Внешние запоминающие устройства

Размещено на http://www.allbest.ru/

[Введите текст]

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ВНЕШНИЕ МАГНИТНЫЕ НОСИТЕЛИ

1.1 Накопители на магнитной ленте

1.2 Накопители прямого доступа

1.3 Накопитель на гибких магнитных дисках (НГМД - дисковод)

1.4 Накопитель на жестком магнитном диске (НЖМД - винчестер)

2. СОВРЕМЕННЫЕ ВНЕШНИЕ ЗАПОМИНАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА

2.1 Компакт-диск (CD-ROM)

2.2 DVD-диск

2.3 Blu-rayDisc

2.4 Карты памяти

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ



ВВЕДЕНИЕ

Внешние запоминающие устройства принято именовать аббревиатурой ВЗУ. Фактически они являют собой информационные базы внушительного объема, в которых информация хранится, как говорится, до востребования. Одной из главных особенностей данных приспособлений можно считать энергонезависимость.

Они могут быть встроены в системный блок или выполнены в виде самостоятельных блоков. Одной из определяющих характеристикой внешней памяти является ее объем. Объем внешней памяти можно увеличивать, добавляя новые накопители. Не менее важными характеристиками внешней памяти являются время доступа к информации и скорость обмена информацией. Эти параметры зависят от устройства считывания информации и организации типа доступа к ней.

Актуальность темы исследования обоснована эволюционным переходом к информационному обществу.

Целью предпринятого исследования является исследование организации памяти, возможностей по увеличению ее объемов, скорости обмена информацией.

Для реализации поставленной цели необходимо решить ряд взаимообусловленных задач:

- исследовать основные технологии организации систем долговременного хранения информации.

- провести анализ технических характеристик устройств.

Объектом исследования являются внешние запоминающие устройства.

По типу доступа к информации устройства внешней памяти делятся на два класса: устройства прямого (произвольного) доступа и устройства последовательного доступа. При прямом (произвольном) доступе время доступа к информации не зависит от ее места расположения на носителе. При последовательном доступе время доступа зависит от местоположения информации.

Скорость обмена информацией зависит от скорости ее считывания или записи на носитель, что определяется, в свою очередь, скоростью вращения или перемещения этого носителя в устройстве.

Внешняя (долговременная) память - это место хранения данных, не используемых в данный момент в памяти компьютера. Устройства внешней памяти - это, прежде всего, магнитные устройства для хранения информации.

Внешними запоминающими устройствами являются:

накопители на жестких магнитных дисках;

накопители на гибких магнитных дисках;

накопители на компакт-дисках;

накопители на магнитно-оптических компакт-дисках;

накопители на магнитной ленте и др.



1. ВНЕШНИЕ МАГНИТНЫЕ НОСИТЕЛИ

1.1 Накопители на магнитной ленте

Магнитные ленты хранили и использовали намотанными на катушки. В ЭВМ унифицированы катушки двух видов: подающие и принимающие. Ленты поставлялись пользователям на подающих катушках и не требовали дополнительной перемотки при установке их в накопители. Лента на катушку наматывалась рабочим слоем внутрь.

Основные размеры одинаковы как для подающих, так и для принимающих катушек. Запись информации на магнитную ленту осуществлялась по девяти дорожкам.

Технология хранения данных на магнитной ленте в ходе развития вычислительной техники претерпела значительные изменения, и в разные периоды характеризовалась различными потребительскими свойствами. Использование современных стримеров имеет следующие отличительные черты.

Достоинства:

большая ёмкость;

низкая стоимость и широкие условия хранения информационного носителя;

стабильность работы;

надёжность;

низкое энергопотребление у ленточной библиотеки большого объёма.

Недостатки:

низкая скорость произвольного доступа к данным из-за последовательного доступа (лента должна прокрутиться к нужному месту);

сравнительно высокая стоимость устройства записи (стримера).

Существует два базовых метода занесения информации на магнитную ленту в стримерах:

линейная магнитная запись;

наклонно-строчная магнитная запись.

Линейная магнитная запись.

