информатика 2020. Контрольная работа по Информатике фио костарева О. С. Курс 1 Группа 11в Форма обучения заочная
 Скачать 117.81 Kb.
|
|
Министерство общего и профессионального образования Свердловской области ГБПОУ СО «Ирбитский гуманитарный колледж» Специальность 44.02.01 Дошкольное образование Контрольная работа по Информатике ФИО Костарева О.С. Курс: 1 Группа: 11-в Форма обучения: заочная Ирбит 2020 История жесткого диска Жесткий диск – удивительное устройство, созданное с использованием множества технологий и благодаря множеству предшествующих его появлению открытий в электронике. Но все открытия и устройства хранения данных, которые были созданы до появления винчестера, мы рассматривать не будем, а затронем лишь те события, которые касаются непосредственно жесткого диска. Тем более, что его история несколько необычна, так как касается истории появления целых компании в области создания компьютерной техники. Первое запоминающее устройство, которое с уверенностью можно назвать типичным жестким диском увидело свет 4 сентября 1956 года. Именно тогда компьютерный гигант IBM представил миру небольшой шкаф IBM 350 RAMAC, высотой 1,7 м и шириной 1,5 м, в котором на одной оси были установлены 50 дисков из ферромагнитного материала. Диски диаметром 61 см каждый, были покрыты защитной краской. Скорость их вращения на шпинделе достигала 1200 об/мин. Не удивительно, что только электрический привод этой «адской» машины весил 1,5 кг. Емкость первого диска составляла целых … 4,4 Мб, что по тем временам было просто невероятно. Понятно, что при таких размерах IBM 350 RAMAC не мог стать массово выпускаемым продуктом. Тем не менее, аж до 1979 года компания удерживала первенство в области создания дисковых устройств для хранения данных. Инженеры именно этой компании в 1961 году додумались до идеи, что считывающие головки могут подниматься и парить над поверхностью дисков только лишь за счет потока воздуха. Лишь в 1979 году у IBM появился конкурент в лице вновь созданной компании Seagate Technology – одного из известнейших производителей жестких дисков в наше время. Да и то, создателем и первым идейным вдохновителем компании стал бывший инженер IBM Алан Шугарт, принимавший непосредственное участие в создании 350 RAMAC. Не смотря на это, именно Seagate в 1980 году удалось создать и выпустить на рынок первый в мире серийный жесткий диск. Первая модель компании называлась ST-506. При объеме в 5 Мб она имела размер в диаметре всего 5,25 дюйма. В 1981 году, всего через год, Seagate выпускает следующую модель ST-412 объемом 10 Мб. Невероятный по тем временам объем хранимой информации и весьма скромные размеры позволили новому диску оставить достаточно заметный след в истории компьютерной техники. Именно ST-412 использовался в персональных компьютерах, ставших впоследствии легендарными – IBM PC/AT и IBM PC/XT. Видимо давний конкурент компания IBM решила сосредоточиться на создании персональных компьютеров, уступив рынок комплектующих более молодым компаниям. Примечательно, что и Seagate Technology также не удалось полностью захватить рынок жестких дисков. Она оставалась лидером в этой области лишь последующие 9 лет. В 1990 году другая, известнейшая сейчас компания Western Digital стала вполне успешно конкурировать на этом рынке. Созданная в 1971 году, изначально компания специализировалась на разработке и производстве компьютерных чипов. Кстати чипы именно этой компании в 1981 году стояли на жестких дисках Seagate. Специалисты Western Digital также участвовали в разработке стандартов передач данных SCSI и ATA (IDE). Вообще, если посмотреть историю жесткого диска, то уже через 4 года после выхода на рынок первого ST-412 начался настоящий бум развития и создания винчестеров. Многие компании, специализирующиеся на производстве электронных компонентов и бытовой электроники переориентировались для создания жестких дисков. Не удивительно, ведь именно в то время стремительно развивались и сами персональные компьютеры. Их постоянно расширяющийся рынок не мог оставить в стороне, компании, которые имели все ресурсы для разработки и создания компьютерных комплектующих. Устройство жесткого диска компьютера Интегральная схема — плата, которая управляет работой жесткого диска. Здесь расположены микроконтроллер (процессор), чип памяти, контроллер управления двигателем и блоком головок, флеш-память. Электромотор, который вращает диск. Головки (коромысло) — записывают и считывают информацию. Металлические диски (пластины) — на которых хранятся данные. Корпус. С  труктура жесткого диска частично напоминает слоёный пирог. Несколько дисков собраны на одной оси и расположены точно друг над другом. Эта система дисков вращается на немалой скорости вокруг своей оси. Головки четко определяют нужное место на дисках, где считывают или же записывают информацию.