Устройства внешней памяти или, как их чаще называют, внешние запоминающие устройства или накопители предназначены для длительного хранения больших объемов информации. Выражение «большие объемы» означает, что емкость накопителя в десятки и сотни раз превосходит емкость ОЗУ или вообще не ограничена (если речь идет о накопителе со сменным носителем)

Накопитель можно рассматривать как совокупность носителя и соответствующего привода. Привод представляет собой сочетание механизма чтения-записи с соответствующими электронными схемами управления. Конструкция привода определяется принципом действия и видом носителя. Носитель, являющийся средой хранения информации, по внешнему виду может быть дисковым либо ленточным; по принципу запоминания - магнитным, магнитооптическим, оптическим. Ленточные носители применяются только в магнитных накопителях; в дисковых накопителях используются магнитные, магнитооптические и оптические методы записи-считывания.

Накопители весьма разнообразны. Их можно классифицировать по целому ряду признаков: по виду носителя, типу конструкции, по записи и считывания информации, методу доступа и т.д.

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

Накопители на магнитной ленте, в свою очередь, бывают двух типов: накопители на бобинной магнитной ленте (НБМЛ) и накопители на кассетной магнитной ленте (НКМЛ - стримеры).

Накопители характеризуются сл. параметрами:

Емкость - количество хранимой информации ( Кбайт, Мбайт, Гбайт и т.д.).

Время доступа.

Скорость считывания (передачи) информации.

Вид доступа (чтение/запись).

Время доступа - средний временной интервал, в течение которого накопитель находит данные. Для дисковых накопителей это сумма времени для позиционирования головок чтения/записи на нужную дорожку и ожидание нужного сектора.

Накопители на магнитной ленте были первыми ВЗУ вычислительных машин. В универсальных ЭВМ широко использовались накопители на бобинной магнитной ленте, а в персональных ЭВМ - накопители на кассетной магнитной ленте - стриммеры.

Кассеты с магнитной лентой (картриджи) весьма разнообразны: они отличаются как шириной применяемой магнитной ленты, так и конструкцией.

Емкость картриджей первого поколения, содержащих магнитную ленту длиной 120 м, шириной 3,81 мм с 2-4 дорожками, не превышала 25 Мбайт.

В 80 гг. емкость картриджа была увеличена до 250 Мбайт. Современные картриджи имеют емкость до 24 Гбайт при цене стриммера 1000-2000 долларов. Сами кассеты стоят 5-50 долларов. Ведутся разработки картриджей емкостью 70 Гбайт (6).

Стриммер - лентопротяжный механизм. Скорость считывания информации с магнитной ленты в стриммерах невысока и обычно составляет около 100 Кбайт/с. Время доступа десятки секунд.

НКМЛ - устройство последовательного доступа. После каждой остановки требуется перемотка ленты (перепозиционирование). Это увеличивает время доступа к информации на ленте (десятки секунд), поэтому стриммеры нашли применение в ПК лишь для резервного копирования и архивирования информации с жестких дисков.

Диски относятся к машинным носителям информации с прямым доступом. Понятие «прямой доступ» 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. В таблице 3 приведены важнейшие характеристики накопителей ПК.

В качестве запоминающей среды в дисковых накопителях используется сл. материалы.

В магнитных дисках - магнитный материал со специальными свойствами (прямоугольная петля гистерезиса), которые позволяют фиксировать два магнитных состояния - два направления намагниченности, каждому из этих состояний ставятся в соответствие двоичные цифры: 0 и 1;

В оптических дисках - на активном слое компакт-диска лазерным лучом большой мощности образуются дорожки с микроскопическими впадинами. Таким образом, создается первичный «мастер-диск», по которому путем литья под давлением тиражируются CD диски.

В магнитооптических дисках - для записи используется магнитный материал. Но активный слой может быть перемагничен только при высокой температуре. Для разогрева слоя используется лазерный луч. Запись осуществляется магнитной головкой. Считывание информации выполняется лазерным лучом меньшей мощности.

Все диски характеризуются своим диаметром, который носит название форм-фактор. Наибольшее распространение получили диски с форм- факторами 3,5'' (89 мм) и 5,25'' (133 мм).

Информация на MD записывается и считывается магнитными головками вдоль концентрических окружностей - дорожек (треков). Количество дорожек на MD зависят от типа MD, конструкции накопителя , качества магнитных головок и качества магнитных материалов .

Каждая дорожка разбита на сектора. В одном секторе может быть помещено 128, 256, 512 или 1024 байт данных (обычно 512 байт), обмен данными между HMD и ОП осуществляется последовательно целым числом секторов.

Кластер - минимальная единица размещения информации на диске, состоящая из одного или нескольких смежных секторов дорожки. То есть кластер является минимальной единицей пространства диска, которое может быть отведено файлу. Файлу выделяется кратное количество кластеров. Кластер для ГМД содержит 1 или 2 сектора (0,512 или 1Кбайт) для ЖМД - 4,8 или 16 секторов (2-8 Кбайт).

