Накопители информации. Виды. Механизмы записи и стирания

                МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ  УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» 
 
 
 
 
 

Биологический факультет 

      Кафедра экологии 
 
 
 
 
 
 

РЕФЕРАТ

на тему

”Накопители информации. Виды.

Механизмы записи и стирания ” 
 
 
 
 

                                                                            Проверил:

Цветков В.О._________ 

Выполнила:

студ. группы 1-Г

Ихсанова  Д.И.______ 

Уфа-2011

Содержание: 

1.Введение 

2.Накопители  информации 

3.Виды и основные  характеристики устройств для хранения данных: 

1) устройство чтения перфокарт

2)  накопители на магнитной ленте

3) накопители на гибких дисках

4) накопители на жестких дисках

5) приводы CD-ROM

6) приводы DVD-ROM

7) FDM-ROM

8) флэш-память

9) другие устройства накопления и хранения информации 
 

4.Заключение 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение 

В тот  самый момент, когда первый компьютер  впервые обработал несколько  байт данных моментально встал вопрос: где и как хранить полученные результаты? Как сохранять результаты вычислений, текстовые и графические  образы, произвольные наборы данных?

В оперативной  памяти данные хранятся до выключения питания. Однако существует информация, которую следует хранить долгое время. Для этого компьютеру необходима дополнительная память.

Прежде  всего, должно быть устройство, с помощью  которого компьютер будет запоминать информацию, затем требуется носитель информации, на котором ее можно  будет переносить с места на место, причем другой компьютер должен также  легко прочитать эту информацию. Такого рода устройства называются периферийными  или внешними запоминающими устройствами (ВЗУ). Таковыми являются накопители на магнитной ленте (стримеры), накопители на дискетах, винчестеры, CD-ROM, магнитооптические  диски, флэш-память. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2.Накопители  информации

  Для хранения программ и данных в персональных компьютерах используют различного рода накопители, общая емкость которых, как правило, в сотни раз превосходит емкость оперативной памяти. По отношению к компьютеру накопители могут быть внешними и встраиваемыми (внутренними). Внешние накопители имеют собственный корпус и источник питания, что экономит пространство внутри корпуса компьютера и уменьшает нагрузку на его блок питания.

Встраиваемые  накопители крепятся в специальных  монтажных отсеках (drive bays), что позволяет создавать компактные системы, которые совмещают в системном блоке все необходимые устройства.

 Сам  накопитель можно рассматривать  как совокупность носителя и  соответствующего привода. Различают  накопители со сменными и несменными  носителями.

  Накопители информации представляют собой гамму запоминающих устройств с различным принципом действия, физическими и технически эксплуатационными характеристиками. Основным свойством и назначением накопителей информации является хранение и воспроизведение информации. Запоминающие устройства принято делить на виды и категории в связи с их принципами функционирования, эксплуатационно-техническими физическими, программными и др. характеристиками. Так, например, по принципам функционирования различают следующие виды устройств: электронные, магнитные, оптические и смешанные – магнитооптические. Каждый тип устройств организован на основе соответствующей технологии хранения/воспроизведения/записи цифровой информации. В связи с видом и техническим исполнением носителя информации различают: электронные, дисковые (магнитные, оптические, магнитооптические), ленточные, перфорационные и другие устройства. Основные характеристики накопителей и носителей:

. информационная  ёмкость;

. скорость  обмена информацией;

. надёжность  хранения информации;

. стоимость. 
 

