Внешняя память ПК

«МАТИ»  РГТУ им. К. Э. Циолковского 
 
 
 
 
 
 

Курсовая  работа

По  предмету: Информатика

Тема: «Внешняя память ПК» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2008

 

Содержание: 
 

1. Введение           3

2. Стримеры           4

3. Накопители  прямого доступа        5

4. НГМД           7

5. НЖМД           7

6. CD-Rom           8

7. DVD-Rom                    10

8. Blue Ray                    11

9. Другие носители информации                 11

10. Список используемой  литературы                13

11. Выполнение  практического задания                14

 

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 запоминания больших массивов  информации - наборов данных, программ  пользователей и операционных  систем. В процессе работы вычислительной  системы по мере необходимости  производится оперативный обмен  информационными 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 большая емкость при сравнительно низкой стоимости хранения единицы информации. Во многих ВЗУ имеется возможность быстрой смены носителей информации: катушек с магнитной лентой, пакетов магнитных дисков. Это позволяет, как бы беспредельно наращивать их емкость.

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

Стримеры 

Стример (англ. tape streamer) — устройство для резервного копирования больших объёмов информации. В качестве носителя здесь применяются кассеты с магнитной лентой ёмкостью 1 — 2 Гбайта и больше.

Стримеры позволяют  записать на небольшую кассету с  магнитной лентой огромное количество информации. Встроенные в стример  средства аппаратного сжатия позволяют  автоматически уплотнять информацию перед её записью и восстанавливать  после считывания, что увеличивает  объём сохраняемой информации.  

Недостатком стримеров  является их сравнительно низкая скорость записи, поиска и считывания информации. 

Стримеры  сегодня

Менеджеры информационных систем, на плечи которых взвалена забота о хранении данных, уже давно  выработали требования к применяемым  для этого аппаратным средствам. Во-первых, их мало утешает теоретическая  неисчерпаемость накопителей со сменными носителями. Желательно, чтобы  каждый отдельно взятый картридж обладал  как можно большей емкостью. Понятно  почему. 

Во-вторых, сегодня  от менеджеров требуют обеспечить практически  непрерывную работу компьютерных систем и серверов. А раз так, то и накопители должны обладать высокой производительностью. Только тогда можно быстро восстановить работоспособность системы после  сбоев. Да и на копирование данных на ленту нельзя тратить слишком  много времени. Желательно, чтобы  этот процесс почти не требовал вмешательства  оператора, а в идеале и вовсе  выполнялся автоматически. 

Далее, краеугольной остается проблема надежности хранения информации. Ее сегодня очень много, часть записанных данных используется активно, другие файлы могут годами ждать часа, когда к ним обратятся. А посему накопители и носители должны обладать гибкостью, позволяющей их использовать как для оперативного поиска информации, так и для долгосрочного  архивирования. 

Современные стримеры в целом удовлетворяют всем этим требованиям. Сегодня наибольший интерес  для менеджеров информационных систем представляют два класса ленточных  накопителей, отличающиеся принципом  записи данных. 

Долгое время  наиболее доступными и интересными  были накопители, в которых запись данных производится наклонно-строчным методом. В таких стриммерах головки чтения и записи размещены на вращающемся с высокой скоростью ( порядка 2000 оборотов в минуту) барабане, вдоль которого с небольшой линейной скоростью протягивается магнитная лента. Этот принцип всем знаком по бытовым видеомагнитофонам и цифровым аудиомагнитофонам DAT. Собственно, последние и послужили основой для создания стримеров. 

Другой способ записи в компьютерной технике применялся намного раньше, но потом отошел на второй план. Сегодня он обрел  вторую жизнь, воплотившись в DLT-стримерах. В этих устройствах данные записываются обычной неподвижной головкой, лента  вдоль которой протягивается  с высокой скоростью - от 2.5 до 3.8 метра в секунду. Головки в DLT-стримерах записывают сразу много параллельных треков, расположенных линейно вдоль ленты. 
 

Накопители  прямого доступа

  

  Общие сведения

     К  ЗУ прямого доступа в номенклатуре  технических средств ес эвм относятся устройства хранения информации на магнитных дисках и барабанах. основная особенность их заключается в том, что время поиска любой записи мало зависит от ее местоположения на носителе. Каждая физическая запись на носителе имеет адрес, по которому обеспечивается непосредственный доступ к ней минуя остальные записи.

     Это  свойство ЗУ прямого доступа  отличает их от ЗУ на магнитной  ленте и от всех других типов  устройств ввода - вывода ЕС ЭВМ.

