Реферативна робота
Зовнішні запам'ятовуючі пристрої
Зміст
Введення. 3
Зовнішні запам'ятовуючі пристрої на гнучких магнітних дисках. 4
Накопичувач на жорсткому магнітному диску. 11
Стриммер. 14
Оптичні пристрої, що запам'ятовують. 15
СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ .. 18
Введення
Випускаються накопичувачі інформації представляють собою гаму запам'ятовуючих пристроїв з різним принципом дії фізичними і технічно експлуатаційними характеристиками. Основною властивістю і призначенням накопичувачів інформації є її збереження і відтворення.
В якості зовнішньої пам'яті ПЕОМ використовуються накопичувачі на магнітних дисках (НМД), накопичувачі на магнітних стрічках (НМЛ) - стриммерів та оптичні ЗУ.
НМД бувають двох типів: НГМД - на гнучкому магнітному диску (з носієм-дискетою) і НМД - на жорсткому магнітному диску (типу "Вінчестер").
НМД мають значно більший обсяг зовнішньої пам'яті і високий (майже на порядок) швидкодію, ніж НГМД. Але НГМД мають знімні магнітні носії - дискети (компактні, на яких легше організувати архівне зберігання даних і програм).
НМЛ зазвичай бувають касетного типу та використовують або компакт-касети для побутових магнітофонів (ємність 1 касети від 500 Кбайт до 1,5 Мбайта), або відеокасети (для стриммерів) з многодорожечной записом. Ємність їх вимірюється в десятках і сотнях мегабайт.
ВЗП зв'язуються з МП через системну магістраль за допомогою пристрою управління (контролера).
Контролер необхідний для двох цілей:
* Управління ВЗП;
* Зв'язку з МЛ та ВП.
НМД та оптичні ЗУ є устрою з циклічним доступом до інформації. НМЛ являють собою пристрої з послідовним доступом.
Час доступу до інформації в ВЗП набагато перевершує час звернення до ОП. ВЗП є відносно повільними пристроями електромеханічного типу.
133 мм (5,25 ", або 5") і діаметром 89 мм (3,5 ", або З") - останні в жорсткому пластмасовому корпусі. Найбільшого поширення набули дискети діаметром 5,24 "і 3,5".
Дискета 5 "представляє собою прямокутний конверт із чорного паперу з вирізами, в який вкладена лавсанова плівка, на поверхню якої нанесений магнітний шар.
3,5 "дискета являє собою пластмасовий корпус з металевою засувкою, що оберігає поверхню дискети від пошкодження. Залежно від ємності дискети на пластмасовому корпусі є різна кількість отворів (рис.1).
Рис. 1. Зовнішній вигляд дискети діаметром 3 "
Отвори 2 і 3 присутні тільки на дискетах підвищеної ємності. Отвір 1 є єдиним на дискетах ємністю 720 Кбайт. На дискетах ємністю 1.44 Мбайта є отвори 1 і 2. На дискетах ємністю 2.88 Мбайта (для них потрібні спеціальні дисководи) є три отвори (1, 2,3). Отвір 1 на всіх дискетах служить для захисту запису.
НГМД можуть використовувати одну або дві поверхні дискети - це залежить від використовуваного кількості голівок.
Головки можуть пересуватися вздовж поверхні дискети з допомогою крокового двигуна. Розрізняють НГМД, у яких крокові двигуни можуть зробити 40 і 80 кроків. У зв'язку з цим стандартні дискети можуть мати 40 або 80 доріжок на одній стороні. Для позначення типу дискети використовуються дволітерні мітки:
SS (single sided) - односторонні;
DS (double sided) - двосторонні;
SD (single density) - одинарна щільність;
DD (double density) - подвійна щільність;
QD (quadro density) - учетверенное щільність;
HD (high density) - висока щільність;
ED (Extra-High density) - надвисока щільність.
Обсяг що зберігається на дискеті інформації залежить як від конструкції дискети, так і від способу розміщення інформації на ній.
Перед першим використанням дискета розмічається (форматується). При цьому на неї наноситься службова інформація. Характер і місце знаходження службової інформації визначаються форматом. У кожній операційній системі є свої стандартні формати (які ця операційна система вміє читати і використовувати в роботі).
Кожна доріжка ділиться на частини - сектора. Всі доріжки містять одне і те ж кількість секторів. Ємність сектора - це те найменшу кількість даних, яке може бути записано на дискету (або зчитане з неї) за одну операцію введення-виведення.
Кількість доріжок, число секторів на одній доріжці, ємність одного сектора і кількість робочих поверхонь у дискети визначають її ємність.
B IBM PC використовуються дві робочі поверхні: 40 або 80 доріжок на одній поверхні; 8,9,15 або 18 секторів на одній доріжці; 128,256,512 або 1024 байта в одному секторі.
Однією з характеристик дискети є допустима щільність запису:
• поздовжня:
(SD) - нормальна: 24 TPI (tape per inch - мітки на дюйм);
(DD) - подвійна: 48 TPI;
(HD - high density) - учетверенное (Quadro density): 96 TPI;
• поперечна:
одинарна (20 доріжок);
подвійна (40 доріжок);
учетверенное (80 доріжок): (QD-9 обсягом 720 Кбайт), (QD-15 об'ємом 1,2 Мбайта (розмір сектора в QD-15 дорівнює 1 Кбайт)).
Для розширення можливостей DOS розроблені програми 800-сот і PU-ПОО.сот, які дозволяють працювати з нестандартними, форматами дискет.
Логічна структура диска: магнітний диск (гнучкий або жорсткий) перед першим використанням повинен бути відформатований. Під час форматування диска на його поверхні за допомогою магнітних головок робляться позначки: розмічаються доріжки та сектори на них, створюються керуючі області дискети.
Весь процес форматування ділиться на три частини: фізична розмітка, створення логічних структур та завантаження на диск операційної системи (тобто фізичне, логічне і системне форматування).
