Лекция 8. Внешние запоминающие устройства

8.1. Что такое внешняя память

Внешняя память (ВЗУ) предназначена для длительного хранения программ и данных, и целостность её содержимого не зависит от того, включен или выключен компьютер. В отличие от оперативной памяти, внешняя память не имеет прямой связи с процессором. Информация от ВЗУ к процессору и наоборот циркулирует примерно по следующей цепочке:

ОЗУ Кэш Процессор» height=24 src=»http://techn.sstu.ru/kafedri/%D0%BF%D0%BE%D0%B4%D1%80%D0%B0%D0%B7%D0%B4%D0%B5%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%8F/1/MetMat/shaturn/inform/%D0%9B%D0%B5%D0%BA%D1%86%D0%B8%D1%8F%208/0008.gif» width=316>

В состав внешней памяти компьютера входят:

8.2. Накопители на гибких магнитных дисках

Дискета состоит из круглой полимерной подложки, покрытой с обеих сторон магнитным окислом и помещенной в пластиковую упаковку, на внутреннюю поверхность которой нанесено очищающее покрытие. В упаковке сделаны с двух сторон радиальные прорези, через которые головки считывания/записи накопителя получают доступ к диску.

Способ записи двоичной информации на магнитной среде называется магнитным кодированием. Он заключается в том, что магнитные домены в среде выстраиваются вдоль дорожек в направлении приложенного магнитного поля своими северными и южными полюсами. Обычно устанавливается однозначное соответствие между двоичной информацией и ориентацией магнитных доменов.

В настоящее время наибольшее распространение получили дискеты со следующими характеристиками: диаметр 3,5 дюйма (89 мм), ёмкость 1,44 Мбайт, число дорожек 80, количество секторов на дорожках 18.

В последнее время появились трехдюймовые дискеты, которые могут хранить до 3 Гбайт информации. Они изготовливаются по новой технологии Nano2 и требуют специального оборудования для чтения и записи.

8.3. Накопители на жестких магнитных дисках

Рис. 8.1. Винчестерский накопитель
со снятой крышкой корпуса

Как и у дискеты, рабочие поверхности платтеров разделены на кольцевые концентрические дорожки, а дорожки — на секторы. Головки считывания-записи вместе с их несущей конструкцией и дисками заключены в герметически закрытый корпус, называемый модулем данных. При установке модуля данных на дисковод он автоматически соединяется с системой, подкачивающей очищенный охлажденный воздух. Поверхность платтера имеет магнитное покрытие толщиной всего лишь в 1,1 мкм, а также слой смазки для предохранения головки от повреждения при опускании и подъёме на ходу. При вращении платтера над ним образуется воздушный слой, который обеспечивает воздушную подушку для зависания головки на высоте 0,5 мкм над поверхностью диска.

8.4. Накопители на компакт-дисках

CD-ROM представляет собой прозрачный полимерный диск диаметром 12 см и толщиной 1,2 мм, на одну сторону которого напылен светоотражающий слой алюминия, защищенный от повреждений слоем прозрачного лака. Толщина напыления составляет несколько десятитысячных долей миллиметра.

CD-ROM обладают высокой удельной информационной емкостью, что позволяет создавать на их основе справочные системы и учебные комплексы с большой иллюстративной базой. Один CD по информационной емкости равен почти 500 дискетам. Cчитывание информации с CD-ROM происходит с достаточно высокой скоростью, хотя и заметно меньшей, чем скорость работы накопителей на жестком диске. CD-ROM просты и удобны в работе, имеют низкую удельную стоимость хранения данных, практически не изнашиваются, не могут быть поражены вирусами, c них невозможно случайно стереть информацию.

В отличие от магнитных дисков, компакт-диски имеют не множество кольцевых дорожек, а одну — спиральную, как у грампластинок. В связи с этим, угловая скорость вращения диска не постоянна. Она линейно уменьшается в процессе продвижения читающей лазерной головки к краю диска.