Принцип работы Информация хранится на дисках, изготовленных из полированного алюминия или стекла, и покрытых несколькими слоями специального состава, который образует на поверхности ферромагнитную пленку. Запись информации на диски происходит с помощью системы магнитных головок, перемещающихся в пространстве между дисками. Головки не касаются поверхности дисков. Расстояние между ними и дисками в 5 тыс. раз меньше толщины человеческого волоса. Когда головки позиционируются в нужном месте, подается токовый импульс для создания магнитного момента той или иной направленности — в результате на диск будет записан либо логический «0», либо логическая «1». Каждый такой «0» или «1» называется Бит. Значение бита соответствует ориентации магнитного поля — плюсу или минусу. Каждый квадратный сантиметр поверхности содержит в себе 31 миллиард битов. Для считывания информации с диска служат те же магниторезистивные головки. Диски вращаются, а головки перемещаются по концентрическим окружностям-дорожкам информации, обеспечивается доступ головок к данным на дисках. В головке протекает ток такой силы, которая пропорциональна изменению магнитного поля. Информация, считанная магнитной головкой, — это аналоговый сигнал, для обработки процессором он перекодируется. Так, в результате получается «цифра» (необходимый любому микропроцессорному устройству бинарный код). Интерфейсы жестких дисков ATA (Advanced Technology Attachment) ATA/PATA - параллельный интерфейс для подключения жестких дисков и оптических приводов, созданный во второй половине 80-х годов прошлого века. После появления последовательного интерфейса SATA получил наименование PATA (параллельный ATA). Стандарт непрерывно развивался, и последняя его версия - Ultra ATA/133 - обладает теоретической скоростью передачи данных около 133 Мб/с. Однако жесткие диски PATA, рассчитанные на массовый рынок, достигли только скорости 66 Мб/с. Данный способ передачи данных уже устарел, однако на современных материнских платах все равно устанавливают один разъем PATA. На один разъем PATA можно подключить два устройства (жесткие диски и/или оптические приводы). При этом может возникнуть конфликт устройств. «Разводить» ATA-устройства приходится вручную с помощью установки на них переключателей (джамперов). При правильной установке джамперов компьютер сможет понять, какое из устройств ведущее (master), а какое ведомое (slave). PATA использует 40-проводные или 80-проводные интерфейсные кабели, длина которых по стандартам не должна превышать 46 см. Чем больше в системном блоке устройств ATA, тем сложнее обеспечить их оптимальное взаимодействие. Кроме того, широкие шлейфы препятствуют нормальной циркуляции воздуха в корпусе. Вдобавок их достаточно легко повредить при подключении или отключении кабеля. SATA (Serial ATA) SATA - последовательный интерфейс для подключения накопителей данных. Пришел на смену PATA в начале 2000-х годов. В настоящее время безраздельно властвует на большинстве персональных компьютеров. Первая версия SATA revision 1.x (SATA/150) обладала теоретической скоростью передачи данных до 150 Мб/с, последняя - SATA rev. 3.0 (SATA/600) - обеспечивает пропускную способность до 600 Мб/с. Впрочем, скорость эта пока не востребована, так как средняя скорость самых быстрых моделей для массового рынка колеблется в районе 150 Мб/с. Тем не менее в среднем SATA-диски в два раза быстрее своих предшественников. Три версии последовательного интерфейса часто обозначают как SATA I/SATA II/SATA III, что, по мнению разработчиков, неправильно. В теории разные версии интерфейса обладают обратной совместимостью. То есть SATA rev. 2.x можно подключить к материнской плате с разъемом SATA rev. 1.x. Несмотря на то что разъемы взаимозаменяемы, в реальности разные модели материнских плат с разными моделями жестких дисков могут взаимодействовать по-разному. В SATA, в отличие от PATA, используется 7-контактный интерфейсный кабель с максимальной длиной 1 метр и с небольшой площадью сечения (то есть он гораздо уже кабеля PATA). Также его гораздо сложнее повредить и легче подключать или отключать. Для обладателей старых