23)Твердотельная память. Назначение. Характеристики, интерфейсы подключения. Принцип действия технологии

Ответ

SSD (solid state drive.) - накопитель информации, основанный на чипах энергонезависимой памяти, которые сохраняют данные после отключения питания. Являются относительно новым видом носителей информации, а первое проявление и развитие, чипы энергонезависимой памяти получили от Flash накопителей и обычной RAM памяти.

Содержит такие же интерфейсы ввода-вывода как и современные жёсткие диски. В SSD не используются движущиеся части и элементы как в электромеханических устройствах (жёсткие диски, дискеты), что исключает вероятность износа механическим путём.

Большинство современных твёрдотельных накопителей основаны на энергонезависимой NAND памяти. Существуют накопители корпоративного класса, которые используют RAM память вкупе с резервными системами питания. Это даёт очень большие скорости передачи данных

Интерфейсы для подключения SSD. Самыми распространёнными интерфейсами для SSD потребительского класса являются SATA 6 Гбит/c, PCI-Express и USB 3.0. Все эти интерфейсы способны обеспечить нужную пропускную способность для любого SSD накопителя.

В портативных устройствах вроде ноутбуков и планшетных компьютеров, наиболее часто встречаются компактные SSD накопители с интерфейсом mini PCI-Express (mSATA).

26)Конструкция оптических дисков (CD/DVD-ROM) и оптических приводов (CD/DVD). Технология записи информации на CD/DVD-R и –RW носители. Выполнить подключение оптического привода. Продемонстрировать работу программ для записи на оптические носители

Ответ

DVD ( Digital Versatile Disc ) — носитель информации, выполненный в форме диска, имеющего такой же размер, как и компакт-диск, но более плотную структуру рабочей поверхности, что позволяет хранить и считывать больший объём информации за счёт использования лазера с меньшей длиной волны и линзы с большей числовой апертурой.

D-ROM ( Compact Disc Read-Only Memory)— разновидность компакт-дисков с записанными на них данными, доступными только для чтения (read-only memory — память «только для чтения»). CD-ROM — доработанная версия CD-DA (диска для хранения аудиозаписей), позволяющая хранить на нём прочие цифровые данные (физически от первого ничем не отличается, изменён только формат записываемых данных). Позже были разработаны версии с возможностью как однократной записи (CD-R), так и многократной перезаписи (CD-RW) информации на диск. Дальнейшим развитием CD-ROM-дисков стали диски DVD-ROM. Диски CD-ROM — популярное и самое дешёвое средство для распространения программного обеспечения, компьютерных игр, мультимедиа и прочих данных. CD-ROM (а позднее и DVD-ROM) стал основным носителем для переноса информации между компьютерами, вытеснив с этой роли флоппи-диск

Зачастую термин CD-ROM ошибочно используют для обозначения самих приводов (устройств) для чтения этих дисков (правильно — CD-ROM Drive, CD-привод).

Технические детали Компакт-диск представляет собой поликарбонатную подложку толщиной 1,2 мм, покрытую тончайшим слоем металла (алюминий, золото, серебро и др.) и защитным слоем лака, на котором обычно наносится графическое представление содержания диска. Принцип считывания через подложку был принят, поскольку позволяет весьма просто и эффективно осуществить защиту информационной структуры и удалить её от внешней поверхности диска. Диаметр пучка на внешней поверхности диска составляет порядка 0,7 мм, что повышает помехоустойчивость системы к пыли и царапинам. Кроме того, на внешней поверхности имеется кольцевой выступ высотой 0,2 мм, позволяющий диску, положенному на ровную поверхность, не касаться этой поверхности. В центре диска расположено отверстие диаметром 15 мм. Вес диска без коробки составляет приблизительно 15,7 г. Вес диска в обычной (не «slim») коробке приблизительно равен 74 г.