Рис. 8.2. Накопитель CD-ROM

Для работы с CD-ROM нужно подключить к компьютеру накопитель CD-ROM (рис. 8.2), преобразующий последовательность углублений и выступов на поверхности CD-ROM в последовательность двоичных сигналов. Для этого используется считывающая головка с микролазером и светодиодом. Глубина впадин на поверхности диска равна четверти длины волны лазерного света. Если в двух последовательных тактах считывания информации луч света лазерной головки переходит с выступа на дно впадины или обратно, разность длин путей света в этих тактах меняется на полуволну, что вызывает усиление или ослабление совместно попадающих на светодиод прямого и отраженного от диска света.

Если в последовательных тактах считывания длина пути света не меняется, то и состояние светодиода не меняется. В результате ток через светодиод образует последовательность двоичных электрических сигналов, соответствующих сочетанию впадин и выступов на дорожке.

Профиль дорожки CD-ROM

Различная длина оптического пути луча света в двух последовательных тактах считывания информации соответствует двоичным единицам. Одинаковая длина соответствует двоичным нулям.

8.5. Записывающие оптические и магнитооптические накопители

· Записывающий накопитель CD-R (Compact Disk Recordable) способен, наряду с прочтением обычных компакт-дисков, записывать информацию на специальные оптические диски емкостью 650 Мбайт. В дисках CD-R отражающий слой выполнен из золотой пленки. Между этим слоем и поликарбонатной основой расположен регистрирующий слой из органического материала, темнеющего при нагревании. В процессе записи лазерный луч нагревает выбранные точки слоя, которые темнеют и перестают пропускать свет к отражающему слою, образуя участки, аналогичные впадинам. Накопители CD-R, благодаря сильному удешевлению, приобретают все большее распространение.

Рис.8.3. Накопитель CD-MO

· Накопитель на магнито-оптических компакт-дисках СD-MO (Compact Disk — Magneto Optical) (рис. 8.3). Диски СD-MO можно многократно использовать для записи. Ёмкость от 128 Мбайт до 2,6 Гбайт.

· Накопитель WARM (Write And Read Many times), позволяет производить многократную запись и считывание.

8.6. Накопители на магнитной ленте (стримеры) и накопители на сменных дисках

Рис. 8.4. Накопитель
на сменных дисках

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.

В последнее время всё шире используются накопители на сменных дисках, которые позволяют не только увеличивать объём хранимой информации, но и переносить информацию между компьютерами. Объём сменных дисков — от сотен Мбайт до нескольких Гигабайт.

Источник

Внешняя память компьютера. Внешняя оперативная память компьютера

Каждый день, работая с какими-либо программами или приложениями, делясь данными на флешках с коллегами, мы имеем дело с носителями информации, но мало кто знает, что у них есть еще и официальное, «научное» название, которое им присвоила информатика.

Определение

Классификация

Существует несколько классификаций внешней памяти компьютера. Например, виды внешней памяти компьютера по типу доступа:

В компьютерах же можно выделить следующие виды носителей информации.

Характеристики

Как и любой элемент персонального компьютера, внешняя память компьютера имеет свои технические характеристики. Давайте разберёмся в них.

Аддоны

Если вы спросите плохо разбирающегося в компьютерах человека, существует ли внешняя оперативная память компьютера, то получите однозначный отрицательный ответ, да еще и кучу вопросов: «Зачем тебе это надо?» Однако если вам всё-таки позарез нужно увеличить объем оперативной памяти компьютера, то выход есть.

Компания Microsoft создала программную технологию Readyboost, позволяющую организовать из внешнего накопителя внешнюю память. Хотя это будет не совсем оперативная память, а файл подкачки, который обычно располагается на вашем жестком диске.

При работе с малыми объёмами данных и небольшими фрагментами памяти утилита обеспечивает ускорение доступа до 10 раз, но, к сожалению, при обращении к большим объёмам информации увеличение быстродействия не наблюдается. При этом стоит заметить, что основная нагрузка на файл подкачки приходится на момент запуска программы, как раз когда процессор запускает множество небольших библиотек.

Выбираем память

Разберёмся, каким носителем информации лучше обзавестись и для каких целей подходят различные устройства. Поскольку внешняя память компьютера приспособлена в первую очередь для пользовательских данных, то и исходить в оценке будем из того, насколько удобны они в обращении для конечного потребителя.

