Внешняя память. Внешняя память
 Скачать 271.38 Kb.
|
Внешняя памятьВнешняя память - это память, реализованная в виде внешних (относительно материнской платы) запоминающих устройств (ВЗУ) с разными принципами хранения информации. ВЗУ предназначены для долговременного хранения информации любого вида и характеризуются большим объемом памяти и низким по сравнению с ОЗУ быстродействием. Под внешней памятью компьютера подразумевают обычно как устройства для чтения / записи информации -накопители, так и устройства, где непосредственно хранится информация - носители информации. К   ак правило, для каждого носителя информации существует свой накопитель. А такое устройство как винчестер, совмещает в себе и носитель, и накопитель.Носителями информации во внешней памяти современных компьютеров являются магнитные и оптические диски, магнитные ленты и некоторые другие. Основными типами устройств внешней (долговременной) памяти по способу записи являются:  В персональных компьютерах к устройствам внешней памяти относятся: Накопители на гибких магнитных дисках, предназначенные для чтения / записи информации на гибкие диски (дискеты); Накопители на жестких магнитных дисках, или винчестеры; дисководы для работы с лазерными (оптическими) дисками; стримеры, предназначенные для чтения / записи информации на магнитные ленты; Магнито-оптические дисководы для работы с магнито-оптическими дисками; Устройства энергонезависимой памяти (флэш-память). По типу доступа к информации устройства внешней памяти делятся на два класса: Устройства прямого (произвольного) доступа. В устройствах прямого (произвольного) доступа время обращения к информации не зависит от места ее расположения на носителе. Например, чтобы прослушать песню, записанную на грампластинке, достаточно установить звукосниматель проигрывателя в место на пластинке, где записана песня. Устройства последовательного доступа. В устройствах последовательного доступа такая зависимость существует. Например, время доступа к песне на аудиокассете зависит от местоположения записи. Для ее прослушивания необходимо предварительно перемотать кассету до того места, где записана песня.  Емкость (объем) - максимальное количество информации (объем данных), который можно записать на носитель. Быстродействие определяется временем доступа к нужной информации, временем ее считывания/записи и скоростью передачи данных. Емкость внешней памяти в сотни и тысячи раз превышает емкость оперативной памяти или вообще неограниченная, когда речь идет о накопителях со сменными носителями. Но обращение к внешней памяти требует гораздо большего времени, так как быстродействие внешней памяти существенно меньше, чем оперативной. ВНЕШНИЕ ЗАПОМИНАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА 1. ПАМЯТЬ НА ГИБКИХ МАГНИТНЫХ ДИСКАХ Долговременным хранилищем информации является не только память. Это понятие охватывает множество различных видов устройств. Поскольку первой технологией запоминания, которая нашла широкое применение в ПК, был накопитель на дискетах, то PC был в основном сконструирован таким образом, чтобы иметь представление обо всех остальных устройствах хранения информации, включая CD-ROM и жёсткий диск. Время доступа для этих ЗУ составляет миллисекунды, а для элементов ОП – наносекунды. Прежде чем переходить к запоминающим устройствам, которые кажутся PC похожими на диски, сначала следует получить представление о дисковых накопителях для PC. Первыми такими накопителями были дисководы гибких дисков (флоппи дисководы). Впоследствии появились жёсткие диски, а затем и сменные дисководы различных типов. Рассмотрим важнейшие запоминающие устройства и соответствующие носители информации, которые