Внешняя память компьютера. Внешняя оперативная память компьютера

Внешняя память компьютера

Внешняя память компьютера — это память, которая предназначена для длительного сохранения программных продуктов и информационных данных без наличия внешнего источника питания.

Внешняя память персонального компьютера или иначе, внешнее запоминающее устройство, является одним из важных компонентов электронного вычислительного оборудования, который обеспечивает длительное сохранение программных продуктов и информационных данных на разных информационных носителях. Внешняя память компьютера может быть классифицирована по следующим признакам:

• По типу информационного носителя.
• По виду конструктивного оформления.
• По принципам записи и чтения данных.
• По способам доступа.

Причём информационным носителем является материальный объект, который способен сохранять информационные данные. К основным свойствам внешней памяти следует отнести:

1. Внешняя память компьютера обладает энергетической независимостью, то есть, сохранность информации в ней не зависит от питания компьютера.
2. Отличительной особенностью внешней памяти является отсутствие прямой связи с процессором.

Классификация

Существует несколько классификаций внешней памяти компьютера. Например, виды внешней памяти компьютера по типу доступа:

• Устройства прямого доступа. На этих носителях информации получить доступ к данным можно в любой момент времени и в любом порядке. Вы можете выбрать и открыть любой файл на жестком диске.
• Накопители последовательного доступа. Уже морально устаревшие, эти носители информации постепенно отходят в прошлое. Ярким примером могут послужить магнитофонные кассеты. Вы могли прослушать любимую песню только после того, как перематывали ленту на нужное место.

В компьютерах же можно выделить следующие виды носителей информации.

1. Накопители на гибких магнитных дисках, они же, ушедшие в прошлое, дискеты.
2. Винчестеры — жесткие диски.
3. Энергонезависимая флеш-память.
4. Оптические диски и дисководы для их чтения.

X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум — 2018

Хранение – это одна из главных операций, производимых над информацией, с целью обеспечения ее доступности в течение некоторого промежутка времени. Для хранения программ и данных в компьютерах используют разнообразные накопители, емкость которых, в несколько сот раз превышает емкость оперативной памяти. Накопители информации – это гамма запоминающих устройств с разным принципом действия, физическими и техническими характеристиками. Основным назначением накопителей информации является хранение и воспроизведение информации. По отношению персональному компьютеру накопители могут быть внешними и встраиваемыми (внутренними). Внешняя (долговременная) память — это место длительного хранения данных (программ, результатов расчётов, текстов и т.д.), не используемых в настоящий момент в оперативной памяти. Внешняя память, в отличие от оперативной, энергонезависима..

Запоминающие устройства обычно делят на виды и категории в связи с их принципами функционирования, эксплуатационно-техническими физическими другими характеристиками. Так, по принципам работы различают следующие виды устройств: оптические, электронные, магнитные, и смешанные – магнитооптические. Все типы устройств организованы на базе соответствующей технологии хранения/воспроизведения/записи цифровой информации. В связи с видом и техническим исполнением носителя информации различают: электронные, дисковые (магнитные, оптические, магнитооптические), ленточные, перфорационные и другие устройства.

Основные виды накопителей:

накопители на магнитной ленте (НМЛ);

накопители CD-ROM, CD-RW, DVD

накопители на гибких магнитных дисках (НГМД);

накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД);

Им соответствуют основные виды носителей:

кассеты для стримеров и других НМЛ

диски CD-ROM, CD-R, CD-RW, DVD

гибкие магнитные диски (Floppy Disk), диски для сменных носителей;

жёсткие магнитные диски (Hard Disk);

носители с flash – памятью;;.

Остановимся подробнее на рассмотрении вышеперечисленных накопителей и носителей.

Накопители на гибких магнитных дисках (НГМД).

Гибкий магнитный диск

Чаше всего под накопителем на магнитных дисках представляют устройство, записывающее и считывающее данные с вращающихся магнитных дисков.

