Накопители на гибких магнитных дисках или дискеты

Дискеты служат для долговременного хранения программ и данных небольшого объема и удобны для перенесения информации с одного компьютера на другой. Дискеты различаются размером и объемом информации, который можно на них разместить. Различают 3,5”- дюймовые и 5,25”-дюймовые дискеты (сейчас не используются). Их информационный объем составляет 1,44 Мб и 1,2 Мб соответственно. Для считывания информации с дискеты необходимо специальное устройство — дисковод.

Накопитель па жестких магнитных дискахНакопитель на жестких магнитных дисках (от англ. HDD — Нагd Disk Dгivе), или винчестер — это запоминающее устройство большой емкости, в котором носителями информации являются круглые жесткие пластины (иногда называемые также дисками), обе поверхности которых покрыты слоем магнитного материала. Винчестер используется для постоянного (длительного) хранения информации — программ и данных. В принципе жесткие диски подобны дискетам. В них информация также записывается на магнитный слой диска. Однако этот диск, в отличие от дискет, сделан из жесткого материала, чаще всего алюминия (отсюда и название Нагd Disk). В корпусе объединены такие элементы винчестера, как управляющий двигатель, носитель информации (диски), головки записи/считывания, позиционирующее устройство (позиционер) и микросхемы, обеспечивающие обработку данных коррекцию возможных ошибок, управление механической частью, а также микросхемы кэш-памяти. Если дискета физически состоит из одного диска, то винчестер состоит из нескольких одинаковых дисков, расположенных друг под другом. НЖМД помещен в почти полностью герметизированный корпус. В отличие от НГМД, внутреннее устройство которого хорошо видно, НЖМД изолирован от внешней среды, что предотвращает попадание пыли и других частиц, которые могут повредить магнитный носитель или чувствительные головки чтения/записи, располагаемые над поверхностью быстро вращающегося диска на расстоянии нескольких десятимиллионных долей дюйм. Магнитные диски являются элементам и устройств чтения/записи информации — дисководов. Сам магнитный диск — это пластиковый (длягибких дисков) и алюминиевый либо керамический (для жестких дисков) круг с магниточувствительным покрытием. В случае жесткого диска таких кругов может быть несколько, и все они в центре посажены на один стержень. Для гибкого диска такой круг один, при помещении в дисковод он фиксируется в центре. Во время работы диск раскручивается. Схема дисковода показана на рисунке 5.

Рис. 5. Схема дискового магнитного диска

Головки чтения-записи могут синхронно перемещаться в горизонтальном и вертикальном направлении (это показано стрелками), что позволяет им приблизиться к любой точке поверхности диска. Каждая точка поверхности рассматривается, как отдельный бит внешней памяти. Так же, как и основная память, поверхность диска (или дисков) имеет структуру. Элементы физической структуры следующие:

1)дорожка— концентрическая окружность, по которой движутся головки чтения-записи при размещении или поиске данных. Дорожки нумеруются, начиная с нуля. Нулевой номер имеет самая внешняя дорожка на диске;

2) секторы— блоки, в которых размещаются данные на дорожке при записи. Нумеруются, начиная с единицы. Помимо пользовательской информации (самих данных), сектора содержат служебную информацию, например, собственный номер. Сектора являются минимальными адресуемыми элементами данных для диска;

3) стороны диска. Нумеруются, начиная с нуля. Для винчестера, расположенного вертикально, нулевой номер имеет самая верхняя сторона, для гибкого диска нулевой номер - у «лицевой» стороны дискеты;

4) цилиндр — совокупность дорожек с одинаковыми номерами на разных сторонах диска. Номера цилиндров совпадают с номерами дорожек;

5) кластер — совокупность секторов, имеющих смежные номера. Может состоять из одного сектора (для дискет) или нескольких (для винчестера). Является минимальным адресуемым элементом данных для операционной системы. Кластеры используются операционной системой для добавления данных к файлу: добавление очередной «порции» данных к файлу выполняется в объеме кластера независимо от того, что реальный объем добавляемых меньше объема кластера. Это приводит к нерациональному расходованию внешней памяти. Поэтому не рекомендуется хранить на диске большое количество маленьких файлов: они имеют много пустых «хвостов». Разбивка непрерывного пространства поверхности диска на указанные элементы (можно эту процедуру назвать дискретизацией) выполняется при его форматировании. При этом также формируются маркер начала и конца дорожки, места расположения секторов, в сектора записывается служебная информация.

