геометрическим размерам различают big (большой), middle (средний), small, mini (маленький) корпуса. Кроме этого, все корпуса могут быть выполнены в половинном (slim – тонкий, половинный) размере. Обозначение корпуса выглядит как сочетание формы и размера: middle tower, mini

98

desk-top, mini-slim desk-top и т.д.

Принципиальных преимуществ, каких-либо корпусов не существует, однако считается, что в корпусах типа «tower» лучше организовано охлаждение узлов системного блока.

Рис. 3.7. Варианты исполнения корпусов ПК: а) башня; б) настольный

Персональные компьютеры фирмы «Apple Computer» часто выполнены в виде моноблока, где системный блок совмещен с монитором.

Блок питания. Основное назначение блока питания – снабжение электрической энергией всех компонентов системного блока ПК. Блоки питания обеспечивают несколько стабилизированных уровней напряжения, которое подается к узлам системного блока при помощи специальных шлейфов (пучков проводов) питания, допускающих лишь однозначное подключение.

Блоки питания различаются выходной мощностью и так называемым форм-фактором. Форм-фактор определяет количество и уровни напряжений, обеспечиваемых блоком питания. Необходимая мощность блока питания зависит от общей потребляемой мощности всех составляющих системного блока.

В ПК до поколения 486 процессора устанавливались блоки питания АТ форм-фактора, мощностью 150–200 Вт. В современных ПК устанавливаются блоки питания АТХ форм-фактора, мощностью 250–500 Вт. Предложенный фирмой Intell в 2005 г. форм-фактор ВТХ не нашел поддержки у большинства производителей материнских плат.

Системная плата. Системная (или материнская) плата является одним из основных компонентов персонального компьютера, которая в основном определяет возможную конфигурацию ПК. Она является центральным блоком, к которому подключаются все остальные компоненты системного блока и персонального компьютера в целом (рис. 3.8).

Основными фирмами «Brand Name», выпускающими материнские

99

платы, являются «ASUS», «ABit», «Intel», «GigaByte», «ACorp» и др.

Рис. 3.8. Архитектура чипсета Intei 845E

На системной плате располагается (распаивается) определенный набор микросхем, называемый чипсетом (от англ. сhip – микросхема, set – установка), который обеспечивает основные функции системной платы:

–сопряжение и связь основных компонентов системного блока между собой;

–связь компонентов системного блока с периферийными устройствами через порты ввода – вывода,;

–генерацию тактовых импульсов;

–поддержка функции даты и времени (таймер) и др.

От типа чипсета зависит не только производительность ПК, но и большинство его функциональных свойств. Определенный набор микросхем поддерживает определенные поколения и типы микропроцессоров, тип и емкость ОЗУ, виды интерфейсов и объемы жестких дисков и другие функциональные возможности ПК.

100

Кроме этого на материнской плате распаяны: специальные (клавиатура, мышь, видео); универсальные (COM, LPT, USB) разъемы портов вво- да–вывода; разъемы PCI (обычно называемые слотами расширения), предназначенные для плат расширения; а также специальные разъемы внутренних компонентов системного блока, в которые устанавливаются микропроцессор, модули ОЗУ, подсоединяются шлейфы дисковых накопителей (рис. 3.9).

Рис. 3.9. Материнская плата персонального компьютера;

1 – разъем микропроцессора (CPU); 2 – крепление охлаждающей системы CPU; 3 – разъем питания ATX; 4 – разъемы модулей памяти ОЗУ; 5

– разъем привода флоппи дисков; 6 – 2 разъема SATA ; 7 – 2 разъема приводов жестких дисков; 8 – индикатор системного монитора; 9 – аудиоразъем; 10 – AGP разъем (видео); 11 – слоты расширения PCI; 12 – разъем сетевой карты; 13 – разъемы звуковой карты; 14 – разъем шины IEEE 1394b; 15, 16 – разъемы шин USB, USB2.0; 17 – разъем клавиатуры; 18 –

разъем манипулятора «мышь» PS/2; 19 – батарея CMOS

101

В последнее время наметилась тенденция интеграции различных устройств на материнских платах. Практически все современные системные платы включают в себя звуковые, сетевые, видео- и другие контроллеры.