Магнитный диск является носителем информации в форме круглой пластины (диска), поверхность которой покрыта магнитным материалом. Подложка магнитного диска может быть как жесткой (жесткий магнитный диск), изготовленной из алюминиевого сплава, так и гибкой (гибкий магнитный диск), изготовленной из полиэфира. НМД делятся на накопители на гибких магнитных дисках (НГМД) (Floppy Disk Drive — FDD) и накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД) (Hard Disk Drive — HDD). Гибкий магнитный диск, состоящий из круглой полимерной подложки, покрытой с обеих сторон тонким слоем магнитного материала и помещенной в специальную пластиковую упаковку, называется дискетой. Дискеты широко используются для хранения данных и переноса их между компьютерами, оснащенными НГМД.

Дискеты каждого типоразмера (5,25 и 3,5 дюйма) бывают обычно двусторонними (Double Sided, DS). Плотность записи может быть различной: одинарной (Single Density, SD), двойной (Double Density, DD) и высокой (High Density, HD). В качестве материала для изготовления магнитных дисков обычно применяют алюминиевый сплав Д16МП (МП — магнитная память). Этот сплав немагнитный, мягкий, достаточно прочный, хорошо обрабатывается.

Жёсткие магнитные диски

Современные НЖМД строятся по винчестерской технологии и называются винчестерами. В винчестерах головки считывания-записи вместе с их основной конструкцией и дисками «упакованы» в герметичный закрытый корпус. Головка, используемая в винчестере, имеет маленькие размеры и массу и располагается на основании специальной аэродинамической формы. Винчестер собирается из некоторого количества одинаковых дисков, располагающихся друг над другом. Отдельно для каждого диска в устройстве есть пара рабочих головок, приводящихся в движение и позиционирующихся шаговым двигателем. Все головки установлены «гребнем». Позиционирование одной головки заставляет аналогично перемещаться и всех остальных. Современные винчестеры имеют очень высокую плотность хранения информации порядка миллиардов бит на квадратный сантиметр и очень большую емкость: от десятков до сотен Гбайт.

Накопители на оптических и магнитооптических дисках.

Запись и считывание информации в оптических накопителях производится бесконтактно с помощью лазерного луча. К таким устройствам относятся прежде всего накопители CD-ROM, CD-R, CD-RW, DVD и магнитооптический накопитель.

В устройствах CD-ROM (Compact Disk Read-Only Memory — компакт-диск только для чтения) носителем информации является оптический диск (компакт-диск), изготавливаемый на поточном производстве с помощью штамповочных машин и предназначенный только для чтения.

В устройствах CD-ROM может храниться до 650 Мб данных. Доступ к данным осуществляется быстрее, чем к данным на дискетах, но медленнее, чем на жёстких дисках. Накопители CD-R (CD-Recordable) позволяют наряду с прочтением обычных компакт-дисков записывать информацию на специальные оптические диски CD-R.

Накопители CD-RW (CD-ReWritable) дают возможность делать многократную запись на диск.

Накопители DVD (Digital Versatile Disc, цифровой диск общего назначения) имеют тот же геометрический размер, что и обычные CD-ROM, но вмещают гораздо больший объём данных.

Имея те же габариты, что обычный компакт-диск, и весьма похожий принцип работы, DVD-диск вмещает чрезвычайно много информации — от 4,7 до 17 Гбайт. Возможно, именно из-за большой емкости он и называется универсальным. Правда, на сегодня реально применяется DVD-диск лишь в двух областях: для хранения видеофильмов (DVD-Video или просто DVD) и сверхбольших баз данных (DVD-ROM, DVD-R).

Флеш-память — разновидность полупроводниковой технологии электрически перепрограммируемой памяти (EEPROM). Это же слово используется в электронной схемотехнике для обозначения технологически законченных решений постоянных запоминающих устройств в виде микросхем на базе этой полупроводниковой технологии.

