Основные устройства хранения информации
Содержание
Введение…………………………………………………………
1. Основные характеристики устройств хранения информации……………………………….
1.1. Устройство чтения перфокарт
1.2. Накопители на магнитной ленте.
1.3. Накопители на
гибких дисках………………………………………………………………
1.4. Накопители на жестких дисках
1.5. Приводы CD-ROM………………………………………………………………
1.6. Флэш-память…………………………………………………
1.7. Другие устройства накопления и хранения информации………………………………….
2. Магнитные
диски…………………………………………………………………
3.Оптические
диски…………………………………………………………………
4. flash-диски…………………………………………………
Заключение……………………………………………………
Список
использованной литературы……………………………………………………
Введение
В тот самый момент, когда первый компьютер впервые обработал несколько байт данных моментально встал вопрос: где и как хранить полученные результаты? Как сохранять результаты вычислений, текстовые и графические образы, произвольные наборы данных?
В оперативной памяти данные хранятся до выключения питания. Однако существует информация, которую следует хранить долгое время. Для этого компьютеру необходима дополнительная память.
Прежде
всего, должно быть устройство, с помощью
которого компьютер будет запоминать
информацию, затем требуется носитель
информации, на котором ее можно
будет переносить с места на место,
причем другой компьютер должен также
легко прочитать эту
- Основные характеристики устройств хранения информации.
1.1. Устройство чтения перфокарт
Устройство чтения перфокарт: предназначено для хранения программ и наборов данных с помощью перфокарт - картонных карточек с пробитыми в определенной последовательности отверстиями. Перфокарты были изобретены задолго до появления компьютера, с их помощью на ткацких станках получали очень сложные и красивые ткани, потому что они управляли работой механизма. Изменишь набор перфокарт и рисунок ткани будет совсем другим - это зависит от расположения отверстий на карте. Применительно к компьютерам был использован тот же принцип, только вместо рисунка ткани отверстия задавали команды компьютеру или наборы данных. Такой способ хранения информации не лишен недостатков:
- очень низкая скорость доступа к информации;
- большой
объем перфокарт для хранения
небольшого количества
- низкая
надежность хранения
- к тому
же от перфоратора постоянно
летели маленькие кружочки
Перфокартами люди были вынуждены пользоваться не потому что этот способ как-то особенно нравился им, или он имел какие-то неоспоримые достоинства, вовсе нет, он вообще не имел достоинств, просто в то время ничего другого еще не было, выбирать было не из чего.
1.2. Накопители на магнитной ленте
Для создания резервных копий информации, размещенной на жестких дисках компьютера, широко используются стримеры - устройства для записи информации на кассеты (картриджи) с магнитной лентой. Стримеры просты в использовании и обеспечивают самое дешевое хранение данных.
В стримерах в качестве носителя информации используется магнитная лента. Они могут быть выполнены как в виде внешнего, так и в виде внутреннего устройства. Стримеры в основном используются для архивации и создания резервных копий больших объемов данных на компактном носителе. Их недостатки: малая скорость передачи данных. Она значительно ниже, чем у винчестеров и сменных жестких дисков. Именно поэтому стримеры рекомендуются только для резервного копирования больших объемов информации. Существуют стандарты: QIC, TRAVAN, DDS, DAT и DLT.
У стандарта QIC (Quarter Inch Cartridge) низкое быстродействие, так как подключается к интерфейсу накопителей на гибких дисках. Существуют кассеты объемом от 40 Мб до 13 Гб.
TRAVAN разработан на основе QIC. Он использует контроллер накопителя на магнитных дисках или SCSI-2, в зависимости от объема кассеты.
DSS (Digital Data Storage) и DAT (Digital Audio Tape) стандарты разработаны фирмой Sony для цифровой аудио и видео записи.
Самый современный стандарт DLT ( появился в середине 90-х годов). Накопители, созданные на основе этой технологии, хранят от 20 до 40 Гб данных. Общая емкость ленточных библиотек построенных на основе кассет DLT может достигать 5 Гб. Дорогим и редким ВЗУ является массовая память - набор микросхем памяти большого объема поставляемых на одной плате, эмулирующих работу жесткого диска.