     Во  всех накопителях прямого доступа,  как и в накопителях на магнитной  ленте, используется принцип электромагнитной  записи информации на движущийся  носитель. Носителями информации  в накопителях прямого доступа  служат магнитные диски или  барабаны, которые в рабочем состоянии  постоянно вращаются с большой  скоростью. Магнитные диски собираются  зачастую в виде пакета из  нескольких дисков. Накопители на  магнитных дисках подразделяются  на две группы: накопители на  сменных магнитных дисках, на  которых можно осуществлять быструю  смену пакетов магнитных дисков  и Накопители на постоянных  магнитных дисках, в которых пакет  магнитных дисков или один  диск стационарно устанавливается  в заводских условиях и не  может быть оперативно заменен.

    ЗУ  с накопителями на постоянных  магнитных дисках и на магнитных  барабанах используются в машине  как устройства внешней памяти  большой емкости. ЗУ на сменных  магнитных дисках по системотехническим  возможностям подобны ЗУ на магнитной ленте. Они служат только внешней памятью, но и устройствами ввода вывода информации. Пакеты сменных магнитных дисков удобны в хранении. Из них на вычислительных центрах создаются библиотеки, что позволяет как бы неограниченно наращивать емкость внешней памяти вычислительных систем.

     Сравнительный  анализ основных технических  и функциональных параметров  ЗУ на магнитной ленте и  ЗУ прямого доступа показывает, что они имеют примерно одинаковую  емкость и скорость обмена  информацией при записи и считывании. Несомненным преимуществом ЗУ  прямого

доступа является малое время поиска информации на носителе. Однако стоимость хранения единицы информации на магнитных  дисках и барабанах примерно на порядок  больше, чем на магнитных лентах.

Принципы работы накопителя на сменных магнитных  дисках

     Пакет  магнитных дисков ЕС-5053 состоит  из шести алюминиевых дисков, внешний диаметр которых равен  336,4 мм. Поверхности дисков покрыты ферролаком толщиной 4-5 мкм или кобальто-вольфрамовым сплавом толщиной 0,25-0,30 мкм. В последнем случае магнитный слой наносится гальваническим методом на медную подложку. К дискам предъявляются высокие требования по однородности магнитных свойств и по таким геометрическим характеристикам, как плоскостность, толщина, шероховатость поверхности и т. д. Для записи информации используются десять внутренних поверхностей дисков, внешние поверхности верхнего и нижнего дисков не используются.

Магнитные слои иногда наносится гальваническим методом  на равном расстоянии по внешнему диаметру, причем в одном месте сделана  двойная прорезь, которая служит началом отсчета для  каждого  рабочего диска  и называется индексом или маркером.

     Информация  записывается на рабочих поверхностях  дисков по концентрическим окружностям  - дорожкам. Если в процессе эксплуатации пакета появляется дефект в покрытии на какой-либо из рабочих дорожек, то вся эта дорожка не употребляется, а вместо нее используется одна из запасных дорожек.

     На  одной дорожке может быть записано  последовательно бит за битом  3625 байтов. Поскольку на каждой дорожке располагается одинаковое число байтов, то плотность записи изменяется от дорожки к дорожке: на внешней дорожке - 30 бит/мм, на внутренней - 44 бит/мм. Десять дорожек, расположенных друг под другом на всех десяти рабочих поверхностях дисков, образуют так называемый цилиндр. Емкость одного цилиндра составляет 36250 байт, а емкость всего пакета - 7,25 Мбайт.

     В  рабочем состоянии пакет дисков  постоянно вращается в накопителе  с угловой скоростью 255 рад/с  (2400 об/мин). Для записи и считывания информации накопитель имеет десять магнитных головок: по одной головке на каждую рабочую поверхность. Магнитная головка состоит из универсальной головки (для записи и воспроизведения информации)  и головки стирания, размещенных в одном корпусе. Магнитные головки располагаются друг под другом и укреплены на каретке, которая может перемещать их в радиальном направлении по отношению к дискам. Каретка может фиксироваться в одном из 203 положений, располагая, таким образом, головки на одном из цилиндров. Запись и считывание информации в пределах одного цилиндра осуществляется без механического перемещения каретки с магнитными головками. Одновременно работает только одна головка из десяти. Она поразрядно записывает или считывает информацию на одной дорожке. Выбор дорожки в цилиндре осуществляется электронной коммутацией головки. Выбранная головка подключается к единому тракту записи - воспроизведения.