Устройства долговременного хранения данных на ПК

Введение

    Современное общество характеризуется интенсивным  развитием технических и программных средств. На основе своевременного пополнения,  накопления, переработки информационного ресурса возможно рациональное управление и принятие верных решений. Особенно важным это является для сферы экономики. Постоянный рост информационных потоков предъявляет повышенные требования к применению устройств хранения данных. В этой связи рассмотрение вопроса, касающегося средств долговременного хранения информации, представляется весьма актуальным.

    В данной работе внимание уделяется отдельному элементу архитектуры персонального компьютера, известному как «внешняя память». Изложение материала начинается с формирования общего представления о предмете изучения. Далее следует освещение важнейших составных частей выбранной темы.  Каждый раздел последовательно раскрывает особенности указанных устройств, в частности, сущность средства, его функции, технические характеристики, сфера и условия применения. 

    Практическая  часть представленной работы посвящена решению экономической задачи. По приведенным данным производился расчет общей суммы возврата по кредитному договору. Аналогичные подсчеты могут применяться в ряде экономических и финансово-кредитных организаций. Вычисления сопровождаются комментариями к алгоритму выполнения задания, построением соответствующих таблиц и графического элемента.  

     Работа выполнялась на ПК IBM стандартной конфигурации, включающей  системный блок, монитор, клавиатуру, мышь со следующими характеристиками: 64-разрядный микропроцессор Celeron 2,4 ГГц, ОЗУ 1024 Мб, жесткий диск Samsung с объемом 80 Гб, дисковод 3,5" Samsung, CD-RW LG 52x32x52, монитор Acer 17" с разрешением 1280х1024.  Работа велась в ОС Windows XP с использованием текстового редактора Microsoft Office Word 2003, табличного процессора Microsoft Office Excel 2003, входящих в интегрированный ППП Microsoft Office 2003.

    1. Устройства долговременного  хранения данных  на ПК

ПЛАН

Введение 4

    1.1. Классификация устройств внешней памяти ПК 5

     1.2. Описания конкретных видов 6

• Дискета 6 
• Компакт-диск 7 
• DVD 10  
• HD-DVD 11 
• Жесткий диск 12 
• RAID 15 
• Flash-память 18 

Заключение 20 
 

    Введение

    Персональный  компьютер предназначен для автоматизации  процесса обработки информации. При  этом данные в ЭВМ заносятся с помощью устройств ввода и подлежат дальнейшей обработке. Однако довольно часто возникает необходимость хранения и переноса больших объемов информации. Постоянное хранение таких информационных массивов в памяти компьютера представляется нерациональным. При учете таких факторов широкое применение находят устройства долговременного хранения данных, которые еще называют внешней памятью.

    Внешняя (долговременная) память (ВЗУ – внешнее  запоминающее устройство) предназначена для длительного хранения программ и данных, не используемых в данный момент в оперативной памяти ПК, и является энергонезависимой, т.е. целостность ее содержимого не зависит от того, включен или выключен компьютер. В частности, во внешней памяти хранится все программное обеспечение ПК.  В отличие от оперативной памяти внешняя память не имеет прямой связи с процессором. Носители внешней памяти, кроме того,  обеспечивают транспортировку данных в тех случаях, когда компьютеры не объединены в сети (локальные или глобальные). 

1. Классификация устройств внешней памяти ПК

 

    Устройства  внешней памяти или, иначе, внешние  запоминающие устройства весьма разнообразны. Их можно классифицировать по целому ряду признаков: по виду носителя, типу конструкции, по принципу записи и считывания информации, методу доступа и т.д.

    Один  из возможных вариантов классификации ВЗУ представлен ниже на рис. 2.

    

    Рис. 2. Классификация ВЗУ 

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

    В зависимости от типа носителя все  ВЗУ можно подразделить на накопители на магнитной ленте и дисковые накопители.

    Накопители  на магнитной ленте, в свою очередь, бывают двух видов: накопители на бобинной магнитной ленте (НБМЛ) и накопители на кассетной магнитной ленте (НКМЛ — стримеры). В ПК используются только стримеры.