При использовании данного метода записи данные записываются на ленту в виде нескольких параллельных дорожек. Лента имеет возможность двигаться в обоих направлениях. Считывающая магнитная головка во время чтения неподвижна, так же, как и записывающая во время записи. По достижении конца ленты считывающая - записывающая головка сдвигается на следующую дорожку, а лента начинает двигаться в противоположном направлении. Технология, по сути, аналогична бытовому аудиомагнитофону. Возможно применение нескольких головок, которые работают с несколькими дорожками одновременно (многодорожечный стример). В современных устройствах этот метод доминирует.

Наклонно-строчная магнитная запись («Helical Scan»).

Если используется данный метод, то блок головок записи-воспроизведения (БГЗВ) размещается на вращающемся барабане, мимо которого механизм протягивает ленту, при чтении и записи. Запись при этом ведётся в одном направлении. В зависимости от используемого формата записи лента проходит вокруг БВГ под некоторым углом, причём ось самого цилиндра БГЗВ также наклонена под небольшим углом к ленте. Лента при записи-чтении движется в одном направлении. Данный способ записи предполагает наличие наклонных дорожек на поверхности ленты. Аналогичная технология применяется в видеомагнитофонах. Наклонно-строчный метод был изобретён, чтобы добиться более высокой плотности записи, чем при линейном методе, без необходимости уменьшения зазора в головках и увеличения скорости движения ленты (однако в настоящее время эти технические ограничения преодолены и в рамках линейного метода).



1.2 Накопители прямого доступа

К ЗУ прямого доступа в номенклатуре технических средств ЭВМ относятся устройства хранения информации на магнитных дисках и барабанах. Основная особенность их заключалась в том, что время поиска любой записи мало зависит от ее местоположения на носителе. Каждая физическая запись на носителе имеет адрес, по которому обеспечивается непосредственный доступ к ней, минуя остальные записи.

Это свойство ЗУ прямого доступа отличает их от ЗУ на магнитной ленте и от всех других типов устройств ввода - вывода ЭВМ.

Во всех накопителях прямого доступа, как и в накопителях на магнитной ленте, использовался принцип электромагнитной записи информации на движущийся носитель. Носителями информации в накопителях прямого доступа служили магнитные диски или барабаны, которые в рабочем состоянии постоянно вращались с большой скоростью. Магнитные диски собирались зачастую в виде пакета из нескольких дисков. Накопители на магнитных дисках подразделяются на две группы: накопители на сменных магнитных дисках, на которых можно осуществлять быструю смену пакетов магнитных дисков и накопители на постоянных магнитных дисках, в которых пакет магнитных дисков или один диск стационарно устанавливается в заводских условиях и не может быть оперативно заменен.

ЗУ с накопителями на постоянных магнитных дисках и на магнитных барабанах использовались в машине как устройства внешней памяти большой емкости. ЗУ на сменных магнитных дисках по системотехническим возможностям подобны ЗУ на магнитной ленте. Они служили только внешней памятью, но и устройствами ввода вывода информации. Пакеты сменных магнитных дисков удобны в хранении. Из них на вычислительных центрах создались библиотеки, что позволило как бы неограниченно наращивать емкость внешней памяти вычислительных систем.

Сравнительный анализ основных технических и функциональных параметров ЗУ на магнитной ленте и ЗУ прямого доступа показал, что они имеют примерно одинаковую емкость и скорость обмена информацией при записи и считывании. Несомненным преимуществом ЗУ прямого доступа являлось малое время поиска информации на носителе. Однако стоимость хранения единицы информации на магнитных дисках и барабанах была примерно на порядок больше, чем на магнитных лентах.

1.3 Накопитель на гибких магнитных дисках (НГМД - дисковод)

Это устройство использовали в качестве носителя информации гибкие магнитные диски - дискеты, которые могут быть 5-ти или 3-х дюймовыми. Дискета - сменный носитель информации, используемый для многократной записи и хранения данных. Представляет собой помещённый в защитный пластиковый корпус диск, покрытый ферро - магнитным слоем. Для считывания дискет используется дисковод. В отечественных разработках существовала аббревиатура -- ГМД, соответствующая термину «гибкий магнитный диск».

Устройство для работы с ГМД (дисковод гибких дисков, флоппи-дисковод), соответственно, называется НГМД -- «накопитель (на) гибких магнитных дисках».