необходимы системе для её нормального функционирования. Все приводы РС не могут самостоятельно управлять обменом данными. В качестве посредника между приводом и РС используется контроллер. Дисководы (Floppy Disk Drive, FDD) являются первыми из периферийных устройств РС. В качестве носителя информации применяются дискеты (Floppy) диаметром 3,5'' и 5,25''. Оба типа дисководов функционируют по одним принципам (см. [1]). Первый дисковод разработал Алан Шугарт в 1967 году в лаборатории фирмы IBM в городе Сан-Хосе (штат Калифорния). Диск был диаметром 8'' и размещался в защитном чехле. Его ёмкость была 1 Мбайт. С 1971 года начали такие разработки и другие фирмы. Диаметры дискет колебались от 2 до 12'', но стандартом остались 8'', 5,25'' и 3,5''. Информация на дискете запоминается путём изменения её намагниченности. Изменение поля ориентирует магнитные частицы дискеты в направлении «север-юг» или «юг-север» – это состояние «1» и «0». Конструктивно FDD состоит из рабочего двигателя, рабочих головок и управляющей электроники. Двигатель включается только тогда, когда в дисководе есть дискета и защёлкнута задвижка. Двигатель обеспечивает постоянную скорость вращения 300 об/мин или 360 об/мин. Есть две комбинированные головки – для чтения и записи каждая. Они располагаются над рабочей поверхностью дискеты. Позиционирование головок выполняется при помощи двух двигателей. Электронные схемы чаще размещены с нижней стороны дисковода. Они выполняют функции передачи сигналов к контроллеру, т. е. отвечают за преобразование информации, которую считывают или записывают головки. На всех дисководах есть 2 разъёма для подключения к РС: 34-жильный плоский информационный подключают к контроллеру и питающий разъём +5 В, но по кабелю подают и +12 В для винчестера. Нестандартные дисководы объединяют в одном корпусе FDD 5,25'' и 3,5''. Они идентичны по своим размерам дисководу FDD 5,25'' и используются в корпусах Slimline – это дешевле, чем приобретать 2 дисковода, но здесь установлен жёсткий приоритет: FDD 5,25'' – А:, FDD 3,5'' – B:. Появился новый стандарт для дискет 3,5'' ёмкостью 2,88 Мбайт. Это EHD-дискеты (Extra High Density), но для них нужен свой диcковод и поддержка BIOS. Для записи и чтения информации дискету разбивают на определённые участки, т.е. создаётся логическая структура. Это достигается форматированием дискеты. Дискета разбивается на 80 дорожек и 18 секторов. Дорожки – это сплошные концентрические кольца, а секторы – это как бы куски торта. В DOS в сектор записывают 512 байт, в других ОС свои размеры секторов. Ёмкость дискеты вычисляют по формуле (она же используется и в винчестерах): Ёмкости всей дискеты = число сторон * число дорожек на стороне *число секторов на дорожке * число байт в секторе. Для FDD 3,5'' ёмкость = 2 * 80 * 18 * 512 = 1 474 560 байт, но пользователю доступен не весь объём, так как ОС разбивает дискету на две части: системную и область данных. В системной области располагаются: загрузочная запись диска, 2 копии таблицы размещения файлов (FAT) и корневой каталог файлов. Нулевая дорожка первого сектора нулевой стороны диска является загрузочным сектором – здесь находится программа для загрузки системы для системной дискеты. Таблица размещения файлов (FAT) содержит описание дискеты. В FAT отражается каждое изменение данных, хранящихся на дискете. Для управления областью данных диска ОС разделяет её на кластеры. Для каждого типа диска размер корневого каталога фиксирован. Каждый элемент каталога имеет длину 32 байт, в одном секторе размещают 16 элементов, а на дискете 3,5'' выделено 14 секторов под корневой каталог:16 * 14 = 224 файла. На жёстких дисках для корневого каталога обычно выделяют 32 сектора. Диск может располагать файлы фрагментированно, это приводит к увеличению времени доступа, поэтому надо проводить дефрагментацию с помощью специальных утилит. В последних моделях РС контроллер FDD интегрирован в Chipset, а на материнской плате есть специальный разъём для подключения кабеля. На 34-жильном кабеле есть 6 перекрученных жил для присвоения разных имён приводам FDD (это жилы с 10 по 16). Современные контроллеры поддерживают 2 FDD, скорость обмена данными в них от 62 Кбайт/с до 125 Кбайт/с (последняя для дискет EHD). 