Персональний комп’ютер зовнішня пам’ять

Персональний комп'ютер: зовнішня пам'ять

Зовнішня пам'ять - це пам'ять, реалізована у вигляді зовнішніх, відносно материнської плати, пристроїв з різними принципами збереження інформації і типами носія, призначених для довготривалого зберігання інформації. Зокрема, в зовнішній пам'яті зберігається все програмне забезпечення комп'ютера. Пристрої зовнішньої пам'яті можуть розміщуватися як в системному блоці комп'ютера, так і в окремих корпусах. Фізично, зовнішня пам'ять реалізована у вигляді накопичувачів. Торговий центр - це пристрої, що запам'ятовують, призначені для тривалого (що не залежить від електроживлення) зберігання великих обсягів інформації. Ємність накопичувачів в сотні разів перевищує ємність оперативної пам'яті або взагалі необмежена, коли мова йде про накопичувачі зі змінними носіями.

Накопичувач можна розглядати як сукупність носія та відповідного приводу. Розрізняють накопичувачі з змінними та постійними носіями. Привід - це поєднання механізму читання-запису з відповідними електронними схемами управління. Його конструкція визначається принципом дії та виглядом носія. Носій - це фізичне середовище зберігання інформації, на зовнішній вигляд може бути дисковим або стрічковим. За принципом запам'ятовування розрізняють магнітні, оптичні і магнітооптічческіе носії. Стрічкові носії можуть бути лише магнітними, у дискових носіях використовують магнітні, магнітооптичні та оптичні методи запису-зчитування інформації.

Найбільш поширеними є накопичувачі на магнітних дисках, які поділяються на накопичувачі на жорстких магнітних дисках (НЖМД) і накопичувачі на гнучких магнітних дисках (НГМД), та накопичувачі на оптичних дисках, такі як накопичувачі CD-ROM, CD-R, CD-RW і DVD-ROM.

Накопичувачі на жорстких магнітних дисках (НЖМД)

НЖМД - це основний пристрій для довготривалого зберігання великих обсягів даних і програм. Інші назви: жорсткий диск, вінчестер, HDD (Hard Disk Drive). Ззовні, вінчестер являє собою плоску герметично закриту коробку, всередині якої знаходяться на загальній осі знаходяться кілька жорстких алюмінієвих або скляних пластинок круглої форми. Поверхня кожного з дисків покрита тонким феромагнітним шаром (речовини, що реагує на зовнішнє магнітне поле), власне на ньому зберігаються записані дані. При цьому запис проводиться на обидві поверхні кожної пластини (крім крайніх) за допомогою блоку спеціальних магнітних головок. Кожна головка знаходиться над робочою поверхнею диска на відстані 0,5-0,13 мкм. Пакет дисків обертається безперервно і з великою частотою (4500-10000 об / хв), тому механічний контакт головок і дисків недопустимий.

Запис даних в жорсткому диску здійснюється наступним чином. При зміні сили струму, що проходить через головку, відбувається зміна напруженості динамічного магнітного поля в щілини між поверхнею і головкою, що приводить до зміни стаціонарного магнітного поля феромагнітних частин покриття диска. Операція зчитування відбувається в зворотному порядку. Намагнічені частинки феромагнітного покриття є причиною електрорушійної сили самоіндукції магнітної головки. Електромагнітні сигнали, які виникають при цьому, підсилюються і передаються на обробку.

Роботою вінчестера керує спеціальний апаратно-логічний пристрій - контролер жорсткого диска. У минулому це була окрема дочірня плата, яку під'єднували через слоти до материнської плати. У сучасних комп'ютерах функції контролера жорсткого диска виконують спеціальні мікросхеми, розташовані в чіпсеті.

У накопичувачі може бути до десяти дисків. Їх поверхня розбивається на кола, які називаються доріжками (track). Кожна доріжка має свій номер. Доріжки з однаковими номерами, розташовані одна над одною на різних дисках утворюють циліндр. Доріжки на диску розбиті на сектори (нумерація починається з одиниці). Сектор займає 571 байт: 512 відведено для запису потрібної інформації, решта під заголовок (префікс), що визначає початок і номер секції і закінчення (суфікс), де записана контрольна сума, потрібна для перевірки цілісності даних, що зберігаються. Сектори й доріжки утворюються під час форматування диска. Форматування виконує користувач за допомогою спеціальних програм. На неформатований диск не може бути записана ніяка інформація. Жорсткий диск може бути розбитий на логічні диски. Це зручно, оскільки наявність декількох логічних дисків спрощує структуризацію даних, що зберігаються на жорсткому диску.