Дискеты обычно имеют функцию защиты от записи, посредством которой можно предоставить доступ к данным только в режиме чтения. Дискеты были массово распространены с 1970-х и до конца 1990-х годов, придя на смену магнитным лентам и перфокартам. В конце XX века дискеты начали уступать более ёмким CD-R и CD-RW, а в XXI веке и более удобным флеш-накопителям.

Промежуточным вариантом между ними и традиционным дискетами являются более современные НГМД, использующие картриджи -- Iomega Zip, Iomega Jaz; а также флоптические диски (англ.)русск., например, LS-120 и другие, в которых комбинировались классическая магнитная головка чтения/записи и лазер, используемый для её наведения.[2][3]

Существовало также семейство накопителей под названием магнитооптические диски (МО), которые представляли собой жесткий полимерный диск, чтение с которого производилось лазером, а запись -- при помощи комбинированного воздействия лазера (для нагрева участка поверхности) и неподвижного магнита (для перемагничивания информационного слоя). Они не являются полностью магнитными, хотя и используют картриджи, по форме напоминающие дискеты.

Дискеты универсальны, подходят на любой компьютер того же класса оснащенный дисководом, могут служить для хранения, накопления, распространения и обработки информации. Дисковод - устройство параллельного доступа, поэтому все файлы одинаково легко доступны. Ранее дискеты применялись в основном для резервирования небольших объемов данных и для распространения информации. В настоящее время не используются. Дискеты морально устарели.

К недостаткам относятся маленькая емкость, что делает практически невозможным долгосрочное хранение больших объемов информации, и не очень высокая надежность самих дискет.

1.4 Накопитель на жестком магнитном диске (НЖМД - винчестер)

Накопитель на жёстких магнитных дисках или НЖМД- является основным накопителем данных в большинстве компьютеров.

В отличие от «гибкого» диска (дискеты), информация в НЖМД записывается на жёсткие (алюминиевые или стеклянные) пластины, покрытые слоем ферромагнитного материала, чаще всего двуокисихрома -- магнитные диски. В НЖМД используется одна или несколько пластин на одной оси. Считывающие головки в рабочем режиме не касаются поверхности пластин благодаря прослойке набегающего потока воздуха, образующейся у поверхности при быстром вращении. Расстояние между головкой и диском составляет несколько нанометров (в современных дисках около 10 нм), а отсутствие механического контакта обеспечивает долгий срок службы устройства. При отсутствии вращения дисков головки находятся у шпинделя или за пределами диска в безопасной («парковочной») зоне, где исключён их нештатный контакт с поверхностью дисков.

Также, в отличие от гибкого диска, носитель информации обычно совмещают с накопителем, приводом и блоком электроники. Такие жёсткие диски часто используются в качестве несъёмного носителя информации.

Интерфейс IDE. Когда-то интерфейс IDE (Integrated Drive Electronics) был самым популярным для жестких дисков. Стандарт IDE был разработан по причине наличия множества способов организации интерфейса накопителя с компьютером, что вызывало массу хлопот и дополнительных расходов у производителей, поставщиков и пользователей.

Интерфейс SCSI.Интерфейс SCSI вначале применялся в мире больших компьютеров и приобрел популярность для настольных компьютеров, когда фирма Apple включила порт SCSI в свои компьютеры. Затем его стали применять производители рабочих станций и только после этого интерфейс SCSI стал продвигаться в мир PC.



2. СОВРЕМЕННЫЕ ВНЕШНИЕ ЗАПОМИНАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА

2.1 Компакт-диск (CD-ROM)

Компакт-диски имеют в диаметре 12 см и изначально вмещали до 650 мегабайт информации (или 74 минуты аудио). Однако, начиная приблизительно с 2000 года, всё большее распространение получали диски объёмом 700 мегабайт, которые позволяют записать 80 минут аудио, впоследствии полностью вытеснившие диск объемом 650 мегабайт. Встречаются и носители объёмом 800 мегабайт (90 минут) и даже больше, однако они могут не читаться на некоторых приводах компакт-дисков. Бывают также мини-CD диаметром 8 см, на которые вмещается около 140 или 210 Мб данных или 21 минута аудио, и CD, формой напоминающие кредитные карточки (т. н. диски-визитки).