При записи и чтении информации магнитный диск вращается вокруг своей оси, а механизм управления головкой подводит ее к дорожке, выбранной для записи или чтения информации.

Для пакетов магнитных дисков (диски установлены на одной оси) и для двусторонних дисков вводится понятие «цилиндр» - совокупность дорожек MD, находящиеся на одинаковом расстояние от центра.

Накопители на гибких магнитных дисках. На гибком MD магнитный слой наносится на гибкую основу. В ПК используется ГМД сл. габаритов: 5,25” и 3,5”. В таблице 4 приведены основные характеристики НГМД.

Появились дискеты с тефлоновым покрытием Data Life Plus 3,5” емкость до 2,88 Мбайт. Каждая новая дискета должна быть отформатирована. Форматирование дискеты - это создание структуры записи информации на ее поверхности: разметка дорожек, секторов, записи маркеров и другой служебной информации.

В качестве НЖМД широкое распространение получили накопители типа «винчестер». Термин «винчестер» возник из жаргонного названия первой модели жесткого диска с емкостью 30 секторов, что случайно совпало с калибром «30/30» известного охотничьего ружья «Винчестер». В этих накопителях один или несколько жестких дисков, изготовленных из сплава алюминия или из керамики и покрытых ферролаком, вместе с блоком магнитных головок считывания/записи помещены в герметически закрытый корпус. Скорость считывания 500-3000 Кбайт/сек.

НЖМД весьма разнообразны. Диаметр диска чаще всего 3,5” (89 мм), но есть и 5,25” (133 мм) и 1,8” (45 мм). Наиболее распространенная высота корпуса дисковода 25 мм у настольных ПК, 41 мм - у машин-серверов, 12 мм - у портативных ПК.

НЖМД выпускаются для двух типов интерфейса: IDE и SCSI. Скорость обмена существенно зависит от интерфейса используемого накопителем. В настоящее время для повышения производительности выпускают ЖД, которые могут быть подключены к шине SCSI. Скорость увеличивается до 10-20 Мбайт/сек.

На жестком диске хранятся программы. Компьютер может комплектоваться двумя и более жесткими дисками. Стандартный контроллер жесткого диска рассчитан на подключение до 2 дисков. Компьютеры, имеющие шину EIDE могут оснащаться четырьмя IDE - устройствами (жесткими дисками и CD-ROMами). Подключая диски с интерфейсом SCSI, можно иметь на компьютере до 7 жестких дисков.

НЖМД со сменными пакетами дисков (накопители Бернулли) используют пакеты дисков диаметром 133 мм. Накопители более дорогие, чем винчестеры. Основное достоинство - возможность накопления и хранения пакетов вне ПК. Скорость считывания 500 - 2000Кбайт/сек.

Накопители на оптических дисках (НОД). Благодаря маленьким размерам (компакт-диски диаметром 3,5” и 5,25”), большой емкости и надежности эти накопители становятся все более популярными.

Не перезаписываемые лазерно-оптические диски обычно называют компакт-дисками ПЗУ - Compact Disk CD-ROM. Эти диски поставляются фирмой-изготовителем с уже записанной на ней информацией. Скорость считывания от 150 до 3000 Кбайт/с.

Перезаписываемые лазерно-оптические диски с однократной CD-R(CD Recordable) и многократной CD-RW (CD Read/Write -чтение/запись), CD-E (CD Erasable - стираемые) записью. На этих дисках лазерный луч непосредственно в дисководе компьютера при записи прожигает микроскопические углубления на поверхности диска под защитным слоем. CD - ROM диски читаются желтым лазером.

DVD-ROM (Digital Versatile Disc) - цифровой видеодиск. Это название соответствует действительности, поскольку диски имеют высококачественное видео и аудио воспроизведение. Воспроизведение лучше, чем у лазерных видеодисков CD-ROM намного.

Объем хранимой информации также в 6-7 раз больше, чем у CD-ROM. Сначала были выпущены два накопителя: DVD-1 и DVD-2. Первый был не пригоден для чтения дисков CD-ROM, поскольку последние имеют зеленую или голубую окраску, а не серебряную, как диски CD-ROM, DVD-ROM. В дисководе DVD-1 используется только красный лазер. В DVD-2 имеется и желтый, и красный лазер, поэтому на нем считаются все диски. Информатика / Под ред. Н.В. Макаровой, второе издание, -М.: Финансы и статистика, 1998. -181с.

4. Видеомониторы, сканеры и принтеры

Видеомонитор, дисплей или просто монитор предназначен для отображения текстовой графической информации.