Фізичне форматування полягає в розмітці доріжок (trek) і секторів з нанесенням позначень секторів у виділених на треках службових областях. Сектора відокремлюються один від одного інтервалами. Початком відліку для розмітки диска є спеціальний отвір (індекс).
Доріжки нумеруються від 0 до N - 1 (де N - загальна кількість доріжок) від краю диска до центру. На фізичному рівні сектора нумеруються від 1 до ш.
Для форматів DS-8 і DD-8 інтервал 1 являє собою 32 байта "4Е", інтервал 2-22 байта "4Е", інтервал 3-80 байт "4Е". Кожен сектор включає в себе 574 байта.
Логічне форматування полягає в оформленні диска відповідно до стандартів операційної системи. Мета логічного форматування - створення на диску керуючих таблиць для обліку використання наявних ресурсів.
Службова область дискети заповнюється при форматуванні дискети завжди, системна область - тільки при створенні системної дискети. Розмір службової області складає 2% від загальної ємності дискети.
У IBM PC використовується кілька типів дисководів (НГМД), які дозволяють працювати лише з певними форматами.
Boot - містить блок початкового завантаження і займає 512d байт (200h).
На початку сектора знаходиться NEAR-перехід на програму початкового завантаження, потім розташовується таблиця, що характеризує формат дискети. Структура цієї таблиці у версіях DOS різна. До версії 4.0 таблиця містила параметри.
В кінці ВООТ-сектору містяться два ідентифікаційних байти: '55 'і' ААh '.
Таблиця 1
Структура ВООТ-сектора
Байт - описувач середовища (дескриптор носія - FD) може приймати значення, наведені в табл.2.
Таблиця 2
Можливі значення байта-опису
DOS ділить всю область даних диска на елементарні логічні одиниці - кластери. Якщо необхідно записати на диск який-небудь набір даних (файл), то незалежно від його довжини, пам'ять для цього буде виділятися кластерами. Розмір кластера залежить від типу формату. На дискетах ємністю 360 К (DS/DD-9) кластер складається з двох секторів по 512 байт і має об'єм 1 Кбайт. Всі кластери диска мають свої номери. FAT дискети складається з 12-бітових елементів (у жорстких дисків великого обсягу - з 16-бітових).
Місце на диску, що відводиться кожному файлу, складається з послідовності (ланцюжки) кластерів. Номер першого кластера, в якому починається файл, вказується в кореневому директорії. У FAT відповідний пункт кластеру, містить номер наступного кластера, в якому знаходиться продовження файлу, і так далі "по ланцюжку". Останній кластер файлу зазвичай містить FFF. Наприклад, якщо файл розмістився в 3, 17 та 25 кластерах диска, то в кореневому каталозі для цього файлу буде вказано, що він розміщується в кластері № 3. В елементі FAT, відповідному третього кластеру, буде записано номер наступного кластера (17), в елементі FAT, відповідному кластеру № 17, буде міститися номер наступного кластера - 25, а в елементі FAT, відповідному кластеру № 25, буде записаний код останнього кластера- зазвичай FFF.
Кореневий каталог диска містить інформацію про файли і підкаталогах, розміщених на диску.
Кожний файл у каталозі описано з допомогою 32 байт, що утворюють елемент (рядок) каталогу. Кожен сектор каталогу містить 512/32 = 16 рядків. В одній з них (звичайно в першій) може бути записано ім'я диска (мітка тому).
Ім'я файлу та його розширення записуються в кодах ASCII. Під час запису імені диска ці два поля об'єднуються, тобто мітка тому може містити 11 символів. Невикористані байти перших двох полів заповнюються символами "пробіл". Перший байт поля імені файлу використовується для позначення стертих файлів (Нех.код 'Е5') та вільних рядків в каталозі ('00 ').
Параметри каталогу: час, дата, номер першого кластера, довжина файлу записуються, починаючи з молодшого байта. Наприклад, при довжині файлу 513d байт (201h) запис у полі даних каталогу буде: 01 02 00 00. Читати цю запис треба побайтно, справа наліво.
Накопичувач на жорсткому магнітному диску (НМД) має той же принцип дії, що і НГМД, але відрізняється тим, що в ньому магнітний носій інформації є незнімним і складається з кількох пластин, закріплених на загальній осі (пакета магнітних носіїв).
Кожну робочу поверхню такої конструкції обслуговує своя головка. Якщо у НГМД головка під час роботи стикається з поверхнею дискети, то в НМД головки під час роботи знаходяться на невеликій відстані від поверхні (десяті частки мікрона). При усуненні контакту головки з поверхнею диска з'явилася можливість збільшити швидкість обертання дисків, а отже, підвищити швидкодію зовнішнього ЗУ.
Запис і читання інформації на жорсткому магнітному диску виробляються за допомогою магнітних головок, які під час читання-запису нерухомі. Магнітне покриття кожній поверхні диска під час читання-запису переміщається щодо голівки. Магнітний "слід" на поверхні диска, що утворився при роботі головки на запис, утворює кільцеву траєкторію - доріжку (trek). Доріжки, розташовані один під одним на всіх робочих поверхнях магнітного носія, називаються циліндром.
Магнітні головки при роботі НМД можуть переміщатися, налаштовуючись на необхідну доріжку. Перед початком експлуатації пакет магнітних дисків форматується:
на ньому розмічаються доріжки (ставиться маркер початку доріжки і записується її номер), наносяться службові зони секторів на доріжках. Для запису-читання інформації контролеру НМД передається адреса: номер циліндра, номер робочої поверхні циліндра, номер сектора на обраній доріжці. На підставі цього магнітні головки переміщаються до потрібного циліндра, очікують появи маркера на початку доріжки, очікують появи необхідного сектора, після чого записують або читають інформацію з нього. Незважаючи на те, що всі магнітні головки встановлені на необхідний циліндр, працює в кожен даний момент тільки одна головка.
