зовнішня пам'ять - пристрої для зберігання інформації (найчастіше диски), для запису / читання інформації з них використовується магнітний або оптичний спосіб.
Розміщення інформації на магнітних дисках
Щоб у кожного файлу на диску був свою адресу, диск розбивають на доріжки, а доріжки, у свою чергу, розбивають на сектори. Розмір кожного сектора стандартний і дорівнює 512 байтам. Розбиття диска на доріжки і сектори називається форматуванням диска. Після виготовлення диска (перед початком його використання) його необхідно відформатувати. Надалі цей процес можна повторити, при необхідності або за бажанням користувача. При цьому треба мати на увазі, що в процесі форматування вся записана на диску інформація буде стерта.
Початкова доріжка магнітного диска (нульова) вважається службовим - там зберігається службова інформація. Наприклад, на цій доріжці зберігається так звана таблиця розміщення файлів (FAT-таблиця). У цій таблиці комп'ютер запам'ятовує адреси записаних файлів. Коли нам потрібен якийсь файл, комп'ютер по його імені знаходить у цій таблиці номер доріжки і номер сектора, після чого магнітна головка переводиться в потрібне положення, файл зчитується і направляється в оперативну пам'ять для обробки.
Якщо таблиця розміщення файлів чомусь буде пошкоджена, то інформація, що була на диску, може бути втрачена. Насправді вона там, звичайно, залишається, але до неї не можна звернутися. Тому таблиця розміщення файлів для надійності дублюється. У неї є копія, і при будь-яких пошкодженнях комп'ютер сам відновлює цю таблицю. Завдяки цьому з комп'ютером можна працювати роками і не втрачати дані.
Отже, у кожного файлу є свою адресу, яка записана в FAT-таблиці двухбайтное числом (тобто, на запис цієї адреси надано 16 бітів (тому таблицю називають FAT 16). За допомогою 16 бітів можна виразити 216 = 65 536 різних значень. Значить , файлам на диску не може бути надано більше, ніж 65 536 різних адрес (і самих файлів не може бути більше 65 536). Цього явно мало, так як сучасні жорсткі диски, наприклад, мають дуже великі обсяги, і їм не вистачає такої кількості адрес. Наприклад, для жорсткого диска об'ємом в 6 Гбайт на кожну адресу при ходиться 2 Гбайт / 65 536 = 32 кбайт. Це дуже нераціональна витрата корисного простору, так як файли бувають і маленькими. Мінімальний розмір адресуєтьсяпростору називається кластером. Для жорстких дисків, що мають розмір 2 Гбайт, кластер рівний 32 кбайт. Якщо диск менше, то і кластер у нього менше. Наприклад, для дисків в 1 Гбайт кластер дорівнює 16 кбайт.
У сучасних дисків кластер набагато більше сектора, який дорівнює 512 байт = 0,5 кбайт. В одному кластері можуть міститися десятки секторів, і, яким би маленьким ні файл, він все одно займе цілий кластер, а всі невикористовувані сектори в ньому просто пропадуть (звичайно, для розміщення інформації в них, так як фізично вони залишаться на місці).
Сьогодні комп'ютери переводяться на нову систему запису адреси файлу на жорсткому диску, яка називається FAT 32 (онареалізуется в операційній системі Windows 98). У цій сістемеадрес записується не двома байтами, а чотирма (32 біти). Адрес стає набагато більше, а розміри окремих кластерів - менше. Нераціональні втрати простору диска набагато зменшуються.
Характеристика типів пристроїв зовнішньої пам'яті
Характеристики
Жорсткий диск
(HDD - Hard Disk Drive) або вінчестер
гнучкі диски
(FDD - Floppy Disk Drive)
внеший вид
Пристрій
являють собою керамічні, алюмінієві або скляні пластини, на які нанесено спеціальне магнітне покриття. Кількість дисків в вінчестері - від одного до п'яти. захований в міцний пластмасовий корпус, а зона контакту головок з його поверхнею закрита від випадкових дотиків спеціальної шторкою, яка всередині накопичувача автоматично посувається.
Швидкість обертання
при включенні комп'ютера вони постійно обертаються на загальному шпинделі зі швидкістю від 3 600 до 10 000 об / хв. привід флоппі-диска має два двигуни. Один забезпечує обертання дискети зі швидкістю близько 300 об / хв. Інший, кроковий двигун, переміщує головки запису-читання по радіусу диска строго дискретними інтервалами.
Запис і зчитування інформації
виробляється спеціальними головками, які кріпляться на позиціонері, що нагадує важіль звукознімача на програвачі грамплатівок. Зчитувальні головки вінчестера не стосуються площині диска, а "летять" над його поверхнею на відстані кілька мікронів. зчитувальні головки торкаються до поверхні магнітного шару диска.