    Накопители  на дисках - устройства для записи / чтения с магнитных (оптических) носителей. Назначение этих накопителей: хранение больших объемов информации, запись и выдача хранимой информации по запросу в оперативное запоминающее устройство. Диски относятся к машинным носителям информации с прямым доступом. Понятие прямой  доступ означает, что ПК может "обратиться" к дорожке, на которой начинается участок с искомой информацией или куда нужно записать новую информацию, непосредственно, где бы ни находилась головка записи/чтения накопителя.

    Таким образом, к основным устройствам  длительного хранения данных можно отнести:

• накопители на гибких магнитных дисках (НГМД);
• накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД);
• накопители на оптических дисках (CD, CD-RW);
• накопители на записывающих магнитооптических дисках;
• накопители на магнитной ленте (стримеры) и др.

 

1.2 Описание конкретных видов:

Дискета 

Дискета — портативный магнитный носитель информации, используемый для многократной записи и хранения данных сравнительно небольшого объема. Этот вид носителя был особенно распространён в 1970-х — начале 2000-х годов. Вместо термина «дискета» иногда используется аббревиатура ГМД — «гибкий магнитный диск» (соответственно, устройство для работы с дискетами называется НГМД — «накопитель на гибких магнитных дисках», жаргонный вариант — флоповод, флопик, флопарь от английского floppy-disk). [5]

    Обычно  дискета представляет собой гибкую пластиковую пластинку, покрытую ферримагнитным слоем [2,6], отсюда английское название «floppy disk» («гибкий диск»). Эта пластинка помещается в пластмассовый корпус, защищающий магнитный слой от физических повреждений [3,4,5]. Оболочка бывает гибкой или прочной. Запись и считывание дискет осуществляется с помощью специального устройства — дисковода (флоппи-дисковода).

    Дискеты обычно имеют функцию защиты от записи, посредством которой можно предоставить доступ к данным только в режиме чтения. [1]

    В настоящее время дискеты практически повсеместно вытеснены более емкими и обладающими гораздо меньшей удельной стоимостью видами накопителей. К таковым относятся, прежде всего, накопители на флэш-памяти, записываемые CD и DVD-диски (в особенности DVD-RAM). 

Компакт-диск 

     («CD», «Shape CD»,  «CD-ROM», «КД ПЗУ») — оптический  носитель информации в виде  диска с отверстием в центре, информация с которого считывается  с помощью лазера. Изначально  компакт-диск был создан для  цифрового хранения аудио (т.  н. Audio-CD), однако в настоящее время широко используется как устройство хранения данных широкого назначения (т. н. CD-ROM). Аббревиатура «CD-ROM» означает «Compact Disc Read Only Memory» что в переводе обозначает компакт-диск с возможностью чтения. «КД ПЗУ» означает «Компакт-диск, постоянное запоминающее устройство». CD-ROM’ом часто ошибочно называют CD-привод для чтения компакт-дисков. Компакт-диск был создан в 1979 году компаниями Philips и Sony. [6]

    Компакт-диски  изготавливаются из поликарбоната  толщиной 1,2 мм, покрытого тончайшим слоем алюминия (ранее использовалось золото) с защитным слоем из лака, на котором обычно наносится графическое представление содержания диска. Поэтому, вопреки распространённому мнению, компакт-диск, никогда не следует класть вверх ногами (этикеткой вниз), так как отражающий алюминиевый слой, на котором и хранятся данные, снизу защищён, как было сказано выше, 1,2-миллиметровым слоем поликарбоната, а сверху — лишь тонким слоем лака. Кроме того, на отражающей стороне имеется кольцевой выступ высотой 0,5 мм, позволяющий диску, положенному на ровную поверхность, не касаться этой поверхности. В центре диска расположено отверстие диаметром 15 мм (при желании диск можно переносить, надев на палец, вообще не прикасаясь к его поверхности).