К основным характеристиками винчестеров относят:

информационный объем— до 300 Гбайт;

число пластин (дисков) — от 1 до З шт.;

количество головок — 2, 4, 6 шт.;

скорость вращения дисков — скорость, с которой пластины диска вращаются относительно магнитных головок (измеряется в оборотах в минуту). У современных моделей этот показатель обычно составляет 7200 об./мин;

Время доступа — 7—9 мс;

Скорость чтения и записи информации — 75 Мбайт/с и более;

Размер кэш-памяти— в среднем 4—8 Мбайт.

Винчестерский накопитель связан с процессором через контроллер жесткого диска.

Реальная производительность жестких дисков всегда определяется интерфейсом. На сегодняшний день в компьютерах могут быть интерфейсы параллельного (IDЕ и SСSI) и последовательного типов (USB и FireWire), используемые в основном при подключении внешних дисков. Винчестеры, подключаемые при помощи интерфейсов SСSI, USB и FiгеWiге имеют гораздо более высокие характеристики, чем IDE.

Винчестер (как один физический диск) может быть разделен на несколько логических дисков (разделов). Каждый из них обозначается одной буквой латинского алфавита начиная с С: и может иметь свою метку (название). Кроме того, каждый логический диск имеет файловые системы (их разновидности были рассмотрены ранее), которые могут различаться (например, диск С: имеет файловую системуNTFS, а D: - FAT 32). Процесс полной очистки диска от хранимой на нем информации и его переразметки называется форматированием диска (логического илифизического). Ведущими производителями жестких дисков являютсяSeagate, Maxtor, Hitachi, Samsung, Western Digital и др.

Накопители на оптических дисках Запись в считывание информации в оптических накопителях производится бесконтактно с помощью лазерного луча. К таким устройствам относятся, прежде всего, накопители СD-RОМ, СD-R, СD-RW и DVD (RОМ, R и RW). Устройства СD-RОМ.Вустройствах СD-RОМ (Соmрасt Disk Read-Оnlу Меmогу — компакт-диск только для чтения) носителем информации является оптический диск (компакт-диск), изготавливаемый на поточном производстве с помощью штамповочных машин и предназначенныйтолько для чтения. Компакт-диск представляет собой прозрачный полимерный диск диаметром 12см и толщиной 1,2мм, на одну сторону которого напылен светоотражающий слой алюминия, защищенный от повреждений слоем прозрачного лака. Толщина напыления составляет несколько десятитысячных долей миллиметра. Информация на диске представляется в виде последовательности впадин и выступов (их уровень соответствует поверхности диска), расположенных на спиральной дорожке, выходящей из областивблизи оси диска (на поверхности жесткого диска на дюйме порадиусу помещается лишь несколько сотен дорожек). Емкость такого СDдостигает 780 Мбайт, что позволяет создавать на его основе справочные системы и учебные комплексы с большой иллюстративной базой. Один СDпо информационной емкости равен почти 500 дискетам. Считывание информации с СD-RОМ происходит с достаточно высокой скоростью, хотя и заметно меньшей, чем скорость работы накопителей на жестком диске.

Накопители СD-R(СВ-Rесогdblе). Они позволяют наряду с прочтением обычных компакт—дисков однократно записывать информацию на специальные оптические диски СD-R. Информационный объем таких дисков составляет 700 Мбайт.

