Устройства внешней памяти

  ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ 

  РОССИЙСКОЙ  ФЕДЕРАЦИИ 

  МОСКОВСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПРИБОРОСТРОЕНИЯ  И ИНФОРМАТИКИ(МГУПИ) 
 
 
 

  РЕФЕРАТ

  По  дисциплине «Интерфейсы пер. устройств» 
 
 

  Тема:

  Устройства  внешней памяти. 
 
 

  Выполнил: студент 5-го курса, специальность 230101

  Суздалев  Александр Владимирович 
 
 
 
 
 

                                                                                                                        Принял:            Кадиев А. Р. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                              

                                                                                        

                                                         

                                                                                   

                                                                                   Москва2010 
 

Содержание 
 

Введение 3

1. История  5

2. Накопители  на магнитной ленте 7

3. Накопители  прямого доступа 9

3.1. Общие  сведения 9

3.2. Принципы  работы накопителя на сменных  магнитных дисках 10

3.3. Накопитель  на гибких магнитных дисках (НГМД - дисковод) 13

3.4. Накопитель  на жестком магнитном диске  (НЖМД - винчестер) 14

4. Проблема  увеличения объема диска 15

5. Устройство  чтения компакт-дисков (CD-ROM) 16

6. DVD 17

7. Другие  устройства накопления и хранения  информации 19

7.1. Портативные  USB-накопители 20

7.2. USB Flash Drive 20

7.3. Приводы  и диски на 20 Гб 21

7.4. ВЗУ  для мобильных телефонов. 22

Заключение. 24

Список  литературы 25 

  

  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение 
 

  В 1945 г. Джон фон Нейман (1903-1957), американский ученый, выдвинул идею использования внешних запоминающих устройств для хранения программ и данных. Нейман разработал структурную принципиальную схему компьютера. Схеме Неймана соответствуют и все современные компьютеры.

Внешняя память предназначена для долговременного  хранения программ и данных. Устройства внешней памяти (накопители) являются энергонезависимыми, выключение питания не приводит к потере данных. Они могут быть встроены в системный блок или выполнены в виде самостоятельных блоков, связанных с системным через его порты. Важной характеристикой внешней памяти служит ее объем. Объем внешней памяти можно увеличивать, добавляя новые накопители. Не менее важными характеристиками внешней памяти являются время доступа к информации и скорость обмена информацией. Эти параметры зависят от устройства считывания информации и организации типа доступа к ней.

По типу доступа к информации устройства внешней памяти делятся на два  класса: устройства прямого (произвольного) доступа и устройства последовательного  доступа. При прямом (произвольном) доступе время доступа к информации не зависит от ее места расположения на носителе. При последовательном доступе время доступа зависит от местоположения информации.

Скорость  обмена информацией зависит от скорости ее считывания или записи на носитель, что определяется, в свою очередь, скоростью вращения или перемещения этого носителя в устройстве.

Внешняя (долговременная) память - это место  хранения данных, не используемых в  данный момент в памяти компьютера.

Устройства  внешней памяти - это, прежде всего, магнитные устройства для хранения информации.

По способу  записи и чтения накопители делятся, в зависимости от вида носителя, на магнитные, оптические и магнитооптические.

Раньше  в вычислительной технике к внешним  устройствам (ВЗУ) относили устройства хранения дискретной информации, главным образом, на магнитных лентах, барабанах, дисках.

Кто не знает, что такое магнитофон? На магнитофон мы можем записать речь, музыку, а  затем прослушивать записи. Звук записывается на дорожках магнитной ленты с  помощью магнитной головки. С помощью этого же устройства магнитная запись снова превращается в звук.

Аналогично  действует устройство внешней памяти ЭВМ - накопитель на магнитной ленте (стриммер). На дорожки ленты записывается все тот же двоичный код: намагниченный участок - единица, не намагниченный - нуль. При чтении с ленты запись превращается в нули и единицы в битах внутренней памяти.

Они служат для запомина¬ния больших массивов информации - наборов данных, программ пользователей и операционных систем. В про¬цессе работы вычислительной системы по мере необхо¬димости производится оперативный обмен информацион¬ными массивами между ВЗУ и основной памятью.

Положительным качеством ЗУ на магнитных лентах, дисках, барабанах по сравнению с  оперативными ЗУ, например, на ферритовых сердечниках является их боль¬шая емкость при сравнительно низкой стоимости хра¬нения единицы информации. Во многих ВЗУ имеется возможность быстрой смены носителей информации: ка¬тушек с магнитной лентой, пакетов магнитных дисков. Это позволяет, как бы беспредельно наращивать их ем¬кость.

Для того, чтобы полностью оценить новейшие разработки в области внешних  запоминающих устройств необходимо знать, с чего все начиналось, т. е. Историю ВЗУ. 

  
 

1. История

 

      

ВЗУ относят  к устрой¬ствам ввода-вывода (по отношению к процессору). ВЗУ со сменными носителями информации могут использо¬ваться для ввода информации в ЭВМ или для вывода результатов вычислений из ЭВМ так же, например, как перфоленточные и перфокарточные устройства ввода - вывода. Однако по сравнению с этими устройствами ВЗУ считывают и записывают информацию с очень вы¬сокой скоростью, а также допускают многократную пе¬резапись информации на одном и том же носителе. Ука¬занные достоинства ВЗУ обусловили их широкое при¬менение в вычислительной технике. Особое значение ВЗУ получили в ЭВМ третьего поколения.