застосування
основне сховище інформації комп'ютера, - на ньому зберігаються всі програми і дані - від операційної системи до файлів, створених користувачем. служать для завантаження системи з "системної" дискети в разі неможливості завантаження з жорсткого диска, для перенесення інформації (програм і даних) з одного комп'ютера на інший, для резервного копіювання інформації (про всяк випадок)
Місткість,
надійність
забезпечує надійність зберігання інформації, практично ніколи не виходять з ладу. Ємність більше 4 Гбайт (в даний час існують диски ємністю понад 30 Гбайт). значно більший час доступу і менша надійність зберігання інформації. Ємність 1,44 Мбайт.
Примітка:
До недавнього часу використовувалися два типорозміри гнучких дисків - діаметром 5,25 дюйма, ємністю 1,2 Мбайт і 3,5 дюйма, ємністю 1,44 Мбайт. Однак останнім часом в комп'ютерах встановлюються в основному 3,5-дюймові дисководи, які мають ряд переваг - велику щільність запису (при менших геометричних розмірах вони забезпечують більшу ємність); жорсткий пластмасовий захисний чохол і, нарешті, закрита спеціальної шторкою щілину для зчитують головок. Ці конструктивні особливості забезпечують значно більшу в порівнянні з 5-дюймовими дисками надійність зберігання інформації.
Крім цього, стандарт 1,44 Мб зараз замінюється новими: LS-120 і ZIP.
Більшість з них випускаються не тільки в зовнішньому (мобільному), але і внутрішньому варіанті. За зовнішнім виглядом вони нагадують звичайні 3,5-дюймові дискети.
Iomega ZIP. Найпопулярніший сьогодні мобільний дисковод. Внутрішній варіант ZIP вже встановлюються в деякі нові моделі домашніх комп'ютерів разом з дисководом 1,44 Мб.
Працює з дискетою власного формату обсягом 100 Мб. Швидкість читання даних - 0,8 - 1,4 Мб / с.
Iomega JAZ. Якщо ZIP вдає із себе заміну стандартного дисковода, то JAZ - справжній переносний вінчестер. Цей дисковод працює з дискетами власного формату ємністю 1 Гб. Швидкість читання - від 3,5 до 6,6 Мб / с.
Imation Superdisk (LS-120). Стандарт дискети LS-120 був вироблений групою компаній. Внутрішній дисковод стандарту LS-120 під назвою a: drive з'явився ще в кінці 1996 і відразу став основним конкурентом дисководів ZIP. Ємність дискети на 20% більше, ніж ZIP, міг читати не тільки дискети свого стандарту, але і старі дискети 1,44 Мб.
Зовнішня модель дисковода - Imation Superdisk.
недолік Imation Superdisk перед ZIP - більш низька швидкість читання даних - максимально 0,6 Мб / с (в півтора-два рази нижче).
ORB Drive. Несподівано виник в кінці 1997. Основні характеристики:
- Ємність диска - 2 Гб,
- Швидкість читання даних - до 12 Мб / с.
зберігання інформації
на оптичних і магнітооптичних носіях
CD-ROM
магнітооптичні диски
Ємність
можуть досягати 640 Мбайт
230 Мбайт і більш (можуть досягати більше 2 Гбайт)
застосування
зберігання великих обсягів інформації зберігання дуже великих обсягів інформації
недоліки
при роботі з інформацією виявляються повільніше, ніж жорсткі магнітні диски, не є перезаписуваними досить дороги і недоступні за ціною для рядового користувача
переваги
зручні для зберігання інформації, мають малі розміри, володіють надійністю і довговічністю можна записувати інформацію і швидко зчитувати її. Час доступу до даних -20-40 мс. Швидкість обміну даними - 1-5 Мбайт / с (збільшується за рахунок вбудованої кеш-пам'яті)
Примітка:
Ще один тип магнітних носіїв - магнітні диски надвисокої щільності VHD (Very High Density). За зовнішнім виглядом вони нагадують звичайні 3,5-дюймові дискети. Приводи для цих дискет забезпечують сумісність зі звичайними флоппі-дисками, а їх у світі налічується зараз близько 5 мільярдів. Інформаційна ємність таких дисків в даний час вже можна порівняти з компакт-дисками і становить понад 500 Мбайт.