Магнитооптические
съемные диски. Магнитооптические
диски применяются для
1.3. Накопители на гибких дисках
Одни из старейших периферийных устройств ПК - накопители на гибких дисках (Floppy Disk Drive), так называемые флоппи-диски. Носителем информации служат дискеты диаметрами 3,5”, 5,25”и 8”. В наши дни дискеты 5,25” используются крайне редко, 8” не используются совсем. Для всех форматов конструкция дискет одинакова. На пластмассовый диск, расположенный в пластиковом футляре наносится магнитный слой для записи информации.
На дискетах размером 5,25 дюйма имеется прорезь для защиты от записи. Если эту прорезь заклеить, то на дискету нельзя будет произвести запись. А на дискетах размером 3,5 дюйма имеется специальный переключатель - защелка, разрешающая или запрещающая запись на дискету. Запись на дискету разрешена, если отверстие, закрываемое защелкой, закрыто, и запрещена, если это отверстие открыто.
Существует понятие “плотность записи”. От нее зависит объем записываемой информации. Существуют стандарты SS/SD, DS/DD, DS/HD для 5/25” объем записываемой информации от 180 Кб до 1.2 Мб. DD, HD и ED для 3,5” дискет, объем записываемой информации от 720 Кб до 2,88 Мб.
Чаще
всего встречаются дискеты 3,5” HD.
Как носители информации дискеты
почти изжили себя. Малый объем, небольшая
скорость чтения/записи, ненадежность
делают их применение невыгодным. Однако
они обладают большой мобильностью.
1.4. Накопители на жестких дисках
Следующий тип носителей - так называемые “винчестеры” или накопители на жестких дисках (Hard Disk Drive). По сравнению с дискетами они имеют некоторые преимущества:
- объем
записываемой информации
- скорость
чтения/записи также намного
- надежность гораздо более высока.
“Винчестеры” выполняются как в виде внутренних и внешних (переносных) устройств. Физические размеры дисков определяются так называемым форм-фактором. HDD с форм-фактором 3,5 имеют стандартные размеры корпуса 41.6х101х146 мм. Также они имеют несколько стандартных значений высоты 2,6”, 1”,3/4”, 0,5”. Чаще всего в компьютерах используются винчестеры 3,5”, 1” в высоту, так называемые Slimline. Винчестеры бывают нескольких типов: MFM, RLL, ESDI, IDE и SCSI. Диски типов MFM, RLL и ESDI уже не устанавливаются в современные машины. Их использовали на ПК типа ХТ и 286АТ.
Одними из первых винчестеров, достигшими емкости 100 Мб были диски типа ESDI. Они использовались на сетевых серверах и высокоскоростных устройствах.
Сегодня используются винчестеры типа IDE (Integrated Drive Electronics). Их главное отличие от предыдущих типов заключается в том, что управляющая электроника расположена не в контроллере, а на винчестере. Данное преимущество проявляется при приеме и передаче информации, так как в таких устройствах оптимально согласованы прием и передача сигналов. IDE HDD обрабатывают данные совместно с шиной ввода/вывода, поэтому частота тактового сигнала шины должна соответствовать быстродействию HDD.
Винчестеры типа SCSI имеют самую высокую скорость обмена данными. Хотя их основные характеристики сопоставимы с IDE-винчестерами, они различаются тем, что SCSI-винчестеры могут хранить большие объемы информации за счет высокой скорости обмена данными, в то время как объем IDE-винчестеров ограничен их производительностью.
Основной характеристикой винчестера является его емкость. Сегодня объем данных, которые можно записать должен быть не менее 4-5 Гб. Однако требования постоянно растут, поэтому жесткий диск приходится менять раз в 1-2 года. Частота смены зависит от того насколько интенсивно и с какими целями используется компьютер.
Следующая важная характеристика - время доступа необходимое HDD для поиска информации на диске. Сегодня среднее время доступа для лучших IDE и SCSI дисков - это значение меньше 10 мс.
Среднее время поиска - время в течение которого магнитные головки перемещаются от одного цилиндра к другому. Эта характеристика зависит, в основном, от механизма привода головок, а не от интерфейса диска.
Скорость передачи данных, зависит от числа байт в секторе, количестве секторов на дорожке и от скорости вращения дисков (3000-3600 об./мин). У самых современных HDD скорость достигает 7200 об/мин.
Гарантированное
производителями время
На скорость работы винчестера существенно влияет кэш-память - ячейки памяти, размещенные на контроллере винчестера. Она работает по принципу кэш памяти 2-го уровня. Типичная величина может варьироваться от 64 Кб до 1024 Кб.