Через малу відстань між секторами і високої швидкості обертання пакету дисків схеми керування не завжди встигають перемкнутися на читання-запис наступного сектора (якщо зчитувальні-записувані сектора слідують один за одним). У цьому випадку після обробки одного сектора доводиться чекати, поки диск зробить цілий оборот і до голівок підійде потрібний сектор. Щоб уникнути цього, у разі форматування використовується чергування (interleaving) секторів: послідовність нумерації секторів на доріжці задається таким чином, що наступний по порядку номер сектора належить не наступного з фізичного розміщення сектору, а через "k" секторів (де k - фактор чергування). Фактор чергування при форматуванні задається таким чином, щоб система управління НМД забезпечила обробку з послідовними номерами без тривалого очікування (занадто маленький k призводить до "проскакування" необхідного сектора і очікування нового витка, занадто велике значення k також Приводить до очікування, тому що схема управління вже відпрацювала, а потрібний сектор все ще не підійшов до голівки).
Оскільки фізично НМД різних фірм можуть бути влаштовані по-різному, виникає проблема сумісності НМД з мікропроцесорним комплектом ЕОМ. Проблема ця вирішується за допомогою стандартизації інтерфейсів для накопичувачів на жорстких магнітних дисках.
Основною характеристикою НМД є їх ємність, яка найбільшою мірою залежить від щільності запису, у свою чергу, в значній мірі залежна від рівня технології. Найбільш результативним для підвищення щільності запису стало застосування магніторезистивні головок, які відомі і застосовуються вже давно, але по-справжньому масовою продукцією довгий час не були з-за великий капіталомісткості їх виробництва. Крім збільшення ємності диска підвищення щільності запису призводить і до збільшення швидкості зчитування-запису даних при незмінних діаметрі і швидкості обертання носія.
Доступний зараз рівень технології дозволяє за рахунок використання магніторезистивного головок виробляти на 3.5 "НМД з інтерфейсами ЕЮЕ і SCSI накопичувачі місткістю 1.25,1.7 і 2.2 Гб і ставить на порядок денний збільшення їх ємності до 64 Гбайт. Швидкість передачі даних при використанні магніторезистивні головок зросла зі звичайною 3-5 Мбайт / с до 7.7-13.8 Мбайт / с.
Кожну робочу поверхню такої конструкції обслуговує своя головка. Якщо у НГМД головка під час роботи стикається з поверхнею дискети, то в НМД головки під час роботи знаходяться на невеликій відстані від поверхні (десяті частки мікрона). При усуненні контакту головки з поверхнею диска з'явилася можливість збільшити швидкість обертання дисків, а отже, підвищити швидкодію зовнішнього ЗУ.
Запис і читання інформації на жорсткому магнітному диску виробляються за допомогою магнітних головок, які під час читання-запису нерухомі. Магнітне покриття кожній поверхні диска під час читання-запису переміщається щодо голівки. Магнітний "слід" на поверхні диска, що утворився при роботі головки на запис, утворює кільцеву траєкторію - доріжку (trek). Доріжки, розташовані один під одним на всіх робочих поверхнях магнітного носія, називаються циліндром.
У жорстких МД різних фірм використовуються різні матеріали для магнітного покриття: диски ранніх конструкцій мали оксидне покриття (окис заліза), сучасні диски - кобальтових покриття. Оксидне покриття наносилося на поверхню диска у вигляді магнітного лаку, який після висихання утворював досить товстий магнітний шар. Забезпечити стійку запис у такому шарі можна було за рахунок тривалого впливу електромагнітним полем. Тому магнітні "сліди" на поверхні диска виходили великого розміру, що призводило до невисокої щільності запису і низькому швидкодії. Для збільшення ємності магнітного диска доводилося збільшувати його розміри.
Кобальтові покриття наноситься на поверхню диска методом напилення. При цьому утворюється тонка магнітна плівка, на яку легше впливати для утворення магнітних слідів. Розміри магнітних слідів зменшилися, що дозволило збільшити подовжню і поперечну щільності запису. Збільшення подовжньої щільності запису дозволило збільшити ємність доріжки, а збільшення поперечної щільності запису - кількість доріжок на поверхні диска. Диски тієї ж ємності зменшилися в розмірах.
Стандарт на фізичне розміщення інформації на жорсткому магнітному диску м'якше, ніж для НГМД, так як гнучкі диски повинні читатися однаково на дисководах різних фірм, у той час як жорсткий магнітний диск має вбудовану в нього систему управління. При роботі з жорстким магнітним диском вбудована система управління вирішує питання фізичного розміщення інформації і часто недоступна для зовнішнього втручання. Наприклад, зовнішні і внутрішні доріжки магнітного диска мають різну довжину. Якщо їх зробити однакової ємності й писати інформацію з однаковою щільністю запису, то на зовнішніх доріжках залишається багато вільного місця. Деякі фірми при виготовленні жорстких дисків роблять доріжки різної ємності. Але для того щоб стандартні операційні системи могли працювати з такими дисками, вбудований в них контролер здійснює перерахунок адрес; при цьому фізично на диску є менша кількість доріжок, ніж здається операційній системі (так як операційна система налаштована на роботу з доріжками однаковою ємності).
Жорсткі диски роблять герметичними - мала відстань (зазор) між робочою поверхнею і магнітною головкою має бути захищене від пилинок, щоб уберегти тонкий напиляний шар кобальту від стирання. Магнітна головка під час роботи не повинна торкатися поверхні диска і в той же час - знаходитися від неї на відстані в частки мікрона. Найбільш поширений спосіб задоволення обох умов-застосування "повітряної подушки": в магнітній голівці робляться отвори, через які в робочий зазор в напрямку магнітного диска нагнітається стиснене повітря - він і є демпфером (повітряною подушкою), що не дозволяє магнітної голівці "притиснутися" до поверхні диска. Повітря перед нагнітанням в зазори проходить ретельне очищення від пилу за допомогою спеціальних фільтрів.