Машины  третьего поколения, в частности  все модели Единой системы ЭВМ (ЕС ЭВМ), работают практически полностью  под управлением той или иной операционной системы. Они имеют  развитое математическое обеспечение, для хранения которого требуются сотни тысяч и миллионы запоминающих ячеек. Основная часть математического обеспечения хранится в ВЗУ. Поэтому в минимальный комплект каждой модели ЕС ЭВМ входят, как правило, запоминающие устройства на магнитных дисках и лентах.

Разработка  автоматизированных систем (АСУ) предусматривает  создание очень больших ин¬формационных  массивов, банков данных, пакетов при¬кладных  программ. Для их хранения лучше  всего под¬ходят ВЗУ. Более того, создание и эксплуатация АСУ на базе ЭВМ без использования ВЗУ не представляется возможным.

Несмотря  на то, что ВЗУ применяют с начала раз¬вития вычислительной техники, в научно-технической литературе описаны они сравнительно мало.

Я бы хотел  в качестве исторической справки  изложить основные принципы построения и функционирования ВЗУ первой ЕС ЭВМ, созданной совместными усилиями специалистами по вычислительной технике стран - членов СЭВ. Здесь приводятся основные технические характеристики ВЗУ на магнитных лентах, сменных и постоянных магнитных дисках и магнитных барабанах. Наибольшее внимание рассмотрению способов размещения информа¬ции (поскольку они унифицированы для типов носителей) и команд, с помощью которых процессор управляет операциями поиска, считывания и за¬писи информации в ВЗУ.

Описанию  отдельных устройств предшествует изло¬жение принципов организации  и функционирования си¬стемы обмена информацией и интерфейса ввода - вы¬вода. Эти вопросы являются общими для внешних устройств всех типов  и всех моделей ЕС ЭВМ.

Введение средств расширения возможностей интер¬фейса ввода - вывода требует использования дополнительных линий. Принято решение об использовании этой целью существовавших ранее резервных линий. Эти линии обеспечивают уплотнение информации в шинах, повторение канальных команд и селективный сброс, вводимый УВУ, без увеличения числа разъемов. Вве¬дение второго комплекта информационных шин требует использования двух дополнительных кабелей: информа¬ционного и маркерного.

Перечисленные возможности усовершенствованного интерфейса ввода - вывода должны учитываться при новых разработках каналов и УВВ. Усовершенствованный интерфейс, сохраняя основные функциональные характеристики, параметры, схемы и конструкции электрических связей интерфейса ввода - вывода ЕС ЭВМ, обеспечивает совместимость ранее выпущенных УВВ с УВВ новых разработок ЕС ЭВМ и имеет средства для выполнения дополнительных функций, расширяющих возможности каналов и устройств ввода - вывода. 

  
 
 
 
 

2. Накопители  на магнитной ленте

 
 

   Магнитные ленты хранят и используют намотанными на катушки. В ЕС ЭВМ унифицированы катушки двух видов: подающие и принимающие. Ленты по¬ставляются пользователям на подающих катушках и не требуют дополнительной перемотки при установке их в накопители. Лента на катушку наматывается рабочим слоем внутрь.

Основные  размеры одинаковы как для  подающих, так и для принимающих  катушек. Запись информации на магнитную  ленту осуществ¬ляется по девяти дорожкам.

В накопителях  ЕС ЭВМ информация записывается с  продольной плотностью 8 бит/мм, 32 бит/мм, или 63 бит/мм. На девяти дорожках параллельно записы¬вается 8 информационных битов и 1 контрольный бит, которые составляют 1 байт. Для записи контрольного разряда отводится четвертая дорожка. Группа байтов, записываемая по одному КСК или по связанной цепоч¬кой данных последовательности КСК, образует зону.

При плотности  записи 32 бит/мм в конце зоны записываются две контрольные строки: строка циклического контроля (ЦКС) и строка продольного  контроля

(ПКС). ЦКС  записывается на ленте за последним  байтом данных с промежутком в 4 байта. Для формирования ПКС ведется подсчет единиц на каждой дорожке зоны. Их общее число на любой дорожке должно быть четным. Это делается путем записи нуля или единицы в соответствующий разряд ПКС. Строка ПКС записывается после ЦКС с промежутком в 4 байта. При плотности записи 8 и 63 бит/мм, размещение данных на ленте такое же, как и при плотности записи 32 бит/мм, но в конце зоны записывается только ПКС с промежутком в 4 байта от последнего байта данных. Строка ПКС одновременно является признаком конца зоны. Начало зоны определяется по появлению первого байта данных.

Для записи информации с плотностью 8 и 32 бит/ мм используется потенциальный метод  без возвращения к нулю с модификацией по единице называемый методом «без возвращения к нулю» (БВН-1). В зарубежной литературе этот метод сокращенно называют также NRZ-1.

При плотности 63 бит/мм используется другой ме¬тод записи - метод фазовой модуляции или  фазового кодирования (ФК). В каждом такте записи изменяется полярность тока в записывающей головке и, следовательно, изменяется магнитное состояние носителя. Полярность тока изменяется с отрицательной на положительную при записи нуля и с положительной на отрицательную при записи единицы. Происходит как бы изменение фазы тока записи. Логическая схема тракта записи анализирует значение следующей записываемой двоичной цифры: если должна быть записана та же цифра, что и в предыдущем такте, то ток в головке записи предварительно реверсируется. Метод ФК позволяет значительно повысить достоверность выделения сигналов при считывании информации в условиях наложения соседних магнитных отпечатков на носителе. Объясняется это тем, что при изменении частоты в широких пределах фазе искажения сигналов остаются малыми, что позволь проще идентифицировать считываемые сигналы и поэтому реализовать более высокую плотность записи 63 бит/мм. При использовании метода фазового кодирования строка ЦКС не записывается.