Информация на диске записывается в виде спиральной дорожки так называемых питов (углублений), выдавленных на алюминиевом слое (в отличие от технологии записи CD-ROM'ов где информация записывается цилиндрически).

Компакт-диски бывают CD-ROM, CD-R для однократной записи, CD-RW для многократной записи. Диски последних двух типов предназначены для записи в домашних условиях на специальных пишущих приводах. В некоторых CD-плеерах и музыкальных центрах такие диски могут не читаться (в последнее время все производители бытовых музыкальных центров и CD-плееров включают в свои устройства поддержку чтения CD-R/RW).

Скорость чтения/записи CD указывается кратной 150 KБ/с (то есть 153 600 байт/с). Например, 48-скоростной привод обеспечивает максимальную скорость чтения (или записи) CD дисков, равную 48 x 150 = 7200 KБ/с (7,03 MБ/с).

2.2 DVD-диск

магнитный носитель диск информация

Самое основное отличие - это, естественно, объем записываемой информации. Если на обычный CD-диск можно записать 640 Мб, то на один DVD-диск помещается от 4,7 до 17 Гб.

В DVD используется лазер с меньшей длиной волны, что позволило существенно увеличить плотность записи, а кроме того, DVD подразумевает возможность двухслойной записи информации, то есть на поверхности компакта находится один слой, поверх которого наносится еще один, полупрозрачный, и первый считывается сквозь второй параллельно.
В самих носителях тоже отличий больше, чем кажется на первый взгляд.

Из-за того, что плотность записи существенно возросла, а длина волны стала меньше, изменились и требования к защитному слою - для DVD он составляет 0,6 мм против 1,2 мм у обычных CD. Естественно, что диск такой толщины будет значительно более хрупким, по сравнению с классической болванкой.

Поэтому еще 0,6 мм обычно заливаются пластиком с двух сторон, чтобы получились те же 1,2 мм. Но самое главное преимущество такого защитного слоя в том, что благодаря его малому размеру на одном компакте стало возможным записывать информацию с двух сторон, то есть удваивать его емкость, при этом оставляя размеры практически прежними.

Существует пять разновидностей DVD-дисков:

1. DVD5 - однослойный односторонний диск, 4,7 Гб, или два часа видео;

2. DVD9 - двухслойный односторонний диск, 8,5 Гб, или четыре часа видео;

3. DVD10 - однослойный двухсторонний диск, 9,4 Гб, или 4,5 часа видео;

4. DVD14 - двухсторонний диск, два слоя на одной и один на другой стороне, 13,24 Гб, или 6,5 часов видео;

5. DVD18 - двухслойный двухсторонний диск, 17 Гб, или более восьми часов видео.

2.3 Blu-rayDisc

Blu-rayDisc, BD -- формат оптического носителя, используемый для записи с повышенной плотностью хранения цифровых данных, включая видео высокой чёткости. Стандарт Blu-ray был совместно разработан консорциумом BDA. Первый прототип нового носителя был представлен в октябре 2000 года. Современный вариант представлен на международной выставке потребительской электроники Consumer Electronics Show (CES), которая прошла в январе 2006 года. Коммерческий запуск формата Blu-ray прошёл весной 2006 года.

Blu-ray (букв. «синий луч») получил своё название от использования для записи и чтения коротковолнового (405 нм) «синего» (технически сине-фиолетового) лазера. Буква «e» была намеренно исключена из слова «blue», чтобы получить возможность зарегистрировать товарный знак, так как выражение «blue ray» является часто используемым и не может быть зарегистрировано как товарный знак.

С момента появления формата в 2006 году и до начала 2008 года у Blu-ray существовал серьёзный конкурент -- альтернативный формат HD DVD. В течение двух лет многие крупнейшие киностудии, которые изначально поддерживали HD DVD, постепенно перешли на Blu-ray. Warner Brothers, последняя компания, выпускавшая свою продукцию в обоих форматах, отказалась от использования HD DVD в январе 2008 года. 19 февраля того же года Toshiba, создатель формата, прекратила разработки в области HD DVD. Это событие положило конец очередной «войне форматов».

