35. Носители информации

Внеш. (или, по-другому, периферийные) устройства ЭВМ прошли огр. путь в своем развитии. Возможности комп. во многом определяются номенклатурой и производительностью внеш. устройств.

Внеш. запоминающие устройства (ВЗУ) обеспеч. долговременное хранение программ и данных. Наиболее распростран. сл. виды ВЗУ: накопители на магнитных дисках (НМД); их разновидности – накопители на гибких магнитных дисках (НГМД) и накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД); накопители на магнитных лентах (НМЛ); накопители на оптических дисках (НОД).

Физ. носителями инф., с кот. работают эти устройства, явл. магнитные диски (МД), магнитные ленты (МЛ) и оптические диски (ОД).

Принцип записи инф. на магнитных нос. основан на изменении намагниченности отдельных участков магнитного слоя носителя (диска, ленты). Запись осуществляется с пом. магнитной головки: электрические сигналы, возникающие под управлением магнитного блока, возбуждают в ней магнитное поле, воздействующее на носитель и оставляющее намагниченные участки на заранее размеченных дорожках.

При считывании инф. эти намагниченные участки индуцируют в магнитной головке слабые токи, кот. превращаются в двоичный код, соответствующий ранее записанному.

Накопители на магнитных дисках включ. в себя ряд систем:

- электромеханический привод, обеспечивающий вращение диска;

- блок магнитных головок для чтения- записи;

-системы установки (позиционирования) магнитных головок в нужное для записи или чтения положение;

- электронный блок управления и кодирования сигналов.

НГМД – устройство со сменными дисками (их часто называют дискетами). Несмотря на относительно невысокую инф. емкость дискеты, НГМД продолжают играть важную роль в качестве ВЗУ, поскольку поддерживают ряд фун., кот. не обеспечивают др. накопители. Это:

- возможность транспортировки инф. на любые расстояния;

- обеспечение конфиденциальности инф. (дискету можно положить в карман сразу после окончания сеанса работы).

Дискета-гибкий тонкий пластиковый диск с нанесенным (чаще всего на обе стороны) магнитным покрытием, заключенным в достаточно твердый (картонный или пластиковый) конверт для предохранения от механических повреждений. Инф. на диск наносится вдоль концентрических окружностей – дорожек. Каждая дорожка разбита на неск. секторов (обычно 9 или 18) – минимально возможных адресуемых участков. Стандартная емкость сектора – 512 байт. На двухсторонней дискете две одинаковые дорожки по обе стороны диска образуют цилиндр. Процедура разметки нового диска – нанесение секторов и дорожек-назыв. форматированием. Иногда приходится прибегать к переформатированию диска, на котором уже есть информация; последняя в таком случае уничтожается.

Тип дискеты указывается на ее конверте:

DS (double side) – двухсторонняя;

DD(double density) – двойной плотности;

HD (high density) – высокой плотности.

Возможны сочетания типа DS/DD, DS/HD и др.

Стандартные размеры (диаметры) дискет 133 мм и 89 мм. Появились, но пока не получили распространение , дискеты диаметром 51 мм.

Важнейшая, с точки зрения пользователя, характеристика дискеты, информационная емкость. Чаще всего она находится в диапазоне от 1 до 1,5 Мбайт, хотя созданы дискеты с емкостью до 10 Мбайт. Другие важнейшие характеристики – скорость доступа к определ. участку инф. и скорость записи или считывания инф. – определяются не столько самой дискетой, сколько возможностями НГДМ. Доступ к инф. осущ. за время в диапазоне от 0,1 до 1 с. (что очень велико по сравнению с др. типами дисководов), скорость чтения (записи) порядка 50 Кбайт/с, что по современным представлениям немного.

Жесткий диск сделан из сплава на основе алюминия и также покрыт магнитным слоем. Он помещен в неразборный корпус, встроенный в системный блок компьютера. По всем профессиональным характеристикам жесткие диски (и соответствующие накопители) значительно превосходят гибкие: емкость от 20 Мбайт до 260 Гбайт (реально диски с емкостью меньше, чем 1 Гбайт, давно не выпускаются). Однако жесткий диск не предназначен для транспортировки инф., и это не позволило накопителям на жестких дисках вытеснить НГМД.

Накопители на жестких дисках объединяют в одном корпусе носитель и устройство чтения/ записи, а также, нередко, и контроллер жесткого диска. Типичной конструкцией жесткого диска является исполнение в виде одного устройства – камеры, внутри которой находится один и более дисков, нанизанных на один шпиндель, и блок головок чтения/ записи с их общим приводящим механизмом. Герметичная камера предохраняет носители не только от проникновения механических частичек пыли, но и от воздействия электромагнитных полей. Воздух внутри камеры максимально очищен от пыли, т.к. малейшие частички могут привести к порче магнитного покрытия дисков и потере работоспособности устройства.

Большой путь в своем развитии прошли накопители на магнитных лентах. На начальном этапе развития вычислительной техники кроме них надежных накопителей информации большой емкости вообще не было. Ясно, что по скорости доступа к информации НМЛ всегда будут многократно проигрывать дисковым накопителям – ведь для того, чтобы считать информацию на некотором месте ленты, необходимо отмотать предшествующий ей кусок с начала. Однако по прежнему на лентах хранят большие объемы информации, которая не является оперативной, но требует очень надежного хранения, а также конфиденциальности.

Первые накопители на оптических дисках появились в начале 1970-х гг., но широкое распространение получили значительно позже. Существует несколько разновидностей таких накопителей:

- для оптических дисков, допускающих только чтение однократно записанной в заводских условиях информации (CD-ROM);

- для дисков, допускающих хотя бы однократную запись информации на рабочем месте пользователя (CD-R);

- для дисков, позволяющих многократную перезапись информации (CD-RW).

CD-ROM-диск представляет собой прозрачную поликарбонатную пластинку, одна сторона которой покрыта тончайшей алюминиевой пленкой, играющей роль зеркального отражателя, поверх кот. нанесен защитный слой лака. Инф. на ней представляется подобно тому, как на старых граммофонных пластинках - чередованием углублений и пиков, но не в аналоговом, а в цифровом (двоичном) коде. Этот рельеф создается при производстве механическим путем. Считывание инф. осуществляется путем сканирования дорожек лазерным лучом, кот. по-разному отражается от углублений и пиков. Стандартная информац. емкость CD-ROM-диска равна 650 Мбайт. С появлением записывающих оптических накопителей возможности использования CD-ROM-дисков значительно возросли. Различают пишущие накопители двух типов: CD-R и CD-RW. Первый позволяет вести однократную запись прямо с персонального компьютера, второй – многократную, со стиранием предшествующей.

Относительно малая инф. емкость оптических дисков явл. во многих случаях препятствием для их использования. Будущее в этой сфере за DVD-дисками. Стандартный DVD-диск имеет емкость 4,7 Гбайт, что достаточно для хранения полнометражного фильма с трехканальным звуковым сопровождением, существуют и DVD-диски емкостью в несколько раз больше.

В 2001 г. появились и сделались очень популярными устройства Flash-памяти (флеш-накопители). Их информационная емкость гораздо выше, чем у дискет, что дает им все шансы на из вытеснение.