Внешняя память ПК

Размещено на http://www.allbest.ru/

Внешняя память ПК

Введение

Внешняя память - это место длительного хранения данных (программ, результатов расчётов, текстов и т.д.), не использованных в данный момент в оперативной памяти компьютера. Внешняя память, в отличие от оперативной, является энергозависимой. Носители внешней памяти, кроме того, обеспечивают транспортировку данных в тех случаях, когда компьютеры не объединены в сети (локальные или глобальные).

Для работы с внешней памятью необходимо наличие накопителя (устройства, обеспечивающего запись и (или) считывание информации) и устройства хранения - носителя.

Основные виды накопителей:

накопители на гибких магнитных дисках;

накопители на жёстких магнитных дисках;

накопители на магнитной ленте;

накопители CD-ROM, CD-RW, DVD.

Им соответствуют основные виды носителей:

гибкие магнитные диски (Floppy Disk) (диаметром 3,5'' и ёмкостью 1,44 Мб; диаметром 5,25'' и ёмкостью 1,2 Мб (в настоящее время устарели и практически не используются, выпуск накопителей, предназначенных для дисков диаметром 5,25'', тоже прекращён)), диски для сменных носителей;

жёсткие магнитные диски (Hard Disk);

кассеты для стимеров и других накопителей на магнитной ленте;

диски CD-ROM, CD-R, CD-RW, DVD.

Запоминающие устройства принято делить на виды и категории в связи с их принципами функционирования, эксплуатационно-техническими, физическими, программными и другими характеристиками. Так, например, по принципам функционирования различают следующие виды устройств: электронные, магнитные, оптические и смешанные - магнитооптические. Каждый тип устройств организован на основе соответствующей технологии хранения / записи / воспроизведения цифровой информации. Поэтому, в связи с видом и техническим исполнением носителя информации, различают: электронные, дисковые и ленточные устройства.

Основные характеристики накопителей и носителей:

информационная ёмкость;

скорость обмена информации;

надёжность хранения информации;

стоимость.

1. Жёсткий диск

Первые винчестеры, появившиеся в начале 70-х, имели ёмкость не более 16 Кб, а чуть позже на рынке дебютировали винчестеры объемом в 10 Мб и большинство пользователей просто не знало, чем заполнить такой гигантский объём, ведь всё необходимое тогда программное обеспечение (операционная система, текстовый редактор, несколько игр) умещались в 2-3 Мб.

Со временем ёмкость жёсткого диска возросла в тысячи раз, однако принципы его устройства не претерпели серьёзных изменений. Как и прежде, любой винчестер состоит из трёх основных блоков:

- первый блок - само хранилище информации - один или несколько стеклянных (или металлических) дисков, покрытых с двух сторон магнитным материалом, на который и записываются данные. Записываются они в точном соответствии с физической структурой диска, а выглядит она следующим образом: магнитная поверхность каждого диска разделена на концентрические «дорожки», которые, в свою очередь, делятся на отрезки-сектора. Дисков в корпусе винчестера может быть несколько и они имеют по две рабочие поверхности, поэтому, наряду с дорожками и секторами, предусмотрено и третье деление - на цилиндры. Цилиндр - это сумма всех совпадающих друг с другом дорожек по вертикали, по всем рабочим поверхностям. Таким образом, чтобы узнать, какое количество цилиндров содержит жёсткий диск, необходимо просто умножить число дорожек на суммарное число рабочих поверхностей, которое, в свою очередь, соответствует удвоенному числу дисков в винчестере.

- второй блок - механика жёсткого диска, ответственная за вращение этого массива дисков и точное позиционирование системы читающих головок. При высоких скоростях вращения дисков в зазоре между головкой и поверхностью диска образуется аэродинамическая подушка, и головка парит на высоте, составляющей несколько тысячных долей миллиметра. При изменении силы тока, протекающего через головку, происходит изменение напряжённости динамического магнитного поля в зазоре, что вызывает изменения в стационарном магнитном поле ферро-магнитных частиц, образующих покрытие диска. Так осуществляется запись на магнитный диск. Каждой рабочей поверхности жёсткого диска соответствует одна читающая головка, причём располагаются они по вертикали точным столбиком, а значит, в любой момент времени все головки находятся на дорожках с одинаковым номером, то есть, работают в пределах одного цилиндра. Одним из важнейших технологических параметров любого диска считается именно число читающих головок, а не совпадающее с ним количество рабочих поверхностей. Операция считывания информации с диска происходит в обратном порядке - намагниченные частицы покрытия, проносящиеся на высокой скорости вблизи головки, наводят в ней ЭДС самоиндукции, а электромагнитные сигналы, возникающие при этом, усиливаются и передаются на обработку.