Коммуникационные порты ввода-вывода (Input–Output). Универ-

сальные порты ввода–вывода, расположенные на материнской плате, предназначены для подключения различных периферийных устройств. Первые ПК были оснащены двумя видами разъемов внешних портов ввода-вывода:

портом последовательной передачи данных «COM» и портом параллельной передачи данных «LPT». При этом - LPT предназначался, как правило, для подключения принтера, а к порту COM подключалось другое периферийное оборудование. Со временем появились и другие порты ввода–вывода (как правило, последовательные), которые отличались более высокой скоростью передачи данных. Одним из таких портов стал порт USB – Universal Serial Bus (универсальная последовательная шина), инициатором разработки которой стала фирма «Intel». Появление этого стандарта объясняется тем, что возможности обычных портов компьютера (последовательного и параллельного), по мнению самих разработчиков, подошли к своему пределу.

Пропускная способность шины USB составляет до 12 Мбит/с, что вполне достаточно для подключения практически любой периферии: модемов, принтеров, джойстиков, мышей, сканеров и мониторов, а также телефонов и цифровых камер (фотоаппаратов). В установленный на компьютере разъем USB можно подключить одно внешнее устройство или концентратор (hub) USB. Другие устройства будут подключаться либо к концентратору, либо к USB – разъему на первом устройстве. Таким образом можно создавать цепочку, включающую в себя до 127 внешних устройств. Причем, подключение новых устройств (и отключение старых) можно производить при работающем компьютере, а их конфигурирование производится автоматически (plug and play) и не требует перезагрузки операционной системы. В настоящее время существует спецификация USB 2.0 , которая имеет максимальную пропускную способность шины до 480 Мбит/с (что в 40 раз больше, чем у USB 1.0), позволяющую подключать к ПК цифровые видеокамеры.

Современные материнские платы содержат 2–4 встроенных концентратора и до десяти разъемов USB (USB2.0), которые могут быть распаяны прямо на материнской плате или подключаться к ней через дополнительные планки (рис. 3.10).

Другим высокоскоростным портом, предназначенным для подключения устройств, требующих высокой пропускной способности, стала шина IEEE 1394, разработанная фирмой «Apple Computer» еще в 1995 г. и получившая от нее торговую марку «FireWire». Другие компании используют иные названия, например «i.link» и «Lynx». Один порт IEEE 1394 можно использовать для подключения до 63 внешних устройств, при этом шина имеет скорость передачи данных до 400 мбит/с (400 миллионов бит в секунду). Кроме высокой скорости, IEEE 1394 поддерживает изохронность

102

данных – доставку данных по гарантируемой скорости. Это делает стандарт особенно подходящим для устройств, требующих передачи больших объемов данных в реальном времени, таких как видеоустройства.

Рис. 3.10. Дополнительная планка порта USB 2.0

В настоящее время существует стандарт IEEE 1394b (FireWire 800), который сейчас имеет скорость шины до 800 мбит/с, а в недалеком будущем — до 1,6 гбит/с, и, кроме того, «Apple Computer» планирует поднять скорость до 3,2 гбит/с.

Некоторые современные чипсеты поддерживают одновременно и шину USB 2.0, и IEEE 1394b. В этом случае на материнской плате распаиваются оба типа портов. Если чипсет не поддерживает какого-либо стандарта, имеется возможность установить дополнительный контроллер шины в слот расширения PCI (рис. 3.11).

Рис. 3.11. Комбинированный контроллер

USB 2.0 + IEEE 1394b

103

SCSI ( Small Computer Systems Interface ) – интерфейс, разработанный для объединения на одной шине различных по своему назначению устройств, таких как жесткие диски, накопители на магнитооптических дисках, стримеры, сканеры и т.д. Применяется в различных архитектурах компьютерных систем, а не только в PC. Стандарт определяет не только физический интерфейс, но и систему команд, управляющих устройствами SCSI. За время своего существования стандарт активно развивался и к настоящему времени существуют различные варианты: Fast SCSI, Ultra SCSI, Ultra SCSI 2,Wide SCSI (табл. 3.1). SCSI – это общая часть названия, обычно пишется справа и обозначает «базовый» интерфейс SCSI: шина 8 бит, частота 5MHz. Максимальная скорость передачи устройство – контроллер Ultra2 Wide SCSI – 80 МБ/с.

Таблица 3.1. Характеристики интерфейса SCSI

Некоторые чипсеты поддерживают какой-либо вариант интерфейса SCSI. В этом случае на материнской плате устанавливается соответствующий разъем. При отсутствии поддержки SCSI чипсетом имеется возможность подключить SCSI устройство через дополнительный контроллер расширения SCSI (рис. 3.12), который устанавливается в PCI-разъем системной платы.

