Глава8. Внешние запоминающие устройства

После изучения главы вы должны знать:

• внешние запоминающие устройства (ВЗУ), их классификацию и основные характеристики;

• организацию информации, хранимой на ВЗУ: файлы, , логическую организацию файловой системы, управление файлами, атрибуты и спецификацию файлов;

• размещение файлов на дисках,

• таблицу размещения файлов – ФАТ;

• адресацию информации на дисках;

• накопители на жестких магнитных дисках;

• накопители на гибких магнитных дисках;

• накопители на магнитооптических дисках;

• накопители на оптических дисках;.

• эффективные технологии записи информации на диски, в частности, и на оптические диски CD и DVD, используемые в : HD DVD, Blu-ray, FMD и др.

• устройства флэш-памяти и их разновидности.

Устройства внешней памяти или, иначе, внешние запоминающие устройства (ВЗУ) весьма разнообразны. Их можно классифицировать по целому ряду признаков: по виду носителя, по типу конструкции, по принципу записи и считывания информации, по методу доступа и т. д. При этом под носителем понимается материальный объект, способный хранить информацию.

Один из возможных вариантов классификации ВЗУ приведен на рис. 10.1

Рис. 10.1. Классификация ВЗУ

В зависимости от типа носителя, все ВЗУ можно подразделить на накопители на магнитной ленте, дисковые накопители и устройствафлэш-памяти.

Накопители на магнитной ленте, в свою очередь, бывают двух видов: накопители на бобинной ленте и накопители на кассетной ленте (стримеры). В ПК используются только стримеры.

Накопители на дисках более разнообразны (табл. 610.1):

• накопители на гибких магнитных дисках (НГМД) — накопители на флоппи-дисках или дискетах;

• накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД) — винчестеры;

• накопители на сменных жестких магнитных дисках, использующие эффект Бернулли;

• накопители на флоптических дисках — floptical-накопители;

• накопители сверхвысокой плотности записи (Very High Density) — VHD-накопители;

• накопители на магнитооптических дисках — НМОД;

• накопители на неперезаписываемых оптических компакт-дисках (Compact Disk ROM) — CD-ROM;

• накопители на оптических дисках c однократной записью (CD Recordable) - CD-R;

• накопители на оптических дисках c многократной записью (CD ReWritable) - CD RW;

накопители на неперезаписываемых цифровых видеодисках (более правильно их называть – цифровые универсальные диски - Digital Versatile Disk) — DVD

• ;

• накопители на цифровых видеодисках с однократной записью (DVD Recordance) – DVD-R;

• накопители на цифровых видеодисках с многократной записью (DVD ReWritable) – DVD-RW ( DVD RAM) ;

• и др.

Таблица 10.1. Сравнительные характеристики дисковых накопителей¹

Тип накопителя	Емкость, Мбайт	Время доступа, мс	Трансфер, Кбайт/с
НГМД	1,44	65–100	55–150
Жесткий диск	20 000–500 000	5–30	500–6000
Бернулли	20–230	20	500–2000
Floptical	20–120	65	100–1000
VHD	120–240	65	200–1000
DVD	4700–17 000	150–200	1380
CD	250–1500	50–300	150–3000
НМОД	128–2600	50–150	300–6000
Flash	32 - 4000	10-4	1000 - 80000

Магнитные диски (МД) относятся к магнитным машинным носителям информации. В качестве запоминающей среды у них используются магнитные материалы со специальным свойством (прямоугольная петля гистерезиса – см. рис.3.11), позволяющим фиксировать два направления намагниченности, которым ставятся в соответствие двоичные цифры: 0 и 1.

Накопители на МД (НМД) являются наиболее распространенными внешними запоминающими устройствами в ПК. Они бывают жесткими и гибкими, сменными и встроенными в ПК. Все диски, и магнитные, и оптические характеризуются своим диаметром или, иначе, форм-фактором. Наибольшее распространение получили диски с форм-факторами 3,5 дюйма (89 мм). Но существуют диски и с форм-факторами 5,25 дюйма (133 мм), 2,5 дюйма (64 мм), 1,8 дюйма (45 мм) и другие.

Рис. 10.2. Логическая структура магнитного диска

На рис. 10.2 показана логическая структура магнитного диска.

Информация на магнитные диски (МД) записывается и считывается магнитными головками вдоль концентрических окружностей — дорожек (треков). Количество дорожек на МД и их информационная емкость зависят от типа МД, конструкции накопителя на МД, качества магнитных головок и магнитного покрытия. Совокупность дорожек МД, находящихся на разных пластинах-дисках и на одинаковом расстоянии от его центра, называется цилиндром. При записи и чтении информации МД вращается вокруг своей оси, а механизм управления магнитной головкой подводит ее к дорожке, выбранной для записи или чтения информации. Устройство для чтения и записи информации на магнитном диске называется дисководом.

Кроме основной своей характеристики — информационной емкости, дисковые накопители характеризуются и двумя другими показателями:

• временем доступа;

• скоростью считывания последовательно расположенных байтов.

Время доступа (access time) к информации на диске, то есть время, которое дисковод тратит до начала чтения/записи данных, складывается из нескольких составляющих:

• времени перемещения магнитной головки на нужную дорожку (seek time);

• времени установки головки и затухания ее колебаний (setting time);

• времени ожидания вращения (rotation latency) — ожидания момента, когда из-за вращения диска нужный сектор окажется под головкой.

Диски относятся к машинным носителям информации с прямым доступом. Понятие прямой доступ применительно к диску означает, что ПК может «обратиться» к дорожке, на которой начинается участок с искомой информацией или куда нужно записать новую информацию, непосредственно, где бы ни находилась головка записи/чтения накопителя. После доступа к информации происходит ее последовательное считывание — хорошие дисководы обеспечивают скорость считывания (transfer rate) 2 Мбайт/с и выше.

Рассматривая организацию данных на внешних носителях, следует различать физическую и логическую организацию. Физическая организация определяет правила размещения данных на внешних носителях, логическая — описывает взаимные связи между данными и способы доступа к ним. Поскольку при работе на компьютере пользователь практически взаимодействует только с файлами, необходимо подробнее познакомиться с организацией файловой системы.