Процес виготовлення складається з декількох етапів. Спочатку готують інформацію для майстер-диска (першого зразка), виготовляють його і матрицю тиражування. Принцип запису і зчитування - оптичний. Закодована інформація наноситься на майстер-диск лазерним променем, який створює на його поверхні мікроскопічні западини, що розділяються плоскими ділянками. Цифрова інформація представляється чергуванням западин (неотражающих плям) і відбивають світло острівців. Копії негатива майстер-диска (матриці) використовуються для пресування самих компакт-дисків. Тиражований компакт-диск складається з полікарбонатною основи, що відображає і захисного шарів. Як відбиває зазвичай використовується тонко напилений алюміній. СD-RОМ має всього одну фізичну доріжку у формі спіралі, що йде від зовнішнього діаметра диска до внутрішнього.
Зчитування інформації з компакт-диска відбувається за допомогою лазерного променя, який, потрапляючи на що відображає світло острівець, відхиляється на фотодетектор, що інтерпретує його як двійкову одиницю. Промінь лазера, що потрапляє в западину, розсіюється і поглинається - фотодетектор фіксує двійковий нуль.
У той час як всі магнітні диски обертаються з постійним числом оборотів в хвилину, тобто з незмінною кутовою швидкістю, СD-RОМ обертається звичайно зі змінною кутовою швидкістю, щоб забезпечити постійну лінійну швидкість при читанні. Таким чином, читання внутрішніх секторів здійснюється при більшому числі оборотів, ніж зовнішніх. Саме цим пояснюється досить низька швидкість доступу до даних для СD-RОМ (від 150 до 400 мс при швидкості обертання до 4 500 об / хв) у порівнянні, наприклад, з вінчестером.
Процес запису на магнитооптический диск йде в два проходи:
- Спочатку кожна бітова осередок, в яку здійснюється запис, нагрівається променем лазера до температури Кюрі (близько 200 ° С), коли намагніченість феромагнітного шару на поверхні зникає, а при охолодженні зовнішнє магнітне поле переводить всі осередки в однакове стан, тобто інформація стирається.
- Потім напрямок поля магнітної головки змінюється на протилежне, і промінь лазера включається лише над тими осередками, значення яких слід поміняти.
Читання з таких дисків здійснюється за один прохід. Лазерний промінь (ослаблений, щоб уникнути нагріву) направляється на бітовій елемент, а світлочутливий елемент аналізує поляризацію відбитого променя, яка залежить від орієнтації частинок в осередку. Залежно від отриманого результату контролер дисковода посилає нуль або одиницю.
Конструктивно магнитооптический диск складається з товстої скляної підкладки, на яку наноситься світловідбиваюча алюмінієва плівка і феромагнітний сплав - носій інформації, покритий зверху захисним шаром прозорого пластика. У таких дисків діаметром 3,5 дюйма інформаційна ємність одного боку досягає 128-230 Мбайт, при діаметрі 5,25 дюйма - 600 Мбайт, з двох сторін - 1,3 Гбайт. Дисководи можуть бути як вбудованими, так і зовнішніми. Час доступу до даних 20 - 40 мс. Швидкість обміну даними - 1-5 Мбайт / с і збільшується за рахунок вбудованої кеш-пам'яті. Хоча вартість дисководів для магнітооптичних дисків перевершує інші, але врасчете на 1 Мбайт інформації, що зберігається ці диски обходяться дешевше, тому виявляються більш вигідними для зберігання великих обсягів інформації.
CD-R. На відміну від CD-ROM можуть не тільки читати диски, але і записувати їх. Можуть встановлюватися в комп'ютер замість CD-ROM. Запис на диски CD-R здійснюється завдяки наявності на ньому особливо світлочутливого шару, вигоряє під впливом високотемпературного лазерного променя. Тобто перед нами щось схоже на звичайну фотографію. Правда, зчитує CD-R як на теперішній час не дуже швидко - зі швидкістю 8-швидкісного CD-ROM (8 x 150 = 1200 кб / c = 1,17 Мб / c), але ж читання - не головна його функція. Головна - запис. Цей процес - відповідальний, поспіху не терпить. Допустиш одну помилку - і диск пропав. Тому в порівнянні з читанням швидкість запису на CD-R вкрай невисока - диск записується в 2-х, 4-х або, максимум, у 6-швидкісному режимі. При читанні теж не блискуче - 12-кратна швидкість. Писати CD-R може в 2-х режимах - односессіонном (коли весь диск записується в один прийом) і багатосесійність.
CD-R ідеальний для зберігання всіляких архівів (зображень, звуків, та й просто програм, захаращують місце на вашому жорсткому диску). Можна зробити копію вмісту всього жорсткого диска (на всякий випадок). І, звичайно ж, копіювати аудіо-, відеодиски і програми.
CD-RW. Новий стандарт перезаписуваних CD-ROM. Зовні диски не відрізняються від звичайних CD-R, обсяг - той же - 640 Мб. Але технологія запису CD-R і CD-RW різна.
