Память компьютера, внешняя память

Внешняя память (ВЗУ).

Предназначена для долговременного хранения информации. К ВЗУ относятся накопители на магнитной ленте (магнитофоны, стримеры), накопители на жестких дисках (винчестеры), накопители на гибких дисках, проигрыватели оптических дисков. ВЗУ по сравнению с ОЗУ имеют, в основном, больший объем памяти, но существенно меньшее быстродействие.

Стример. (англ. tapestreamer) — 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.

Накопители на магнитных дисках. В персональном компьютере применяются два вида магнитных дисков: сменные гибкие диски (дискеты) и жесткий несъемный диск (винчестер). Винчестер – жаргонное название жесткого диска, так как первая модель жесткого диска емкостью 16Kb имела 30 дорожек по 30 секторов, что случайно совпадало с калибром “30/30” винтовки фирмы Winchester. Отсюда и название.

Накопители на гибких магнитных дисках – устройства хранения, позволяющие переносить информацию с одного компьютера на другой, хранить информацию, т.е. создавать архивные копии информации, содержащейся на жестком диске.

Основными параметрами гибких дисков являются: технологический размер (изме­ряется в дюймах), плотность записи (измеряется в кратных единицах) и полная емкость.

Первый компьютер IBMPC (родоначальник платформы) был выпущен в 1981 году. К нему можно было подключить внешний накопитель, использующий односто­ронние гибкие диски диаметром 5,25 дюйма. Емкость диска составляла 160 Кбайт. В следующем году появились аналогичные двусторонние диски емкостью 320 Кбайт. Начиная с 1984 года, выпускались гибкие диски 5,25 дюйма высокой плотности (1,2 Мбайт). В наши дни диски размером 5,25 дюйма не используются, и соответ­ствующие дисководы в базовой конфигурации персональных компьютеров после 1994 года не поставляются.

Гибкие диски размером 3,5 дюйма(89мм) выпускают с 1980 года. Односторонний диск обычной плотности имел емкость 180 Кбайт, двусторонний — 360 Кбайт, а двусто­ронний двойной плотности — 720 Кбайт. Затем появились диски раз­мером 3,5 дюйма высокой плотности. Они имели емкость 1440 Кбайт (1,4 Мбайт) и маркировались буквами HD (highdensity — высокая плотность).

Основными параметрами гибких дисков являются: технологический размер (изме­ряется в дюймах), плотность записи (измеряется в кратных единицах) и полная емкость. В основном сейчас используются 3х-дюймовые диски объемом 1,44 Mb, хотя на такую дискету можно сбросить до 2,88Mb информации, при условии использования специального драйвера. Для обращения к гибким дискам используют латинские обозначения A: и B:.

Дисковод – устройство, предназначенное для записи и чтения информации с гибкого диска. Дискета вставляется в дисковод и как только будет получена команда на чтение или запись информации диск приводится во вращение. Во время работы головка механически контактирует с поверхностью диска. В остальное время диск не вращается.

В настоящее время гибкие диски практически не используются для хранения информации.

Накопители на жестких магнитных дисках – устройства, предназначенные для постоянного хранения информации, которая более или менее часто используется при работе с компьютером. Это устройства с несменным носителем. Устройство жесткого диска очень похоже конструктивно на устройство гибкого диска. Однако жесткий диск хранит гораздо больший объем информации и скорость обмена данными у жесткого диска гораздо больше, чем те же параметры у гибких дисков. Поэтому жесткий диск может включать в себя несколько пластин из сплавов алюминия или керамики, покрытых ферромагнитным слоем, и запись информации производит не одна, а несколько головок, собранных в единый блок. Пакет дисков вращается со скоростью 10000 об/мин поэтому механический контакт между головками и дисками отсутствует – каждая головка плавает на расстоянии 0,13 – 0,15 мкр от поверхности диска. Любое проникновение в такой механизм мельчайших частиц, выведет его из строя. Поэтому жесткие диски заключены в герметичный корпус.

Доступный в настоящее время уровень технологий позволяет создавать жесткие диски объемом более 900Gb. На современном компьютере может стоять от одного до четырех жестких дисков. Первый жесткий диск обозначается латинской буквой С:.

Управление работой жесткого диска выполняет специальное аппаратно-логическое устройство — контроллер жесткого диска. В прошлом оно представляло собой отдельную дочернюю плату, которую подключали к одному из свободных слотов материнской платы. В настоящее время функции контроллеров дисков выполняют микросхемы, размещенные е на системной плате, хотя некоторые виды высокопроизводительных контроллеров жестких дисков по-прежнему постав­ляются на отдельной плате.

К основным параметрам жестких дисков относятся емкость и производительность. Емкость дисков зависит от технологии их изготовления. Производительность - показатель скорости внутренней передачи данных (до 30-60 Мбайт/с).

Кроме скорости передачи данных с производительностью диска напрямую связан параметр среднего времени доступа. Он определяет интервал времени, необходимый для поиска нужных данных, и зависит от скорости вращения диска. Для дисков, вращающихся с частотой 5400 об/мин, среднее время доступа составляет 9-10 мкс, для дисков с частотой 7200 об/мин — 7-8 мкс. Изделия более высокого уровня обеспечивают среднее время доступа к данным 5-6 мкс.