Рис. 3.12. PCI адаптер расширения «SCSI»

Для специальных нестандартных устройств расширения могут применяться нестандартные интерфейсы, которые обеспечивают связь таких устройств с ПК. Как правило, они вставляются в слоты расширения PCI материнской платы. Примерами таких устройств может служить различное

104

медицинское или научное оборудование.

Микропроцессор (CPU). Центральный микропроцессор (CPU – central processor unit), или просто процессор, в персональном компьютере представляет собой большую интегральную схему (БИС), выполненную, как правило, на одном кристалле и выполняющий основные функции управления и вычисления. За свою более чем тридцатилетнюю историю микропроцессоры прошли множество эволюционных и революционных этапов. В разное время разработкой и выпуском микропроцессоров занима-

лись такие известные фирмы, как Intel, Motorola, AMD (Advanced Micro Devices), Zilog, Texas Instruments, National Semiconductor, Hitachi и др.

В настоящее время на рынке микропроцессоров для IBM совместимых персональных компьютеров конкурируют две фирмы – «Intel» и «AMD».

Внешне процессоры этих фирм очень похожи друг на друга (рисунок 3.13), однако они совершенно не совместимы на аппаратном уровне, т.е. для каждого из них требуется своя материнская плата. Борьба за качество и производительность компьютерных систем, построенных на различных платформах, идет с переменным успехом, однако системы фирмы «AMD» неизменно отличаются более низкой стоимостью.

Необходимо упомянуть о еще одном «монстре» рынка персональных компьютеров – фирме «Apple», выпускающей мощные ПК «Macintosh».. Ранее все ПК этой фирмы строились на процессорах «Motorola», однако в последних моделях использованы процессоры Intel. Например, модель

«Power Mac G5» оснащена процессором Intel Dual Core 2.Х GHz, и имеет возможность работать под операционной системой «Windows». Однако более высокая цена сдерживает широкое распространение подобных ПК. В России ПК «Macintosh» до сих пор редкость.

Рис. 3.13. Микропроцессоры Intel и AMD

105

Производительность микропроцессора зависит не только и не столько от тактовой частоты, сколько от системы обработки процессором команд, набора системной логики, частоты системной шины, стандарта и объема оперативной памяти и т.д.

Основными характеристиками процессора, влияющими на общую производительность компьютера, являются:

–архитектура, определяющая общее устройство микропроцессора. Может включать технологический процесс и/или другие архитектурные усовершенствования;

–кэш - память, представляющая собой область временного хранения часто используемых данных или информации, доступ к которой осуществлялся недавно. Хранение данных в кэш-памяти повышает скорость работы компьютера. Объем кэш-памяти измеряется в мегабайтах (МБ) или килобайтах (КБ);

–системная шина - магистраль, соединяющая процессор и другие ключевые компоненты системы, такие как контроллер - концентратор памяти. Частота системной шины измеряется в МГц или ГГц;

–тактовая частота, определяемая процессорным таймером, который задает, насколько быстро процессор может обрабатывать данные. Тактовая частота обычно измеряется в ГГц (гигагерц, или миллиард импульсов

всекунду).

Все современные процессоры являются мощными потребителями электрической энергии (например, потребляемый ток процессора Intel Pentium 4 доходит до 0,4 А при 12 V, т.е. потребляемая мощность около 5 Вт). При этом микропроцессоры обладают достаточно малой площадью поверхности, из-за чего при работе они нагреваются до высокой температуры. Так, процессоры «AMD Athlon» могут нагреваться до температуры 396 º С. Это приводит к выходу из строя дорогостоящего процессора. Поэтому все современные микропроцессоры, применяемые в ПК, имеют специальную систему охлаждения (рис. 3.14).

Кроме этого, все современные материнские платы имеют специальную встроенную в ПЗУ программу «Системный монитор», позволяющую отслеживать температуру процессора и скорость вращения вентилятора. При достижении критических значений указанная программа выводит об этом сообщение на экран, после чего самостоятельно останавливает компьютерную систему, предотвращая тем самым выход из строя дорогостоящих компонентов компьютера.