Благодаря компактности, дешевизне, механической прочности, большому объёму, скорости работы и низкому энергопотреблению, флеш-память широко используется в цифровых портативных устройствах и носителях информации. Серьёзным недостатком данной технологии является ограниченный срок эксплуатации носителей, а также чувствительность к электростатическому разряду.

Ленточный накопитель (стример)

Стример – запоминающее устройство на принципе магнитной записи на ленточном носителе, с последовательным доступом к данным, по принципу действия аналогичен бытовому магнитофону.Основное назначение: запись и воспроизведение информации, архивация и резервное копирование данных.

Технология хранения данных на магнитной ленте в ходе развития вычислительной техники претерпела значительные изменения, и в разные периоды характеризовалась различными потребительскими свойствами. Использование современных стримеров имеет следующие отличительные черты.

Низкая стоимость и широкие условия хранения информационного носителя

Низкое энергопотребление у ленточной библиотеки большого объема.

Низкая скорость произвольного доступа к данным из-за последовательного доступа (лента должно прокрутиться к нужному месту);

Сравнительно высокая стоимость устройства записи (стримера)

Современные стримеры, как правило, подключаются через высокопроизводительный интерфейс SAS, обеспечивающий передачу данных со скоростью до 3 или 6 Гбит/с. Старшие модели IBM имеют возможность подключения .

Список литературы:

1. Уинн Л. Рош. Библия по модернизации персонального компьютера. Минск: Мир науки, 1995. – 208 с.

2. А. Жаров. Железо IBM

Ссылки на интернет ресурсы:

Что такое внешняя память?

Под внешней памятью следует понимать такую разновидность памяти персонального компьютера, которая реализована с помощью различного внешнего оборудования, способного хранить большое количество информации на протяжении длительного времени. Внешнее запоминающее устройство по сравнению с внутренней памятью компьютера, например, оперативным запоминающим устройством, обладает большим объемом, но при этом низкой скоростью передачи данных.

Сегодня существует огромное количество внешних запоминающих устройств. По отношению к персональному компьютеру, ими могут быть: жесткие диски (как внешние, так и внутренние), накопители на гибких дисках, которые предназначены исключительно для чтения и записи, лазерные диски, стримеры, флеш-карты и др. Все эти устройства разделяются между собой по типу доступа к информации. Это могут быть: устройства прямого доступа, а также устройства последовательного доступа. Они разделяются между собой тем, что в устройствах прямого доступа время обращения к информации не зависит от места ее расположения на носителе, а в устройствах последовательного доступа подобная зависимость существует. Объем памяти на жестких дисках (как внешних, так и внутренних) может достигать нескольких терабайт. Объем накопителей на гибких магнитных дисках обычно не превышает 1,44 Мб (сегодня практически не используются). CD-накопители обладают емкостью 640 мегабайт, а DVD — емкостью до 17 гигабайт. Максимальный объем USB-носителей сегодня достигает 64 Гб.

Что касается основных характеристик внешней памяти, то это их информационная емкость, быстродействие, надежность хранения данных, а также стоимость. Под емкостью следует понимать максимальное количество информации, которое может быть записано на устройство. Стоит отметить, что, как правило, она гораздо больше, чем емкость внутренней памяти. К сожалению, скорость или быстродействие подобных устройств во много раз уступает устройствам внутренней памяти. Она определяется временем доступа, записи и чтения информации, которая хранится на устройстве. Что касается надежности, то этот параметр практически идентичен внутренней памяти. Надежность может пострадать только в случае неправильного или неосторожного использования устройств внешней памяти, а также при наличии различного вредоносного программного обеспечения.