    Информация на диске записывается в виде спиральной дорожки так называемых питов (углублений), выдавленных на алюминиевом слое (в отличие от технологии записи CD-ROM где информация записывается цилиндрически). Каждый пит, имеет примерно 125 нм в глубину и 500 нм в ширину. Длина пита, варьируется от 850 нм до 3,5 мкм. Расстояние между соседними дорожками спирали — 1,5 мкм. Данные с диска читаются при помощи лазерного луча с длиной волны 780 нм, который просвечивает поликарбонатный слой, отражается от алюминиевого и считывается фотодиодом. Луч лазера образует на отражающем слое пятно диаметром примерно 1,5 мкм. Так как диск читается с нижней стороны, каждый пит, выглядит для лазера как возвышение. Места, где такие возвышения отсутствуют, называются площадками.

    Чтобы вам было легче представить отношение размеров диска, и пита: если компакт-диск был бы величиной со стадион, пит был бы размером примерно с песчинку.

    Свет  от лазера, попадающий на площадку, отражается и улавливается фотоприёмником. Если же свет попадает на возвышение, он испытывает интерференцию со светом, отражённым от площадки вокруг возвышения и не отражается. Так происходит потому, что высота каждого возвышения равняется четверти длины волны света лазера, что приводит к разнице в фазах в половину длины волны между светом, отражённым от площадки и светом, отражённым от возвышения.

    Компакт-диски  бывают штампованные на заводе (CD-ROM), CD-R для однократной записи, CD-RW для  многократной записи. Диски последних  двух типов предназначены для  записи в домашних условиях на специальных пишущих приводах. В некоторых CD-плеерах и музыкальных центрах такие диски могут не читаться (в последнее время все производители бытовых музыкальных центров и CD-плееров включают в свои устройства поддержку чтения CD-R/RW).

    Скорость  чтения/записи CD указывается кратной 150 KБ/с (то есть 153 600 байт/с). Например, 48-скоростной привод обеспечивает максимальную скорость чтения (или записи) CD дисков, равную 48 * 150 = 7200 KБ/с (7,03 MБ/с).

    Вес диска без коробки составляет ~15,7 гр. Вес диска в обычной (не «слим») коробке равен ~74 гр.

    Shape CD (фигурный компакт-диск) — оптический  носитель цифровой информации  типа CD-ROM, но не строго круглой  формы, а с очертанием внешнего  контура в форме разнообразных  объектов, таких как портреты, машины, самолёты, диснеевские персонажи, сердечки, звёздочки, овалы, в форме кредитных карточек и т. д.

    Существуют  и диски, предназначенные для  записи в домашних условиях: CD-R (Compact Disc Recordable) для однократной записи и CD-RW (Compact Disc ReWritable) для многократной. В таких дисках отражающая способность питов и промежутков между ними должны имитироваться другим способом. Это достигается добавлением красителя между золотой (алюминиевой) поверхностью и слоем поликарбоната. В изначальном состоянии уровень красителя прозрачен и позволяет лучу лазера свободно проходить через него и отражаться от золотого(алюминиевого) покрытия. Во время записи лазер переходит в режим повышенной мощности(8-16мВт). Когда лазер попадает на краситель, он нагревает его, разрушая химические связи, и образует темные, непрозрачные пятна. При чтении лучом лазера с мощностью 0,5 мВт фотодетектор замечает разницу между прожженными пятнами и нетронутыми областями. Это различие интерпретируется так же, как и разница между выемками и ровными поверхностями на обычных компакт дисках. [1] 

DVD  

(ди-ви-ди́, англ. Digital Versatile Disc — цифровой многоцелевой диск) — носитель информации в виде диска, внешне схожий с компакт-диском, однако имеющий возможность хранить больший объём информации за счёт использования лазера с меньшей длиной волны, чем для обычных компакт дисков. [5]

    Первые  диски и проигрыватели DVD появились  в ноябре 1996 в Японии и в марте 1997 в США. Изначально «DVD» расшифровывалось как «Digital Video Disc» (цифровой видеодиск), поскольку данный формат первоначально разрабатывался как замена видеокассетам. Позже, когда стало ясно, что носитель подходит и для хранения произвольной информации, многие стали расшифровывать DVD как Digital Versatile Disc (цифровой многоцелевой диск). Toshiba, заведующая официальным сайтом DVD Forum’а, использует «Digital Versatile Disc». К консенсусу не пришли до сих пор, поэтому сегодня «DVD» официально вообще никак не расшифровывается. [6]