Первым рассмотри компакт-диски. Если в настоящее время в большинстве компьютеров установлены дисководы, читающие DVD-формат, то для чтения Blue-Ray вам потребуется приобрести отдельное устройство. Да и необходимость наличия специальной программы для записи делает использование дисков некомфортным. С точки зрения рядового пользователя, компакт-диски удобны исключительно для того, чтобы, записав на них какое-либо видео, посмотреть его в хорошем разрешении на проигрывателе по телевизору. Но даже это преимущество стало уходить в прошлое из-за растущего количества видеокарт с HDMI-выходом для подключения всё того же телевизора. Пара вариантов, когда вам стоит использовать диски для записи информации: чтобы передать данные кому-нибудь ещё и забыть о них, либо если компьютер, в который необходимо внести данные, не имеет других устройств чтения информации.

Лучшим вариантом для хранения данных станет жесткий диск для больших объёмов или флешка для маленьких. Жесткий диск намного проще вывести из строя, даже малейшим физическим усилием, в то время как качественная флешка может прослужить вам, даже если вы уроните её в воду, но вовремя высушите.

Решение

Узнав, что такое внешняя память компьютера, носители информации больше не представляются вам дремучим лесом. Во всяком случае, решать, что именно использовать для хранения данных, вам. Вся необходимая информация была приведена в статье и должна помочь вам определиться с выбором. Как понимаете, внешняя память настолько разнообразна, что описать все её виды в одной статье не представляется возможным.

Источник

Общие сведения

Персональный компьютер является сложным устройством, состоящим и некоторых элементов, связанных между собой и выполняющих определенные функции по обработке информации. Он состоит из таких девайсов:

Следует отметить, что монитор или другое средство отображения видеоинформации необходимы только для пользователя, поскольку компьютер может работать и без них. Перечень устройств, без которых он не сможет функционировать, следующий: блок питания, CPU, материнская плата, видеоадаптер, оперативная память и контроллер жестких дисков.

Назначение основных узлов

Микропроцессор — устройство, которое предназначено для обработки информации, управления сопряжением и обменом между другими устройствами. Выполнен на одной интегральной микросхеме, состоящей из множества полупроводниковых элементов (транзисторов). Следует отметить, что CPU работает только с логическими устройствами.

Материнская плата — важный элемент любого компьютера, ноутбука, нетбука и прочих smart-устройств. Логической единицей являются чипсеты, которые называются северным и южным мостами. К первому подключаются только быстродействующие устройства: CPU, оперативная память, видеокарта и внутренняя шина для сопряжения с южным мостом. К последнему подключены все остальные девайсы. Необходимо отметить, что на материнской плате есть микросхема, отвечающая за связь устройств. Она «конвертирует» физические девайсы в логические — дает соответствующие прерывания, по которым и происходит сопряжение.

Следующим элементом является внутренняя память. Она предназначена для непосредственной обработки данных и выдачи конечного результата. Иными словами, это память, с которой работает микропроцессор. Ее можно классифицировать следующим образом: энергозависимый и энергонезависимый виды. К первому можно отнести оперативную память или оперативное запоминающее устройство, а также кеш-память. В некоторой литературе можно встретить и сокращение RAM, которое расшифровывается Random Access Memory. При выключении питания ее содержимое уничтожается.

Кеш-память бывает первого и второго уровней. Находится она в микросхеме CPU. В некоторых источниках можно найти информацию о кеше третьего уровня. Однако этот тип получен программным путем из RAM. Необходимо отметить, что кеш-память работает быстрее RAM. Именно с ней и взаимодействует микропроцессор. Постоянная память или CMOS в BIOS предназначена для постоянного хранения информации. Она запитана от автономного источника питания. Видеоадаптер предназначен для кодирования и декодирования графической информации.

Другие девайсы

Основной функцией внешней памяти компьютера является способность к автономному и долговременному хранению данных на разнообразных носителях, которые являются энергонезависимыми. Основным отличием от внутренней памяти является быстродействие. Звуковая карта позволяет получать сигналы слышимого диапазона, т. е. можно слушать музыку, смотреть фильмы и играть в игры.