- третий блок - электронная начинка - микросхемы, ответственные за обработку данных, коррекцию возможных ошибок и управление механической частью, а также микросхемы кэш-памяти.

1.1 Форм-фактор

Помимо стандартных, привычных «больших» винчестеров для настольных компьютеров на рынке имеется ещё, как минимум две модификации жёстких дисков. Трёхдюймовые винчестеры, размером не превышающие сигаретную пачку, а толщиной несколько миллиметров, предназначены для установки в переносные компьютеры (ноутбуки). Параметры их во всём схожи с «большими» винчестерами, за исключением наличия у них повышенной устойчивости к тряске, цены. Также существуют винчестеры и ещё меньших размеров, так диски Micro Drive, разработанные корпорацией IBM, сравнимы по площади со спичечным коробком, предназначены они не для компьютеров, а для всевозможных переносных устройств - цифровых фотоаппаратов, видеокамер, плееров и так далее. Ёмкость IBM Micro Drive не превышает 1 Гбайт, а стоимость достигает нескольких сотен долларов!

1.2 Объём диска

Первым и главным параметром любого винчестером является количество информации, которую способен хранить в себе винчестер и ещё буквально недавно эта ёмкость измерялась в Мб, а уже сегодня его величина превышает сотню Гб.

1.3 Скорость чтения данных и спецификация

Этот параметр является одним из немаловажных при выборе жесткого диска - так разница между плохим и хорошим жесткими дисками по данному параметру доходит до 20%, что не так уж мало - средний сегодняшний показатель - около 10-15 Мбайт/с.

Производители декларируют совсем другие величины, так считается, что жёсткий диск, соответствующий спецификации UDMA/66, UDMA/100, по словам разработчиков, гарантируют скорость чтения не менее 66 и 100 Мбайт/с соответственно, однако, в лучшем случае большинство UDMA/100 винчестеров будет работать со скоростью чтения, не превышающей 50 Мбайт/с.

1.4 Среднее время доступа

Тоже важный и часто учитываемый показатель. Измеряется в миллисекундах и обозначает то время, которое необходимо диску для доступа к любому выбранному участку. Средний показатель - 7 - 9 мс.

1.5 Скорость вращения диска

Показатель, напрямую связанный со скоростью доступа и скоростью чтения данных. Скорость вращения диска 7200 об/мин - средний стандарт, наилучшей скоростью считается 10000 - 15000 об/мин, однако некоторые специалисты утверждают, что чрезмерные скорости вращения диска на самом деле не слишком убыстряют чтение данных, а вот надёжность хранения информации и срок службы винчестера влияют наиболее ощутимо.

1.6 Размер кэш-памяти

Кэш-память - быстрая «буферная» память небольшого объёма, в которую компьютер помещает наиболее часто используемые данные, с тем расчётом, что эти данные будут востребованы на следующем шаге обработке. Ее размер у современных моделей винчестеров колеблется в диапазоне от 512 Кбайт до 2 Мбайт, соответственно чем кэш-память больше, тем быстрее и стабильнее работает жёсткий диск.

1.7 Стандарт интерфейса винчестера

Большинство жёстких дисков, предназначенных для домашних компьютеров, приспособлены для подключения к разъёму E-IDE на материнской плате, сюда же подключается и дисководы, и CD-ROM. Стандарт E-IDE (расширенный IDE) в отличие от более старого IDE позволяет поместить в компьютер до четырёх дисков (на самом деле - до трёх: одно место занимает CD-ROM).

E-IDE не является самым быстрым и надёжным стандартом шины для подключения устройств хранения информации. Куда более актуален сейчас другой стандарт - SCSI, у него более высокая скорость, и данные по нему идут более стабильным потоком. Однако устройства этого стандарта примерно в два раза дороже обычных - к тому же требуют специального контроллера, установленного на материнской плате.

1.8 Фирмы-производители

Лидерами рынка винчестеров можно назвать такие фирмы как, IBM, Fudjisu, Western Digital (DG), Quantum, Seagate. Доля их продукции на российском рынке составляет не менее 90%.