Запись на такие диски осуществляется благодаря наличию на них особого светочувствительного слоя из органического материала, темнеющего при нагревании. Впроцессе записи лазерный луч нагревает выбранные точки слоя, которые темнеют и перестают пропускать свет к отражающему слою, образуя участки, аналогичные впадинам. Запись информации на диски СD—Rпредставляет собой дешевый и оперативный способ хранения больших объемов данных.

Накопители СD-RW(СD-RеWritаblе). Дают возможность делать многократную запись на диск. Информационный объем таких дисков составляет 700 Мбайт.

Для того чтобы прочитать или записать информацию на один из трех выше перечисленных СD-дисков, необходим соответствующий СD-дисковод. Дисковод СD—RОМ— позволяет только считывать информацию с любых СD-дисков. Соответственно между собой такие устройства будут различаться скоростью чтения и кэш-памятью.

Дисковод СD-R— прочитать и записать, а дисковод СD-RWне только читает, но и перезаписывает (стирает информацию и записывает поверх нее новую). Такие дисководы различаются скоростью чтения/записи/перезаписи (последнее только для СD-RW)и размером кэш.

Накопители DVD(Digitа1 Vегsаtilе Disc, цифровой диск общего назначения). Первые DVD—диски появились yа рынке где-то в 96-97-х годах прошлого века. DVD является прекрасным носителем для данных любого типа и используется как обыкновенный компьютерный носитель информации. Снаружи DVDвыглядит как обычный СD, и даже при ближайшем рассмотрении тяжело заметить разницу. Однако возможностей у DVDгораздо больше. Диски DVDмогут хранить в 26 раз больше данных по сравнению СD-RОМ.

Технология DVD стала огромным скачком в области носителей информации. Стандартный односторонний однослойный диск может хранить 4,7Gbданных. НоDVD могут изготавливаться по двухслойному стандарту, который позволяет увеличить количество хранимых на одной стороне данных до 8,5 Gb.

Кроме этого, диски DVDбывают двухсторонними, что увеличивает емкость диска до 17Gb.Правда, чтобы считать DVD —диск, необходимо новое устройство (DVD-RОМ),нотехнология DVD совместима с технологией СD, и привод DVD – ROM читает и диски СD-диск, причем разных форматов. В продаже можно встретить различные комбинированные дисководы для оптическихдисков. Например, DVD-CD R/RW позволяет читать DVD и СD-диски и производить запись/перезапись па СD-диски. Другой вариант — DVD-RV – CD-RV. Позволяет читать, записывать и перезаписывать DVD и СD-диски.

Сменные носители информации (флэш—карты). Флэш-памятьНазвание этот тип памяти получил от одного из разработчиков технологии. Слово «флэш» — «вспышка» — относилось к типу записи информации и, вероятно, носило еще и рекламный характер. Преимущества флэш-памяти заключается в независимости от наличия или отсутствия электрического питания, в долговременности хранения информации (производители гарантируют сохранность данных в течение 10 лет, но на практикедолжно быть больше) и в высокой механической надежности (в накопителях на базе флэш—памяти нет никаких механических устройств, следовательно, нечему ломаться). Недостатки в высокой сложности устройств в невысоком быстродействии и в относительно высокой стоимости микросхем. Основная битва производителей флэш—карт развернулась на двух фронтах: уменьшение размеров и увеличение быстродействия.Уже сейчас скорость работы карт сравнима с накопителями на оптических дисках, ноот современных винчестеров отстает весьма заметно. Огромное количество техники — фото- видеокамеры, карманные персональные компьютеры, мр3-плееры, диктофоны и сотовые телефоны использует в качестве носителей информации флэш-карты. Эволюция, как форматов карт, так и их характеристик стремительно изменяется: увеличиваются объемы, растет скорость, падает цена.

Стримеры -это накопители на магнитной ленте. Их отличает сравнительно низкая цена. Емкость магнитных кассет (картриджей) для стримеров составляет до нескольких Гбайт. Стримеры широко используют в системах разведки, безопасности, связи, навигации и в десятке других областях, где надо непрерывно записывать огромные массивы данных при безусловном обеспечении надежности хранения.