компьютеров и винчестеров существуют переходники с SATA на PATA и обратно. «Горячая замена» дисков не поддерживается - при включенном системном блоке нельзя отсоединять и присоединять диски SATA (PATA, впрочем, тоже). eSATA (External SATA) Интерфейс для подключения внешних накопителей. Создан в 2004 году. Поддерживает режим «горячей замены», для чего необходима активация в BIOS режима AHCI. Разъемы SATA и eSATA не совместимы. Длина кабеля увеличена до 2 метров. Также разработан разъем Power eSATA, который позволяет объединить интерфейсный кабель и кабель питания. FireWire (IEEE 1394) Последовательный высокоскоростной интерфейс для подключения к ПК различных устройств и создания компьютерной сети. Стандарт IEEE 1394 был принят в 1995 году. С тех пор были разработаны несколько вариантов интерфейсов с различной пропускной способностью (FireWire 800 до 80 Мб/с и FireWire 1600 до 160 Мб/с) и различной конфигурацией разъемов. В FireWire существует возможность «горячего подключения», кроме того, не нужен отдельный кабель для питания. Впервые начал использоваться для захвата фильмов с видеокамер стандарта MiniDV. Чаще применяется для подключения различных мультимедийных устройств, реже - для подключения жестких дисков и массивов RAID. Одно время FireWire планировался на роль замены для ATA. SCSI (Small Computer System Interface) Параллельный интерфейс для подключения различных устройств (от жестких дисков и оптических приводов до сканеров и принтеров). Стандартизирован в 1986 году и с тех пор непрерывно развивался. Версия интерфейса Ultra-320 SCSI обладает пропускной способностью до 320 Мб/с. Для подключения устройств используется 50- и 68-контактный кабель. В последних версиях SCSI используется 80-контактный разъем и поддерживается «горячая замена». Этот интерфейс почти незнаком массовому пользователю из-за высокой стоимости SCSI-дисков. Вследствие этого большинство материнских плат выпускаются без встроенного контроллера. Обычная сфера применения SCSI-дисков - серверы, высокопроизводительные рабочие станции, RAID-массивы. Постепенно уходит в прошлое, так как вытесняется интерфейсом SAS. SAS (Serial Attached SCSI) Последовательный интерфейс, пришедший на смену SCSI. Технически более совершенен и более быстр (до 600 Мб/с). Существует несколько различных вариантов разъемов SAS. Интерфейс SCSI использует общую шину, поэтому с контроллером одновременно может работать только одно устройство. SAS за счет реализации выделенных каналов лишен этого недостатка. Обратно совместим с интерфейсом SATA (к нему можно подключить SATA rev. 2.x и SATA rev. 3.x, но не наоборот). В отличие от SATA более надежен, но стоит существенно дороже и потребляет больше энергии. В отличие от SCSI имеет разъемы меньшего размера, что позволяет использовать накопители типоразмера 2,5 дюйма. USB (Universal Serial Bus) Последовательный интерфейс для передачи данных различных устройств. По одной шине передаются данные и питание. Поддерживается «горячая замена». USB-устройства могут не иметь собственного источника питания: максимальная сила тока - 500 мА для USB 2.0 и 900 мА для USB 3.0. На практике это означает, что внешние жесткие диски типоразмера 1,8 и 2,5 дюйма получают питание по USB-кабелю. 3,5-дюймовые внешние диски уже требуют отдельного блока питания. Несмотря на то что внешний диск подключается через разъем USB и позиционируется как «жесткий диск USB HDD», внутри устройства находятся обычный винчестер SATA и специальный контроллер SATA-USB. USB чрезвычайно распространен. Наиболее распространена версия USB 2.0. В ближайшие годы стандартом станет USB 3.0, но пока на рынке не так много устройств USB 3.0 и материнских плат с соответствующей поддержкой. Скорость обмена данными по сравнению с USB 2.0 возросла в 10 раз до 4,8 Гбит/с. Реальная скорость USB 3.0, как показывают тесты, - до 380 Мб/с. Новый интерфейс использует новые кабели: USB Тип А и USB Тип B. Первый совместим с USB 2.0 Тип А. Thunderbolt (ранее известный как Light Peak) Перспективный интерфейс для подключения периферийных устройств к ПК. Разработан фирмой Intel для замены интерфейсов, таких как USB, SCSI, SATA и FireWire. В мае 2010 года был продемонстрирован первый компьютер с Light Peak, а с февраля этого года к поддержке интерфейса присоединилась Apple. Скорость передачи данных до 10 Гбит/с (в 20 раз быстрее USB 2.0), максимальная длина кабеля 3 метра. Возможны одновременное соединение со множеством устройств, поддержка разных