2. ПАМЯТЬ НА ЖЁСТКИХ ДИСКАХ Т.к. дискеты запоминают небольшой объём информации, то вынуждены были разработать ВЗУ с большим объёмом хранящихся данных – HDD. Первый накопитель на жёстких дисках (Hard Disk Drive, HDD) называемый иначе «винчестер», установленный в РС, имел емкость 10 Мбайт, сейчас объём НЖМД уже достиг 500 Гбайт (см. [1]). В 1979 году Файнис Коннер и План Шугарт основали фирму Seagate Technology и организовали выпуск жёстких 5'' дисков. Первый ST-506 был ёмкостью 6 Мбайт, в 1982 году был разработан ST-412 ёмкостью 12 Мбайт. Шугарт разработал интерфейс SCSI, используемый и сейчас. Винчестеры имеют, по сравнению с дискетами, два достоинства: Ёмкость намного больше (для хранения 420 Мбайт необходимо 290 дискет 3,5''). Время доступа на порядок меньше, чем для дискет. Но винчестеры предназначены для стационарной установки в РС – это недостаток. Все HDD с форм-фактором 3,5'' имеют размеры корпуса 41,6 * 101 * 146 мм. На всех РС типа Desktop применяют этот форм-фактор. Форм-фактор 5,25'' используется сейчас редко. Дисковод HDD половинной высоты (2,6'') встречается тоже редко – он используется только в Notebook. По конструкции НЖМД похож на дискету (см. рис. 8). На НЖМД информация также записывается на магнитный слой диска, но сам диск сделан из жёсткого материала, чаще это алюминий. В корпусе из прессованного алюминия объединены такие элементы винчестера, как управляющий двигатель, носитель информации (диски), головки чтения/записи и электроника. Винчестер состоит из нескольких одинаковых дисков, расположенных друг над другом. На каждый диск пара головок, которые позиционируются шаговым двигателем. Все головки перемещаются одновременно, а потому в логической структуре диска есть понятие цилиндра. Скорость вращения шпинделя у двигателя современного винчестера может быть 7 200 об/мин, 12 000 об/мин или 15 000 об/мин. Шпиндель вращается непрерывно, даже когда к нему нет обращения. Корпус герметичный, но вакуума в нём нет, иначе не было бы воздушной подушки. Головки не могут касаться поверхности – между ними есть расстояние примерно 0,00005 – 0,00001 мм. Внутри корпуса есть щель, которая снабжена микрофильтром для защиты от пыли.  Рис. 8. Конструкция винчестера Приводы жёстких дисков имеют следующую классификацию: MFM, RLL, ESDI, IDE, SCSI. Винчестер всегда соединён с контроллером, который выполняет приём, передачу и обработку сигналов от HDD. Привод MFM использовался в PC типа ХТ и AT 286. Это винчестеры фирмы Seagate ST 225 объёмом 21,4 Мбайт и временем обращения 65 мс и ST 251 (42,8 Мбайт, 28 мс) – винчестер 5,25'' половинной высоты (2,6''). Приводов RLL-винчестеров уже нет, но методы записи из них и сейчас используют почти во всех типах винчестеров. Был ST 238R, он не отличался от ST 225, но информация кодировалась по-другому. Приводы ESDI-винчестеров подключают 34-жильным (управляющим) кабелем и 20-жильным (информационным) кабелем. Обычно они полной высоты в корпусе 5,25''. Они работают с числом секторов на дорожке до 53 и достигли ёмкости 100 Мбайт. У винчестеров AT-BUS IDE (Integrated Drive Electronics) управляющая электроника (это видно уже из названия) расположена не в контроллере, а в винчестере. Здесь приём и передача сигналов максимально согласованы. Эти винчестеры связаны с контроллером 40-жильным плоским кабелем. IDE HDD на низком уровне форматируют на заводе, а потому остаётся только: а) записать в CMOS Setup его параметры; б) разбить винчестер на разделы; в) отформатировать его средствами ОС. Контроллер IDE HDD обрабатывает данные совместно с шиной ввода/вывода. А потому нужна их координация, т.