Накопичувачі інформації (стр. 1 из 3)

Тех універ

ОБЧИСЛЮВАЛЬНА ТЕХНІКА ТА МІКРОПРОЦЕСОРИ

Принципи побудови мікропроцесорних систем.

Накопичувачі інформації.

Полтава – 2008

Навчальна література.

1. Мюллер, Скотт. Модернізація і ремонт ПК, 16-е изд.: – М.: Издательский дом «Вильямс», 2006. с. 677 – 723.

Вступ

Пристрої збереження даних (накопичувачі інформації) відносяться до зовнішньої пам'яті ПК -- вони дозволяють зберегти інформацію для наступного її використання незалежно від стану (включений або виключений) комп'ютера.

1 Загальні відомості про накопичувачі інформації. Накопичувачі на оптичних дисках

Зовнішня пам'ять принципово відрізняється від внутрішньої (оперативної і постійної) способом доступу процесора (програми, що виконується,) до цієї пам'яті. Накопичувачі оперують не байтами або словами, як, наприклад, оперативна пам'ять, а блоками інформації. Ці блоки (часто їх називають кластерами) звичайно мають фіксований розмір, кратний ступені числа 2. Блок може бути переписаний із зовнішньої пам'яті у внутрішню або назад тільки цілком, і для виконання будь-якої операції обміну з зовнішньою пам'яттю потрібна спеціальна процедура. Процедури обміну з пристроями зовнішньої пам'яті прив'язані до типу пристрою, його контролеру і способу підключення пристрою до системи (інтерфейсу).

У пристроях збереження даних можуть бути реалізовані різні фізичні принципи збереження інформації -- магнітний, оптичний, електронний у будь-яких їхніх сполученнях.

По методу доступу до інформації пристрої зовнішньої пам'яті розділяються на пристрої з прямим (або безпосереднім) і послідовним доступом. Традиційними пристроями з прямим доступом є дискові накопичувачі, і часто поняття "диск" і "пристрій зовнішньої пам'яті прямого доступу" вживають як синоніми. Так, наприклад, віртуальний диск в ОЗП і електронний диск на флеш -- пам'яті не мають ніяких круглих, а тим більше обертових деталей.

Традиційними пристроями з послідовним доступом є накопичувачі на магнітній стрічці (стрімери). Тут кожен блок інформації теж може мати свою адресу, але для звертання до нього пристрій збереження повинен спочатку знайти деякий маркер початок стрічки (тому), після чого послідовним "холостим читанням" блоків дібратися до необхідного місця і тільки тоді робити саме операції обміну даними. Звичайно, щораз повертатися на початок стрічки необов'язково, однак необхідність послідовного сканування блоків (вперед або назад) - невід'ємна властивість пристроїв послідовного доступу. Однак стрімери продовжують застосовуватися в зв'язку з високою надійністю збереження ними інформації.

Пристрої зовнішньої пам'яті можуть мати змінні або фіксовані носії інформації. Наприклад, накопичувачі на гнучких магнітних дисках (НГМД) використовують змінні носії -- дискети, а носії накопичувачів на твердих магнітних дисках (НЖМД) -- фіксовані.

Класифікація накопичувачів інформації представлена на рис. 1.

Рис. 1. Класифікація накопичувачів інформації.

Основні характеристики пристроїв зовнішньої пам'яті

1. Інформаційна ємність. Виміряється в кілобайтах, мегабайтах, гігабайтах і терабайтах.

2. Час доступу. Визначається як усереднений інтервал від видачі запиту на передачу блока даних до фактичного початку передачі. Дискові накопичувачі мають час доступу від одиниць до сотень мілісекунд. Для електронних пристроїв зовнішньої пам'яті цей параметр істотно менше (частки мілісекунд або навіть мікросекунд), але сам запис або зчитування інформації може продовжуватися істотно довше, ніж у дискових накопичувачів.

3. Швидкість запису і зчитування. Визначається як відношення обсягу записуваних даних, або даних, що зчитуються, до часу, затрачуваному на цю операцію.

4. Швидкість передачі даних. Визначається як швидкість обміну даними, вимірювана після виконання пошуку даних.

5. Відносна вартість збереження інформації. Визначається як відношення інформаційного обсягу носія інформації до його вартості.

1.1. Накопичувачі на оптичних дисках

Накопичувачі на оптичних носіях в основному призначені для вводу великих об'ємів інформацію в комп'ютер. Вони розділяються на наступні групи:

- CD-ROM -- Compact Disc Read-Only Memory – пам'ять тільки для читання на компакт-диску. Запис інформації проводиться на етапі фабричного виготовлення диска шляхом матричного копіювання і потім вона змінюватися не може.

- CD-R -- CD-Recordable – компакт-диск, що дозволяє запис. Випускається промисловістю в вигляді пустої болванки з сформованими доріжками для запису. Дозволяє проводити однократний запис на комп'ютері. Після запису інформація змінюватися або доповнюватися не може.

- CD-RW -- CD-ReWritable - компакт-диск, що дозволяє перезапис.

- DVD-ROM -- пам'ять тільки для читання на цифровому універсальному диску.

- DVD-R -- цифровий універсальний диск, що дозволяє однократний запис.