Маркировка процессоров ПК до 2004 г. состояла из названия семейства процессора и его тактовой частоты. С 2004 г. фирма Intel ввела новую маркировку своих микропроцессоров. Процессоры маркируются комбинацией названия (семейства процессоров) и особого трёхзначного (для настольных и мобильных ПК) или четырехзначного (для серверных систем,

использующих процессоры Intel® Core™ Duo and Intel® Core™ Solo) но-

мера (рис. 3.15). Например, обозначение Intel Pentium M 735 относится к модели 735 семейства процессоров Pentium M. При этом номер не является

106

самодостаточным обозначением, потому что семейства процессоров могут изменяться.

Рис. 3.14. Микропроцессор «Intel Pentium 4»

и его система охлаждения

Числовые обозначения процессоров Intel основываются не только на базовой архитектуре, но также на тактовой частоте ядра и внешней шины, объёме кэш-памяти и особых технологиях, таких как пониженное энергопо-

требление (Low Voltage, Ultra Low Voltage), многопоточность (Hyper - Threading), предотвращение выполнения данных (Execute Disable Bit). Эти параметры раскрываются двумя последними цифрами номера модели (табл. 3.2).

Рис. 3.15. Принцип маркировки процессоров фирмы Intel после 2004 г.

107

Таблица 3.2. Семейства процессоров Intel и их нумерация

Основная память. Основная память содержит оперативное (RAM - Random Access Memory – память с произвольным доступом) и постоянное (ROM - Read-Only Memory) – запоминающие устройства.

Каждая компьютерная система имеет на материнской плате ПЗУ. Оно реализовано на специальных микросхемах, называемых PROM (Programmable Read - Only Memory – программируемая память только для чтения), способных длительное время хранить информацию без дополнительного питания. В ПЗУ фирмы-изготовители хранят программу BIOS (Bases Input/Output System – базовая система ввода-вывода), и из–за этого часто микросхему ПЗУ, вместе с записанной в ней информацией, называют BIOS. В настоящее время BIOS располагается в перезаписываемой микросхеме Flash памяти, называемой flash BIOS. Эти микросхемы хранят программы, которые должны исполняться каждый раз при включении системы. Так как эти программы должны быть доступны непосредственно, то они не могут загружаться с какого–либо устройства, например с жесткого диска. ПЗУ содержит несколько программ или модулей, которые предназначены для управления системой. Главными считаются:

– базовая система ввода/вывода (BIOS). Она представляет собой набор программ и обработчиков прерываний, используемых для управления

108

основными устройствами компьютера. BIOS позволяет отображать на экране компьютера символы и графику, записывать и читать данные с магнитных дисков, печатать на принтере, передавать файлы через модем и выполнять много других важных задач;

–программа первоначального тестирования компьютера (POST – Power On Self Test). Эта программа получает управление сразу после включения питания компьютера. Она проверяет все подсистемы компьютера. В случае обнаружения ошибки или неисправности компьютера процедура POST отображает на экране соответствующее сообщение;

–программа первоначальной загрузки компьютера – получает управление после успешного завершения тестов POST и делает первый шаг для загрузки операционной системы. Она считывает с жесткого или гибкого диска программу начальной загрузки операционной системы, записанную в загрузочном секторе, и передает ей управление;

–программа «Setup». Эта программа может быть запущена в момент загрузки компьютера и предназначается для просмотра и модификации энергонезависимой CMOS-памяти (независимость обеспечивается специальным элементом питания, устанавливаемым на материнской плате). Программа Setup позволяет изменить значение текущего времени и даты, определить конфигурацию компьютера.

В ПЗУ BIOS могут быть записаны различные вспомогательные программы. Например, программы для автоматического определения конфигурации накопителей на жестких магнитных дисках, программы конфигурирования для системной шины (для системных плат с шинами EISA и PCI).

Существуют несколько основных фирм, специализирующихся на создании программного обеспечения BIOS. Среди них наиболее имениты-

ми считаются American Megatrends Incorporated (AMI), AWARD, Phoenix.

Сразу после включения компьютера в первой строке экрана обычно отображается название фирмы-изготовителя BIOS и его версия.

Принципиальных различий между BIOS различных фирм не существует. Все они выполняют одинаковые функции, но могут иметь различные дополнительные возможности. Так, например, BIOS фирмы Award Software (AWARD) позволяет установить защиту от записи на загрузочные секторы жесткого диска. Таким образом, можно защитить компьютер от нападения загрузочных вирусов.

Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) предназначено для хранения информации (программ и данных), непосредственно участвующей в вычислительном процессе на текущем этапе функционирования ПК.