Існує величезна кількість різних моделей жорстких дисків багатьох фірм, таких як Seagate, Maxtor, Quantum, Fujitsu і т.д. Щоб забезпечити сумісність вінчестерів, розроблено стандарти на їх характеристики, що визначають номенклатуру з'єднувальних провідників, їх розміщення в перехідних роз'ємах, електричні параметри сигналів. Поширеними є стандарти інтерфейсів IDE (Integrated Drive Electronics) або ATA і більш продуктивні EIDE (Enhanced IDE) і SCSI (Small Computer System Interface). Характеристики інтерфейсів, за допомогою яких вінчестери зв'язані з материнською платою, в значній мірі визначають продуктивність сучасних жорстких дисків.

Серед інших параметрів, які впливають на швидкодію HDD слід відзначити такі:

швидкість обертання дисків - в наш час випускаються накопичувачі EIDE із частотою обертання 4500-7200 об / хв, і накопичувачі SCSI - 7500-10000 об / хв;
ємність кеш-пам'яті - у всіх сучасних дискових накопичувачах встановлюється кеш-буфер, що прискорює обмін даними; чим більше його ємність, тим вища ймовірність того, що в кеш-пам'яті буде необхідна інформація, якої не треба прочитувати з диска (цей процес в тисячі разів повільніше); ємність кеш-буфера в різних пристроях може змінюватися в межах від 64 Кбайт до 2Мбайт;
середній час доступу - час (в мілісекундах), на протязі якого блок головок зміщуються з одного циліндра на інший. Залежить від конструкції приводу головок і складає приблизно 10-13 мілісекунд;
час затримки - це час від моменту позиціювання блоку головок на потрібний циліндр до позиціювання конкретної головки на конкретний сектор, іншими словами, це час пошуку потрібного сектора;
швидкість обміну - визначає об'єми даних, які можуть бути передані з накопичувача до мікропроцесора та в зворотному напрямку за певні проміжки часу; максимальне значення цього параметра дорівнює пропускній здатності дискового інтерфейсу і залежить від того, який режим використовується: PIO або DMA; в режимі PIO обмін даними між диском і контролером відбувається за безпосередньої участі центрального процесора, чим більше номер режиму PIO, тим вище швидкість обміну; робота в режимі DMA (Direct Memory Access) дозволяє передавати дані безпосередньо в оперативну пам'ять без участі процесора; швидкість передачі даних в сучасних жорстких дисках коливається в діапазоні 30-60 Мбайт / с.

Накопичувачі на гнучких магнітних дисках (НГМД)

НГМД або дисковод вмонтований у системний блок. Гнучкі носії для НГМД випускають у вигляді дискет (інша назва флопі-диск). Власне, носій - це плоский диск зі спеціальної, достатньо міцної плівки, покритий феромагнітним шаром і поміщений у захисний конверт із рухомою засувкою у верхній частині. Дискети використовуються, в основному, для оперативного перенесення невеликих обсягів інформації з одного комп'ютера на інший. Дані, записані на дискеті можна захистити від стирання або перезапису. Для цього потрібно пересунути маленьку захисну засувку в нижній частині дискети таким чином, щоб утворилося відкрите віконце. Для того, щоб дозволити запис цю засувку слід перемістити назад і закрити віконце.

Лицьова панель дисковода виведена на передню панель системного блоку, на ній розташовані кишеню, закритий шторкою, куди вставляють дискету, кнопка для виймання дискети та лампочка-індикатор. Дискета вставляється в дисковод верхньою засувкою вперед, її потрібно вставити в кишеню накопичувача і плавно просунути вперед до клацання. Правильний напрямок вставляння дискети помічено стрілкою на пластиковому корпусі. Щоб вийняти дискету з накопичувача, потрібно натиснути на його кнопку. Світловий індикатор на дисководі показує, що пристрій зайнятий (якщо лампочка горить, виймати дискету не рекомендується). На відміну від жорсткого диска, диск у НГМД приводиться в обертання тільки при команді читання або запису, в інший час він перебуває у спокої. Головка читання-запису під час роботи механічно контактує з поверхнею дискети, що призводить до швидкого зношування дискет.