Накопители на оптических дисках СD-ROM ( CompactDiskRead – Only – Memory) – компакт-диск с информацией только для чтения. Он представляет собой обычный «лазерный» диск и поставляется фирмой изготовителем с уже записанной на нем информацией. Термином обозначается, как сам компакт-диск, так и устройство для его чтения. Главное достоинство компакт диска: сочетание небольшой стоимости с большим объемом информации, высокой скорости считывания и высокой степенью надежности. Благодаря большой емкости от 250Mb до 1,5Gb компакт – диски служат отличным средством хранения больших объемов информации.

Устроен диск достаточно просто. На его поверхность нанесен тонкий слой отражающего вещества (алюминиевая или золотая фольга), на котором можно различить тончайшую спиралевидную дорожку, идущую от центра витками к внешней грани. На дорожке расположенымикроуглубления, с помощью которых кодируется информация. Если быть более точным, то она кодируется чередованием углублений и промежутков между ними углубления не отражают свет, а промежутки между углублениями его отражают. Отражение от ровного места дает «1», а от впадины – «0».

CD-R (CD-Recoder записывающийCD) – устройство для однократной записи компакт-дисков. Для записи своего компакт - диска на таком устройстве необходим специальный пустой компакт – диск. информация на такой диск записывается лазерным лучом. В процессе записи луч нагревает участки пластика, который темнеет и перестает пропускать свет к отражающему слою, образуя тем самым последовательность отражающих и не отражающих свет участков диска для кодирования информации. На диск CD-Rможно записывать информацию только один раз и перезаписать ее уже не возможно. Для записи дисков CD-R необходимо установить специальное программное обеспечение, которое обычно поставляется вместе с устройством для записи.

Диски CD-RW (CD- Rewritable – перезаписываемый CD) – устройство, которое позволяет многократно записывать и стирать информацию с компакт – диска. Диски CD –RW считываются только на новых универсальных устройствах CD – ROM, рассчитанных на работу с различными носителями, эти диски при чтении наиболее «капризны», так как изменение отражательных свойств у них намного меньше, чем у CD –R или CD – ROM.

DVD (DigitalVersatileDisc, цифровой многоцелевой, или универсальный, диск) – это оптические диски большой емкости, которые применяются для хранения полнометражных фильмов, музыки высокого качества, компьютерных программ.

Существует несколько вариантов DVD, отличающихся по емкости: односторонние и двухсторонние, однослойные и двухслойные.

Односторонние однослойные DVD имеют емкость 4,7 Гбайт информации, двухслойные – 8,5 Гбайт; двухсторонние однослойные вмещают 9,4 Гбайт, двухслойные – 17 Гбайт.

Помимо чтения данных с DVD со скоростью порядка 1,2 Мбайт/с, накопители DVD способны читать обычные CD-ROM со скоростью, примерно соответствующей 8–10-скоростным приводам CD-ROM.

В настоящее время уже массово эксплуатируются устройства DVD, позволяющие записывать и перезаписывать данные.

Магнитооптические диски (ZIP) — запись на такой диск производится под высокой температурой намагничиванием активного слоя, а считывание — лучом лазера. Эти диски удобны для хранения информации, но оборудование стоит дорого. Емкость такого диска до 20,8 Мб, время доступа от 15 до 150 мс, скорость считывания информации до 2000 Кб/сек.

Flash- память — разновидность полупроводниковой энергонезависимой перезаписываемой памяти.

Она может быть прочитана сколько угодно раз, но писать в такую память можно лишь ограниченное число раз (максимально — около миллиона циклов). Причина в том, что для записи в память необходимо сначала стереть участок памяти, а участок может выдержать лишь ограниченное число стираний.

Преимуществом флэш-памяти над оперативной является её энергонезависимость – при выключении энергии содержимое памяти сохраняется.

Преимуществом флэш-памяти над жёсткими дисками, CD- и DVD-дисками является отсутствие движущихся частей. Поэтому флэш-память более компактна, дешева (с учётом стоимости устройств чтения-записи) и обеспечивает более быстрый доступ.

Благодаря своей компактности, дешевизне и низкому энергопотреблению флешпамять широко используется в цифровых портативных устройствах — фото- и видеокамерах, диктофонах, MP3-плеерах, КПК, мобильных телефонах. Кроме того, она используется для хранения встроенного программного обеспечения в различных устройствах (маршрутизаторах, мини АТС, принтерах, сканерах, модемax), различных контроллерах.

Также в последнее время широкое распространение получили USB флеш-накопители («флешка», USBдрайв, USBдиск), практически вытеснившие дискеты и CD.

На конец2008 г. основным недостатком, не позволяющим устройствам на базе флеш памяти вытеснить с рынка жёсткие диски, является высокое соотношение цена/объём, превышающее этот параметр у жестких дисков в 2‑3 раза. В связи с этим и объёмы флеш накопителей не так велики. Многие фирмы уже заявили о выпуске накопителей объёмом 256 ГБ и более. Например, в ноябре 2009 года компания OCZ предложила SSD накопитель ёмкостью 1 Тб и 1,5 млн. циклов перезаписи.

Ещё один недостаток устройств на базе флеш памяти по сравнению с жёсткими дисками — как ни странно, меньшая скорость. Несмотря на то, что производители флэш накопителей заверяют, что скорость этих устройств выше скорости винчестеров, в реальности она оказывается ощутимо ниже. Конечно, флэш накопитель не тратит подобно винчестеру время на разгон, позиционирование головок и т. п. Но время чтения, а тем более записи, ячеек флеш памяти, используемой в современных накопителях, больше. Что и приводит к значительному снижению общей производительности. Справедливости ради следует отметить, что последние модели флэш накопителей и по этому параметру уже вплотную приблизились к винчестерам. Однако, эти модели пока слишком дороги