Устройства хранения информации

ЦП Автоматизированные системы управления и промышленная безопасность

Запоминающее устройство — носитель информации , предназначенный для записи и хранения данных. В основе работы запоминающего устройства может лежать любой физический эффект, обеспечивающий приведение системы к двум или более устойчивым состояниям.

Классификация запоминающих устройств

По устойчивости записи и возможности перезаписи ЗУ делятся на:

· постоянные ЗУ ( ПЗУ ), содержание которых не может быть изменено конечным пользователем (например, DVD — ROM ). ПЗУ в рабочем режиме допускает только считывание информации.

· записываемые ЗУ, в которые конечный пользователь может записать информацию только один раз (например, D VD -R).

· многократно перезаписываемые ЗУ (например, DVD -RW).

· оперативные ЗУ ( ОЗУ ) обеспечивает режим записи, хранения и считывания информации в процессе её обработки.

По типу доступа ЗУ делятся на:

· устройства с последовательным доступом (например, магнитные ленты).

· устройства с произвольным доступом (RAM) (например, оперативная память).

· устройства с прямым доступом (например, жесткие магнитные диски).

· устройства с ассоциативным доступом (специальные устройства, для повышения производительности БД)

По геометрическому исполнению:

· дисковые ( магнитные диски , оптические, магнитооптические);

· ленточные ( магнитные ленты , перфоленты);

· барабанные ( магнитные барабаны );

· карточные ( магнитные карты , перфокарты, флэш-карты, и др.)

· печатные платы (карты DRAM ).

По физическому принципу:

· перфорационные ( перфокарта ; перфолента );

· с магнитной записью (ферритовые сердечники, магнитные диски, магнитные ленты , магнитные карты);

· оптические ( CD , DVD , HD-DVD , Blu-ray Disc );

· использующие эффекты в полупроводниках ( флэш-память ) и другие.

По форме записанной информации выделяют аналоговые и цифровые запоминающие устройства.

Магнитные устройства хранения информации.

Сегодня, магнитное хранение — один из наиболее распространенных типов хранения, используемый с компьютерами, и является технологией, которую используют компьютерные жесткие диски.

• Дискета
• SuperDisk
• Кассеты с лентой
• Дискеты zip

USB-флешки

К разновидностью флешек можно отнести карты памяти, которые с картриддером являются полноценной USB-флешкой. Удобство использование такого тандема позволяет хранить значительные объемы информации на различных картах памяти, которые будет занимать минимум места. К тому же вы всегда можете прочитать карту памяти вашего смартфона, фотоаппарата.

Флешки удобно использовать в повседневной жизни – переносить документы, сохранять и копировать различные файлы, просматривать видео и прослушивать музыку.

Дополнительные устройства ввода информации

— сканеры. Устройства для переноса изображения с твёрдого носителя в компьютер.

— джойстик. Устройство для задания направления движения объекту. Используется в компьютерных играх.

Жёсткие диски (HDD)

Наиболее распространённая внешняя память. Работает по принципу магнитной записи. Информация записывается на дорожки отполированных металлических либо стеклянных пластин с магнитными свойствами благодаря покрытию ферромагнетику.

Состоят из одной или нескольких пластин, на которых хранятся данные, устройства позиционирования головки, самих считывающих головок и сложного блока электроники. Различаются:

• Объемом – 512 ГБ – 3-4 ТБ, старые накопители имеют объём 80–120 ГБ и менее.
• Размером диска – 2,5 и 3,5 дюйма.
• Способом подключения – внешние или переносные (преимущественно USB) и внутренние (интерфейс SATA разных версий).
• Частотой вращения шпинделя: 7200 об/мин, реже – 5400 и 1000 об/мин.

Диск(-и) быстро вращается, считывающая головка парит над ним, при подаче напряжения она изменяет вектор намагниченности домена ферромагнетика. Для считывания меняется магнитный поток головки, приводящий к изменению электрического сигнала из-за возникновения индукции. По скорости опережают оптические накопители минимум на порядок: чтение – до 150 – 200 МБ/с, запись до 100 МБ/с.

По сравнению с предыдущими накопителями, HDD более быстрые, многократно перезаписываемые, надёжные, дешевые.

НГМД (накопитель на гибких магнитных дисках)

Использование гибких дисков уходит в прошлое. Бывают двух типов и обеспечивают хранение информации на дискетах одного из двух форматов: 5,25′ или 3,5′. Дискеты формата 5,25′ в настоящее время практически не встречаются (максимальная емкость 1,2 Мб). Для дискет формата 3,5′ максимальная емкость составляет 2,88 Мб, самый распространенный формат емкости для них – 1,44 Мб. Гибкие магнитные диски помещаются в пластмассовый корпус. В центре дискеты имеется приспособление для захвата и обеспечения вращения диска внутри пластмассового корпуса. Дискета вставляется в дисковод, который вращается с постоянной угловой скоростью. Все дискеты перед употреблением форматируются – на них наносится служебная информация, обе поверхности дискеты разбиваются на концентрические окружности – дорожки, которые в свою очередь делятся на сектора. Одноименные сектора обеих поверхностей образуют кластеры. Магнитные головки примыкают к обеим поверхностям и при вращении диска проходят мимо всех кластеров дорожки. Перемещение головок по радиусу с помощью шагового двигателя обеспечивает доступ к каждой дорожке. Запись/чтение осуществляется целым числом кластеров, обычно под управлением операционной системы. Однако в особых случаях можно организовать запись/чтение и в обход операционной системы, используя напрямую функции BIOS. В целях сохранения информации гибкие магнитные диски необходимо предохранять от воздействия сильных магнитных полей и нагревания, так как такие воздействия могут привести к размагничиванию носителя и потере информации.