Магнітні головки при роботі НМД можуть переміщатися, налаштовуючись на необхідну доріжку. Перед початком експлуатації пакет магнітних дисків форматується:
на ньому розмічаються доріжки (ставиться маркер початку доріжки і записується її номер), наносяться службові зони секторів на доріжках. Для запису-читання інформації контролеру НМД передається адреса: номер циліндра, номер робочої поверхні циліндра, номер сектора на обраній доріжці. На підставі цього магнітні головки переміщаються до потрібного циліндра, очікують появи маркера на початку доріжки, очікують появи необхідного сектора, після чого записують або читають інформацію з нього. Незважаючи на те, що всі магнітні головки встановлені на необхідний циліндр, працює в кожен даний момент тільки одна головка.
Через малу відстань між секторами і високої швидкості обертання пакету дисків схеми керування не завжди встигають перемкнутися на читання-запис наступного сектора (якщо зчитувальні-записувані сектора слідують один за одним). У цьому випадку після обробки одного сектора доводиться чекати, поки диск зробить цілий оборот і до голівок підійде потрібний сектор. Щоб уникнути цього, у разі форматування використовується чергування (interleaving) секторів: послідовність нумерації секторів на доріжці задається таким чином, що наступний по порядку номер сектора належить не наступного з фізичного розміщення сектору, а через "k" секторів (де k - фактор чергування). Фактор чергування при форматуванні задається таким чином, щоб система управління НМД забезпечила обробку з послідовними номерами без тривалого очікування (занадто маленький k призводить до "проскакування" необхідного сектора і очікування нового витка, занадто велике значення k також Приводить до очікування, тому що схема управління вже відпрацювала, а потрібний сектор все ще не підійшов до голівки).
Пристрої, що працюють у цьому стандарті (стандарт розроблений для невеликих локальних мереж, а також для "неорганізованих" користувачів), випускаються різними фірмами. Наприклад, фірма Colorado Memory Systems випускає стриммерів Jumbo 120 і Jumbo 250. Швидкість передачі інформації в Jumbo 120 - 250 і 500 Кбайт / с, що збігається зі стандартними можливостями контролера НГМД.
За конструктивним виконанням стриммерів випускаються внутрішніми і зовнішніми. Програмна підтримка цих стриммерів дозволяє стискати інформацію до 6 разів (у середньому - у 2 рази).
Контролери цієї фірми виконані за технологією Plug & Play (95% необхідних параметрів визначається програмним шляхом автоматично).
Як стриммерів може бути використаний відеомагнітофон - в Росії випускаються плати "Арвід 1010 " і "Арвід 1020 " , Що дають можливість за наявності шини ISA підключити до ПЕОМ та використовувати як накопичувач будь відеомагнітофон. Плати дозволяють на стандартну відеокасету записувати 1-2 Гбайта інформації. На стрічці підтримується багаторівнева ієрархічна система, що має загальний каталог. Програмне забезпечення має дружній інтерфейс, виконаний в стилі Norton Commander. Передбачена автоматизована процедура налаштування на конкретний відеомагнітофон.
1,2 мм і діаметром 8 або 12 см . Конструкція аналогічна платівці Laservision, працює за принципом CLV, кутова швидкість змінюється від 200 до 500 оборотів в хвилину. На одному дюймі по радіусу вміщується 16000 доріжок (тоді як на одному дюймі флоппі-диска - всього 96). Ємність компакт-диска складає близько 650 Мбайт.
Компакт-диск CD-ROM/XA (eXtended Architecture) відрізняється від CD-ROM тим, що інформація перед нанесенням на диск піддається стисненню. Диск може містити двійкові коди, графіку, відео, текст, звукові дані.
DVD (digital versatile disc) - оптичні диски, подібні CD. Диски DVD можуть зберігати в 26 разів більше даних, у порівнянні зі звичайним CD-ROM.Стандартний одношаровий, однобічний диск DVD може зберігати 4.7GB даних. Але це не межа - DVD можуть виготовлятися по двошаровому стандарті, що дозволяє збільшити ємність збережених на одній стороні даних до 8.5GB. Крім цього, диски DVD можуть бути двосторонніми, що збільшує ємність одного диска до 17GB.
Флеш-пам'ять - особливий вид енергонезалежній перезаписувати напівпровідникової пам'яті.
· Енергонезалежна - не вимагає додаткової енергії для зберігання даних (енергія потрібна тільки для запису).
· Жорсткий - допускає зміна (перезапис) збережених у ній даних.
· Напівпровідникова (твердотільна) - не містить механічно рухомих частин (як звичайні жорсткі диски або CD), побудована на основі інтегральних мікросхем (IC-Chip).
На відміну від багатьох інших типів напівпровідникової пам'яті, осередок флеш-пам'яті не містить конденсаторів - типова осередок флеш-пам'яті складається всього-на-всього з одного транзистора особливої архітектури. Осередок флеш-пам'яті прекрасно масштабується, що досягається не тільки завдяки успіхам у мініатюризації розмірів транзисторів, а й завдяки конструктивним знахідкам, що дозволяє в одній клітинці флеш-пам'яті зберігати декілька біт інформації.
Cписок використаної літератури
1. Л. Клюшник Нова енциклопедія персонального комп'ютера / Л. Клюшник. - М.: «ЕКСМО», 2000. - 114 с.
2. С.В. Симонович. Інформатика: Базовий курс 2-е вид. / С.В. Симонович Питер, 2005. - 92 с.
3. http://dvoika.net
Зовнішні запам'ятовуючі пристрої
Зміст
Зовнішні запам'ятовуючі пристрої на гнучких магнітних дисках. 4
Накопичувач на жорсткому магнітному диску. 11
Стриммер. 14
Оптичні пристрої, що запам'ятовують. 15
СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ .. 18
Введення
Випускаються накопичувачі інформації представляють собою гаму запам'ятовуючих пристроїв з різним принципом дії фізичними і технічно експлуатаційними характеристиками. Основною властивістю і призначенням накопичувачів інформації є її збереження і відтворення.