е. частота тактового сигнала шины ввода/вывода должна соответствовать быстродействию HDD. Частота здесь 10 МГц и выше, но всегда равна части тактовой частоты процессора, которая устанавливается в Standard CMOS Setup. Контроллер SCSI для винчестера имеет самую высокую скорость обмена данными, но достоинство и в самой системе SCSI. Контроллер SCSI Host-адаптера может управлять не только винчестером, но и всеми периферийными устройствами, подключёнными к нему и поддерживающими протокол SCSI. Это могут быть приводы CD-ROM, сканеры, стримеры и т.п. (у них есть свой логический номер). У SCSI Host-адаптера есть встроенный BIOS, а потому нет обращения к BIOS PC. Он конфигурируется в CMOS Setup как Not Installed и подключается к контроллеру 50-жильным плоским кабелем. Сегодня минимальная ёмкость винчестера 2 – 3 Гбайт, но можно приобрести винчестер и объёмом до 500 Гбайт. Время для копии информации исчисляется 15 – 20 мс, но есть модели, где это время меньше 10 мс. Время позиционирования головок на дорожке равно 3 мс. Максимальная скорость передачи данных = количеству секторов на дорожке * 512 * скорость вращения диска / 60. Результат делят на 60, так как скорость вращения измеряется в об/мин, а результат – в байт/с. В контроллере винчестера есть своя кэш-память, которая хранит прочитанные с упреждением данные. Её объём может быть 512, 1 024, 2 048 Кбайт. Сегодня максимальный её объём 8 Мбайт. Рассмотрим современные жёсткие диски, подключаемые к интерфейсу Serial ATA. Модель Western Digital WD 1 JD выпустила диск ёмкостью 149,1 Гбайт со скоростью вращения шпинделя 7 200 об/мин с объёмом кэша 8 Мбайт. У модели Maxtor MaxLine PlusII ёмкость 233,8 Гбайт при всех остальных таких же параметрах, а у модели Seagate BarracudaV ST3120023AS ёмкость только 111,8 Гбайт. Сейчас очень широко используют внешние жёсткие диски. Рассмотрим несколько их моделей. Модель WD Media Center WDXF2500JB имеет номинальный объём 250 Гбайт, интерфейс FireWire/USB 2.0 и формат 3,5 дюйма при скорости вращения 7 200 об/мин. Его габариты 219х154х44 мм. Модель Maxtor One Touch имеет такие же параметры, но размеры 210х140х41 мм. Модель IDX ZIV2 Pro имеет интерфейс только USB 2.0 и габариты 125х72х11 мм. Подключение к порту FireWire даёт лучшие результаты производительности, чем к USB 2.0, т.к. по-разному организована передача данных. Французская компания Archos выпустила самый маленький внешний накопитель на основе жёсткого диска ARCDISK. Его вес 40 г, а размеры 47,5х43,5х14 мм. Подключают к компьютеру через интерфейс USB 2.0, не требует внешнего питания и способен вместить в себя 4 Гбайт информации. Фирма Hitachi разработала жёсткий диск Deskstar 7K500. Подключается интерфейсом S-ATA II. Содержит 5 пластин и 500 Гбайт информации. 