Жёсткие диски подключаются к материнской плате с помощью специальных шлейфов-кабелей, каждый из которых рассчитан на два устройства. А на самом жёстком диске имеются специальные переключатели - «джамперы», с помощью которых устанавливается «состояние» этого диска: хозяин или раб (master or slave). Это необходимо чтобы компьютер знал, какой из подключенных к нему жёстких дисков является основным, а какой - дополнительным. Нести на себе операционную систему может только один жёсткий диск, переключатели на котором установлены в положении primary master.

2. CD-ROM

Аббревиатура CD-ROM (Compact Disk Read-Only Memory) переводится на русский язык как постоянное запоминающее устройство на основе компакт-диска. Принцип действия этого устройства состоит в считывании числовых данных с помощью лазерного луча, отражающегося от поверхности диска. Цифровая запись на компакт-диске отличается от записи на магнитных дисках очень высокой плотностью, и стандартный компакт-диск может хранить примерно 640-700 Мбайт данных.

Но CD-ROM отличается от своих коллег-носителей не только ёмкостью, но и низкой стоимостью. У CD-ROM она самая низкая. На самом деле «дисководов CD-ROM» может быть несколько. Например, устройства CD-R и CD-RW, позволяющие не только читать данные, но и записывать их.

2.1 Скорость

Информационные дорожки на компакт-диске расположены по спирали - от внутреннего края к центру, при этом при вращении диска с постоянной скоростью скорость чтения данных на внутренних дорожках будет меньше, чем на внешних.

На первых моделях дисководов скорость чтения данных по всей длине дорожки была постоянной, а диск по мере продвижения читающего луча лазера к внешним дорожкам постепенно замедлял свою скорость. Этот метод чтения назывался CLV - постоянная линейная скорость и скоростной показатель, вынесенный в название дисковода, обозначал, что на протяжении всего диска чтение данных происходило с одинаковой скоростью.

Начиная с 12-скоростных дисководов ситуация изменилась. Безумные скорости раскрутки диска - до 10000 оборотов в минуту приводили к ухудшению качества чтения данных и тогда производители перешли на иную технологию - постоянной угловой скорости - CAV, при которой диск вращался с одинаковой скоростью на всём пути лазерного луча. Следовательно, менялась скорость чтения данных - на внутренних дорожках она была минимальной, а на внешних - максимальной. Разумеется, в качестве скоростного параметра производители указывали вторую, максимальную цифру - даром, что таких скоростей чтения дисковод достигал лишь на последних 10-15% дискового пространства.

В 2000 году появился третий стандарт, сочетающий в себе достоинства двух предыдущих - True Speed. Эта технология, впервые применяемая в 52-скоростных дисководах фирмы Kenwood, позволяла достичь постоянной скорости чтения данных при постоянной скорости вращения диска. Решение было простым и оригинальным: с помощью специальных устройств луч расщепили на шесть частей, считывавших данные с шести смежных дорожек, также было «расщеплено» и принимающее отражённый луч устройство. Благодаря столь оригинальной технологии создателям удалось существенно снизить скорость вращения диска и улучшить качество чтения данных. К сожалению эта технология пока что не получила широкого распространения. Сегодняшние скоростные характеристики большинства дисководов (50-52х) иначе как чрезмерными не назовешь. Чем выше скорость чтения данных, тем ниже качество, надёжность чтения, тем больше появляется ошибок. Особенно это актуально в наших условиях, когда вся компьютерная общественность пользуется некачественными «пиратскими» дисками, справляться с которыми может только очень хороший дисковод. Наверное, это один из немногих моментов, в которых пиратство сыграло положительную роль. Из-за повышения требований российских пользователей к дисководам некачественным моделям редко удаётся попасть на наш рынок. Хотя и у имеющихся качественных моделей имеется ряд особенностей, о которых нельзя забывать при выборе.

2.2 Интерфейс

Подобно жёстким дискам, CD-ROM может обладать как стандартным интерфейсом для подключения к разъёму IDE (E-IDE), так и работать с высокоскоростным интерфейсом SCSI. Правда, такая модель будет стоить вдвое дороже обычного CD-ROM и потребует специальной платы - контроллера SCSI. Но скорость чтения данных даже у самых быстрых CD-ROM не столь велика, чтобы использовать все преимущества SCSI. Разница в производительности в этом случае не заметна, а вот разница в цене ощутима сразу.