В якості зовнішньої пам'яті ПЕОМ використовуються накопичувачі на магнітних дисках (НМД), накопичувачі на магнітних стрічках (НМЛ) - стриммерів та оптичні ЗУ.
НМД бувають двох типів: НГМД - на гнучкому магнітному диску (з носієм-дискетою) і НМД - на жорсткому магнітному диску (типу "Вінчестер").
НМД мають значно більший обсяг зовнішньої пам'яті і високий (майже на порядок) швидкодію, ніж НГМД. Але НГМД мають знімні магнітні носії - дискети (компактні, на яких легше організувати архівне зберігання даних і програм).
НМЛ зазвичай бувають касетного типу та використовують або компакт-касети для побутових магнітофонів (ємність 1 касети від 500 Кбайт до 1,5 Мбайта), або відеокасети (для стриммерів) з многодорожечной записом. Ємність їх вимірюється в десятках і сотнях мегабайт.
ВЗП зв'язуються з МП через системну магістраль за допомогою пристрою управління (контролера).
Контролер необхідний для двох цілей:
* Управління ВЗП;
* Зв'язку з МЛ та ВП.
НМД та оптичні ЗУ є устрою з циклічним доступом до інформації. НМЛ являють собою пристрої з послідовним доступом.
Час доступу до інформації в ВЗП набагато перевершує час звернення до ОП. ВЗП є відносно повільними пристроями електромеханічного типу.
Зовнішні запам'ятовуючі пристрої на гнучких магнітних дисках
У НГМД використовуються 2 різновиди дискет: діаметромДискета 5 "представляє собою прямокутний конверт із чорного паперу з вирізами, в який вкладена лавсанова плівка, на поверхню якої нанесений магнітний шар.
3,5 "дискета являє собою пластмасовий корпус з металевою засувкою, що оберігає поверхню дискети від пошкодження. Залежно від ємності дискети на пластмасовому корпусі є різна кількість отворів (рис.1).
Рис. 1. Зовнішній вигляд дискети діаметром 3 "
Отвори 2 і 3 присутні тільки на дискетах підвищеної ємності. Отвір 1 є єдиним на дискетах ємністю 720 Кбайт. На дискетах ємністю 1.44 Мбайта є отвори 1 і 2. На дискетах ємністю 2.88 Мбайта (для них потрібні спеціальні дисководи) є три отвори (1, 2,3). Отвір 1 на всіх дискетах служить для захисту запису.
НГМД можуть використовувати одну або дві поверхні дискети - це залежить від використовуваного кількості голівок.
Головки можуть пересуватися вздовж поверхні дискети з допомогою крокового двигуна. Розрізняють НГМД, у яких крокові двигуни можуть зробити 40 і 80 кроків. У зв'язку з цим стандартні дискети можуть мати 40 або 80 доріжок на одній стороні. Для позначення типу дискети використовуються дволітерні мітки:
SS (single sided) - односторонні;
DS (double sided) - двосторонні;
SD (single density) - одинарна щільність;
DD (double density) - подвійна щільність;
QD (quadro density) - учетверенное щільність;
HD (high density) - висока щільність;
ED (Extra-High density) - надвисока щільність.
Обсяг що зберігається на дискеті інформації залежить як від конструкції дискети, так і від способу розміщення інформації на ній.
Перед першим використанням дискета розмічається (форматується). При цьому на неї наноситься службова інформація. Характер і місце знаходження службової інформації визначаються форматом. У кожній операційній системі є свої стандартні формати (які ця операційна система вміє читати і використовувати в роботі).
Кожна доріжка ділиться на частини - сектора. Всі доріжки містять одне і те ж кількість секторів. Ємність сектора - це те найменшу кількість даних, яке може бути записано на дискету (або зчитане з неї) за одну операцію введення-виведення.
Кількість доріжок, число секторів на одній доріжці, ємність одного сектора і кількість робочих поверхонь у дискети визначають її ємність.
B IBM PC використовуються дві робочі поверхні: 40 або 80 доріжок на одній поверхні; 8,9,15 або 18 секторів на одній доріжці; 128,256,512 або 1024 байта в одному секторі.
Однією з характеристик дискети є допустима щільність запису:
• поздовжня:
(SD) - нормальна: 24 TPI (tape per inch - мітки на дюйм);
(DD) - подвійна: 48 TPI;
(HD - high density) - учетверенное (Quadro density): 96 TPI;
• поперечна:
одинарна (20 доріжок);
подвійна (40 доріжок);
учетверенное (80 доріжок): (QD-9 обсягом 720 Кбайт), (QD-15 об'ємом 1,2 Мбайта (розмір сектора в QD-15 дорівнює 1 Кбайт)).
Для розширення можливостей DOS розроблені програми 800-сот і PU-ПОО.сот, які дозволяють працювати з нестандартними, форматами дискет.
Логічна структура диска: магнітний диск (гнучкий або жорсткий) перед першим використанням повинен бути відформатований. Під час форматування диска на його поверхні за допомогою магнітних головок робляться позначки: розмічаються доріжки та сектори на них, створюються керуючі області дискети.
Весь процес форматування ділиться на три частини: фізична розмітка, створення логічних структур та завантаження на диск операційної системи (тобто фізичне, логічне і системне форматування).
Фізичне форматування полягає в розмітці доріжок (trek) і секторів з нанесенням позначень секторів у виділених на треках службових областях. Сектора відокремлюються один від одного інтервалами. Початком відліку для розмітки диска є спеціальний отвір (індекс).
Доріжки нумеруються від 0 до N - 1 (де N - загальна кількість доріжок) від краю диска до центру. На фізичному рівні сектора нумеруються від 1 до ш.