протоколов, «горячее» подключение устройств. Несмотря на отличные показатели скорости передачи данных, пока неизвестно, станет ли интерфейс Thunderbolt стандартом на массовых ПК. Заключение. Перспективы технологического развития. В 1997 году компания Seagate Technology начала интенсивно разрабатывать стратегическое направление, связанное с созданием «оптического винчестера» (Optically Assisted Winchester). Развитие нового направления является попыткой обойти так называемый супермагнитный предел. (Супермагнетизм – это такое состояние однодоменных частиц, когда при уменьшении их размеров растет вероятность тепловых флуктуаций в направлениях магнитного момента частицы. Термин возник по аналогии с привычным парамагнетизмом – проявления похожи, но природа разная. Характерный размер супермагнитной частицы составляет около 50 ангстрем.) Считается, что супермагнитный рубеж лежит между 20 и 40 Гбит на квадратный дюйм поверхности – это плотность, при которой традиционные дисковые носители не способны обеспечить стабильную работу. Считывание и запись информации производится лучем лазера различной интенсивности. При записи используется магнитооптический метод, когда мощный луч лазера мгновенно нагревает выше температуры Кюри отдельный малый участок аморфного покрытия диска, находящийся в зоне действия магнитного поля головки, и меняет при этом магнитное состояние данного бита. Считывание основано на известном эффекте Кэрра (вращение плоскости поляризации света при отражении от намагниченного участка поверхности образца). В состав устройства входит несколько принципиально новых компонентов. Система подачи света (Advansed Light Delivery System) состоит из модуля оптической коммутации и световодов, передающих свет между модулем и головками. В состав модуля коммутации входит источник света (красный полупроводниковый лазер, подобный тем, что используются в приводах DVD), который генерирует световые импульсы и оптический коммутатор, переключающий световой поток между световодами. Время переключения составляет менее 1 мс. Магнитная головка в устройстве скомбинирована с микрооптической линзой диаметром всего 350 мкм, фокусирующей свет лазера на поверхности диска. Система динамической фокусировки луча в зависимости от высоты «полета» головки, подобная применяемой в CD-ROM-считывателях, отсутствует, так как луч фокусируется достаточно остро, чтобы возможные отклонения не выходили за допустимые пределы. Радиальное слежение за дорожкой осуществляется при помощи зеркала с пьезоприводом (Micro-Machined Mirror Servo System), поворачивающим его на угол, обеспечивающий слежение за дорожкой при неподвижном рычаге головки. Подобная сервосистема обеспечивает плотность более 100 тысяч дорожек на дюйм. Сам носитель подобен традиционным винчестерным дискам, с той лишь разницей, что магнитный слой его состоит из редкоземельных металлов в аморфном состоянии и обеспечивает гораздо большую плотность записи на единицу поверхности. Кроме этого, сам диск предполагается делать из пластика – как в целях удешевления и уменьшения веса, так и для предварительного нанесения сервометок. В устройстве используется встроенная запись сервосигнала, обеспечивающая точность позиционирования независимо от теплового изменения размеров. «Оптический винчестер» предполагается изготавливать, используя механические узлы существующих винчестеров, в частности, модели Barracuda, что обеспечит невысокую стоимость изделия. По прогнозам компании, при сегодняшних темпах роста плотности, супермагнитный предел для традиционных технологий будет достигнут в ближайшие несколько лет. На сегодняшний день у компании имеются действующие лабораторные модели «оптического винчестера», позволяющие обеспечить плотность информации на накопителях до 6 млрд. бит на квадратный сантиметр, что отнюдь не является пределом для этой технологии. Директор Seagate по продажам в Центральной и Восточной Европе Алистер Хантер (Alastair Hunter) на пресс-конференции заверил присутствующих, что уже к концу этого года на рынке появятся первые «оптические винчестеры», и заявил, что не сомневается в успехе нового продукта.    Список источников https://poisk-podbor.ru/prices/hdd/articles/obzor-interfejsov-zhestkih-diskov http://kakustroen.ru/kompyutery/ustroystvo-zhestkogo-diska http://scsiexplorer.com.ua/index.php/ljudi-i-tehnologii/istorija-kompjuternoj-elektroniki/1359-istorija-zhestkogo-diska.html https://ru.wikipedia.org/wiki/Жёсткий_диск https://rlab.ru/doc/hdd_from_inside.html |