В технологии Blu-ray для чтения и записи используется сине-фиолетовый лазер с длиной волны 405 нм. Обычные DVDи CD используют красный и инфракрасный лазеры с длиной волны 650 нм и 780 нм соответственно.

Такое уменьшение позволило сузить дорожку вдвое по сравнению с обычным DVD-диском -- до 0,32 микрон -- и увеличить плотность записи данных.

Более короткая длина волны сине-фиолетового лазера позволяет хранить больше информации на 12 см дисках того же размера, что и у CD/DVD, скорость считывания до 432 Мбит/c.

Из-за того, что на дисках Blu-Ray данные расположены слишком близко к поверхности, первые версии дисков были крайне чувствительны к царапинам и прочим внешним механическим воздействиям из-за чего они были заключены в пластиковые картриджи. Этот недостаток вызывал большие сомнения относительно того, сможет ли формат Blu-ray противостоять стандарту HDDVD-- своему основному конкуренту. HDDVD помимо своей более низкой стоимости может нормально существовать без картриджей, также как форматы DVD и CD, что делает его более понятным для покупателей, а также более интересным для производителей и дистрибьюторов, которые могут быть обеспокоены дополнительными затратами из-за картриджей.

В формате Blu-ray применен экспериментальный элемент защиты под названием BD+, который позволяет динамически изменять схему шифрования. Стоит шифрованию быть сломанным производители могут обновить схему шифрования, и все последующие копии будут защищены уже новой схемой. Таким образом, единичный взлом шифра не позволит скомпрометировать всю спецификацию на весь период её жизни. Все Blu-ray проигрыватели смогут выдавать полноценный видеосигнал только через защищённый шифрованием интерфейс.



2.4 Карты памяти

Карта памяти -- компактное электронное запоминающее устройство, используемое для хранения цифровой информации. Современные карты памяти изготавливаются на основе флеш-памяти, хотя принципиально могут использоваться и другие технологии. Карты памяти широко используются в электронных устройствах, включая цифровые фотоаппараты, сотовые телефоны, ноутбуки, портативные цифровые аудио-проигрыватели

На сегодняшний момент существует семь основных типов карт памяти:

CompactFlash иначе CF, состоящей из двух типов - CF type I и CF type II. Эти разновидности карт памяти наиболее распространены из-за своих особенностей, которые резко отличают их от других типов компактных носителей информации. Обладая высокой скоростью обмена данными и предоставляя довольно высокий объём памяти эти карты обладают, в совокупности очень низкой ценой в отношении мегабайт/рубль, что очень привлекательно как для тех, кто производит мобильные устройства, та и для тех, кто их использует. По всем имеющимся данным в настоящее время это самый распространённый вид карт памяти.

IBM Microdrive - ещё одна разновидность карт памяти, для которой не совсем подходит под это определение, формата Compact Flash type II из-за того что является практически уменьшенной копией винчестера. Обладая стоимостью гораздо ниже, остальных видов карт памяти, но является менее надёжным устройством из-за подвижных частей. Еще одной отрицательной чертой этой карты является более высокое энергопотребление. Поэтому редкие производители используют эту разновидность в своих изделиях, разъёмы которых соответствуют CF type II.

SmartMedia - тоже является представителем недорогих и компактных флеш карт (толщиною всего до одного миллиметра). Низкая стоимость этих карт определена в первую очередь использованием доступных компонентов, но и это, в свою очередь, тоже является недостатком, так как использование недорогих компонентов может привести к нештатным случаям, и могут вызвать потерю информации.

Multimedia Card (MMC) - вот, пожалуй, один из лучших представителей карт памяти этого класса, главными преимуществами этой разновидности карт памяти являются маленькие размеры и низкое электропотребление. Правда, всё это оказывает влияние на скорость обмена информацией. Габариты этих карт - 24x32x1,4 мм и короткой 24x18x1,4 мм. Используют их в основном в сотовых телефонах и других устройствах, имеющие очень компактные размеры.

SecureDigital (SD) - своими габаритами эти карты памяти чуть уступают ММС, зато являются более предпочтительными с точки скорости обмена информацией при работе с большими размером вмещаемых данных. Эта особенность диктует и более высокие цены на них.