Для форматів DS-8 і DD-8 інтервал 1 являє собою 32 байта "4Е", інтервал 2-22 байта "4Е", інтервал 3-80 байт "4Е". Кожен сектор включає в себе 574 байта.
Логічне форматування полягає в оформленні диска відповідно до стандартів операційної системи. Мета логічного форматування - створення на диску керуючих таблиць для обліку використання наявних ресурсів.
Службова область дискети заповнюється при форматуванні дискети завжди, системна область - тільки при створенні системної дискети. Розмір службової області складає 2% від загальної ємності дискети.
У IBM PC використовується кілька типів дисководів (НГМД), які дозволяють працювати лише з певними форматами.
Boot - містить блок початкового завантаження і займає 512d байт (200h).
На початку сектора знаходиться NEAR-перехід на програму початкового завантаження, потім розташовується таблиця, що характеризує формат дискети. Структура цієї таблиці у версіях DOS різна. До версії 4.0 таблиця містила параметри.
В кінці ВООТ-сектору містяться два ідентифікаційних байти: '55 'і' ААh '.
Таблиця 1
Структура ВООТ-сектора
| Зсув від початку сектора, байт | Довжина запису | Зміст |
| 0 | 3 | Команда переходу на програму початкового завантаження |
| 3 | 8 | Назва фірми - виробника ОС або програму форматування (довільна інформація) |
| Obh | 2 | Кількість байтів в секторі (200h) |
| Odh | 1 | Кількість секторів в кластері |
| Oeh | 2 | Кількість секторів перед FAT (1) |
| 10h | 1 | Кількість копій FAT (2) |
| 11h | 2 | Максимальна кількість 32-байтних елементів кореневого каталогу (70h) |
| 13h | 2 | Загальна кількість секторів на дискеті (200h) |
| 15h | 1 | FD-дескриптор носія (байт-описувач середовища носія даних) (табл.8.5) |
| 16h | 2 | Кількість секторів, займаних одним примірником FAT (2) |
| 18h | 2 | Кількість секторів на одній доріжці (9) |
| LAh | 2 | Число робочих поверхонь на дискеті (2) |
| Ich | 2 | Кількість "прихованих" секторів (00) |
| LEh | Початок програми завантаження |
Таблиця 2
Можливі значення байта-опису
| Значення байта FD | Діаметр дискети | Кількість сторін | Кількість секторів на доріжці | Тип формату |
| FF | 8 " | 2 | 8 | |
| FE | 8 " | l | 8 | |
| FD | 5 " | 2 | 9 | DS/DD-9 |
| FC | 5 " | l | 9 | SS/DD-9 |
| F9 | 5 " | 2 | 15 | DS/HD-15 |
| F8 | жорсткий диск | |||
Місце на диску, що відводиться кожному файлу, складається з послідовності (ланцюжки) кластерів. Номер першого кластера, в якому починається файл, вказується в кореневому директорії. У FAT відповідний пункт кластеру, містить номер наступного кластера, в якому знаходиться продовження файлу, і так далі "по ланцюжку". Останній кластер файлу зазвичай містить FFF. Наприклад, якщо файл розмістився в 3, 17 та 25 кластерах диска, то в кореневому каталозі для цього файлу буде вказано, що він розміщується в кластері № 3. В елементі FAT, відповідному третього кластеру, буде записано номер наступного кластера (17), в елементі FAT, відповідному кластеру № 17, буде міститися номер наступного кластера - 25, а в елементі FAT, відповідному кластеру № 25, буде записаний код останнього кластера- зазвичай FFF.
Кореневий каталог диска містить інформацію про файли і підкаталогах, розміщених на диску.
Кожний файл у каталозі описано з допомогою 32 байт, що утворюють елемент (рядок) каталогу. Кожен сектор каталогу містить 512/32 = 16 рядків. В одній з них (звичайно в першій) може бути записано ім'я диска (мітка тому).
Ім'я файлу та його розширення записуються в кодах ASCII. Під час запису імені диска ці два поля об'єднуються, тобто мітка тому може містити 11 символів. Невикористані байти перших двох полів заповнюються символами "пробіл". Перший байт поля імені файлу використовується для позначення стертих файлів (Нех.код 'Е5') та вільних рядків в каталозі ('00 ').
Параметри каталогу: час, дата, номер першого кластера, довжина файлу записуються, починаючи з молодшого байта. Наприклад, при довжині файлу 513d байт (201h) запис у полі даних каталогу буде: 01 02 00 00. Читати цю запис треба побайтно, справа наліво.
Накопичувач на жорсткому магнітному диску (НМД) має той же принцип дії, що і НГМД, але відрізняється тим, що в ньому магнітний носій інформації є незнімним і складається з кількох пластин, закріплених на загальній осі (пакета магнітних носіїв).
Кожну робочу поверхню такої конструкції обслуговує своя головка. Якщо у НГМД головка під час роботи стикається з поверхнею дискети, то в НМД головки під час роботи знаходяться на невеликій відстані від поверхні (десяті частки мікрона). При усуненні контакту головки з поверхнею диска з'явилася можливість збільшити швидкість обертання дисків, а отже, підвищити швидкодію зовнішнього ЗУ.
Запис і читання інформації на жорсткому магнітному диску виробляються за допомогою магнітних головок, які під час читання-запису нерухомі. Магнітне покриття кожній поверхні диска під час читання-запису переміщається щодо голівки. Магнітний "слід" на поверхні диска, що утворився при роботі головки на запис, утворює кільцеву траєкторію - доріжку (trek). Доріжки, розташовані один під одним на всіх робочих поверхнях магнітного носія, називаються циліндром.