Билет № 4
Внешняя память компьютера.
Носители информации (гибкие диски, жесткие диски, диски CD-ROM, магнитооптические диски и пр.) и их основные характеристики

Внешняя (долговременная) память — это место длительного хранения данных (программ, результатов расчётов, текстов и т.д.), не используемых в данный момент в оперативной памяти компьютера. Внешняя память, в отличие от оперативной, является энергонезависимой. Носители внешней памяти, кроме того, обеспечивают транспортировку данных в тех случаях, когда компьютеры не объединены в сети (локальные или глобальные).

Для работы с внешней памятью необходимо наличие накопителя (устройства, обеспечивающего запись и (или) считывание информации) и устройства хранения — носителя .

Основные виды накопителей:

• накопители на гибких магнитных дисках (НГМД);
• накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД);
• накопители на магнитной ленте (НМЛ);
• накопители CD-ROM, CD-RW, DVD.

Им соответствуют основные виды носителей:

• гибкие магнитные диски ( Floppy Disk ) (диаметром 3,5’’ и ёмкостью 1,44 Мб; диаметром 5,25’’ и ёмкостью 1,2 Мб (в настоящее время устарели и практически не используются, выпуск накопителей, предназначенных для дисков диаметром 5,25’’, тоже прекращён)), диски для сменных носителей;
• жёсткие магнитные диски ( Hard Disk );
• кассеты для стримеров и других НМЛ;
• диски CD-ROM, CD-R, CD-RW, DVD.

Запоминающие устройства принято делить на виды и категории в связи с их принципами функционирования, эксплуатационно-техническими, физическими, программными и др. характеристиками. Так, например, по принципам функционирования различают следующие виды устройств: электронные, магнитные, оптические и смешанные – магнитооптические. Каждый тип устройств организован на основе соответствующей технологии хранения/воспроизведения/записи цифровой информации. Поэтому, в связи с видом и техническим исполнением носителя информации, различают: электронные, дисковые и ленточные устройства.

Основные характеристики накопителей и носителей:

• информационная ёмкость;
• скорость обмена информацией;
• надёжность хранения информации;
• стоимость.

Остановимся подробнее на рассмотрении вышеперечисленных накопителей и носителей.

Принцип работы магнитных запоминающих устройств основан на способах хранения информации с использованием магнитных свойств материалов. Как правило, магнитные запоминающие устройства состоят из собственно устройств чтения/записи информации и магнитного носителя , на который, непосредственно осуществляется запись и с которого считывается информация. Магнитные запоминающие устройства принято делить на виды в связи с исполнением, физико-техническими характеристиками носителя информации и т.д. Наиболее часто различают: дисковые и ленточные устройства. Общая технология магнитных запоминающих устройств состоит в намагничивании переменным магнитным полем участков носителя и считывания информации, закодированной как области переменной намагниченности. Дисковые носители, как правило, намагничиваются вдоль концентрических полей – дорожек, расположенных по всей плоскости дискоидального вращающегося носителя. Запись производится в цифровом коде. Намагничивание достигается за счет создания переменного магнитного поля при помощи головок чтения/записи. Головки представляют собой два или более магнитных управляемых контура с сердечниками, на обмотки которых подается переменное напряжение. Изменение величины напряжения вызывает изменение направления линий магнитной индукции магнитного поля и, при намагничивании носителя, означает смену значения бита информации с 1 на 0 или с 0 на 1.

Дисковые устройства делят на гибкие ( Floppy Disk ) и жесткие ( Hard Disk ) накопители и носители. Основным свойством дисковых магнитных устройств является запись информации на носитель на концентрические замкнутые дорожки с использованием физического и логического цифрового кодирования информации. Плоский дисковый носитель вращается в процессе чтения/записи, чем и обеспечивается обслуживание всей концентрической дорожки, чтение и запись осуществляется при помощи магнитных головок чтения/записи, которые позиционируют по радиусу носителя с одной дорожки на другую.

