Внешняя память ПК

      В области Root имеется запись с описанием файла ABC.TXT следующей структуры: 

      Тогда при упоминании имени файла в команде операционная система выполняет следующие действия:

• обращается в область Root, адрес которой фиксирован и известен, и находит там нужную запись (напомним, что операционные системы требуют уникальности имен файлов и подкаталогов, содержащихся в одной директории). Выбирает из этой записи номер первого кластера;
• обращается к FAT, адрес которой фиксирован и известен, и по номеру первого кластера находит соответствующую запись FAT;
• в  найденной записи FAT выбирает содержимое записи – это номер следующей записи FAT с описанием продолжения (или окончания) файла;
• если очередная запись FAT содержит EOF, “сборка” файла закончена; иначе   повторяется предыдущий шаг.

      В настоящий момент, технологии хранения и чтения/записи информации на обычную дискету дают невысокие скорости обмена и позволяют добиться плотности записи для объема информации до 2 мегабайт. Такие объемы считаются малыми и поэтому дискеты используют лишь как средство транспортировки и архивного хранения небольших объемов информации. Надежность дискет, также, оставляет желать лучшего. Они подвержены вредным воздействиям температурных, гидрометрических, магнитных, механических и др. факторов. Поэтому, с дискетами следует обращаться аккуратно.

      Во  избежание потери данных или повреждения  носителя недопустимо: хранение дискет в местах подверженных воздействию  магнитных полей, влаги, сильных  механических воздействий, обильного  количества пыли, резких температурных  перепадов. Необходимо осторожно вставлять и извлекать дискету из дисковода только после того, как индикатор обращения к диску погаснет. В зависимости от интенсивности использования дискеты, ее необходимо проверять на предмет целостности и правильности логической и физической структуры при помощи специального программного обеспечения с различной частотой, но не реже одного раза в два месяца. Также, необходимо производить чистку головок чтения/записи дисковода при помощи специальной чистящей дискеты и очистителя. Срок службы носителя зависит не только от способа его эксплуатации, но и от его исходного качества. Дискеты высокого качества известных крупных производителей способны форматироваться на максимальные объемы и выдерживают при эксплуатации до 70 млн. проходов головки чтения/записи по дорожке, что, практически, означает срок интенсивной эксплуатации до 20 лет. Дискеты безымянных производителей и просто плохого качества, как правило, подвержены таким вредным процессам как высыпанию частичек магнитного покрытия и размагничиваемости.

      В 1972 г. появляются первые оптические лазерные диски. Они продемонстрировали большие возможности по  хранению  информации. Объемы хранимой на них информации позволяли использовать  их  для хранения огромных массивов данных (таких как базы данных, энциклопедии, коллекции видео и аудио данных). Легкая замена этих дисков позволяла, «носить с собой» все материалы требуемые для работы, в любом объеме.  Оптические  диски  имели  очень  высокую надежность и долговечность, что  позволяло  использовать  их  для архивного хранения информации.

      Но  трудоемкая процедура  записи и невозможность  перезаписи сильно ограничивала применение оптических дисков, как  устройства для  каждого компьютера.

      Наиболее  жизнеспособными оптическими дисками, обладающие свойствами перезаписи, на сегодняшний день являются  магнитооптические  (МО) диски. Впервые МО диски появились в 1988 году и соединили в  себе компактность гибких дисков и накопителя Bernoulli  Box, скорость среднего жесткого диска, надежность стандартного Компакт Диска и емкость сравнимую с DAT лентами. Но широкому  распространению  МО дисков  мешает  сравнительно дорогая  стоимость и конкуренция современных жестких дисков. По сравнению с современными жесткими дисками, они более медленны и уступают им  по  максимальным объемам хранимой информации. Это делает невозможным применение МО дисков вместо традиционных винчестеров. При этом МО  диски  имеют большие перспективы как  вторичные  накопители,  применяемые  для резервного хранения информации.

      МО  накопитель построен на совмещении магнитного и оптического принципа хранения информации. Записывание информации производится при помощи луча лазера и магнитного поля, а считывание при помощи одного только лазера.

      В процессе записи на МО диск лазерный луч  нагревает определенные точки на диски, и под  воздействием  температуры сопротивляемость изменению полярности, для нагретой точки, резко падает, что позволяет магнитному полю изменить полярность  точки.