Съемные/внешние/переносные
жесткие диски по своим характеристикам
не отличаются от обычных. Альтернативой
являются накопители со сменными дисками,
в отличии от съемных винчестеров подвижным
является лишь непосредственно носитель
информации, функционально напоминают
накопители на жестких дисках, но существенно
превосходят их по характеристикам. Объем
записываемой информации варьируется
от 100 Мб, до 1 Гб, среднее время доступа
10-30 мс, средняя скорость обмена 4-6 Мб/сек.
Производственных стандартов на данный
вид ВЗУ не существует, однако наиболее
распространены накопители серии Zip и
Jaz фирмы iOmega Ефимова О., Морозов В., Шафрин
Ю. - «Информатика и вычислительная техника»
- М.: АБФ, 1998.
1.5. Приводы CD-ROM
Ранее использовавшиеся для аудиоаппаратуры компакт-диски были модифицированы для применения в РС и теперь стали неотъемлемой частью современных компьютеров. СD являются отличным носителем информации. Они более компактны, удобны и дешевы чем винчестер, однако, не могут использоваться как HDD, так как стоимость записи и ее скорость намного выше. Привод выполняется как внутренне устройство, и имеет размер дисковода 5,25”. Могут управляться через IDE-, SCSI-интерфейс или звуковую карту. Диск изготавливается из поликарбоната, с одной стороны его покрывают отражающим слоем (из алюминия или золота). Запись осуществляется путем выжигания чередований углублений в металлическом слое лазерным лучом.
Основная характеристика - скорость передачи данных. Единицей считывания является скорость считывания с магнитной ленты. У созданных позже устройств скорость считывания кратна ей и варьируется от 150 Кб/сек до 6-7 Мб/сек. Качество считывания характеризует коэффициент ошибок. Качество является оценкой вероятности искажения информационного бита при его считывании. Этот параметр отражает способность устройства корректировать ошибки чтения/записи.
Среднее время доступа - время, требующееся приводу для поиска необходимых данных на носителе, варьируется от 400 до 80 мс. Буферная память позволяет передавать данные с постоянной скоростью. Существует три типа буферов: динамический, статический и с опережающим чтением. Средняя наработка на отказ составляет 50-125 тысяч часов, что намного опережает сроки морального устаревания устройства.
Существуют
также накопители CD-RW, позволяющие
производить запись на компакт-диск.
При этом диск покрыт слоем термочувствительной
краски, с такими же отражающими
свойствами, как и у алюминиевого
покрытия. Этот привод считается последним
достижением в области
DVD (Digital Video Disk) - диски, которые сменят CD-ROM, первоначально разрабатывались для домашнего видео. Отличаются тем, что могут хранить объем данных многократно превышающий возможности компакт дисков (от 4,7 до 17 Гб.). При этом уровень качества звука и изображения хранимого на DVD приближается к студийному качеству.
В DVD лазерный луч уже, что позволяет снизить толщину защитного слоя диска в 2 раза. Это привело к появлению двухслойных дисков.
Магнитооптические
накопители (Magneto-Optical) являются накопителем
информации, в основе которого лежит магнитный
носитель с оптическим управлением. Сплав,
которым покрыта поверхность такого магнитооптического
диска, меняет свои свойства как под воздействием
тепла, так и под воздействием магнитного
поля. Если происходит нагревание диска
сверх некоторой температуры, то становится
возможным изменение магнитной поляризации
с помощью небольшого магнитного поля.
На этом свойстве основываются технологии
чтения записи магнитооптических дисков.
Такие диски могут быть односторонними
3,5” емкости 128, 230, и 640 Мб. Двухсторонними
5,25” емкостью 600 Мб. - 2,6 Гб. 2,5” диски Mini
Disk Data фирмы Sony, созданы специально для
аудиоустройств и имеют емкость 140 Мб.
12” диски для однократной записи емкостью
3,5 - 7 Гб получили большое распространение
при построении оптических библиотек
Макарова Н.В. - «Информатика» - М.: Финансы
и статистика, 2005.
1.6. Флэш-память
Она
используется в самых разнообразных
цифровых устройствах. Так приятно,
когда под рукой есть мобильный
телефон, нужная информация находится
в карманном компьютере, сделанные
фотографии можно увидеть сразу,
а не по возвращении из отпуска. Небольшой
брелок умеет хранить массу полезных
данных: флэш-память также служит памятью
в МР3-плеерах и игровых
Само название Flash впервые применила компания Toshiba в 1984 г. для описания своих новых микросхем, в которых доступ к данным осуществляется «in a flash», т.е. быстро, мгновенно.