Для операционной системы данные на дисках организованы в дорожки и секторы. Дорожки (40 или 80) представляют собой узкие концентрические кольца на диске. Каждая дорожка разделена на части, называемые секторами . При чтении или записи устройство всегда считывает или записывает целое число секторов независимо от объёма запрашиваемой информации. Размер сектора на дискете равен 512 байт. Цилиндр — это общее количество дорожек, с которых можно считать информацию, не перемещая головок. Поскольку гибкий диск имеет только две стороны, а дисковод для гибких дисков — только две головки, в гибком диске на один цилиндр приходится две дорожки. В жестком диске может быть много дисковых пластин, каждая из которых имеет две (или больше) головки, поэтому одному цилиндру соответствует множество дорожек. Кластер (или ячейка размещения данных) — наименьшая область диска, которую операционная система использует при записи файла. Обычно кластер — один или несколько секторов.

Перед использованием дискета должна быть форматирована, т.е. должна быть создана её логическая и физическая структура.

Дискеты требуют аккуратного обращения. Они могут быть повреждены, если

• дотрагиваться до записывающей поверхности;
• писать на этикетке дискеты карандашом или шариковой ручкой;
• сгибать дискету;
• перегревать дискету (оставлять на солнце или около батареи отопления);
• подвергать дискету воздействию магнитных полей.

Накопители на жестких дисках объединяют в одном корпусе носитель (носители) и устройство чтения/записи , а также, нередко, и интерфейсную часть , называемую контроллером жесткого диска . Типичной конструкцией жесткого диска является исполнение в виде одного устройства — камеры, внутри которой находится один или более дисковых носителей, помещённых на один ось, и блок головок чтения/записи с их общим приводящим механизмом. Обычно, рядом с камерой носителей и головок располагаются схемы управления головками, дисками и, часто, интерфейсная часть и (или) контроллер. На интерфейсной карте устройства располагается собственно интерфейс дискового устройства, а контроллер с его интерфейсом располагается на самом устройстве. С интерфейсным адаптером схемы накопителя соединяются при помощи комплекта шлейфов.

Принцип функционирования жёстких дисков аналогичен этому принципу для ГМД.

Основные физические и логические параметры ЖД.

• Диаметр дисков . Наиболее распространены накопители с диаметром дисков 2.2, 2.3, 3.14 и 5.25 дюймов.
• Число поверхностей — определяет количество физических дисков, нанизанных на ось.
• Число цилиндров — определяет, сколько дорожек будет располагаться на одной поверхности.
• Число секторов — общее число секторов на всех дорожках всех поверхностей накопителя.
• Число секторов на дорожке — общее число секторов на одной дорожке. Для современных накопителей показатель условный, т.к. они имеют неравное число секторов на внешних и внутренних дорожках, скрытое от системы и пользователя интерфейсом устройства.
• Время перехода от одной дорожки к другой обычно составляет от 3.5 до 5 миллисекунд, а у самых быстрых моделей может быть от 0.6 до 1 миллисекунды. Этот показатель является одним из определяющих быстродействие накопителя, т.к. именно переход с дорожки на дорожку является самым длительным процессом в серии процессов произвольного чтения/записи на дисковом устройстве.
• Время установки или время поиска — время, затрачиваемое устройством на перемещение головок чтения/записи к нужному цилиндру из произвольного положения.
• Скорость передачи данных , называемая также пропускной способностью , определяет скорость, с которой данные считываются или записываются на диск после того, как головки займут необходимое положение. Измеряется в мегабайтах в секунду (MBps) или мегабитах в секунду (Mbps) и является характеристикой контроллера и интерфейса.

В настоящее время используются в основном жёсткие диски ёмкостью от 10 Гб до 80 Гб. Наиболее популярными являются диски ёмкостью 20, 30, 40 Гб.