Компакт-диски имеют в диаметре 12 см и изначально вмещали до 650 Мбайт информации. Однако, начиная приблизительно с 2000 года, всё большее распространение стали получать диски объёмом 700 Мбайт, впоследствии полностью вытеснившие диск объёмом 650 Мбайт. Встречаются и носители объёмом 800 мегабайт и даже больше, однако они могут не читаться на некоторых приводах компакт-дисков. Бывают также 8-сантиметровые диски, на которые вмещается около 140 или 210 Мб данных и CD, формой напоминающие кредитные карточки (т. н. диски-визитки). Информация на диске записывается в виде спиральной дорожки так называемых питов (углублений), выдавленных в поликарбонатной основе. Каждый пит имеет примерно 100 нм в глубину и 500 нм в ширину. Длина пита варьируется от 850 нм до 3,5 мкм. Промежутки между питами называются лендом. Шаг дорожек в спирали составляет 1,6 мкм.

Опти́ческий при́вод — устройство, имеющее механическую составляющую, управляемую электронной схемой, и предназначенное для считывания и, (в некоторых моделях), записи информации с оптических носителей информации в виде пластикового диска с отверстием в центре (компакт-диск, DVD и т. д.); процесс считывания/записи информации с диска осуществляется при помощи лазера. Существуют следующие типы приводов:

привод CD-ROM, CD-RW , DVD-ROM DVD-RW, DVD-RW DL,HD DVD-ROM, HD DVD/DVD RW, BD-ROM, BD-RE, GD-ROM,UMD

CD-ROM – самый простой вид cd-привода, предназначенный только для чтения cd-дисков.

CD-RW – такой же, как и предыдущий, но только способен записывать на CD-R/RW-диски.

DVD-ROM – предназначение его состоит только в чтении CD/DVD-дисков.

DVD/CD-RW – тот же DVD-ROM, но способный записывать на CD-RW-диск

Подключение дисководов CD-ROM

На сегодняшний день существует несколько способов подключения дисководов CD-ROM. Первый способ основан на том, что один канал интерфейса IDE может поддерживать два встроенных устройства. Накопитель CD-ROM подключают к плате ввода-вывода через интерфейс IDE вместе с жестким диском по принципу master/slave. Однако в этом случае снижается скорость обмена данными с жестким диском. Одним из способов решения этой проблемы является подключение устройств CD-ROM к различным каналам одного интерфейса EIDE или к двум различным котроллерам IDE. Если CD-ROM имеет SCSI интерфейс, то его соответственно подключают к SCSI контроллеру. Другим подходом является применение 32- битных драйверов дисководов CD-ROM вместо используемых в настоящее время 16- битных. Также не следует забывать, что современные материнские платы содержат встроенные контроллеры SCSI и IDE, что вообще исключает необходимость в дополнительной плате ввода-вывода для подключения дисководов CD-ROM.

Запись на компакт-диски При использовании органического активного материала запись осуществляется путём разрушения химических связей материала, что приводит к его потемнению (изменению коэффициента отражения материала). При использовании неорганического активного материала запись осуществляется изменением коэффициента отражения материала в результате его перехода из аморфного агрегатного состояния в кристаллическое и наоборот. И в том и в другом случае запись производится модуляцией мощности лазера. В просторечии такие записываемые диски называются «болванками» и записываются на специальных пишущих приводах для компакт-дисков (широко сегодня распространённых), на сленге именуемых «резаками». Процесс записи называется «прожигом» (от англ. to burn) или «нарезкой» диска.

принцип записи dvd-диска Принцип записи DVD-диска не сильно отличается от принципа записи CD-диска. Основой записи и хранения данных на дисках DVD–RAM и DVD-RW является технология изменения фазового состояния вещества. При записи и считывании информации используется различие отражательной способности поверхности в зависимости от того, находится ли она в кристаллическом или аморфном состоянии. При считывании информации с диска измеряется различие между темными аморфными и яркими прозрачными зонами. Эту технологию вполне можно назвать оптической - для чтения и записи достаточен всего лишь лазер. Послойная структура одной половины диска показана на рисунке. 27)Интерфейсы для подключения внешних запоминающих устройств SATA и ATA(IDE) характеристики реализация. Определить на макетах системных плат интерфейсные разъемы SATA и ATA(IDE)Выполнить подключение запоминающих устройств с интерфейсом ATA(IDE) и SATA

Ответ

Интерфейс АТА (IDE) - Интерфейс появился в результате переноса контроллера жесткого диска ближе к накопителю, то есть создания устройств со встроенным контроллером — IDE (Integrated Drive Electronics). Стандартный для AT контроллер жесткого диска был перенесен на плату электроники накопителя с сохранением регистровой модели.