Магнітні головки при роботі НМД можуть переміщатися, налаштовуючись на необхідну доріжку. Перед початком експлуатації пакет магнітних дисків форматується:
на ньому розмічаються доріжки (ставиться маркер початку доріжки і записується її номер), наносяться службові зони секторів на доріжках. Для запису-читання інформації контролеру НМД передається адреса: номер циліндра, номер робочої поверхні циліндра, номер сектора на обраній доріжці. На підставі цього магнітні головки переміщаються до потрібного циліндра, очікують появи маркера на початку доріжки, очікують появи необхідного сектора, після чого записують або читають інформацію з нього. Незважаючи на те, що всі магнітні головки встановлені на необхідний циліндр, працює в кожен даний момент тільки одна головка.
Через малу відстань між секторами і високої швидкості обертання пакету дисків схеми керування не завжди встигають перемкнутися на читання-запис наступного сектора (якщо зчитувальні-записувані сектора слідують один за одним). У цьому випадку після обробки одного сектора доводиться чекати, поки диск зробить цілий оборот і до голівок підійде потрібний сектор. Щоб уникнути цього, у разі форматування використовується чергування (interleaving) секторів: послідовність нумерації секторів на доріжці задається таким чином, що наступний по порядку номер сектора належить не наступного з фізичного розміщення сектору, а через "k" секторів (де k - фактор чергування). Фактор чергування при форматуванні задається таким чином, щоб система управління НМД забезпечила обробку з послідовними номерами без тривалого очікування (занадто маленький k призводить до "проскакування" необхідного сектора і очікування нового витка, занадто велике значення k також Приводить до очікування, тому що схема управління вже відпрацювала, а потрібний сектор все ще не підійшов до голівки).
Оскільки фізично НМД різних фірм можуть бути влаштовані по-різному, виникає проблема сумісності НМД з мікропроцесорним комплектом ЕОМ. Проблема ця вирішується за допомогою стандартизації інтерфейсів для накопичувачів на жорстких магнітних дисках.
Основною характеристикою НМД є їх ємність, яка найбільшою мірою залежить від щільності запису, у свою чергу, в значній мірі залежна від рівня технології. Найбільш результативним для підвищення щільності запису стало застосування магніторезистивні головок, які відомі і застосовуються вже давно, але по-справжньому масовою продукцією довгий час не були з-за великий капіталомісткості їх виробництва. Крім збільшення ємності диска підвищення щільності запису призводить і до збільшення швидкості зчитування-запису даних при незмінних діаметрі і швидкості обертання носія.
Доступний зараз рівень технології дозволяє за рахунок використання магніторезистивного головок виробляти на 3.5 "НМД з інтерфейсами ЕЮЕ і SCSI накопичувачі місткістю 1.25,1.7 і 2.2 Гб і ставить на порядок денний збільшення їх ємності до 64 Гбайт. Швидкість передачі даних при використанні магніторезистивні головок зросла зі звичайною 3-5 Мбайт / с до 7.7-13.8 Мбайт / с.
Накопичувач на жорсткому магнітному диску
Накопичувач на жорсткому магнітному диску (НМД) має той же принцип дії, що і НГМД, але відрізняється тим, що в ньому магнітний носій інформації є незнімним і складається з кількох пластин, закріплених на загальній осі (пакета магнітних носіїв).Кожну робочу поверхню такої конструкції обслуговує своя головка. Якщо у НГМД головка під час роботи стикається з поверхнею дискети, то в НМД головки під час роботи знаходяться на невеликій відстані від поверхні (десяті частки мікрона). При усуненні контакту головки з поверхнею диска з'явилася можливість збільшити швидкість обертання дисків, а отже, підвищити швидкодію зовнішнього ЗУ.
Запис і читання інформації на жорсткому магнітному диску виробляються за допомогою магнітних головок, які під час читання-запису нерухомі. Магнітне покриття кожній поверхні диска під час читання-запису переміщається щодо голівки. Магнітний "слід" на поверхні диска, що утворився при роботі головки на запис, утворює кільцеву траєкторію - доріжку (trek). Доріжки, розташовані один під одним на всіх робочих поверхнях магнітного носія, називаються циліндром.
У жорстких МД різних фірм використовуються різні матеріали для магнітного покриття: диски ранніх конструкцій мали оксидне покриття (окис заліза), сучасні диски - кобальтових покриття. Оксидне покриття наносилося на поверхню диска у вигляді магнітного лаку, який після висихання утворював досить товстий магнітний шар. Забезпечити стійку запис у такому шарі можна було за рахунок тривалого впливу електромагнітним полем. Тому магнітні "сліди" на поверхні диска виходили великого розміру, що призводило до невисокої щільності запису і низькому швидкодії. Для збільшення ємності магнітного диска доводилося збільшувати його розміри.
Кобальтові покриття наноситься на поверхню диска методом напилення. При цьому утворюється тонка магнітна плівка, на яку легше впливати для утворення магнітних слідів. Розміри магнітних слідів зменшилися, що дозволило збільшити подовжню і поперечну щільності запису. Збільшення подовжньої щільності запису дозволило збільшити ємність доріжки, а збільшення поперечної щільності запису - кількість доріжок на поверхні диска. Диски тієї ж ємності зменшилися в розмірах.
Стандарт на фізичне розміщення інформації на жорсткому магнітному диску м'якше, ніж для НГМД, так як гнучкі диски повинні читатися однаково на дисководах різних фірм, у той час як жорсткий магнітний диск має вбудовану в нього систему управління. При роботі з жорстким магнітним диском вбудована система управління вирішує питання фізичного розміщення інформації і часто недоступна для зовнішнього втручання. Наприклад, зовнішні і внутрішні доріжки магнітного диска мають різну довжину. Якщо їх зробити однакової ємності й писати інформацію з однаковою щільністю запису, то на зовнішніх доріжках залишається багато вільного місця. Деякі фірми при виготовленні жорстких дисків роблять доріжки різної ємності. Але для того щоб стандартні операційні системи могли працювати з такими дисками, вбудований в них контролер здійснює перерахунок адрес; при цьому фізично на диску є менша кількість доріжок, ніж здається операційній системі (так як операційна система налаштована на роботу з доріжками однаковою ємності).