Накопитель на жестком диске относится к наиболее совершенным и сложным устройствам современного ПК. Его диски способны вместить многие мегабайты информации, передаваемой с огромной скоростью.Основные принципы работы жесткого диска мало изменились со дня его создания.Взглянув на накопитель на жестком диске, вы увидите только прочный металлический корпус. Он полностью герметичен и защищает дисковод от частичек пыли. Кроме того, корпус экранирует накопитель от электромагнитных помех.

Диск представляет собой круглую пластину с очень ровной поверхностью чаще из алюминия, реже — из

керамики или стекла, покрытую тонким ферромагнитным слоем. Магнитные головки считывают и записывают информацию на диски. Цифровая информация преобразуется в переменный электрический ток, поступающий на магнитную головку, а затем передается на магнитный диск, но уже в виде магнитного поля, которое диск может воспринять и «запомнить». Под воздействием внешнего магнитного поля собственные магнитные поля доменов ориентируются в соответствии с его направлением. После прекращения действия внешнего поля на поверхности диска образуются зоны остаточной намагниченности. Таким образом сохраняется записанная на диск информация. Участки остаточной намагниченности, оказавшись при вращении диска напротив зазора магнитной головки, наводят в ней электродвижущую силу, изменяющуюся в зависимости от величины намагниченности. Пакет дисков, смонтированный на оси-шпинделе, приводится в движение специальным двигателем, компактно расположенным под ним. Скорость вращения дисков, как правило, составляет 7200 об./мин. Для того, чтобы сократить время выхода накопителя в рабочее состояние, двигатель при включении некоторое время работает в форсированном режиме. Поэтому источник питания компьютера должен иметь запас по пиковой мощности. Появление в 1999 г. изобретенных фирмой IBM головок с магниторезистивным эффектом (GMR – Giant Magnetic Resistance) привело к повышению плотности записи до 6,4 Гбайт на одну пластину в уже представленных на рынке изделиях.

Основные параметры жесткого диска:

Емкость – винчестер имеет объем от 40 Гб до 200 Гб.

Скорость чтения данных. Средний сегодняшний показатель – около 8 Мбайт/с.

Среднее время доступа. Измеряется в миллисекундах и обозначает то время, которое необходимо диску для доступа к любому выбранному вами участку. Средний показатель – 9 мс.

Скорость вращения диска. Показатель, напрямую связанный со скоростью доступа и скоростью чтения данных. Скорость вращения жесткого диска в основном влияет на сокращение среднего времени доступа (поиска). Повышение общей производительности особенно заметно при выборке большого числа файлов.

Размер кэш-памяти – быстрой буферной памяти небольшого объема, в которую компьютер помещает наиболее часто используемые данные. У винчестера есть своя кэш-память размером до 8 Мбайт.

Фирма-производитель. Освоить современные технологии могут только крупнейшие производители, потому что организация изготовления сложнейших головок, пластин, контроллеров требует крупных финансовых и интеллектуальных затрат. В настоящее время жесткие диски производят семь компаний: Fujitsu, IBM-Hitachi, Maxtor, Samsung, Seagate, Toshiba и Western Digital. При этом каждая модель одного производителя имеет свои, только ей присущие особенности.

Как работает хранилище

Термин «хранилище» может относиться как к данным пользователя в целом, так и к интегрированным системам аппаратного и программного обеспечения, используемым для сбора, управления и определения приоритетов данных. Сюда входит информация в приложениях, базах данных, хранилищах данных, архивации, устройствах резервного копирования и «облаках».

Требования к емкости определяют, сколько хранилища необходимо для запуска приложения, набора приложений или наборов данных. Требования к емкости учитывают типы данных. Например, для простых документов может потребоваться емкость в килобайтах, в то время как файлы с большим количеством графики могут занимать мегабайты, а видеофайлы – гигабайты.

Общие сведения

Персональный компьютер является сложным устройством, состоящим и некоторых элементов, связанных между собой и выполняющих определенные функции по обработке информации. Он состоит из таких девайсов:

• Микропроцессор (центральный микропроцессор — CPU).
• Материнская плата.
• Видеоадаптер.
• Дополнительные устройства.

Следует отметить, что монитор или другое средство отображения видеоинформации необходимы только для пользователя, поскольку компьютер может работать и без них. Перечень устройств, без которых он не сможет функционировать, следующий: блок питания, CPU, материнская плата, видеоадаптер, оперативная память и контроллер жестких дисков.