Сетевой адаптер позволяет осуществлять обмен информацией между другими компьютерами. Блок питания подает электрическую энергию на основные узлы. Внешние устройства расширяют возможности ЭВМ. К ним относятся следующие девайсы: мышь, клавиатура, монитор, веб-камера, принтер и т. д. Корпус предназначен для защиты устройств от механических повреждений, воды и перегрева (обеспечивает вентиляцию).

Внешняя память

Устройства внешней памяти состоят из двух элементов — носителей и накопителей. С помощью первых осуществляется перенос данных с одного компьютера на другой. Вторые используются для считывания информации с первых. Какие носители информации относятся к внешней памяти, зависит от установленных накопителей на компьютере.

Другое определение ВЗУ, которое можно найти в учебниках по информатике, — область для хранения данных, неиспользуемых в RAM. Микропроцессор не работает напрямую с ВЗУ, поскольку оно является очень медленным. Информация загружается в ОЗУ, а затем в кеш-память, и обрабатывается. Затем результат попадает в RAM. После этого информация записывается на носитель.

Накопители отличаются конструктивной особенностью, емкостью поддерживаемых носителей, скоростью считывания и записи данных. Специалисты выделяют виды внешней памяти компьютера на следующих магнитных и оптических носителях:

Первый тип не используется на современных компьютерах, поскольку дискеты обладают очень маленьким объемом. Второй тип предназначен для подключения винчестера. Он еще называется контроллером жестких дисков. Информация передается через специальный шлейф, с помощью которого осуществляется управление девайсом.

Дисковод для компакт-дисков предназначен для чтения и записи информации. Процедура осуществляется с помощью головки со специальным лазером. Четвертый накопитель является универсальным портом (USB). Он необходим для подключения разнообразных устройств, поддерживающих его. На южном мосте есть специальная микросхема. Она осуществляет опознавание flash-носителя, «превращая» его в логический диск для дальнейшей работы. Последний накопитель предназначен для чтения и записи данных на оптический диск большой емкости (от 25 до максимальной в 128 ГБ).

Жесткий диск

Винчестер или накопитель на жестких магнитных дисках — сложное устройство с записью магнитного типа для хранения данных и произвольного доступа к ним. Им оснащены практически все компьютеры. Запись происходит на жесткие стеклянные или алюминиевые пластины. Они покрыты слоем материала, имеющего ферромагнитные свойства. Диск может содержать одну или две пластины, размещенные на одной оси или шпинделе. Между ними размещены считывающие головки.

При быстром вращении шпинделя образуется поток воздуха. Следовательно, головки не касаются поверхности ферромагнетика. Расстояние между ними равно 10 нм (10^(-9) = 0,00000001 м.). Если диск не работает, то они находятся у шпинделя и не касаются магнитной поверхности. При аварийном отключении электроэнергии устройство считывания, благодаря использованию конденсаторных блоков, отводится на безопасное расстояние. Конденсаторы служат для накопления электрического заряда определенной емкости, которой хватает для правильного завершения работы винчестера.

Носитель информации находится внутри компьютера. Он совмещен с накопителем и электронной платой, которая называется вспомогательным контроллером.

Конструктивная особенность

Основными частями винчестера являются гермозона и электрическая плата (блок электроники). Первая часть состоит из корпуса (прочный сплав), считывающего механизма (головки и устройство позиционирования), дисков и двигателя шпинделя. Внутри нее отсутствует вакуумное пространство, поскольку производители наполняют область очищенным воздухом без примесей воды или азотом.

Давление выравнивается при помощи специального фильтра с мембраной для избежания деформации во время полета в самолете или перегрева. Если в гермозону попали мелкие частички, то при вращении они попадают в пылеулавливатель. Головки состоят из сплава на основе алюминия. Диски покрыты ферромагнетиком (сплав окиси железа, марганца и т. д. ) и изготавливаются из прочного металлического сплава. Фирма IBM делала их также из пластика и стекла, но модели оказались недолговечными. Количество пластин зависит от емкости устройства.

Закрепляются магнитные диски на оси, которая называется шпинделем. Она вращается со скоростью от 5200 до 15000 об/мин. Если диски еще не набрали соответствующих оборотов, то головки находятся в парковочной зоне. Вращение происходит при помощи вентильного электродвигателя. Между магнитными пластинами находится сепаратор в виде диска из пластика или алюминия. Он применяется для стабилизации потока воздуха или газа.