3.Виды и основные характеристики устройств для хранения данных

1. УСТРОЙСТВО ЧТЕНИЯ ПЕРФОКАРТ

Устройство  чтения перфокарт: предназначено для  хранения программ и наборов данных с помощью перфокарт – картонных  карточек с пробитыми в определенной последовательности отверстиями. Перфокарты были изобретены задолго до появления  компьютера, с их помощью на ткацких  станках получали очень сложные  и красивые ткани, потому что они  управляли работой механизма. Изменишь набор перфокарт и рисунок ткани будет совсем другим – это зависит от расположения отверстий на карте. Применительно к компьютерам был использован тот же принцип, только вместо рисунка ткани отверстия задавали команды компьютеру или наборы данных. Такой способ хранения информации не лишен недостатков: 
– очень низкая скорость доступа к информации; 
– большой объем перфокарт для хранения небольшого количества информации; 
– низкая надежность хранения информации; 
– к тому же от перфоратора постоянно летели маленькие кружочки картона, которые попадали на руки, в карманы, застревали в волосах и уборщицы были страшно недовольны. 
Перфокартами люди были вынуждены пользоваться не потому ,что этот способ как-то особенно нравился им, или он имел какие-то неоспоримые достоинства, вовсе нет, он вообще не имел достоинств, просто в то время ничего другого еще не было, выбирать было не из чего. 

             2. НАКОПИТЕЛИ НА МАГНИТНОЙ ЛЕНТЕ 

Для создания резервных копий информации, размещенной  на жестких дисках компьютера, широко используются стримеры – устройства для записи информации на кассеты (картриджи) с магнитной лентой. Стримеры просты в использовании и обеспечивают самое дешевое хранение данных. 
В стримерах в качестве носителя информации используется магнитная лента. Они могут быть выполнены как в виде внешнего, так и в виде внутреннего устройства. Стримеры в основном используются для архивации и создания резервных копий больших объемов данных на компактном носителе. Их недостаток: малая скорость передачи данных. Она значительно ниже, чем у винчестеров и сменных жестких дисков. Именно поэтому стримеры рекомендуются только для резервного копирования больших объемов информации. Существуют стандарты: QIC, TRAVAN, DDS, DAT и DLT. 
У стандарта QIC (Quarter Inch Cartridge) низкое быстродействие, так как подключается к интерфейсу накопителей на гибких дисках.

TRAVAN разработан на основе QIC. Он использует контроллер накопителя на магнитных дисках или SCSI-2, в зависимости от объема кассеты. 
DSS (Digital Data Storage) и DAT (Digital Audio Tape) стандарты разработаны фирмой Sony для цифровой аудио и видео записи. 
Самый современный стандарт DLT (появился в середине 90-х годов. Накопители, созданные на основе этой технологии, хранят от 20 до 40 Гб данных. Общая емкость ленточных библиотек построенных на основе кассет DLT может достигать 5 Гб.  
Магнитооптические съемные диски. Магнитооптические диски применяются для резервирования данных и для хранения редко используемых данных. Они значительно удобнее 
кассет стримера, поскольку пользователь может работать с такими дисками как с обычными жесткими дисками, только съемными и несколько более медленными. Дисководы для магнитооптических дисков выпускаются емкостью от 230 Мбайт до 4,6 Гбайт.  

3.НАКОПИТЕЛИ НА ГИБКИХ ДИСКАХ

Одни  из старейших периферийных устройств  ПК - накопители на гибких дисках (Floppy Disk Drive), так называемые флоппи-диски. Носителем информации служат дискеты диаметрами 3,5”, 5,25”и 8”. Для всех форматов конструкция дискет одинакова. На пластмассовый диск, расположенный в пластиковом футляре наносится магнитный слой для записи информации. Данные на дискету записываются концентрическими дорожками, вдоль направления вращения диска. Стандартно на стороне дискеты помещается 40 или 80 дорожек. Обычно есть возможность записать ещё 2-4 дорожки, но это уже определяется механическими ограничителями.

Каждая  дорожка при этом разбита на несколько  секторов. Посекторная запись обеспечивает произвольный доступ достаточно небольшими фрагментами. Некоторые системы производят чтение и запись дорожки целиком, и тогда разбитие на сектора может либо не производиться, либо быть чисто логическим. Обычно размер сектора составляет 512 Б, хотя некоторые системы используют значения от 128 до 1024 Б. 512-битных секторов обычно помещается на дискету 9 (двойная плотность записи), 15 (5-дюймовые дискеты высокой плотности) или 18 (3-дюймовые дискеты высокой плотности).

