1 Внешние устройства ЭВМ Внешние запоминающие устройства

1

Внешние устройства ЭВМ Внешние запоминающие устройства Устройства ввода информации Устройства вывода информации 2

Внешние запоминающие устройства (ВЗУ) обеспечивают долговременное хранение программ и данных. Физические носители: МЛ, МД, ОД, твердотельные. Разновидности ВЗУ Магнитные Оптические НМЛ CD-ROM НЖМД CD-R (RW) НГМД Твердотельные DVD-ROM Flash память 3

1. Накопители на магнитных лентах (НМЛ) имели огромное значение для ЭВМ первых поколений. По-прежнему на лентах хранят большие объемы информации, которая не является оперативной, но требует очень надежного хранения, а также конфиденциальности. Специальный кассетный накопитель, размеры которого совпадают с размерами НГМД и который можно вставить на место последнего – так называемый стример (tape streamer). Ёмкость стримера - 1 -2 Гбайт и больше Он удобен, например, для переноса информации с жесткого диска одного компьютера на другой, для долговременного хранения особо ценных системных и личных программ и данных. Недостатки НМЛ – низкая скорость записи, поиска и считывания информации. 4

2. Накопители на магнитных дисках включают в себя следующие системы: • электромеханический привод, обеспечивающий вращение диска; • блок магнитных головок для чтения-записи; • системы установки (позиционирования) магнитных головок в нужное для записи или чтения положение; • электронный блок управления и кодирования сигналов. 5

2. 1. Гибкий магнитный диск (НГМД) Дискета – гибкий тонкий пластиковый диск с нанесенным магнитным покрытием, заключенный в пластиковый конверт. Дискета размером (диаметр) 133 мм (5, 25″) имеет 360, 720 Кбайт, а дискета 89 мм (3, 5″) - 1, 44 Мбайт информационной ёмкости. Информация на диск наносится вдоль концентри-ческих окружностей – дорожек, каждая дорожка разбита на сектора – минимально возможных адресуемых участков кластеров. Две одинаковые дорожки по обе стороны диска образуют цилиндр, а точнее усеченный конус, т. к. дорожки на верхней стороне смещены к центру относительно дорожек на нижней стороне. Процедура разметки нового диска – нанесение секторов и дорожек называется форматированием. 6

Тип дискеты обычно указывается на ее конверте: DS (double side) – двухсторонняя; DD (double density) – двойной плотности; HD (high density) – высокой плотности. Возможны сочетания типа DS/DD, DS/HD и др. Скорость доступа к определенному участку информации и скорость записи или считывания информации – определяются не столько самой дискетой, сколько возможностями НГМД. Доступ к информации осуществляется за время в диапазоне от 0, 1 с до 1 с (что очень велико по сравнению с другими типами дисководов), скорость чтениязаписи порядка 50 кбайт/с, что по современным представлениям весьма немного. 7

Форматирование дискеты Сектор Дорожка Заявленная ёмкость неформатированной дискеты формата 3, 5″ составляет 1, 44 Мбайт. Информационная ёмкость сектора – 512 кбайт, количество секторов – 18, дорожек на одной стороне – 80. сторон - 2. Всего секторов: N=18· 80· 2=2880; информационная ёмкость дискеты: 512· 2880=1440 кбайт=1, 406 Мбайт. 1 й сектор – для размещения загрузочной записи ОС, со 2 по 33 – для размещения каталога и таблицы FAT. Для записи данных доступно 2847 секторов, т. е 1, 39 Мбайт. 8

2. 2. Накопитель на жёстких магнитных дисках (НЖМД) Жесткие диски (винчестер) сделаны из сплава на основе алюминия покрытого магнитным слоем. Диски (платтеры) смонтированы на одной оси запечатаны в неразборный герметический корпус, встроенный в системный блок компьютера. Скорость вращения дисков достигает 7200 об/мин, что и обеспечивает короткое время доступа. Рабочие поверхности диска разделены на дорожки, а они на сектора. Минимальным адресуемым элементом НЖМЖ является кластер, который может включить в себя несколько секторов. Размер кластера зависит от типа используемой таблицы FAT и от ёмкости НЖМД. 9