Кроме НГМД и НГМД довольно часто используют сменные носители. Довольно популярным накопителем является Zip. Он выпускается в виде встроенных или автономных блоков, подключаемых к параллельному порту. Эти накопители могут хранить 100 и 250 Мб данных на картриджах, напоминающих дискету формата 3,5’’, обеспечивают время доступа, равное 29 мс, и скорость передачи данных до 1 Мб/с. Если устройство подключается к системе через параллельный порт, то скорость передачи данных ограничена скорость параллельного порта.

К типу накопителей на сменных жёстких дисках относится накопитель Jaz. Ёмкость используемого картриджа — 1 или 2 Гб. Недостаток — высокая стоимость картриджа. Основное применение — резервное копирование данных.

В накопителях на магнитных лентах (чаще всего в качестве таких устройств выступают стримеры ) запись производится на мини-кассеты. Ёмкость таких кассет — от 40 Мб до 13 Гб, скорость передачи данных — от 2 до 9 Мб в минуту, длина ленты — от 63,5 до 230 м, количество дорожек — от 20 до 144.

CD-ROM — это оптический носитель информации, предназначенный только для чтения, на котором может храниться до 650 Мб данных. Доступ к данным на CD-ROM осуществляется быстрее, чем к данным на дискетах, но медленнее, чем на жёстких дисках.

Компакт-диск диаметром 120 мм (около 4,75’’) изготовлен из полимера и покрыт металлической плёнкой. Информация считывается именно с этой металлической плёнки, которая покрывается полимером, защищающим данные от повреждения. CD-ROM является односторонним носителем информации.

Считывание информации с диска происходит за счёт регистрации изменений интенсивности отражённого от алюминиевого слоя излучения маломощного лазера. Приёмник или фотодатчик определяет, отразился ли луч от гладкой поверхности, был рассеян или поглощён. Рассеивание или поглощение луча происходит в местах, где в процессе записи были нанесены углубления. Фотодатчик воспринимает рассеянный луч, и эта информация в виде электрических сигналов поступает на микропроцессор, который преобразует эти сигналы в двоичные данные или звук.

Скорость считывания информации с CD-ROM сравнивают со скоростью считывания информации с музыкального диска (150 Кб/с), которую принимают за единицу. На сегодняшний день наиболее распространенными являются 52х-скоростные накопители CD-ROM (скорость считывания 7500 Кб/с).

Накопители CD-R (CD-Recordable) позволяют записывать собственные компакт-диски.

Более популярными являются накопители CD-RW, которые позволяют записывать и перезаписывать диски CD-RW, записывать диски CD-R, читать диски CD-ROM, т.е. являются в определённом смысле универсальными.

Аббревиатура DVD расшифровывается как Digital Versatile Disk , т.е. универсальный цифровой диск . Имея те же габариты, что обычный компакт-диск, и весьма похожий принцип работы, он вмещает чрезвычайно много информации — от 4,7 до 17 Гбайт. Воз-можно, именно из-за большой емкости он и называется универсальным. Правда, на сего-дня реально применяется DVD-диск лишь в двух областях: для хранения видеофильмов (DVD-Video или просто DVD) и сверхбольших баз данных (DVD-ROM, DVD-R).

Разброс ёмкостей возникает так: в отличие от CD-ROM, диски DVD записываются с обеих сторон. Более того, с каждой стороны могут быть нанесены один или два слоя информации. Таким образом, односторонние однослойные диски имеют объем 4,7 Гбайт (их часто называют DVD-5, т.е. диски емкостью около 5 Гбайт), двусторонние однослойные — 9,4 Гбайт (DVD-10), односторонние двухслойные — 8,5 Гбайт (DVD-9), а двусторонние двухслойные — 17 Гбайт (DVD-18). В зависимости от объема требующих хранения данных и выбирается тип DVD-диска. Если речь идет о фильмах, то на двусторонних дисках часто хранят две версии одной картины — одна широкоэкранная, вторая в классическом телевизионном формате.

Таким образом, здесь приведён обзор основных устройств внешней памяти с указанием их характеристик.