3. УСТРОЙСТВА МАССОВОЙ ПАМЯТИ НА СМЕННЫХ НОСИТЕЛЯХ 3.1. Дисководы лазерных дисков с приводом CD-ROM Компакт-диски CD (Compact Disks), использовавшиеся для аудиоаппаратуры, были модифицированы для применения в РС. Рассмотрим самые распространённые устройства массовой памяти на сменных носителях. Описание их работы приведено в [1]. Самым распространённым является CD-ROM. Приводы CD-ROM работают не так, как все электромагнитные носители информации. При записи компакт-диск обрабатывается лазерным лучом (без механического контакта), выжигающим тот участок, который хранит единицу, и оставляет нетронутым тот участок, который хранит логический ноль. В результате чего на поверхности образуются маленькие углубления – так называемые питы (Pits). Толщина компакт-диска составляет 1,2 мм, а диаметр – 120 мм. Диск изготавливается из поликарбоната, который покрыт с одной стороны тонким металлическим отражающим слоем (алюминия, реже золота) и защитной плёнкой специального прозрачного лака. Недостаток HDD состоит в том, что он жёстко закреплён внутри системного блока, а иногда необходимо переносить устройство на другие PC. Дисководы CD-ROM обслуживают лазерные диски CD-ROM, а также лазерные аудиодиски CD-R или CD-RW. Объём информации CD-ROM650 Мбайт и 700 Мбайт. Недостатки: а) нет записи; б) одна дорожка в форме спирали от внутренней области к периферии. Вставляют в отсек 5,25''. Скорость считывания у них сравнивается с аудиодисками – они приняты за единицу измерения. Их скорость 150 Кбайт/с. У CD-ROM стоит, например, 24х, т.е. 24 * 150 Кбайт/с. В последних моделях скорость достигает уже 52х. Поверхность разделена на 3 области. 1. Входная директория (Lead in) – область в форме кольца, ближайшего к центру диска (ширина 4 мм). В ней содержится оглавление, адреса записей, число заголовков, суммарное время записи (объём), название диска. 2. Область данных. 3. Выходная директория (Lead out) имеет метку конца диска. Т.к. в системной области записаны сразу адреса файлов, то для доступа к данным необходимо преобразование форматов. Это делает специальный драйвер MSCDEX.EXE. Второй драйвер специализированный и поставляется вместе с приводом. 3.2. Приводы лазерных дисков с функцией записи Диск CD-R допускает одну запись (Recordable), а на CD-RW (CD-Rewritale) можно писать многократно. Также обозначают и приводы для них. На CD-R отражающий слой выполнен из золотой или серебряной плёнки. Между ним и прозрачной поликарбонатной основой расположен слой из органического материала, темнеющего при нагревании. Здесь лазерный луч нагревает точки записи, они темнеют и не пропускают свет к отражающему слою, что аналогично пятнам. Может использовать набор дорожек различных типов. Запись в CD-R должна идти беспрерывно, иначе диск портится. Она ведётся при помощи специальных программ – Easy CD Creator, Nero, CD Publisher и т.п. Для чтения дисков CD-RW на приводе должна быть спецификация Multi Read, а это поддерживается аппаратно – должен быть привод с автоматической регулировкой усиления фотоприёмника. Запись дисков CD-R и CD-RW выполняется при помощи специальных программ, поддерживающих различные режимы записи, которые, в свою очередь, связаны с физическими и логическими форматами, в которых записывается диск. Существует три основных режима записи Track-at-Once (TAO), Disc-at-Once (DAO) и Packet Writing. В режиме TAO (одна дорожка за один приём) записывающий лазер выключается после записи каждой дорожки и снова включается, если надо записать ещё одну. Дорожки разделяются промежутками – сериями специальных блоков run-in, run-out и link, предназначенных для связывания дорожек между собой. Стандартный промежуток между дорожками содержит 150 таких блоков (2 с). Все современные приводы CD-R поддерживают этот режим, но в новых моделях размер промежутка между дорожками можно установить вручную, если есть соответствующее программное обеспечение. Его можно установить в диапазоне от 0,03 до 8 с. В режиме TAO записывают многосессионные диски формата CD-ROM, допускающие последующую дозапись данных. В режиме DAO (весь диск за один приём) одна или более дорожек записываются без выключения лазера и диск закрывается. Это диски CD-ROM с любым файловым диспетчером, но дозапись здесь осуществить невозможно, т.