      После окончания нагрева сопротивляемость снова  увеличивается  но полярность нагретой точки остается  в  соответствии с магнитным полем  примененным  к  ней  в  момент  нагрева. 

      В процессе чтения  с  МО  диска  используется  эффект  Керра, заключающийся  в  изменении  плоскости  поляризации   отраженного лазерного луча, в  зависимости  от  направления  магнитного  поля отражающего  элемента.  Отражающим  элементом  в  данном случае является намагниченная при записи точка на  поверхности  диска, соответствующая одному биту хранимой  информации.  При  считывании используется лазерный луч небольшой интенсивности, не  приводящий к нагреву считываемого  участка,  таким  образом,  при считывании хранимая информация не разрушается.

      Такой способ в отличие от обычного применяемого в оптических дисках не деформирует поверхность диска  и  позволяет  повторную запись без дополнительного оборудования. Этот способ также  имеет преимущество  перед  традиционной  магнитной  записью   в   плане надежности. Так как  перемагничивание  участков диска возможно только под действием высокой температуры, то вероятность случайного перемагничивания очень низкая, в отличие от традиционной магнитной записи, к потери  которой могут привести случайные магнитные поля.

      Накопители типа Bernoulli

      Этот  накопитель является, по-видимому, самым  уникальным. Вместо того чтобы идти  по пути применения жесткого магнитного диска, который должен иметь защиту против неблагоприятных внешних факторов, в том числе загрязнений и вибраций, инженеры компании Iomega разработали на основе принципов динамики потоков, впервые сформулированных швейцарским математиков XVIII века Даниэлем Бернулли, оригинальный принцип действия системы «гибкий магнитный диск-головка чтения/записи».

      Головка чтения/записи, спроектированная с  учетом требований аэродинамики, «плавает» над поверхностью гибкого диска Бернулли. Воздушные потоки, возникающие вследствие вращения диска с высокой скоростью, вызывает изгиб части поверхности диска, находящейся под головкой чтения/записи, в направлении к последней. Однако диск не соприкасается с головкой, между ними остается небольшой достаточно стабильный зазор, который обеспечивается потоками воздуха,  уравнения для описания которых впервые предложил Бернулли.

      Какое-либо изменение нормальных условий работы накопителя Бернулли (например, из-за удара или появления пятнышка загрязнения на поверхности диска ) вызывается нарушение эффекта Бернулли и приводит к тому, что диск отходит от головки, вместо того чтобы соприкоснуться с ней (как это бы произошло на обычном винчестере). Благодаря этому исключается возможность отказов накопителя, поскольку вращающийся диск практически не может соприкоснуться с головкой. Поэтому диски Бернулли самые  удароустойчивые.

      Сам накопитель Бернулли, хотя он является гибким и по виду похож на обычную дискету, действительности может эксплуатироваться до пяти лет в режиме считывания/записи - т.е. характеризуется в 20 раз большей долговечностью, чем дискета, - согласно данным поставщика. Носитель с бариево-ферритовым покрытием не только позволяет записывать данные с втрое более высокой плотностью чем носитель с обычных винчестерских накопителей или НГМД, но и отличается существенно большей стойкостью к износу, чем у обычных дискет.

      Накопители  Бернулли по скорости доступа не уступают ряду широко используемых накопителей на жестких дисках со средним быстродействием. Так, например, Bernoulli230 имеет емкость одной кассеты 230 Mb, строенный кэш 256 Кб, интерфейс SCSI-2 или IDE и время доступа 12 мсек.

      Музыкальные оптические компакт-диски пришли на смену виниловым в 1982 году - примерно в то же время, когда появились первые персональные компьютеры фирмы IBM. Эти устройства явились результатом плодотворного сотрудничества двух гигантов электронной промышленности - японской фирмы Sony и голландской Philips. Строго определенная емкость компакт-дисков связана с такой интересной историей.

      Исполнительный  директор фирмы Sony Акио Морита решил, что компакт-диски должны отвечать запросам исключительно любителей классической музыки - не более и не менее. После того, как группа разработчиков провела опрос, выяснилось, что самым популярным классическим произведением в Японии в те времена была 9-я симфония Бетховена, которая длилась 72-73 минуты. Поэтому было решено, что компакт-диск должен быть рассчитан именно на 74 минуты звучания, а точнее, на 74 минуты и 33 секунды. Так родился стандарт, известный как “Красная Книга” (Red Book). Когда 74 минуты пересчитали в килобайты, получилось 640 Mb.