2.3 Фирмы-производители CD-ROM

Самые популярные дисководы CD-ROM в России - изделия с торговой маркой Panasonic, Creative, Samsung, Hitachi, Pioneer, Teac и LG. Изделия этих фирм можно покупать без опаски, а вот что касается дисководов других марок - лучше проконсультироваться с продавцом: далеко не все дисководы обладают талантом читать без сбоев все те же пиратские диски.

3. CD-R и CD-RW

Дисковод CD-R - дисковод с возможностью однократной записи информации на специальный диск. Запись на эти диски осуществляется благодаря наличию на них особого светочувствительного слоя, выгорающего под воздействием высокотемпературного лазерного луча. Скорость записи информации на диски CD-R на современных моделях дисководов может доходить до 20-кратной. Однако очень важно при этом подбирать для записи именно такие болванки, маркировка которых совпадает со скоростной маркировкой дисковода (4х, 8х, 10х, 12х, 14х и т.д.). Большинство продаваемых сегодня «болванок» должно поддерживать, как минимум, восьмикратную скорость записи - со всеми остальными связываться, просто не следует.

CD-RW. Сегодня CD-R дисководы фактически сошли со сцены. Им на смену пришли приводы нового стандарта, которые умеют записывать не только CD-R, но и диски многократной записи - CD-RW. При записи этих дисков используется отличная от CD-R технология, да и устроены они по-другому. Диск CD-RW представляет собой как бы слоеный пирог, где на металлической основе покоится рабочий, активный слой. Он состоит из специального материала, который под воздействием лазерного луча изменяет своё состояние. Находясь в кристаллическом состоянии, одни участки слоя рассеивают свет, а другие - амфотерные - пропускают его через себя, на отражающую металлическую подложку. Благодаря этой технологии на диск можно записывать информацию, а не только читать её. Этот дисковод легко управляется не только с дисками собственного формата, но и дисков предыдущего поколения - CD-ROM и CD-RW. Причём последние он не только читает, но и пишет.

3.1 Интерфейс

Как и любые дисководы, CD-R и CD-RW выпускаются в двух вариантах - SCSI, IDE. На интерфейс SCSI по-прежнему ориентируются самые быстрые и дорогие устройства, дисководы же среднего стандарта выпускаются в IDE-исполнении. К сожалению, по руду характеристик IDE-дисководы и сегодня уступают своим SCSI-собратьям. Зато можно установить их в любой компьютер без дополнительных затрат, а при покупке SCSI-дисковода придётся потратиться и на плату SCSI-контроллера.

Внешние дисководы CD-RW также выпускаются в двух вариантах, однако на сей раз доброму старому SCSI противостоит модный интерфейс USB.

3.2 Размер буфера (встроенной кэш-памяти)

Размер встроенной в дисководы кэш-памяти очень важен для записывающих устройств: ведь именно в ней накапливаются поступающие с жёстко диска данные. Большая кэш-память успевает накопить себе достаточный объём данных, чтобы компенсировать перебои в её поступлении с диска - и спасти вашу «болванку» от порчи, что неизбежно в случае сбоя информационного потока. Нормальная величина кэш-памяти сегодня - 2-4 Мбайта, причём для IDE-устройств желательна вторая цифра. Дисковод с памятью меньше 1Мбайт покупать бессмысленно.

3.3 Возможность чтения DVD-дисков

память винчестер диск скорость

Хотя для работы с DVD-дисками существуют специальные устройства, но в последнее время производители обычных CD-RW дисководов всё чаще стали в них встраивать поддержку DVD. Правда, записывать DVD-диски они пока что не могут.

3.4 Фирмы-производители

Самыми популярными на российском рынке сегодня остаются дисководы торговой марки Panasonic («начинка» Panasonic, кстати, содержится в массе дисководов фирм - «сборщиков» - например, Guillemot, Compro), Sony, Ricoh, Teac, Yamaha. Самые дорогие и качественные модели выпускают Plextor и Hewlet-Packard, однако покупать такие дисководы домой - неоправданная роскошь. Среди недорогих IDE-дисководов популярны модели Mitsumi.

4. DVD

В самом начале аббревиатура DVD обозначала Digital Video Disk - цифровой видеодиск нового поколения. Однако позднее консорциум DVD отказался от этой расшифровки, предложив новый вариант - универсальный цифровой диск (Digital Versatile Disk). Произошло это, потому что стало ясно, что на свет родилась не просто новая модель VideoCD, а универсальный носитель информации - как видео и аудио, так и компьютерных данных.

