ВНЕШНЯЯ ПАМЯТЬ КОМПЬЮТЕРА Внешняя память часть

ВНЕШНЯЯ ПАМЯТЬ КОМПЬЮТЕРА

Внешняя память – часть памяти компьютера, которая используется для долговременного хранения программ и данных.

Центральный процессор не может непосредственно обращаться к данным на носителе, он работает с ними через контроллер внешней памяти. На рисунке схематично показано, как читаются данные с внешнего носителя информации в ОЗУ.

Для внешней памяти характерны следующие черты: • обменом данными управляют контроллеры; • прежде чем процессор сможет непосредственно использовать программу или данные, хранящиеся во внешней памяти, их нужно предварительно загрузить в ОЗУ; • данные располагается блоками (на дисках их принято называть секторами); • блок данных читается и пишется как единое целое, что существенно ускоряет процедуру обмена; работать с частью блока невозможна.

Жесткие диски (HDD) часто называют винчестерами — по прозвищу разработанного в 1973 г. фирмой IBM первого накопителя на жестком магнитном диске, который имел 30 цилиндров с 30 секторами на каждой дорожке и поэтому назывался 30/30 (по аналогии с соответствующим калибром винтовки).

Эти накопители состоят из четырех главных элементов: • носитель (пакет дисковых пластин, вращающихся на одной оси); • головки чтения/записи; • позиционер (устройство, «наводящее» • головки на нужную дорожку); контроллер (обеспечивающий согласованное управление всеми элементами диска и передачу данных между ним и ПК).

Фрагмент дорожки диска

При записи на жесткий диск битовая информация преобразуется в переменный ток в соответствии с чередованием нулей и единиц в последовательности. Этот ток поступает на магнитную головку, и в зависимости от направления тока в обмотке головки в пространстве между головкой и носителем возникает соответствующий магнитный поток.

Первые оптические диски были изобретены голландской корпорацией Philips для хранения кинофильмов. Они имели 30 см в диаметре, выпускались под маркой Laser Vision, но нигде, кроме Японии, популярностью не пользовались.

Компакт-диск (CD-ROM) изготавливается с использованием очень мощного инфракрасного лазера, который выжигает отверстия диаметром 0, 8 микрон в специальном стеклянном дискешаблоне (мастер-диске). По этому мастер-диску делается шаблон с выступами в тех местах, где лазер прожег отверстия. В шаблон вводится жидкая смола (поликарбонат), и, таким образом, получается компакт-диск с тем же набором отверстий, что и в стеклянном диске. Затем на смолу наносится очень тонкий слой алюминия, который, в свою очередь, покрывается защитным лаком. После этого наклеивается этикетка.

Углубления в нижнем слое смолы называются лунками (pits – двоичные 1), а ровные пространства между лунками площадками (lands – двоичные 0).

Структура CD-R

Основой диска CD-R является поликарбонатная заготовка. Такие же заготовки используются при производстве дисков CD-ROM. Однако диски CD-R отличаются от дисков CD-ROM тем, что выглядя как обычный диск, только он не серебристого, а золотистого цвета, так как для изготовления отражающего слоя вместо алюминия используется золото.

В отличие от обычных компактдисков, лунки и площадки на дисках CD-R имитируются путем изменения отражающей способности поверхности. Для этого между слоем поликарбоната и отражающим слоем золота помещается слой красителя: цианин зеленого цвета и пталоцианин желтовато-оранжевого цвета.

На начальной стадии слой красителя прозрачен, что дает возможность свету лазера проходить сквозь него и отражаться от слоя золота. При записи информации мощность лазера увеличивается до 8 -16 м. Вт. Когда луч достигает красителя, краситель нагревается, и в результате разрушается химическая связь. Такое изменение молекулярной структуры создает темное пятно.

