Накопители информации

История развития вычислительной техники неразрывно связана с совершенствованием устройств хранения информации (накопи­телей информации), так как характеристики именно этих устройств в значительной мере определяют характеристики компьютеров.

Накопитель информации — устройство записи, воспроизведе­ния и хранения информации, а носитель информации — это пред­мет, на который производится запись информации (диск, лента, твердотельный носитель).

Накопители информации могут быть классифицированы по следующим признакам:

· способу хранения информации: магнитоэлектрические, оп­тические, магнитооптические;

· виду носителя информации: накопители на гибких и жестких магнитных дисках, оптических и магнитооптических дисках, маг­нитной ленте, твердотельные элементы памяти;

· способу организации доступа к информации — накопители прямого, последовательного и блочного доступа;

· типу устройства хранения информации — встраиваемые (внут­ренние), внешние, автономные, мобильные (носимые) и др.

Значительная часть накопителей информации, используемых в настоящее время, создана на базе магнитных носителей.

Физические основы процессов записи и воспроизведения ин­формации на магнитных носителях заложены в работах физиков М. Фарадея (1791-1867) и Д. К. Максвелла (1831-1879). В маг­нитных носителях информации цифровая запись производится на магниточувствительный материал. К таким материалам относятся некоторые разновидности оксидов железа, никель, кобальт и его соединения, сплавы, а также магнитопласты и магнитоэласты со связкой из пластмасс и резины, микропорошковые магнитные материалы.

Магнитное покрытие имеет толщину в несколько микромет­ров. Покрытие наносится на немагнитную основу, в качестве ко­торой для магнитных лент и гибких дисков используются различ­ные пластмассы, а для жестких дисков — алюминиевые сплавы и композиционные материалы подложки. Магнитное покрытие диска имеет доменную структуру, т.е. состоит из множества намагни­ченных мельчайших частиц. Магнитный домен (от лат. dominium — владение) — это микроскопическая, однородно намагниченная область в ферромагнитных образцах, отделенная от соседних об­ластей тонкими переходными слоями (доменными границами). Под воздействием внешнего магнитного поля собственные маг­нитные поля доменов ориентируются в соответствии с направле­нием магнитных силовых линий. После прекращения воздействия внешнего поля на поверхности домена образуются зоны остаточ­ной намагниченности. Благодаря этому свойству на магнитном носителе сохраняется информация о действовавшем магнитном поле. При записи информации внешнее магнитное поле создается с помощью магнитной головки. В процессе считывания информа­ции зоны остаточной намагниченности, оказавшись напротив магнитной головки, наводят в ней при считывании электродви­жущую силу (ЭДС). Схема записи и чтения с магнитного диска дана на рис. 3.1. Изменение направления ЭДС в течение некоторо­го промежутка времени отождествляется с двоичной единицей, а отсутствие этого изменения — с нулем. Указанный промежуток времени называется битовым элементом.

Поверхность магнитного носителя рассматривается как последо­вательность точечных позиций, каждая из которых ассоциируется с битом информации. Поскольку расположение этих позиций оп­ределяется неточно, для записи требуются заранее нанесенные метки, которые помогают находить необходимые позиции записи. Для нанесения таких синхронизирующих меток должно быть про­изведено разбиение диска на дорожки и секторы — форматиро­вание.

Организация быстрого доступа к информации на диске явля­ется важным этапом хранения данных. Оперативный доступ к любой части поверхности диска обеспечивается, во-первых, за счет при­дания ему быстрого вращения и, во-вторых, путем перемещения магнитной головки чтения/записи по радиусу диска. Гибкий диск вращается со скоростью 300—360 об/мин, а жесткий диск —3600— 7200 об/мин.