к. требуется чистый диск. Режим Packet Writing записывает данные порциями по 7 блоков. Этот метод основан на стандартной спецификации UDF. Лазер здесь включается и отключается в промежутках между блоками, записывая 2 run-out, 4 run-in и 1 link. Данные помещаются в буфер, а если данные закончатся, то лазер отключится, а при появлении данных запись продолжится с места, где была прервана. В этом режиме пакет данных может быть фиксированной или переменной длины. Фиксированная длина подходит для дисков CD-RW, т.к. там поддерживается выборочное стирание, но пакет размером 32 Кбайт , что приводит к расточительному использованию пространства на диске. Стандартная ёмкость дисков CD-RW, отформатированных под этот режим только 500 Мбайт. Режим переменной длины используется в дисках CD-R, т.к. в них не контролируется свободное пространство. Помимо сессионного метода для записи CD-RW может применяться и предварительное форматирование, что позволяет использовать его как обычный сменный диск и не требуется ничего другого, кроме драйвера привода с поддержкой файловой системы UDF (например, Adaptec Direct CD) и программы начальной разметки. Система UDF поддерживается с Windows’98. Дисковод CD-RW позволяет работать с любым лазерным диском. Но скорость ниже, чем у CD-ROM: 48х (в последних моделях есть и 52х), а скорость записи в 2 – 3 раза ниже скорости чтения. 3.3. Лазерные диски повышенной плотности Диск DVD (Digital Versatile Disk) – цифровой многоцелевой диск. Тип, как у CD, но плотность записи выше – ёмкость самого простого DVD примерно 4,7 Гбайт. Виды дисков DVD-ROM, DVD-R, DVD+R и DVD-RAM. Последний является перезаписываемым с объёмом 2,6 Гбайт и скорости перезаписи 4х, 8х, 12х, 16х или 24x. Работа всех DVD описана в [1]. Диск DVD-R и DVD+R – записываемый диск с ёмкостью 3,9 Гбайт. Диск DVD-ROM штампованный. Он может быть двухслойным и двусторонним – на разной глубине своя информация. Рассмотрим, как они маркируются: однослойные – SL (Single Layer), односторонние – SS (Single Sided), двусторонние – DS (Double Sided), двухслойные – DL (Double Layer). Двухслойный диск увеличивает емкость в 1,8 раза, а двухсторонний – в 2 раза. Примеры: DVD5 (SS/SL – 4,7 Гбайт); DVD9 (SS/DL – 8,5 Гбайт), DVD10 (DS/SL – 9,4 Гбайт), DVD18 (DS/DL – 17 Гбайт). Лазерные диски чаще используются для записи видеофильмов со встроенной локализацией. Появились новые комбинированные приводы, совмещающие в себе CD-ROM, CD-RW, DVD-R, DVD+R и DVD-RW. 3.4. Дисководы ZIP, JAZ, ORB Диски, обслуживаемые устройством ZIP, по объёму больше обычных дискет, но используется технология магнитных носителей. Дисководы ZIP бывают с объёмом 100, 250 и 750 Мбайт (см. [1]). Последние два дисковода совместимы с дисками 100 Мбайт, но работают медленно. К PC подключают через интерфейсы IDE, SCSI или через параллельный порт. Последнее подключение снижает производительность. Дисковод ZIP-250 выпускает фирма IOMEGA. Он снабжён интерфейсом IDE и является стандартным устройством, которое распознаётся системой Windows. Фирма IOMEGA выпускает ещё дисковод JAZ, но он с жёсткой дисковой пластиной, а ZIP – с гибкой. Ёмкость JAZ 540, 1 070 Мбайт и 2 Гбайт. Есть ещё дисковод ORB Drive фирмы Castlewood – разработан в 1997 году. Его ёмкость – 2 Гбайт, скорость чтения данных – до 12 Мбайт/с. Скорость вращения 5 400 об/мин. Поддерживает все существующие интерфейсы. 