Назначение основных узлов

Микропроцессор — устройство, которое предназначено для обработки информации, управления сопряжением и обменом между другими устройствами. Выполнен на одной интегральной микросхеме, состоящей из множества полупроводниковых элементов (транзисторов). Следует отметить, что CPU работает только с логическими устройствами.

Материнская плата — важный элемент любого компьютера, ноутбука, нетбука и прочих smart-устройств. Логической единицей являются чипсеты, которые называются северным и южным мостами. К первому подключаются только быстродействующие устройства: CPU, оперативная память, видеокарта и внутренняя шина для сопряжения с южным мостом. К последнему подключены все остальные девайсы. Необходимо отметить, что на материнской плате есть микросхема, отвечающая за связь устройств. Она «конвертирует» физические девайсы в логические — дает соответствующие прерывания, по которым и происходит сопряжение.

Следующим элементом является внутренняя память. Она предназначена для непосредственной обработки данных и выдачи конечного результата. Иными словами, это память, с которой работает микропроцессор. Ее можно классифицировать следующим образом: энергозависимый и энергонезависимый виды. К первому можно отнести оперативную память или оперативное запоминающее устройство, а также кеш-память. В некоторой литературе можно встретить и сокращение RAM, которое расшифровывается Random Access Memory. При выключении питания ее содержимое уничтожается.

Кеш-память бывает первого и второго уровней. Находится она в микросхеме CPU. В некоторых источниках можно найти информацию о кеше третьего уровня. Однако этот тип получен программным путем из RAM. Необходимо отметить, что кеш-память работает быстрее RAM. Именно с ней и взаимодействует микропроцессор. Постоянная память или CMOS в BIOS предназначена для постоянного хранения информации. Она запитана от автономного источника питания. Видеоадаптер предназначен для кодирования и декодирования графической информации.

Другие девайсы

Основной функцией внешней памяти компьютера является способность к автономному и долговременному хранению данных на разнообразных носителях, которые являются энергонезависимыми. Основным отличием от внутренней памяти является быстродействие. Звуковая карта позволяет получать сигналы слышимого диапазона, т. е. можно слушать музыку, смотреть фильмы и играть в игры.

Сетевой адаптер позволяет осуществлять обмен информацией между другими компьютерами. Блок питания подает электрическую энергию на основные узлы. Внешние устройства расширяют возможности ЭВМ. К ним относятся следующие девайсы: мышь, клавиатура, монитор, веб-камера, принтер и т. д. Корпус предназначен для защиты устройств от механических повреждений, воды и перегрева (обеспечивает вентиляцию).

Хранение информации в компьютере

Информация, используемая в компьютере, обрабатывается и хранится в виде электрических сигналов. Хранение информации происходит аналогично записи на аудио магнитофоне с той разницей, что в компьютере вместо ленты используется диск. Наличие сигнала принято считать «1» а отсутствие «0». Вся информация в компьютере хранится в закодированном виде. Каждая цифра или буква использует десятичный номер, который присваивается только этому символу. Для записи символа в виде импульсов используется «двоичная система счисления». Используя эту систему можно записать любое число в виде последовательности нулей и единиц.

Вся информация в компьютере хранится в виде файлов. Файлом может быть и текст, который вы набираете в текстовом редакторе и программа («текстовой редактор») при помощи которой вы набираете этот текст.

Файл – поименованная область на жестком диске (программа или документ хранящиеся на жестком диске). Каждый файл должен иметь уникальное (т.е. неповторяющееся) имя. Полное имя файла состоит из имени и расширения. Расширение – три буквы, добавляемые к имени файла через точку, без пробелов и указывающие на тип хранимой в файле информации. При задании имени файла необходимо учитывать следующие ограничения: — имя файла должно состоять из букв, цифр и символов «-» (тире) и «_» (подчерк). При задании имени в среде ДОС длина имени (без учета расширения) ограничивается 8 символами, в среде Windows – 256 символами.

Для нормальной работы с компьютером необходимо точно понимать, где находится наша информация. Когда мы осуществляем, какую либо работу то информация, с которой мы работаем находиться в памяти компьютера. Если мы выключим питание, то вся информация пропадет. Для того чтобы сохранить информация для последующей работы её записывают на жесткий диск так же как кладут лист бумаги в папку.

Папка (каталог) – место для хранения файлов и других папок. Все папки находящиеся на компьютере образуют каталоговую систему.

Каталоговая система – совокупность каталогов и хранящихся в них файлов и других (вложенных) каталогов. Способ графического представления каталоговой системы, при котором из исходного диска выходят ветви каталогов, с последующим ветвлением вложенных каталогов -называется деревом каталогов. Исходный диск дерева каталога называется корнем. При обозначении корня диска указывают – полное имя диска и знак «» (слеш)

Адрес файла — описание местонахождения файла состоящее из указания имени диска и списка каталогов, разделенных между собой символом — «/» (слеш).

Тест

Ресурс: Виртуальная школа БАКАЙ
Статья: Устройство компьютера
Опубликовано: 05/11/1999
Автор: ВШБ
Читателей:9670