      Специалисты же Philips определили минимальные требования к качеству записи звука и регламентировали, например, такие характеристики аудио компакт-дисков, как их размер, метод кодирования данных и использование единой спиральной дорожки.

      Две вышеназванные фирмы сыграли  также ведущую роль при разработке первой спецификации цифровых компакт-дисков - так называемой “Желтой Книги” (Yellow Book), или просто CD-ROM. Она послужила основой для создания компакт-дисков с комплексным представлением информации, то есть способных хранить не только звуковые, но и текстовые и графические данные (CD-Digital Audio, CD-DA). При этом привод, читая заголовок диска, сам определял его тип - аудио- или цифровые данные. В этом формате, однако, не регламентировались логические и файловые форматы компакт-дисков, поскольку решение данных вопросов было полностью отдано на откуп фирмам-производителям. Это, в частности, означало, что компакт-диск, соответствующий требованиям “Желтой Книги”, мог работать только на конкретной модели накопителя. Такое положение дел, особенно в связи с большим коммерческим успехом компакт-дисков, разумеется, не могло удовлетворить производителей подобных устройств. В общих интересах необходимо было срочно найти компромисс.

      Именно  поэтому вторым стандартом де-факто  для цифровых компакт-дисков стала  спецификация HSG (High Sierra Group), или просто High Sierra. Этот документ носил, вообще говоря, рекомендательный характер и был предложен основными производителями цифровых компакт-дисков с целью обеспечить  хотя бы некоторую совместимость. Данная спецификация определяла уже как логический, так и файловый форматы компакт-дисков.

      Созданная спецификация оказалась настолько  привлекательной, что стандарт ISO-9660 (1988 год) для цифровых компакт-дисков, в принципе совпадал с основными положениями HSG. Заметим, что все компакт-диски, соответствующие требованиям стандарта ISO-9660, который определяет их логический и файловый форматы, являются совместимыми друг с другом. В частности этот документ определяет, каким образом найти на компакт-диске его содержимое (Volume Table Of Contents, VTOC). Базовый формат, предложенный в HSG-спецификации, во многом напоминал формат флоппи-диска. Как известно, системная дорожка (трек 0) любой дискеты не только идентифицирует сам флоппи-диск (его плотность, тип используемой ОС), но и хранит информацию о том, как он организован по директориям, файлам и поддиректориям. Инициирующая дорожка данных на компакт-диске начинается со служебной области, необходимой для синхронизации между приводом и диском. Далее расположена системная область, которая содержит сведения о структурировании диска. В системной области находятся также директории данного тома с указателями или адресами других областей диска. Существенное различие между структурой компакт-диска и, например, дискетой заключается в том, что на CD системная область содержит прямой адрес файлов в поддиректориях, что должно облегчить их поиск.

      Международный стандарт ISO-9660 описывает файловую систему на CD-ROM. ISO-9660 первого уровня напоминает файловую систему MS-DOS: имена файлов могут содержать до 8-ми символов, расширение имени файла (состоящие из 3-х символов) отделяется от имени файла точкой. Имена файлов не могут содержать специальных символов (“~”, “-”, “+”, “=”). При именовании файлов используются символы только верхнего регистра, цифры и символ “_”. Имена каталогов не могут иметь расширений. Каждый файл имеет версию; номер версия отделяется от расширения символом “;”. Каталоги могут иметь вложенности 8. Стандарт ISO-9660 второго уровня позволяет использовать в именах файлов до 32 символов, накладывая описанные выше ограничения. Диски, созданные с применением такого стандарта, не могут использоваться в ряде ОС, в том числе и MS-DOS.

      Спецификация  CD-I (Interactive) была предложена в 1988 году. Этот стандарт определял использование дискового плеера без подключения его к компьютеру. Устройством отображения в данном случае должен был стать, например, обыкновенный телевизор. Разумеется, что использовался и его стандартный звуковой канал. Кроме этого, CD-I предлагала несколько уровней качества воспроизведения аудио- и графической информации. Данная спецификация изложена в “Зеленой Книге” (Green Book). Заметим, что так называемые CD-I-Ready-диски являются некой смесью между аудио-CD (Red Book) и мультимедиа-диском (Green Book). Таким образом, на аудиоплеере прослушивается только звуковая информация, а на устройстве CD-I воспроизводится вся вместе.