Флэш представляет собой твердотельное полупроводникивое устройство, которое не требует дополнительной энергии для хранения данных, т.е. при выключении питания информация сохраняется. Данные с флэш-носителя можно сколько угодно раз считать и ограниченное число раз перезаписать. Последнее связано с тем, что перезапись идет через стирание, которое приводит к износу микросхемы. Современная флэш-память позволяет заменять содержимое ячеек от 10 тыс. до 1 млн. раз.
В
отличие от жестких дисков, CD - и DVD-ROM,
во флэш-накопителях нет
Благодаря
компактным размерам, высокой степени
надежности и низкому энергопотреблению
твердотельные накопители активно
используют в современных портативных
устройствах, причем как в качестве съемного
носителя, так и для хранения кода ПО Мир
ПК. - Старкова М. - «В твердой памяти?» -
январь 2006.
1.7. Другие устройства накопления и хранения информации
Кроме вышеперечисленных основных устройств накопления и хранения информации существуют некоторые другие, по разным причинам менее популярные. К таким устройствам относятся:
- бернулли-диски;
- устройства резервирования данных;
- некоторые другие устройства.
Все
эти устройства имеют разные емкости,
скорости доступа к информации, свои
минусы и плюсы, а также разную
цену. У них есть свои ограничения,
но есть и несомненные достоинства.
Одно у них всех есть общее - эти
устройства были созданы для хранения,
накопления и резервирования данных.
2.Магнитные диски
Запоминающее устройство ЦВМ, в котором носителем информации является тонкий алюминиевый или пластмассовый диск, покрытый слоем магнитного материала. Применяются М. д. диаметром от 180 до 1200 мм при толщине 2,5—5 мм, в качестве магнитного покрытия используют сплавы Ni — Со — Р, Со — W и другие. На М. д. информация наносится посредством магнитной записи (См. Магнитная запись). На рабочих поверхностях М. д. информация располагается на концентрических дорожках и кодируется адресом, который указывает номер диска и номер дорожки на нём. Каждой дорожке может соответствовать своя неподвижная Магнитная головка записи (считывания) или одна подвижная — общая для нескольких дорожек, а иногда и для нескольких дисков. Рычаг съёма механизма выборки (см. рис.) с установленными на нём магнитными головками перемещается электрическим или пневматическим приводным механизмом, обеспечивая подвод головок как к любому из дисков, так и к любой дорожке диска. Наиболее распространена конструкция устройства с «плавающими» головками. Обычно запоминающее устройство на М. д. содержит несколько десятков дисков, насаженных на общую ось, вращаемую электродвигателем. Возможна смена одного или нескольких (пакета) дисков, что позволяет создавать дисковые картотеки. Число М. д. в одном запоминающем устройстве может достигать 100; на каждой рабочей поверхности диска размещается от 64 до 5000 информационных дорожек; плотность записи 20—130 импульсов на 1 мм. Информационная ёмкость запоминающих устройств на М. д. от нескольких десятков тысяч до нескольких млрд. бит, среднее время доступа от 10 до 100 мсек.
М. д. появились в середине 50-х
годов 20 века и сразу же нашли широкое
применение ввиду их весьма высоких технических
характеристик. Занимая по быстродействию
промежуточное положение между оперативными
и внешними запоминающими устройствами,
М. д. обладают достаточно большим объёмом
хранимых данных, низкой стоимостью на
единицу запоминаемой информации (бит)
при высокой эксплуатационной надёжности.
- Оптические диски
Диски. Это слово много значит для человека знакомого с компьютером. Различные виды оптических дисков уже не одно десятилетие занимают почетное место в стеллажах и коробках пользователей. Проходят годы, добавляются новые форматы, но пока ничего кардинально не изменилось. И хотя flash-носители (называемые в народе «флешки») и потеснили частично диски, прежде всего, как источник переноса информации с компьютера на компьютер, но в качестве долговременного хранителя информации пока конкурентов у оптических дисков нет. Так давайте же познакомимся с ними ближе.
Первые оптические диски были разработаны на рубеже 70-80-х годов совместными усилиями компаний Sony и Phillips. С тех пор утекло много воды. Дважды значительно менялась технология создания дисков с целью увеличения их емкости, спады и подъемы, конкуренция и война форматов – под этим знаком прошли эти три десятилетия.