В настоящее время появилась технология CD-RW (CD-Re. Writable - перезаписываемый компакт-диск), в которой используется носитель такого же размера, как и для дисков CD-R, однако вместо красителя (цианина или пталоцианина) при производстве CD-RW в качестве слоя записи применяется сплав серебра, индия, сурьмы и теллура. Этот сплав имеет два состояния: кристаллическое и аморфное, которые обладают разной отражательной способностью.

Устройства для записи компакт-дисков снабжены лазером с тремя уровнями мощности. При самой высокой мощности (запись) лазер расплавляет сплав, меняя его состояние из кристаллического с высокой отражательной способностью в аморфное с низкой отражательной способностью, так получается лунка. При средней мощности (стирание) сплав расплавляется и возвращается обратно в естественное кристаллическое состояние, при этом лунка снова превращается в площадку. При низкой мощности лазер определяет состояние материала (обеспечивая считывание информации), никакой смены состояний при этом не происходит.

4 формата DVD-дисков: 1. Односторонние однослойные диски (4, 7 Гбайт). 2. Односторонние двухслойные диски (8, 5 Гбайт). 3. Двухсторонние однослойные диски (9, 4 Гбайт). 4. Двухсторонние двухслойные диски (17 Гбайт).

Как и обычные компакт-диски, они имеют 120 мм в диаметре, создаются на основе поликарбоната и содержат лунки и площадки, которые освещаются лазерным диодом и считываются фотодетектором. Однако существует несколько различий: ♦ меньший размер лунок (0, 4 микрона вместо 0, 8 микрона, как у обычного компакт -диска); ♦ более плотная спираль (0, 74 микрона между дорожками вместо 1, 6 микрона); ♦ красный лазер (с длиной волны 0, 65 микрона вместо 0, 78 микрона).

При двухслойной технологии на нижний отражающий слой помещается полуотражающий слой. В зависимости от того, где фокусируется лазер, он отражается либо от одного слоя, либо от другого. Чтобы обеспечить надежное считывание информации, лунки и площадки нижнего слоя делаются чуть большими по размеру, поэтому его емкость немного меньше, чем верхнего.

Двухсторонние диски создаются путем склеивания двух односторонних дисков толщиной 0, 6 мм каждый. Чтобы толщина всех версий была одинаковой, односторонний диск толщиной 0, 6 мм приклеивается к пустой подложке

Преемником DVD можно считать технологию Blu-Ray, предусматривающую применение синего лазера вместо красного. Синий лазер отличается более короткой длиной волны, а значит, повышенной точностью; за счет этого обстоятельства он позволяет уменьшать размеры лунок и площадок. На односторонних дисках Blu-Ray умещается около 25 Гбайт данных; на

Магнитооптические диски выгодно отличаются от магнитных на два порядка большей плотностью записи ( за счет увеличения плотности размещения дорожек) и позволяют многократно перезаписывать информацию.

Принцип работы магнитооптического накопителя (Magneto Optical) основан на использовании двух технологий лазерной и магнитной. Запись информации осуществляется на магнитном носителе, а оптический лазерный луч используется для местного разогрева точки магнитной поверхности.

Сущность процессов записисчитывания обусловлена следующим. Активный слой на поверхности магнитооптического диска может быть перемагаичен магнитной головкой только при высокой температуре. Такая температура ( сотни градусов) создается лазерным импульсом длительностью порядка 0 1 мс.

При считывании информации вектор поляризации отраженного от поверхности диска лазерного луча на несколько градусов изменяет свое направление в зависимости от направления намагниченности элемента активного слоя. Изменение направления поляризации и воспринимается соответствующим датчиком.

По функциональному назначению флэш-диски ничем не отличаются от всех остальных компьютерных дисков: это устройства для долговременного энергонезависимого хранения информации с возможностью многократной перезаписи. Самое главное их отличие от тривиальных винчестеров и флоппи-дисков заключается в отсутствии каких-либо подвижных механических деталей конструкции. Для хранения информации во флэш-дисках используются микросхемы памяти, выполненные по технологии Flash, которую еще в начале 80 -х годов разработала фирма Intel.