Жорсткі диски роблять герметичними - мала відстань (зазор) між робочою поверхнею і магнітною головкою має бути захищене від пилинок, щоб уберегти тонкий напиляний шар кобальту від стирання. Магнітна головка під час роботи не повинна торкатися поверхні диска і в той же час - знаходитися від неї на відстані в частки мікрона. Найбільш поширений спосіб задоволення обох умов-застосування "повітряної подушки": в магнітній голівці робляться отвори, через які в робочий зазор в напрямку магнітного диска нагнітається стиснене повітря - він і є демпфером (повітряною подушкою), що не дозволяє магнітної голівці "притиснутися" до поверхні диска. Повітря перед нагнітанням в зазори проходить ретельне очищення від пилу за допомогою спеціальних фільтрів.
Магнітні головки при роботі НМД можуть переміщатися, налаштовуючись на необхідну доріжку. Перед початком експлуатації пакет магнітних дисків форматується:
на ньому розмічаються доріжки (ставиться маркер початку доріжки і записується її номер), наносяться службові зони секторів на доріжках. Для запису-читання інформації контролеру НМД передається адреса: номер циліндра, номер робочої поверхні циліндра, номер сектора на обраній доріжці. На підставі цього магнітні головки переміщаються до потрібного циліндра, очікують появи маркера на початку доріжки, очікують появи необхідного сектора, після чого записують або читають інформацію з нього. Незважаючи на те, що всі магнітні головки встановлені на необхідний циліндр, працює в кожен даний момент тільки одна головка.
Через малу відстань між секторами і високої швидкості обертання пакету дисків схеми керування не завжди встигають перемкнутися на читання-запис наступного сектора (якщо зчитувальні-записувані сектора слідують один за одним). У цьому випадку після обробки одного сектора доводиться чекати, поки диск зробить цілий оборот і до голівок підійде потрібний сектор. Щоб уникнути цього, у разі форматування використовується чергування (interleaving) секторів: послідовність нумерації секторів на доріжці задається таким чином, що наступний по порядку номер сектора належить не наступного з фізичного розміщення сектору, а через "k" секторів (де k - фактор чергування). Фактор чергування при форматуванні задається таким чином, щоб система управління НМД забезпечила обробку з послідовними номерами без тривалого очікування (занадто маленький k призводить до "проскакування" необхідного сектора і очікування нового витка, занадто велике значення k також Приводить до очікування, тому що схема управління вже відпрацювала, а потрібний сектор все ще не підійшов до голівки).
Стриммер
Стриммерам називається зовнішній пристрій ПЕОМ для запису і відтворення цифрової інформації на касету з магнітною стрічкою. Основне їх призначення - архівування рідко використовуваних великих масивів інформації, резервне копіювання. Це пристрій називається "floppy tape". Воно може підключатися до контролера НГМД.Пристрої, що працюють у цьому стандарті (стандарт розроблений для невеликих локальних мереж, а також для "неорганізованих" користувачів), випускаються різними фірмами. Наприклад, фірма Colorado Memory Systems випускає стриммерів Jumbo 120 і Jumbo 250. Швидкість передачі інформації в Jumbo 120 - 250 і 500 Кбайт / с, що збігається зі стандартними можливостями контролера НГМД.
За конструктивним виконанням стриммерів випускаються внутрішніми і зовнішніми. Програмна підтримка цих стриммерів дозволяє стискати інформацію до 6 разів (у середньому - у 2 рази).
Контролери цієї фірми виконані за технологією Plug & Play (95% необхідних параметрів визначається програмним шляхом автоматично).
Як стриммерів може бути використаний відеомагнітофон - в Росії випускаються плати "Арвід
Оптичні пристрої, що запам'ятовують
Компакт-диск СDROM (Compact Disk - Read Only Memory) містить інформацію тільки в цифровому вигляді. Диск має прозору полікарбонатну основу товщиноюКомпакт-диск CD-ROM/XA (eXtended Architecture) відрізняється від CD-ROM тим, що інформація перед нанесенням на диск піддається стисненню. Диск може містити двійкові коди, графіку, відео, текст, звукові дані.
DVD (digital versatile disc) - оптичні диски, подібні CD. Диски DVD можуть зберігати в 26 разів більше даних, у порівнянні зі звичайним CD-ROM.Стандартний одношаровий, однобічний диск DVD може зберігати 4.7GB даних. Але це не межа - DVD можуть виготовлятися по двошаровому стандарті, що дозволяє збільшити ємність збережених на одній стороні даних до 8.5GB. Крім цього, диски DVD можуть бути двосторонніми, що збільшує ємність одного диска до 17GB.
Флеш-пам'ять - особливий вид енергонезалежній перезаписувати напівпровідникової пам'яті.
· Енергонезалежна - не вимагає додаткової енергії для зберігання даних (енергія потрібна тільки для запису).
· Жорсткий - допускає зміна (перезапис) збережених у ній даних.
· Напівпровідникова (твердотільна) - не містить механічно рухомих частин (як звичайні жорсткі диски або CD), побудована на основі інтегральних мікросхем (IC-Chip).
На відміну від багатьох інших типів напівпровідникової пам'яті, осередок флеш-пам'яті не містить конденсаторів - типова осередок флеш-пам'яті складається всього-на-всього з одного транзистора особливої архітектури. Осередок флеш-пам'яті прекрасно масштабується, що досягається не тільки завдяки успіхам у мініатюризації розмірів транзисторів, а й завдяки конструктивним знахідкам, що дозволяє в одній клітинці флеш-пам'яті зберігати декілька біт інформації.
Cписок використаної літератури
1. Л. Клюшник Нова енциклопедія персонального комп'ютера / Л. Клюшник. - М.: «ЕКСМО», 2000. - 114 с.
2. С.В. Симонович. Інформатика: Базовий курс 2-е вид. / С.В. Симонович Питер, 2005. - 92 с.
3. http://dvoika.net