3.5. Дисковод LS-120 Дисковод LS – Laser Servo работает со специальными магнитными дисками. Для разметки диска и позиционирования головок используют лазерный оптический привод. Обмен данными ведётся записью и считыванием с обычной магнитной дорожки. Параллельно ей проложена специальная серводорожка, которая используется для позиционирования головок. Объём 120 Мбайт. Иначе его называют Floptical дисковод. Его достоинство – совместимость со стандартными дискетами 1,44 Мбайт. В качестве интерфейса используется параллельный порт или IDE. В последнем случае он может быть загрузочным. 3.6. Дисковод магнитооптических дисков Этот диск чаще всего используется в рекламе или дизайнерском бюро. Привод магнитооптических дисков MO – Magneto Optical представляет собой магнитный носитель с оптическим и лазерным управлением [1]. Существуют следующие форматы МО дисков: - односторонние диски 3,5'' (ёмкость 128 и 230 Мбайт); - двухсторонние диски 3,5'' (ёмкость 600 и 650 Мбайт); - 2,5'' диски Mini Disk Date фирмы SONY (ёмкость 140 Мбайт); - 12'' диски фирмы Maxell – односторонние объёмом 3,5 Гбайт и двухсторонние объёмом 7 Гбайт (используются в системах архивирования и в библиотеках); - 5,25'' диски фирмы Hitachi (объём 1,7 и 2 Гбайт). В них дорожки с информацией образуют единую спираль, разделённую на секторы. Для МО дисков малой ёмкости используется технология CAV – постоянная угловая скорость (Constant Angular Velocity), а для дисков большого объёма – ZCAV (Zoned CAV) – зонная постоянная угловая скорость. Они могут быть встроенными и внешними. Принцип записи информации в дисководах магнитооптических дисков аналогичен тому, что применяется в НЖМД, но область записи предварительно нагревается лазерным лучом. После остывания перемагнитить невозможно. Скорость чтения 3 – 4 Мбайт/с. Считывание обычным способом, а потому запись медленнее считывания. Могут подключаться через интерфейсы SCSI, IDE, параллельный порт или USB. 4. УСТРОЙСТВА ФЛЕШ-ПАМЯТИ Это энергонезависимые запоминающие устройства, используемые для долговременного хранения информации с возможностью многократной перезаписи. Есть описание в [1]. Внешне они представляют собой прямоугольные картриджи. Это металл-нитридные микросхемы, изобретённые в начале 80-х годов фирмой Intel. При работе указатели перемещаются на начальный адрес блока, затем байты данных передаются в последовательном порядке с использованием стробирующего сигнала. Стирание всего блока производится отдельным сигналом. Стирание, считывание и запись производятся электрическими сигналами, а не лазером. В современных устройствах имеются программные или аппаратные средства формирования виртуальных блоков, обеспечивающие запись информации поочерёдно в разные области флеш-памяти. Ёмкость флеш-дисков, изготавливаемых на основе многоуровневых ячеек на базе логических схем NAND (НЕ-И, штрих Шеффера) достигает нескольких гигабайтов. Многоцелевую флеш-память на базе Super Flash (SF) разработала компания Silicon Storage Technology со временем доступа 90 нс, временем стирания сектора 36 мкс, стиранием всей ИС 140 мкс. Потребление тока в активном режиме – 5 мА, в режиме ожидания – 1мкА при напряжении 1,95 В. Выпускаются в 48-контактных корпусах. Фирма M-Systems разработала DIP-микросхему с 32 контактами. Сейчас уже используют третье поколение чип ёмкостью 2 Гбит, 130 нм. Флеш-память используют в качестве альтернативных HDD твердотельных дисков с интерфейсами ATA (IDE), Serial ATA, USB, IEEE 1394 и др. Конструктивных вариантов исполнения флеш-памяти существует много. ATA Flash (PC Card ATA). Их ёмкость до 1 Гбайт, габариты 85,6*54*33 мм с 68- контактным разъёмом и ATA-контроллером. Выпускается трёх типов, отличающихся толщиной: 3,3; 5,0 и 10,5 мм. Compact Flash (CF) тоже имеет две модификации: CF Type1 разработан в 1994 году фирмой SanDisk и имеет размеры 42,8* 36,4*3,3 мм, вес 10 г и разъём на 50 контактов, а потому требует переходник на 68 контактов. Ёмкость карт выпуска 2002 года