"Картинку" для монитора подготавливает видеоадаптер (видеоконтроллер). Он преобразует набор данных, подлежащих отображению на экране, в видеосигнал, посылаемый монитору по кабелю. То есть хранимые в ОЗУ коды символов преобразуются в видеосигнал.

Большинство компьютеров на базе процессора Pentium имеют видеоадаптер устанавливаемый на шину PCI.

Минимальная видео памяти должна быть не менее 1 Мбайт. Желательно иметь 2 Мбайт с возможностью расширения до 4 Мбайт. В 1998 г. в продаже уже были видео карты с памятью в 16 Мбайт.

При работе с мультимедийными приложениями следует использовать видеоадаптер, поддерживающий стандарт MPEG.

Емкость видеоадаптера можно приблизительно сосчитать. Но прежде чем рассмотреть алгоритм расчета, познакомимся с некоторыми понятиями. В графическом режиме экран монитора представляет собой, по существу растр, состоящий из точек - пикселей (pixel picture element). То есть пиксель - мозаичный элемент. Из которого формируется изображение. Количество точек по горизонтали и вертикали, которые монитор способен воспроизвести четко и раздельно, называется разрешающей способностью. Выражение «разрешающая способность 1024х768» означает, что монитор может выводить 768 горизонтальных строк по 1024 точки в каждой строке (1024*768= 786432 пикселя). Для хранения каждого пикселя может использоваться различное число байт видео памяти. Например, для 3-х мерной графики каждый пиксель представляется 3 или 4 байтами.

Следовательно, емкость видеоадаптера приблизительно равна числу байтов памяти для всех пикселей (1024*768*3=2359296 байт - 3байт на пиксель, 1024*768*4=3145728 байт - 4 байт на пиксель).

Мониторы бывают цветные и монохромные. В современных компьютерах можно встретить мониторы различных стандартов: VGA, SVGA, LCD. Стоимость монитора, как правило, 50% стоимости компьютера.

Принтеры (печатающие устройства) - это устройства вывода данных из ЭВМ, преобразующие информационные коды ASCII - коды в соответствующие им графические символы (буквы, цифры, знаки и т. п.) и фиксирующие эти символы на бумаге.

Принтеры являются наиболее развитой группой ВУ Пк, насчитывающей до 100 различных модификаций. По принципу действия принтеры подразделяются :матричные, струйные, лазерные и термические.

Матричные принтеры. Изображение формируется из точек ударным способом (знакопечатающие принтеры). Работают в двух режимах - текстовом и графическом.

В текстовом на принтер посылаются коды символов, контуры которых выбираются из знакогенератора принтера. В графическом режиме на принтер пересылаются коды, определяющие последовательность и местоположение точек изображения

Печать точек осуществляется тонкими иглами, ударяющими бумагу через красящую ленту. Быстродействие при печати в режиме Draft - 100ч300 симв/сек (2 листа в мин.).

Струйные принтеры. В печатающей головке этих принтеров имеются тонкие трубочки - сопла, через которые на бумагу выбрасываются мельчайшие капельки красителя (чернил). Матрица содержит от 12 до 64 сопел. Отличное качество печати приближенное к лазерному. Скорость печати до 500 зн./сек. Разрешающая скорость 20 точек/мин. Режим LQ и SLQ поддерживаются струйными принтерами.

Лазерные принтеры. В них используется электрографический способ формирования изображений. Лазер вычерчивает на поверхности предварительно заряженного светочувствительного барабана контуры невидимого точечного электронного изображения - электронный заряд стекает с засвеченных лучом лазера точек на поверхность барабана. После появления электронного изображения порошком красителя, налипающего на заряженные участки, выполняется печать - перенос порошка (тонера) с барабана на бумагу и закрепленные изображения на бумаге разогревом тонера до его расплавления. Скорость печати 1000 зн/сек. Разрешение до 50 точек/мм (120 dpi), в основном 25 точек/мм (600 dpi). Режим LQ и SLQ поддерживаются этими принтерами. Широко используются цветные лазерные принтеры. Скорость цветной печати в 3 раза ниже.

Сканеры - устройства ввода в ЭВМ информации непосредственно с бумажного документа. Можно вводить тексты, схемы, рисунки, графики, фотографии и др. графическую информацию. Сканеры весьма разнообразны. Их можно классифицировать по ряду признаков. Сканеры бывают черно-белые и цветные, планшетные и страничные.

Планшетные сканеры могут сканировать толстые оригиналы больших размеров.

Файл, создаваемый сканером в памяти машины, называется битовой картой. Существует два формата представления графической информации файла компьютера: растровый формат и векторный (текстовый). В текстовом формате информация идентифицируется характеристиками шрифтов, кодами символов, абзацев и т.п.. Алекандр Кенин. IBM-pc для пользователей или как научиться работать на компьютере, Екатеринбург, «АРД ЛТД», 1997 -268с.

Заключение