MicroSD - практически по своим характеристикам не уступает SD, имея при этом меньшие размеры. Почти со всеми картами памяти этого типа идут в комплекте переходники на SD.

SD и MMC обратно совместимы, поэтому карты памяти MMC можно установить и эксплуатировать вместо SD, но обратные действия увы - невозможны. Более того в последних версиях выпускаемых производителями устройств (телефоны, плееры) ставят только разъём типа SD, чтобы ввести универсальность карты (он даже обозначается в документации, как разъём SD/MMC).

MemoryStick - сделан специально и используется практически только в устройствах, выпускаемых фирмой Sony. Габариты этой карты памяти - 24*32/1,4 (2,1) мм. Карта очень защищена от постороннего вмешательства, а по своим рабочим характеристикам очень похожа на карту памяти - SecureDigital (SD). Однако слабым ее местом является небольшой объём хранимой информации.



2.5 Другие устройства накопления и хранения информации

Кроме вышеперечисленных основных устройств накопления и хранения информации существуют некоторые другие, по разным причинам менее популярные.

К таким устройствам относятся:

- магнитооптические диски;

- бернулли-диски;

- устройства резервирования данных;

- некоторые другие устройства.

Все эти устройства имеют разные емкости, скорости доступа к информации, свои минусы и плюсы, а также разную цену. У них есть свои ограничения, но есть и несомненные достоинства. Одно у них всех есть общее - эти устройства были созданы для хранения, накопления и резервирования данных.



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, в ходе работы удалось:

1. исследовать основные технологии организации систем долговременного хранения информации.

2. провести анализ технических характеристик устройств

В ходе исследования были проанализированы технические характеристики внешних запоминающих устройств, начиная от накопителей на магнитных лентах и заканчивая самыми современными ВЗУ на сегодняшний день - Blu-rayDisc, которые являются наиболее перспективными в наши дни. Широкое использование современных ВЗУ говорит об их приемлемой цене за 1 Гб памяти, что делает их все более доступными для российского покупателя, говорит об удобстве эксплуатации. Одним из наиболее интересных и приковывающих к себе внимание ВЗУ является жесткий диск, который располагаясь внутри компьютера одновременно является внешним запоминающим устройством. Современные технологии записи информации продолжают стремительно развиваться. Особенно в последние годы. Прогресс движется в сторону увеличения ёмкости, увеличения скорости и надёжности систем сохранения информации. Те решения, которые ещё вчера были приемлемы только для серверов, сегодня становятся нормальными для обычных домашних рабочих станций или даже с трудом удовлетворяющими их потребностям. Это вполне нормально, т.к. производительность процессоров стремительно растет, а программы наделяются всё большими и большими способностями. Всё это сопровождается постоянным снижением цен, что делает новейшую технику сравнительно доступной.

Хотя технология устройств DVD с перезаписью воспринимается как следующий "большой скачок", на горизонте уже появились другие технологии. Например, технология записи с близким расположением головки к поверхности обещает достижение высокой плотности записи -- до 20 Гбайт данных на диск со временем доступа 15 мс, что почти соответствует быстродействию жестких дисков.

Из всего этого можно извлечь следующий урок: рынок оптических устройств - хранения данных всегда будет находиться в состоянии изменения, а каждые 4--5 лет нас ожидает радикальная смена технологий. Таким образом, с точки зрения покупателей, оптические запоминающие устройства не отличаются от любой другой компьютерной технологии, и разобраться в них будет не сложнее, но и не легче.



СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Альянах И. Н. “Внешние запоминающие устройства”//1979г.

2. Большая советская энциклопедия//3-е изд. 1969-1978 гг.

3. Захаров В.В. "Новейшая энциклопедия персонального компьютера 2008"//Издательство: "РИПОЛ классик" Москва, 2008.

4. Куликова Е.В. Вовк Е.Г. “Самоучитель работы на компьютере”// 1997г.

5. Угринович Н.Д. "Информатика и информационные технологии"// Издательство: "БИНОМ"//Москва, 2003.

6. Хлебников А.А. "Информатика: учебник" // Издательство: "Феникс" // Ростов-на-Дону, 2012.

Размещено на Allbest.ru