Устройство позиционирования — соленоидный электродвигатель малоинерционного типа. Блок электроники состоит из таких элементов: постоянного запоминающего устройства (ПЗУ), буфера (памяти), блоков управляющего сигнала, интерфейса и цифровой обработки сигнала. В ПЗУ находятся информация о модели и программы, которые управляют работой блоков.

Буферная память предназначена для увеличения быстродействия. Блок управляющего сигнала принимает и обрабатывает информацию от различных датчиков (скорость вращения, противоударный акселерометр, давления, температуры, свободных падений и угловых ускорений).

Блок интерфейса осуществляет сопряжение между элементами винчестера и компьютером. Кодирование и декодирование информации осуществляется узлом цифровой обработки.

Технические характеристики

При покупке винчестера нужно обратить внимание на его характеристики, поскольку от них зависит производительность всего компьютера. К ним относятся следующие:

Однако следует обратить внимание на все характеристики, кроме 3, 4, 6, 7 и 9, поскольку у современных дорогих моделей они оптимальны.

Оптические диски и flash-устройства

Одним из распространенных информационных носителей являются сменные оптические диски (название получили из-за принципа записи и чтения). Они отличаются по емкости и производительности. К ним можно отнести следующие:

СD-R и CD-RW являются дисками, емкость которых составляет 700 МБайт. На первый можно записать информацию только 1 раз, а второй поддерживает многократную запись. На DVD-R и DVD-RW можно записывать данные объемом до 4,45 ГБ (фирма-производитель указывает емкость 4,7 ГБ). Второй поддерживает многократную запись. Оптические DVD бывают следующих модификаций:

DVD-RAM — отдельная группа носителей (4,7 и 9,4 ГБ), позволяющая просто копировать информацию с помощью обыкновенного проводника. Диски типа Blu-ray классифицируются следующим образом:

Флеш-память (карта памяти) — носитель информации, позволяющий хранить некоторые данные в микросхемах. Они не имеют в своем составе частей, которые двигаются. Такая конструктивная особенность обеспечивает высокую степень надежности хранения. Применяется в мобильных устройствах и в автономном виде (пример — обыкновенная «флешка»).

Карта памяти вставляется в специальное устройство для считывания или USB-порт. Они поддерживают такие объемы информации: 2, 4, 8, 16, 32, 48 и 64 ГБ. Недостатком является отсутствие единого стандарта, подходящего не под все порты и накопители.

Таким образом, внешняя применяется для расширения внутренней памяти. Она позволяет сохранять данные и переносить на другие ЭВМ.

Источник

Зачем нужен внешний жесткий диск?

Он покрыт пластиковым кожухом и подключен к внешней части компьютера. Один из способов понять что из себя представляет внешний жесткий диск, увидеть обычный HDD, который был извлечен.

Зачем вам использовать внешний диск?

Внешние накопители портативны, просты в использовании и могут обеспечить большой объем памяти в любое время. Можно хранить собственное устройство в любом месте и иметь при себе большое количество файлов, куда бы вы ни отправились.

Еще одним преимуществом владения внешним диском считается портативность. Можете перемещать его с компьютера на компьютер, что делает их удобными для обмена большими файлами.

Из-за своей большой емкости (часто в терабайтах) внешние HDD часто используются для хранения резервных копий файлов. Используется программа резервного копирования для сохранения таких вещей, как музыка, видео или коллекция изображений, на внешний диск для безопасного хранения, отдельно от оригиналов на случай, если они были случайно изменены или удалены.

Если внешние жесткие диски не используются для резервного копирования, это способ расширить существующее хранилище без необходимости открывать компьютер, что не удобно при использовании ноутбука.

Если ваш компьютер выдает предупреждения о нехватке места на диске или работает медленно, то пришло время приобрести внешний HDD, чтобы вы могли скопировать часть своих файлов на него и освободить память на основном жестком диске.