Устройства IDE имеют ряд преимуществ перед устройствами с отдельным контроллером: 1.   За счет минимального удаления контроллера от диска удается существенно повысить быстродействие. 2.   Снимается проблема совместимости накопителей и контроллеров по физическим форматам записи. 3.   Упрощается схемотехника адаптера и подключение устройств к шине компьютера.

В спецификации АТА фигурируют следующие компоненты:

Хост-адаптер — средства сопряжения интерфейса АТА с системной шиной. Простейший адаптер ATA содержит только буферы сигналов шины дешифратор зоны адресов. Все регистры и схемы кодирования размещены в самом устройстве IDE. Шина ATA требует выделения системных ресурсов – обязательно двух областей портов ввода/вывода и линии прерывания, и дополнительно может использоваться канал DMA. Также адаптеры ATA часто размещают на звуковых картах в качестве легкого средства подключения накопителей CD – ROM.

Кроме “классических” адаптеров подключения устройств с интерфейсом ATA к шине компьютера AT, существуют и гибридные адаптеры для подключения ATA HDD к шинам XT и MCA или, например, к LPT порту. Хостом будем называть компьютер с хост-адаптером интерфейса АТА.

Кабель-шлейф с двумя или тремя IDC-разъемами. В стандартном кабеле одноименные контакты всех разъемов соединяются вместе. Спецификация требует использования плоского многожильного кабеля (Flat cable stranded 28 AWG) типа ЗМ 3365-40 с 40 контактами или эквивалентного, возможно применение и экранированного кабеля (Flat cable stranded 28 AWG ЗМ 3517-40 shielded) с 80 контактами. Длина кабеля не должна превышать 0,46 м (18"), допустимая емкость проводников не более 35 пФ.

Ведущее устройство (Master), в спецификации АТА официально называемое Device-0 (устройство-0).Ведомое устройство (Slave), в спецификации официально называемое Device-1 (устройство-1).Подключение устройств осуществляется 40- или 80-жильным кабелем, тактовая частота 16.5 МГц (половина частоты PCI), контроллер расположен в южном мосту (в случае ATA-100 может использоваться внешний контроллер).

Соответственно, пропускная способность в режиме PIO Mode 4 - 16.5 Мб/с, в режиме Ultra DMA33 - 33 Мб/с, Ultra DMA66 - 66 Мб/с (работа по обоим фронтам тактирующего сигнала и используется 80-жильный кабель, в котором сигнальные провода экранированы друг от друга заземленными, что позволило существенно улучшить временные параметры сигнала), Ultra DMA100  100 Мб/с, UltraDMA133  до 133 Мбайт/с. Интерфейс АТА (IDE) является самым массовым, у него есть ряд достоинств, но есть и недостатки, в ряде случаев делающие его применение нежелательным.

Плюсы АТА 1) Низкая цена устройств и кабелей, отсутствие потребности в терминаторах. 2)Легкость конфигурирования устройства (у современных устройств достаточно указать его положение одним джампером). 3) Относительно высокая скорость передачи данных. 4) Высокая эффективность в простых конфигурациях (при отсутствии потребности в одновременной работе с двумя устройствами на одной шине).

Минусы АТА: 1)Малое количество подключаемых устройств. К одной шине могут подключаться не более двух устройств, типовое количество шин — 2, максимальное — 4 (предел — 8 устройств в компьютере). 2)Используется только для подключения внутренних устройств (правда, в их число могут входить и съемные винчестеры). 3)Ассортимент устройств меньше, чем для SCSI, правда, все устройства широкого применения (винчестеры, НМОД, Zip, приводы CD и DVD, CD-рекордеры) существуют и с интерфейсом ATA/ATAPI. 4) Низкая эффективность использования шины при работе многозадачных систем с несколькими устройствами. На время исполнения команды (до готовности к передаче данных) одно устройство блокирует шину, не позволяя даже дать задание другому. Средства многозадачности, описанные в АТА-4, гораздо слабее, чем в SCSI, и реально практически не используются. 5)Незащищенность от ошибок передачи по шине. Контроль передач выполняется только в режимах UltraDMA, его поддержка применяется далеко не всегда (из-за несовершенства драйверов и незнания пользователей).