- DVD-RAM або DVD-RW, цифровий універсальний диск з довільним звертанням, або, інакше, цифровий універсальний диск, що дозволяє багатократний запис та читання.

Поверхня диску поділена на три області:

- вхідна (LeadIn) – область в формі кільця, що ближче до центру диску. З цієї області починається читання диску, де розташовані: зміст диску (VolumeTableofContents – VTOC); адреси записів; число заголовків, сумарний час запису (об'єм даних), назву диску (DiscLabel).

- область даних.

- вихідна область (LeadOut), що має мітку кінця диску.

Вхідна область (LeadIn) по стандарту ISO 9660 містить наступні поля:

1. Перші 16 секторів (з 0 по15) стандартом не визначені і можуть використовуватися для розміщення завантажника операційної системи.

2. Далі слідує головний паспорт тому, що находиться в логічному секторі 16, і містить:

- ідентифікатор системи, по якої записана інформація (32 байти);

- ідентифікатор тому (32 байти);

- ідентифікатор видавця (128 байтів);

- ідентифікатор особи, що відповідальна за видавництво тому, (128 байтів);

- імена трьох файлів, які можуть містить додаткову інформацію про диск;

- опис формату запису диску: розмір логічного блоку (звичайно 2048 байтів, але може бути 4096 байтів, 8192 байтів і більше); кількість блоків на диску; дата створення диску; дата закінчення строку служби диску;

- покажчик на кореневий каталог – номер блоку, в якому находиться каталог ;

- покажчик на каталог шляхів - містить індексований список складу каталогів на диску, якій забезпечує для швидкого способу пошуку пунктів каталогу.

Запис даних на СD-ROM використовує наступні елементи:

- одиниця кодується перепадом між бугорком і впадиною на доріжки, ніль кодується або бугорком, або впадиною.

- байт записується RLL кодом, в якому для запису 8 біт даних використовується 14 біт коду плюс 3 біти злиття.

- кадр (Frame) – базова одиниця інформації, що включає 24 кодованих байтів плюс 180 біт для корегування помилок, тобто 1 кадр = 24´(14+3)+ 180 = 588 біт.

- сектор містіть 3234 кодованих байтів: 2352 інформаційних байтів та 882 байти для корегування помилок та управління. Така кількість надлишкових байтів для корегування помилок забезпечує якісне читання інформації з вірогідністю помилки на біт, рівної 10-10.

Основні фізичні та інформаційні характеристики оптичних носіїв представлені в таблиці 1.

Таблиця 1.

Тип диску	CD	DVD
Довжина хвилі лазеру, нм	780 (інфрачервоний)	650 та 635 (червоний)
Відстань між доріжками, мкм	1,6	0,74
Мінімальний розмір поглиблень, мкм	0,84	0,4
Швидкість обертання диску, об/хв	200 - 4200	570 – 1400
Ємність, Мбайт	680	4700 – одна сторона, один шар.9400 – дві сторони, один шар.8,5 - одна сторона, два шари.17 - дві сторони, два шари.
Швидкість передачі інформації, Кбайт/с	150- 9000 (1х – 60х)	8300 – 10800 (CAV)

2. Накопичувачі інформації на магнітних дисках

2.1. Накопичувачі на гнучких магнітних дисках

Раніш у ПК використовувалися НГМД із дисками діаметром 5,25 дюйма. Сучасні НГМД (FDD -- Floppy Dіsk Drіve) використовують змінні носії -- гнучкі майларові диски з нанесеним на них магнітним покриттям діаметром 3,5 дюйми. Ці диски мають дві робочі поверхні, на кожній з яких розміщене 80 треків. Інформаційна ємність найбільш розповсюджених 3,5-дюймових дискет складає 1,44 Мбайт. Рідше використовуються дискети, що мають інформаційну ємність 720 Кбайт або 2,88 Мбайт. Частота обертання диска в НГМД складає 360 об/хв.

Голівки НГМД індуктивні. Голівка з нульовим номером розташовується знизу диска, перша голівка -- зверху. Голівки трохи зміщені відносно одна одної в радіальному напрямку, так що "циліндр" дискети насправді більше схожий на конус. У неробочому положенні голівки підняті над поверхнею диска на кілька міліметрів, а в роботі притискаються до поверхні диска пружинами.

Контролер гнучких дисків (FDC) звичайно розміщується на системній платі ПК. НГМД підключається до контролера через спеціальний стандартний інтерфейс. Контролер з інтерфейсним кабелем дозволяє підключати до ПК і адресувати два (рідше чотири, при наявності двох інтерфейсних кабелів) накопичувача, при цьому вони будуть мати імена А: і В:. В даний час НГМД вважаються морально застарілими накопичувачами і поступово витісняються оптичними накопичувачами і flash - пам'яттю.

2.2. Накопичувачі на жорсткому магнітному диску (НЖМД).

НЖМД (HDD - Hard Dіsk Drіve) є одним з основних компонентів будь-якого сучасного комп’ютера, і, крім того, одним із самих складних і ненадійних його компонентів. Тому для правильної експлуатації комп’ютера та зменшення імовірності втрат важливої інформації необхідно чітко уявляти собі конструкцію, принципи функціонування та можливості сучасних НЖМД.