Характеристики НЖМД: - порядковый или серийный номер; - информационная емкость (от 10 до 130 Гбайт); - число цилиндров (количество дорожек), по которым двигается головка записи-считывания (от 300 дорожек на каждой стороне диска); - количество секторов (17 или 26 на дорожку); - число головок (для всех дисков); - время доступа – время, за которое головка устанавливается к конкретному сектору и начинает запись-считывание (от 1 до 100 мс); - скорость обмена информацией (от 1 до 100 Мбайт/с); - размер кластера. 10

II. Накопители на оптических дисках CD-ROM (Compact Disk Reed Only Memory), DVD-ROM – компакт диски только для чтения. CD-ROM представляет собой прозрачную поликарбонатную (вид стекла) пластинку, одна сторона которой покрыта тончайшей алюминиевой пленкой, играющей роль зеркального отражателя, поверх которой нанесен защитный слой лака. Информация на ней представляется чередованием углублений и пиков в цифровом (двоичном) коде. Этот рельеф создается при производстве механическим путем (контактом с твердой пластинкой – матрицей). Считывание информации осуществляется путем сканирования дорожек лазерным лучом, который по разному отражается от углублений и пиков (по этому отражению восстанавливается записанный двоичный код). Вдоль дорожек оптического диска со скоростью 200 – 500 раз в минуту пробегает лазерный луч. 11

CD-R, CD-RW, DVD-RW диски При создании дисков, позволяющих многократную перезапись, доминирует магнито-оптический принцип (CD-МО диски). В основу положен следующий физический принцип: коэффициент отражения лазерного луча от по-разному намагниченных участков диска с особым образом нанесенным магнитным покрытием различен. Запись на МО диски магнитная, а считывание – оптическое (лазерным лучом). Характеристики оптических дисков, в общих чертах таковы: емкость записи и скорость доступа к информации того же порядка, что у жестких дисков. По надежности хранения информации оптические диски в настоящее врав не имеют себе равных. 12

Скорость считывания: CD-ROM – до 7, 8 Мбайт/с DVD-ROM – до 6, 8 Мбайт/с. Скорость считывания информации в CD-ROM накопителе зависит от скорости вращения диска. Односкоростные накопители обеспечивали скорость считывания информации 150 Кбайт/с, а современные 52 -скоростные CD-ROM накопители - до 7, 8 Мбайт/с. Для повышения производительности дисководов их снабжают буферной памятью (стандартные объемы кэша: 64, 128, 256, 512, 1024 Кбайт). Буфер дисковода представляет собой память для кратковременного хранения данных, после считывания их с CD-ROM, но до пересылки в плату контролера, а затем в ЦП. 13

Характеристики запоминающих устройств Тип памяти Флэш МПП Кэшпамять ОЗУ Ёмкость Быстродействие Сотни кбайт tобр=0, 035— 0, 1 мкс Принцип работы Электронный Десятки байт tобр=0, 01— 0, 002 мкс Электронный Сотни кбайт tобр=0, 002— 0, 01 мкс Электронный Десятки Мбайт tобр=0, 005— 0, 02 мкс Электронный 14

Тип памяти Ёмкость Быстродействие Принцип работы НЖМД Десятки Гбайт tдоступа=6— 30 мс vсчит=500— 3000 Кбайт/с Магнитный НГМД Единицы Мбайт Магнитный CD-ROM Сотни Мбайт DVD Единицы Гбайт MO Сотни Мбайт tдоступа=65— 100 мс vсчит=40— 150 Кбайт/с tдоступа=50— 600 мс vсчит=150— 5000 Кбайт/с tдоступа=170 мс vсчит=1, 4— 6, 8 Мбайт/с tдоступа=50— 150 мс vсчит= до 3 Мбайт/с НМЛ Десятки Гбайт tдоступа = десятки с vсчит= 100 --500 Rбайт/с Оптический Магнитооптический Магнитный 15