 
На дискетах размером 5,25 дюйма имеется  прорезь для защиты от записи. Если эту прорезь заклеить, то на дискету  нельзя будет произвести запись. А  на дискетах размером 3,5 дюйма имеется  специальный переключатель –  защелка, разрешающая или запрещающая  запись на дискету. Запись на дискету  разрешена, если отверстие, закрываемое  защелкой, закрыто, и запрещена, если это отверстие открыто. 
Чаще всего встречаются дискеты 3,5” HD. Как носители информации дискеты почти изжили себя. Малый объем, небольшая скорость чтения/записи, ненадежность делают их применение невыгодным. Однако они обладают большой мобильностью.

4. НАКОПИТЕЛИ НА ЖЕСТКИХ ДИСКАХ

Этот  тип носителей – так называемые “винчестеры” или накопители на жестких дисках (Hard Disk Drive). По сравнению с дискетами они имеют некоторые преимущества: 
- объем записываемой информации многократно превосходит возможности гибких дисков, 
- скорость чтения/записи намного больше, 
- надежность гораздо более высока. 
“Винчестеры” выполняются как в виде внутренних и внешних (переносных) устройств. Физические размеры дисков определяются форм-фактором. HDD с форм-фактором 3,5 имеют стандартные размеры корпуса 41.6х101х146 мм. Также они имеют несколько стандартных значений высоты 2,6”, 1”,3/4”, 0,5”. Чаще всего в компьютерах используются винчестеры 3,5”, 1” в высоту, так называемые Slimline. Винчестеры бывают нескольких типов: MFM, RLL, ESDI, IDE и SCSI.  
Сегодня используются винчестеры типа IDE (Integrated Drive Electronics). Их главное отличие заключается в том, что управляющая электроника расположена не в контроллере, а на винчестере. Данное преимущество проявляется при приеме и передаче информации, так как в таких устройствах оптимально согласованы прием и передача сигналов. IDE HDD обрабатывают данные совместно с шиной ввода/вывода, поэтому частота тактового сигнала шины должна соответствовать быстродействию HDD. 
Винчестеры типа SCSI имеют самую высокую скорость обмена данными. Хотя их основные характеристики сопоставимы с IDE-винчестерами, они различаются тем, что SCSI-винчестеры могут хранить большие объемы информации за счет высокой скорости обмена данными, в то время как объем IDE-винчестеров ограничен их производительностью. 
Основной характеристикой винчестера является его емкость. На сегодняшний день объем данных, которые можно записать должен быть не менее 4-5 Гб. Однако требования постоянно растут, поэтому жесткий диск приходится менять раз в 1-2 года. Частота смены зависит от того насколько интенсивно и с какими целями используется компьютер. 
Следующая важная характеристика - время доступа необходимое HDD для поиска информации на диске. Сегодня среднее время доступа для лучших IDE и SCSI дисков - это значение меньше 10 мс. 
Среднее время поиска – время ,в течение которого магнитные головки перемещаются от одного цилиндра к другому. Эта характеристика зависит, в основном, от механизма привода головок, а не от интерфейса диска. При считывании/записи информации блок магнитных головок перемещается 
(позиционируется) в заданную область, где производиться посекторное считывание/запись информации. В силу инерционности процесса обработки информации и большой скорости вращения пакета дисков возможна ситуация, когда блок магнитных головок не успеет считать очередной сектор. Для решения этой проблемы используется метод чередования секторов (секторы нумеруются не по порядку, а с пропусками). Например, вместо того, чтобы нумеровать секторы по порядку : 1 2 3 4 5 6 7 ... , их нумеруют так : 1 7 
13 2 8 14 3 9 ... 
Скорость передачи данных, зависит от числа байт в секторе, количестве секторов на дорожке и от скорости вращения дисков (3000-3600 об./мин). У самых современных HDD скорость достигает 7200 об/мин.