Его можно использовать для предоставления дополнительного хранилища всей сети (хотя внутренние жесткие диски более распространены для этих целей). К таким типам сетевых устройств хранения данных могут обращаться сразу несколько пользователей, и они часто служат способом обмена файлами внутри сети, чтобы избежать отправки по электронной почте или загрузки данных в Интернете.

Внутренние накопители и внешние накопители

Внутренние жесткие диски подключаются к материнской плате, тогда как внешние запоминающие устройства сначала проходят через корпус компьютера, а затем к материнской плате.

Установочные файлы операционной системы и программного обеспечения устанавливаются на внутренние диски, а внешние носители используются для несистемных файлов, таких как фотографии, видео, документы и файлов других типов.

Внутренние накопители получают питание от блока питания внутри компьютера. Внешние устройства получают питание либо через кабель для передачи данных, либо через специальный источник переменного тока.

Данные могут быть скомпрометированы намного проще, если они хранятся на внешнем жестком диске. Это связано с портативностью накопителя, что делает их легкой добычей для похитителей. Это отличает его от внутреннего файлового носителя, на котором для совершения кражи требуется разобрать весь компьютер прежде чем кто-то сможет получить физический доступ к вашим файлам.

Внешние жесткие диски перемещаются больше, чем внутренние, что приводит к их более легкому выходу из строя из-за механического повреждения. SSD накопители, такие как флэш-накопители, менее подвержены таким повреждениям.

Как использовать внешний жесткий диск

Использовать внешнее устройство так же просто, как подключить один конец кабеля для передачи данных к диску, а также к соответствующему порту на компьютере. Например, разъем USB в случае внешних дисков на основе USB. Для некоторых устройств необходим кабель питания, его подключаем к сетевой розетке.

На большинстве компьютеров требуется всего несколько секунд, чтобы содержимое внешнего диска появилось на экране, после можно начать перемещение файлов на диск или обратно.

Еще на такой накопитель можно установить программное обеспечение, используя его почти так же, как и внутренний. Разница лишь в том, как вы получаете доступ к диску в вашей операционной системе.

Большинство компьютерных систем имеют только один жесткий диск, который будет «основным». Можно сразу перейти на SSD или HDD для сохранения файлов, копирования файлов из одной папки в другую, удаления данных, и т.п.

Внешний файловый носитель выглядит как второй жесткий диск и, доступ к нему совсем другой. Например, в Windows внешние накопители перечислены рядом с другими устройствами в проводнике Windows и управлении дисками.

Покупка внешнего HDD и SSD

Внешние жесткие диски бывают разных форм и емкостей которые доступны как в гигабайтах так и в терабайтах, и доступны по разным ценам.

Сначала определите, для чего вы будете использовать жесткий диск. Это относится как к среде использования, так и к нагрузкам.

Некоторые внешние HDD или SSD созданы для людей, которые могут уронить диск или пролить на него что-то, а другие предназначены для работы за столом. Если нужен универсальный внешний жесткий диск, ищите тот, который рекламируется как прочный или водонепроницаемый.

Вот общие рекомендации, которым вы можете следовать, в зависимости от того, что хранить на диске. Примерные цифры объема памяти которая понадобиться для хранения различных файлов:

Выбор правильного внешнего жесткого диска во зависит от того, для чего он будет использовать. Хотя у одного человека может быть музыкальная коллекция менее 100 ГБ, а у вас может быть 600 ГБ, и нет никакой мысли завершить загрузку новых файлов. Возможно, вы захотите использовать этот же диск для новой домашней коллекции фильмов или в качестве хранилища для своих виртуальных машин.

Помните о том, почему вам нужно дополнительное место и что можно поставить на диск в будущем. Вероятно, будет разумно пойти дальше и купить накопитель, который больше, чем вам нужен сейчас.

Если вы не уверены какое внешнее устройсвто выбрать, начните с инструмента анализатора дискового пространства, чтобы просканировать текущий HDD, на наличие свободного места.

Точно так же, хотя вам может и не понадобиться жесткий диск USB 3.0 сразу, особенно если ваш текущий компьютер даже не поддерживает этот стандарт USB, было бы неплохо приобрести его, если хотите обновить компьютер в ближайшее время. Предварительная подготовка избавит вас от необходимости переходить на внешний жесткий диск 3.0 для использования этих скоростей.

Источник