Но мы
с вами, прежде всего потребители,
верно? Для нас важно разобраться
во всем том разнообразии оптических
дисков, которое существует на рынке,
познакомиться с их разновидностями,
особенностями и причинами
CD (Compact disc)
Первый наш гость – это компакт-диск (CD) появившийся в 1982 году. Целью его разработки была замена виниловых пластинок современным, более качественным носителем аудио информации и непосредственно распространение музыки. В итоге появились диски, вмещающие 74 минут звучания, чего было вполне достаточно для записи стандартного аудиоальбома. При этом обеспечивалось высокое качество музыки записанной в виде цифровых данных. Первоначально объем такого диска составлял около 650 Мбайт.
Разновидности компакт-дисков:
CD-ROM –
этот тип компакт-дисков
CD-R (CD recordable) – одноразовый записываемый компакт-диск. Стандартный объем – 700 Мбайт. Иногда встречаются 800 Мбайтные диски.
CD-RW (CD rewritable) – перезаписываемый (многоразовый) компакт-диск. Стандартный объем – 700 Мбайт.
Перезаписываемые диски (это касается и CD-RW и DVD-RW) не могут использоваться «вечно». Они тоже имеют свой ресурс. Обычно называется цифра 1000 перезаписываний. Однако на практике диски отказывают быстрее. На то есть много причин, хотя самая главная, наверное, это обращение с ними. Чаще всего уже через год постоянного использования на RW дисках появляются множественные царапины и, как следствие, проблемы со считыванием информации.
Кстати, если когда-то при использования одноразового диска (R), его можно было записать только один раз, независимо от того, сколько осталось на нем свободного места, то сейчас, используя при записи мультисессию, его можно «дописывать», но стирать все равно нельзя. При этом МирСоветов напоминает, что мультисессионные диски не всегда воспринимаются DVD-проигрывателями, особенно старыми моделями. Они могут либо не увидеть диск целиком, либо прочитают только первую сессию (запись).
В начале 90-х годов были разработан формат DDCD – компакт-диск двойной плотности (double density compact disc), который вмещал в два раза больше информации, чем обычный компакт-диск. Это достигалось уменьшением размера пита. Но эти диски не получили распространения из-за несовместимости и дороговизны производства.
MiniDisk (MD)
Еще одна разновидность носителей в виде дисков. Разработана в 1992 году компанией Sony как замена компакт-кассетам, соответственно используется главным образом как носитель аудиоинформации, хотя с 2004 года с появлением нового формата Hi MD можно использовать для хранения любой информации. Широкого распространения MiniDisk не получил. Используется преимущественно в плеерах и видеокамерах фирмами Sony и Sharp. Также их можно встретить как диски с драйверами и утилитами для компьютерной периферии, в частности, для USB-оборудования (к «флешкам», Bluetooth- и WiFi-адаптерам и пр.)
DVD (Digital Versatile Disc)
В 1995 году группа разработчиков (Toshiba, Matsushita, Sony, Philips, Time Warner, Pioneer, JVC, Hitachi and Mitsubishi Electric) подписали соглашение о совместном сотрудничестве в разработке и продвижении нового типа оптических дисков под названием Digital Video Disс (DVD) – цифровой видео диск. Позднее DVD станут расшифровывать как Digital Versatile Disc (цифровой универсальный/многоцелевой диск), так как со временем эти диски станут использовать для хранения не только видео контента.
Первые DVD диски появились в Японии осенью 1996 года.
Какие же типы DVD-дисков существуют?
DVD-5 – однослойный односторонний (Single_sided, Single_layer) диск. Объем – 4,7 Гбайта.
DVD-9 – двухслойный односторонний (Single_sided, Double_layer) диск. Объем – 8,5 Гбайта.
DVD-10 – двухсторонний однослойный (Double_sided, Single_layer) диск. Объем – 9,4 Гбайта.
DVD-14 –
двухсторонний диск, имеющий на
одной стороне один
DVD-18 – двухсторонний двуслойный (Double_sided, Double_layer) диск. Объем – 17 Гбайт.
Последние два встречаются очень редко и в быту практически не используются.
Разновидности DVD-дисков:
DVD-R (Recordable) – одноразовые записываемые DVD диски. Объем – 4,7 Гбайта.
DVD-RW (ReWritable) – перезаписываемые (многоразовые) DVD диски. Объем – 4,7 Гбайта.