ОЗУ – энергозависимая память: при отключении напряжения питания информация, хранящаяся в ней, теряется. Основу ОЗУ составляют большие интегральные схемы, содержащие матрицы полупроводниковых запоминающих элементов (триггеров). Запоминающие элементы расположены на пересечении вертикальных и горизонтальных шин матрицы; запись и считывание информации осуществляются подачей электрических импульсов по тем шинам матрицы, которые соединены с элементами, при-

109

надлежащими выбранной ячейке памяти. Для обеспечения сохранности информации происходит ее постоянная перезапись из одной области памяти в другую (регенерация). Поэтому память называется динамической

(DRAM – dinamic random accese memory). Основными характеристиками ОЗУ являются: объем памяти (МБ); рабочая частота (МГц); пропускная способность (ГБ/с), зависящая от рабочей частоты; время доступа (нс); стоимость (руб/МБ).

Динамическое ОЗУ со времени своего появления прошло несколько стадий совершенствования, и этот процесс постоянно продолжается. За свою историю DRAM меняла свой вид несколько раз. Вначале микросхемы динамического ОЗУ производились в DIP-корпусах. Затем их сменили модули, состоящие из нескольких микросхем: SIPP, SIMM и, наконец, DIMM

и RIMM (рис. 3.16).

Рис. 3.16. Различные виды оперативной памяти

Сегодня на рынке памяти существуют три основных вида ОЗУ –

SDRAM, RDRAM и DDR DRAM.

На рынке компьютерной техники память SDRAM (Synchronous DRAM) появилась первой (с появлением материнских плат с разъемами DIMM). Ее основные характеристики: пропускная способность 0,5-1,05

110

ГБ/с, время доступа 10-7,5 нс и меньше, а также невысокая цена.

Следующий вид памяти RDRAM (Direct Rambus DRAM) или DRDRAM (Direct Rambus DRAM) разработан компанией Rambus. Ее про-

дукт отличает: высокая пропускная способность 1,6-2,1 ГБ/с на один канал (при частотах 800/1066 МГц и разрядности 16-бит), время доступа (до 60 нс) и самая высокая среди указанных видов памяти цена.

Последний тип памяти DDR DRAM (Double Data Rate SDRAM) по-

строен на логической базе SDRAM, но имеет большую пропускную способность (1,6-2,1 ГБ/с). Из других особенностей можно отметить немного большее по сравнению с SDRAM время доступа и немного большую цену.

Необходимо отметить, что частота работы памяти должна быть согласована с частотой работы процессора. Это обеспечивается чипсетом (рис. 3.8), поэтому выбор материнской платы часто определяет вид и частоту оперативной памяти.

Разработку новых типов памяти ведут многие крупнейшие в мире компании, включая IBM, HP, Mitsubishi, Motorola, NEC, Toshiba и др. Наи-

более перспективными направлениями считаются: Ferroelectric RAM (FRAM), Magneto-Resistive RAM (MRAM), Nanotube RAM (NRAM) и Ovonic Unified Memory (OUM). Все они находятся на разных стадиях готовности к массовому использованию.

Внешняя память. Внешние запоминающие устройства – это запоминающие устройства, которые характеризуются большим объемом хранимой информации и низким (по сравнению с электронной памятью) быстродействием. К ВЗУ относятся (рисунок 3.17):

–накопители на магнитной ленте (НМЛ);

–накопители на гибких магнитных дисках (НГМД);

–накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД);

–накопители на оптических дисках (НОД);

–флэш память.

Накопители на оптических дисках часто называют английским тер-

мином CD-ROM («Compact Disk-Read Only Memory» компактный диск только для чтения). Однако этим же термином обозначают и сами оптические диски, поэтому здесь возможны смысловые ошибки. Во избежание таких ошибок рекомендуется устройства называть накопителями на оптических дисках (НОД), проигрывателями или приводами. Накопитель на гибких дисках чаще всего называют дисководом, а НЖМД — винчестером или жестким диском.

Стриммером называется запоминающее устройство на магнитной ленте, по принципу действия – обычный магнитофон (рис. 3.18). Такой накопитель является устройством последовательного доступа и используется в основном для резервного копирования данных.