Имея те же габариты, что обычный компакт-диск, и весьма похожий принцип работы, он вмещает чрезвычайно много информации - от 4.7-17 Гбайт. Правда, на сегодняшний день DVD-диск реально применяется только в двух областях: для хранения видеофильмов (DVD-Video или просто DVD) и сверх больших баз данных (DVD-ROM, DVD-RW).

Разброс ёмкостей возникает из-за того, что в отличие от CD-ROM, диски DVD записываются с обеих сторон. Более того, с каждой стороны могут быть нанесены один или два слоя информации. Таким образом, односторонние однослойные диски имеют объём 4.7 Гбайт (их часто называют DVD-5, т.е. диски ёмкостью около 5 Гбайт), двусторонние однослойные - 9.4 Гбайт (DVD-10), односторонние двухслойные - 8.5 Гбайт (DVD-9), двусторонние двухслойные - 17 Гбайт (DVD-18). В зависимости от объёма требующих хранения данных и выбирается тип DVD-диска. Если речь идёт о фильмах, то на двусторонних дисках часто хранят две версии одной картины - одна широкоэкранная, другая в классическом телевизионном формате.

5. Дисковод

Зачем вообще нужен дисковод? В основном для трёх вещей. Во-первых, для «запуска» компьютера со специально подготовленной дискеты (её называют «системной») в случае сбоя и невозможности загрузки с жёсткого диска. А также для резервного копирования вашей информации (мало ли что случится с компьютером) и для переноса её на другой компьютер.

Для успешного выполнения этих задач дисковод должен соответствовать как минимум двум требованиям: быть достаточно вместительным и стандартным - т.е. входить в комплект поставки хотя бы четверти выпускаемых компьютеров.

Когда-то маленький дисковод 1.44 Мбайт удовлетворял всем этим требованиям. И вместительным был - редкая игра или программа не умещалась на одной дискете. И стандартными - стандартней некуда. Сегодня, увы, картина другая. Что можно в наше время вместить на эти несчастные полтора мегабайта? Фактически ничего!

Стандарт на дисководы был выработан уже давно, и с тех пор нисколько не изменился. Изменились жёсткие диски, процессоры, память, видеокарты, появились CD-ROM, даже корпуса - и те ушли далеко вперёд. А дисковод как был, так и остался сиротливым анахронизмом. Однако до сих пор старый дисковод является стандартом. Ведь в мире насчитывается миллиарды этих маловместительных и никому по большему счёту не нужных дискет. Но раз нет нового стандарта - они будут продаваться и впредь. А чем дольше они будут продаваться, тем дольше не появится новый стандарт…

Попытку разорвать его сделали в своё время две могущественные корпорации. Первой на заявку на прорыв ещё в 90-х сделал Sony, представив на рынке дискеты и дисководы «двойной ёмкости» (2.88 Мбайт). Однако покупатели новинку к удивлению Sony, так и не приняли.

Впрочем, памятуя о том, что дискеты отличаются не только малой ёмкостью, но и поразительной ненадёжностью, многие высказывают серьёзные сомнения в том, что попытки «реанимировать» старый добрый дисковод увенчаются успехом. И что самое главное, сомневаются в этом не только производители, но и два короля компьютерного рынка - Microsoft и Intel. В разработанной ими совместно спецификации PC2001 категорически заявляется: места для дисководов в компьютере XXI века быть не должно! Место привычных дискет должны окончательно занять дисководы CD-RW или, в крайнем случае, дисководы-конкуренты ZIP или LS-120.

Библиографический список

1. Информатика. Базовый курс: учебник для ВУЗов / под ред. С.В Симоновича и др. - Санкт-Петербург: Питер, 2001. - 640 с.

2. Левин А. Работы на компьютере: самоучитель / А. Левин. - 8 изд. - Санкт-Петербург: Питер, 2004. - 654 с.

3. Леонтьев В.П. Новейшая энциклопедия персонального компьютера / В.П. Леонтьев. - М.: Олма-пресс, 2003. - 920 с.

4. Калиниченко В.Н. Новый справочник школьника. Универсальное пособие / В.Н. Калиниченко. - Санкт-Петербург: ИД «Весь», 2002. - 704 с.

Размещено на Allbest.ru