На дисках CD-RW також є поглинають і відбивають світло ділянки. Однак це не горбки або ямки, як в дисководах CD-ROM і CD-R. Диск CD-RW представляє з себе як би листковий пиріг, де на металевій основі спочиває робочий, активний шар. Він складається зі спеціального матеріалу, який під впливом лазерного променя змінює свій стан. Перебуваючи в кристалічному стані, одні ділянки шару розсіюють світло, а інші - аморфні - пропускають його через себе на відбивну металеву підкладку.
переваги:
на диск можна записувати інформацію і читати її.
дисковод CD-RW використовує як диски власного формату, так і з диски CD-ROM і CD-R. Останні він не тільки читає, а й пише, причому в будь-якому - односессіонном або багатосесійність форматі.
недоліки:
перезаписувані диски CD-RW можуть читати не всі сучасні дисководи CD-ROM - тільки останні моделі, що відповідають стандарту Multiread. І навіть якщо ви запишіть на CD-RW музичний диск, його НЕ прочитає жоден чисто музичний компакт-програвач.
висока ціна: ціна диска в 2 - 2,5 рази вище, ніж у CD-R.
низька швидкість: запис дисків - максимум на учетверенной швидкості, а читання - зі швидкістю 6х і 8х.
Згодом CD-RW будуть розвиватися далі.
До 2000 року, за обіцянками розробників, відео-касети, компакт-диски та інші носії інформації повинні були припинити своє існування. Їх повинні були замінити єдині і універсальні - DVD.
Спочатку DVD розшифровувався так - Digital Video Disk - цифровий відеодиск нового покоління. Але пізніше консорціум DVD відмовився від цієї розшифровки. Тепер DVD - і все, так як стало ясно, що DVD - не просто нова модель VideoCD, а універсальний носій інформації - відео-, аудіо- або комп'ютерних даних.
Вперше слово DVD прозвучало в світі 8 грудня 1995 року.
DVD може бути одностороннім і двостороннім, одношаровим і багатошаровим. Але фірми, що входять до консорціуму так до сих пір рішення і не прийняли. Тому поки зупинилися на односторонніх і одношарових.
За зовнішнім виглядом і способу запису DVD невідь відрізняються від звичних CD-ROM. Але одношаровий і однобічний DVD має ємність 4,7 Гб (в 8 разів більше обсягу CD-ROM). Обсяг двосторонньої і багатошарового DVD може досягати 17 Гб.
На одному DVD можна вмістити відеофільм на 140 хвилин з п'ятьма альтернативними звуковими доріжками на різних мовах і чотирма каналами субтитрів. Правда зараз на DVD кіно випускається мало (з міркувань надійного захисту від піратів). В принципі такий спосіб уже впроваджений і широко застосовується (унікальна цифрова мітка, що не дає копіювати диск, а також так звана зональна мітка), але 100% -ної гарантії цей спосіб захисту все одно не забезпечує.
Комп'ютерна та музична індустрія не поспішає з головою зануритися в DVD-море. Тому що навряд чи ті ж комп'ютерні фірми представляють, що їм робити з таким гігантським обсягом. Поки тільки Microsoft випустила енциклопедію Microsoft Encarta. Можливо скоро з'являться і інші мультимедіа-енциклопедії на DVD, з великим об'ємом звуку і оцифрованого відео високої якості. Потім, напевно, з'являться гри на DVD, тому що сьогодні гра на 8 CD-ROM дисках вже не рідкість.
В кінці 1997 з'явилися перші комп'ютерні набори DVD Upgrade Kit від Creative і Diamond, що включають в себе DVD-дисковод (читає як DVD, так і CD-ROM) і плату декодера MPEG-2, необхідного для якісного відтворення DVD-відео. В середині року з'явилися перші записуючі дисководи DVD-R, а в подальшому - перезаписуючі дисководи DVD-RW (DVD-RAM), що працюють з односторонніми одношаровими дисками ємністю 4,7 Гб (або 5,2 Гб - в залежності від виробника). Надалі з'явилися DVD-RW, що працюють з багатошаровими дисками об'ємом до 10 Гб.
Вартість простого DVD-дисковода не дорожче звичайного дисковода CD-ROM. Придбання DVD-R незабаром стане дуже вигідною покупкою для користувачів, які змушені зберігати великі архіви незмінних даних (наприклад, оцифрований звук і відео) на вінчестері. Але станеться це тільки тоді, коли вартість пристроїв впаде. А головне - коли остаточно "владнається" стандарт ...
Таблиця характеристик пристроїв зовнішньої пам'яті