Медленная скорость доступа к данным (необходимо ждать пока лента перемотается к нужному участку), опасность размагничивания являются основными недостатками стриммеров. Однако относительно большая ёмкость, невысокая стоимость ленты, стабильность работы, надёжность (не-

111

возможность уничтожения данных любым типом компьютерных вирусов) делают их незаменимыми при архивации данных.

Рис. 3.17. Классификация памяти

Рис. 3.18. Стример с кассетами

В настоящее время стриммеры в обычных компьютерных системах практически не применяются. Они находят применение лишь в крупных

112

системах с повышенными требованиями к сохранности данных в качестве вторичных устройств резервного копирования.

Накопители на гибких магнитных дисках (floppy disk drive) – наряду со стримерами являются старейшими устройствами компьютерных систем, предназначенных для хранения и переноса информации. В отличие от стриммеров, носителями данных является гибкий магнитный диск (дискета), представляющий собой гибкий пластиковый диск в защитной оболочке, поверхности которого покрыты магнитным материалом (рис. 3.19).

Рис. 3.19. Накопители на гибких магнитных дисках и их приводы: а) 5,25”; б) 3,5”

Для чтения и записи данных диск помещается в специальное устройство – привод гибкого диска (дисковод), снабженное магнитными головками. В дисководе диск приводится во вращение, при этом данные записываются на поверхности диска вдоль концентрических окружностей, называемых дорожками. Для выбора нужной дорожки подвижная головка устанавливается в соответствующую позицию.

За свою историю существовали дискеты разного типа, размера и разной емкости. В настоящее время используются только дискеты 3,5", емкостью 1,44Мб.

К НГМД можно отнести и диски Бернулли (накопители Zip и Jaz),

имеющие сменные носители данных, емкость которых доходила до 230 Мб и выше. Такие накопители использовали свои приводы и свои дискеты. В настоящее время полностью вытеснены электронными накопителями Flashпамяти.

113

Накопитель на жестких магнитных дисках (HDD - Hard Disk Drive),

или винчестер, – это наиболее массовое запоминающее устройство большой емкости, в котором носителями информации являются круглые алюминиевые пластины – платтеры, обе поверхности которых покрыты слоем магнитного материала. Используется для постоянного хранения информации – программ и данных.

Интересна история названия «винчестер». Один из первых жестких дисков IBM для ПК имел маркировку 30/30, аналогично маркировке калибра старинного английского охотничьего ружья «Винчестер». Отсюда и закрепилось за жестким диском название «винчестер», которое и сейчас активно используется в компьютерной терминологии.

Винчестеры объединяют в одном корпусе носитель информации и устройство чтения/записи, а также и интерфейсную часть, называемую собственным контроллером жесткого диска. Типичной конструкцией жесткого диска является исполнение в виде одного устройства – камеры, внутри которой находится один или более дисковых носителей, насаженных на один шпиндель и блок головок чтения/записи с их общим приводящим механиз-

мом (рис. 3.20).

Поверхность платтера имеет магнитное покрытие толщиной всего лишь 1,1 мкм, а также слой смазки для предохранения головки от повреждения при опускании и подъеме на ходу. При вращении диска над ним образуется воздушный слой, который обеспечивает воздушную подушку для зависания головки на высоте 0,5 мкм над поверхностью диска.

Обычно рядом с камерой носителей и головок располагаются схемы управления головками. Под корпусом камеры обычно располагается контроллер, который при помощи комплекта шлейфов соединяется с материнской платой.

Корпус предохраняет носители не только от проникновения механических частиц пыли, но и от воздействия электромагнитных полей. Необходимо заметить, что камера не является абсолютно герметичной, т.к. соединяется с окружающей атмосферой при помощи специального фильтра, уравнивающего давление внутри и снаружи камеры. Однако воздух внутри камеры максимально очищен от пыли, т.к. малейшие частички могут привести к порче магнитного покрытия дисков и потере данных и работоспособности устройства.

В отличие от дискеты, при работе компьютера диск винчестера вращается непрерывно. Скорость вращения носителей довольно высокая (4500-15000 об/мин), что обеспечивает высокую скорость чтения/записи.

Информация заносится на концентрические дорожки, равномерно распределенные по всему носителю. В случае нескольких дисков все дорожки, находящиеся одна под другой, называются цилиндром. Операции чтения/записи производятся подряд над всеми дорожками цилиндра, после чего головки перемещаются на новую позицию.

Основными характеристиками жестких дисков являются: объем жесткого диска, скорость вращения шпинделя, среднее время доступа к дан-

114