Для повышения пропускной способности интерфейса и был создан последовательный интерфейс Serial ATA.

Новый стандарт, в котором реализован метод последовательной передачи данных, получил название Serial АТА (Serialized AT Attachment). В этом стандарте версии 1.0 предусмотрена максимальная пропускная способность 155 Мбайт/с, а об ограничениях на размеры дисков можно просто забыть на ближайшие лет десять. Конечно, цифра 150 Мбайт/с не слишком впечатляет по сравнению со 133 Мбайт/с в стандарте РАТА133. Стандарт Serial АТА имеет весьма высокие потенциальные возможности, а в следующих версиях Serial АТА предусматривается удвоение скорости передачи, то есть сначала 300 Мбайт/с, а затем и 600 Мбайт/с. Учитывая, что на сегодняшний момент скорость чтения жестких дисков составляет порядка 50-60 Мбайт/с, это очень неплохой задел на будущее. Стандарт SATA150 подразумевает последовательную передачу данных, а потому в новых кабелях всего четыре провода. Одна пара работает на передачу, а другая — на прием, то есть реализуется полнодуплексный режим передачи. В отличие от традиционного стандарта Parallel АТА, где длина кабеля не превышала 80 см, в стандарте SATA 1.0 размер кабеля может достигать 1 м, а ширина разъема всего 8 мм. Другой особенностью стандарта SATA является организация взаимодействия между контроллером и диском по принципу «точка-точка» (peer-to-peer). В стандарте SATA к одному контроллеру каждый жесткий диск подключается своим кабелем, поэтому каждому устройству стандарта SATA предоставляется вся полоса пропускания целиком. Программно хост видит множество устройств, подключенных к контроллеру, как набор каналов ATA, у каждого из которых имеется единственное ведущее устройство. Также SATA отличается малым энергопотреблением — всего 250 мВ, в отличие от стандартных 5B y IDE. У нового интерфейса есть и еще одно преимущество  очень высокая помехозащищенность и невосприятие внешних электромагнитных полей.

29)Магнитные носители информации. Физический процесс магнитной записи и воспроизведения информации. Устройство магнитоиндуктивной и магниторезестивной головки записи\чтения информации

Ответ

К магнитным носителям относится большинство используемых на сегодняшний день носителей информации: 1)Жесткие диски ПК (винчестеры) 2)Видеокассеты (любых форматов, в том числе Betacam) 3)Аудиокассеты 4)Стримерные кассеты 5)Дискеты, ZIP-диски

Основы магнитной записи Магнитная запись электрических сигналов основана на способности некоторых ферромагнитных материалов намагничиваться под действием внешнего магнитного поля и сохранять приобретенную намагниченность практически бесконечно долго. Материалы, обладающие таким свойством, называют магнитно-жесткими.Процесс записи осуществляется следующим образом. Намагничивающее поле создаётся электромагнитом, по обмотке которого протекает ток, изменяющийся во времени по закону записываемого сигнала. Этот электромагнит является пишущим элементом, его называют записывающей головкой. Конструкция головки такова, что её магнитное поле имеет минимальную протяженность в пространстве при необходимой величине напряженности магнитного поля Н. В магнитном поле головки равномерно движется носитель - магнитная лента, диск или проволока. В каждый момент времени на участок носителя, находящийся в магнитном поле головки, действует магнитное поле, напряженность которого пропорциональна мгновенному значению тока в обмотке головки. После выхода этого участка носителя из магнитного поля головки, участок сохраняет намагниченность, пропорциональную величине мгновенного значения тока. Так образуется магнитная сигналограмма.При воспроизведении магнитная сигналограмма равномерно протягивается мимо электромагнита, который называют воспроизводящей головкой. Каждый участок намагниченного носителя создаёт в сердечнике воспроизводящей головки магнитный поток.При движении носителя магнитный поток изменяется и его изменения создают в обмотке э.д.с., которая воспроизводит закон изменения записанного на носитель сигнала.