фирмы Netac до 512 Мбайт со скоростью чтения 1 Мбайт/с, а скорость записи – 0,9 Мбайт/с. CF Type2 толщиной 5 мм и ёмкостью до 4 Гбайт. Скорость чтения-записи – 1,4 Мбайт/с. Smart Media (SM) – твёрдотельный диск фирмы Toshiba размерами 45,5*37*0,76 мм весом 2 г. Имеет разъём с 22 контактами без контроллера. Объём 128 Мбайт со скоростью обмена 512 Кбайт/с. xD-Picture – усовершенствованный SM, размер карты 25*20*1,7 мм, вес 2 г, ёмкость 256 Мбайт, скорость передачи до 3 Мбайт/с. MultiMedia Card (MMC) поставляется фирмами SanDisk и Siemens с конца 1997 г. Ёмкость карт до 256 Мбайт, размер 32*24*1,4 мм, вес 2 г. Скорость чтения до 2 Мбайт/с, записи – до 512 Кбайт/с. Secure Digital Card (SD) предложен в 1999 году фирмой Panasonic. Размер карт 32*24*2,1 мм, вес около 2 г. Ёмкость до 1024 Мбайт, скорость обмена – 6 Мбайт/с 9-ти контактный. В 2005 году обещаны версии карты на 4,8 и 16 Мбайт. Сейчас для них выпускаются дисководы для подключения к компьютерам. Компания TDK Marketing представила считыватель серии Media Reader с интерфейсом USB2 для флеш-карт форматов SD, MMC, CF, IBM Microdrive (питание через шину USB). Основной функцией внешней памяти компьютера является способность долговременно хранить большой объем информации (программы, документы, аудио-и видеоклипы и т. д.). Устройство, которое обеспечивает запись/считывание информации, называется на копателем или дисководом, а хранится информация на носителях (например, дискетах). В накопителях на гибких магнитных дисках (НГМД или дискетах) и накопителях на жестких магнитных дисках (НЖМД или винчестерах), в основу записи, хранения и считывания информации положен магнитный принцип, а в лазерных дисководах — оптический принцип. Гибкие магнитные диски. Гибкие магнитные диски помещаются в пластмассовый корпус. Такой носитель информации называется дискетой. Дискета вставляется в дисковод, вращающий диск с постоянной угловой скоростью. Магнитная головка дисковода устанавливается на определенную концентрическую дорожку диска, на которую и записывается (или считывается) информация. В целях сохранения информации гибкие магнитные диски следует предохранять от воздействия сильных магнитных полей и нагревания, так как это может привести к размагничиванию носителя и потере информации. Жесткие магнитные диски. Жесткие магнитные диски представляют собой несколько десятков дисков, размещенных на одной оси, заключенных в металлический корпус и вращающихся с высокой угловой скоростью. За счет множества дорожек на каждой стороне дисков и большого количества дисков информационная емкость жестких дисков может в десятки тысяч раз превышать информационную емкость может достигать 50 Гбайт. Чтобы сохранить информацию и работоспособность жестких дисков, необходимо оберегать их от ударов и резких изменений пространственной ориентации в процессе работы. Лазерные дисководы и диски. Лазерные дисководы используют оптический принцип чтения информации. На лазерных дисках CD (CD — Compact Disk, компакт диск) и DVD (DVD — Digital Video Disk, цифровой видеодиск) информация записана на одну спиралевидную дорожку (как на грампластинке), содержащую чередующиеся участки с различной отражающей способностью. Лазерный луч падает на поверхность вращающегося диска, а интенсивность отраженного луча зависит от отражающей способности участка дорожки и приобретает значения 0 или 1. Для сохранности информации лазерные диски надо предохранять от механических повреждений (царапин), а также от загрязнения. Для пользователя имеют существенное значение некоторые технические характеристики различных устройств хранения информации: информационная емкость, скорость обмена информацией, надежность ее хранения (табл. 2).  |