Як і в разі жорсткого диска, поверхня гнучкого диска розбивається на доріжки, які в свою чергу розбиваються на сектори. Сектори й доріжки утворюються під час форматування дискети. Зараз дискети поставляються отформатірованимі.

Основними параметрами дискети є технологічний розмір (в дюймах), щільність запису і повна ємність. За розмірами розрізняють 3,5-дюймові дискети та 5,25-дюймові дискети (зараз вже не використовуються). Щільність запису може бути простою SD (Single Density), подвійною DD (Double Density) та високою HD (High Density). Стандартна ємність 3,5-дюймового дискети - 1,44 Мбайт, можливим є використання дискет ємністю 720 Кбайт. В даний час стандартом є дискети розміром 3,5 дюйма, високої щільності HD, що мають ємність 1,44 Мбайта.

Під час користування дискетою слід дотримуватися таких правил:

не торкатися робочої поверхні дискети;
НЕ вигинати дискету;
не знімати металеву засувку, забруднена дискета може пошкодити голівки;
зберігати дискети подалі від джерела магнітних полів;
перед використанням перевірити дискету на наявність вірусів за допомогою антивірусної програми.

Накопичувачі на оптичних дисках

Для штампування існує спеціальна матриця-прототип (майстер-диск) майбутнього диска, яка витискує доріжки на поверхні. Після штампування, на поверхню диска наносять захисну плівку з прозорого лаку.

Накопичувач CD-ROM містить:

Основні характеристики CD-ROM:

швидкість передачі даних - вимірюється в кратних долях швидкості програвача аудіо компакт-дисків (150 Кбайт / сек) і характеризує максимальну швидкість з якою накопичувач пересилає дані в оперативну пам'ять комп'ютера, наприклад, 2-швидкісний CD-ROM (2x CD-ROM) буде зчитувати дані з швидкістю до 300 Кб / сек. 50-швидкісний (50x) - 7500 Кбайт / сек .;
час доступу - час, потрібний для пошуку інформації на диску, вимірюється в мілісекундах.
Основний недолік стандартних CD-ROM - неможливість записування даних, але існують пристрої однократного запису CD-R та багаторазового записування CD-RW.

Накопичувач CD-R (CD-Recordable)

Зовні схожі на накопичувачі CD-ROM і сумісні з ними за розмірами диска та форматами запису. Дають змогу виконати одноразовий запис і необмежену кількість зчитувань. Запис даних здійснюється за допомогою спеціального програмного забезпечення. Швидкість запису сучасних накопичувачів CD-R становить 4х-8х.

Накопичувач CD-RW (CD-ReWritable)

Використовуються для багаторазового запису даних, причому можна як просто дописати нову інформацію на вільний простір, так і повністю перезаписати диск новою інформацією (предудущей дані знищуються). Як і у випадку з накопичувачами CD-R, для запису даних необхідно встановити в системі спеціальні програми, причому формат запису сумісний зі звичайним CD-ROM. Швидкість запису сучасних накопичувачів CD-RW складає 2х-4х.

НакопітельDVD (Digital Video Disk)

Найважливішим фактором, що стримує широке застосування накопичувачів CD-R, CD-RW і DVD, є висока вартість як їх самих, так і змінних носіїв.

Що таке зовнішня пам'ять? Які різновиди зовнішньої пам'яті ви знаєте?

Що таке жорсткий диск? Для чого він призначений? Яку ємність мають сучасні вінчестери?

Яким чином здійснюються операції читання і запису в НЖМД?

В чому полягає операція форматування магнітних дисків?

Які є типи стандартних дискових інтерфейсів?

Які параметри впливають на швидкодію вінчестера? Яким чином?

Що таке флоппі-диск? Що спільне та відмінне між ним і жорстким диском?

Яких правил слід дотримуватися під час користування дискетою?

Які ви знаєте різновиди накопичувачів на оптичних дисках? Чим вони різняться між собою?

Яким чином відбувається зчитування інформації з компакт-дисків?

У чому вимірюється швидкість передачі даних в накопичувачах на оптичних носіях?