"Зовнішня пам'ять на
магнітних стрічках і дисках "
Зовнішня пам'ять ................................................ .................................................. ........................................... 3
Носії на магнітних дисках .............................................. .................................................. .................... 3
Гнучкі магнітні диски (ГМД) ............................................ .................................................. .................... 4
Жорсткий магнітний диск (ЖМД) ............................................ .................................................. .................. 5
Магнітна стрічка ................................................ .................................................. .......................................... 6
Запис і зчитування інформації з магнітного диска ........................................... .............................. 7
Зовнішня (довготривала) пам'ять - це місце зберігання даних, що не використовуються в даний момент в пам'яті комп'ютера. Зовнішні накопичувачі мають власний корпус і джерело живлення, що економить простір всередині корпусу комп'ютера і зменшує навантаження на його блок живлення.
Зовнішня пам'ять дешевше внутрішньої, створюваної зазвичай на основі напівпровідників. Крім того, більшість пристроїв зовнішньої пам'яті може переноситися з одного комп'ютера на інший. Головний їх недолік в тому, що вони працюють повільніше пристроїв внутрішньої пам'яті.
Традиційно системи зберігання можна розділити на наступні три класи:
1. Швидкі системи з довільним доступом. Це "жорсткі диски" Мають невеликий час доступу і найвищу питому вартість зберігання.
- Щодо повільні системи з послідовним доступом. Це окремо стоять приводи магнітних стрічок, бібліотеки магнітних стрічок. Володіють найбільшим часом доступу, найбільшою ємністю і найменшою питомою вартістю зберігання даних. Використовуються також в системах ієрархічного зберігання даних.
- Системи з довільним доступом, які по ємності, вартості, швидкості займають проміжне положення. Це системи, побудовані на базі магнітооптики, DVD і CD (R, RW) технологій. В даний час використовуються для організації невеликих архівів і проміжного зберігання, в системах ієрархічного зберігання даних.
Найпоширенішим пристроєм зовнішньої пам'яті на сучасних комп'ютерах стали накопичувачі на магнітних дисках (НМД) або дисководи.
Дисковод - пристрій для запису і читання інформації на магнітний диск.
Дисководи поділяються на:
- гнучкі магнітні диски (ГМД) або просто дискети;
- ж есткій магнітний диск (ЖМД) або по-іншому вінчестер.
Інформація на будь-який магнітний диск записується вздовж концентричних кіл, які називаються доріжками. Число доріжок залежить від типу диска. Доріжки позначаються номерами, починаючи з нульової доріжки на зовнішній стороні диска.
Окружність доріжки, в свою чергу, поділяється на сектори. Зазвичай на робочій стороні диска розміщуються 80 доріжок, 20 секторів.
Кількість секторів на доріжці визначається типом диска і його форматом. Всі сектори на одному диску мають фіксований розмір. Персональні комп'ютери можуть працювати з різними розмірами секторів - від 128 до 1024. Стандартом є 512 байт.
Вся робота з зчитування і запису даних на дисках проводиться тільки повними секторами. Сектори доріжки, як і самі доріжки на кожній стороні диска, позначаються присвоєними їм номерами, починаючи не з нуля, а з одиниці (нульовий сектор відводиться для цілей ідентифікації, а не для зберігання даних).
Є ще один вимір диска - це число його сторін. Інформація може бути записана на обох сторонах дискети або тільки на одній її стороні. У той час як дискета має тільки дві сторони, жорсткий диск складається з кількох круглих пластин, таким чином, у нього є більше, ніж дві сторони. Сторони диска теж пронумеровані, починаючи з нульового номера для першої сторони.
Доріжки з однаковими номерами на різних поверхнях диска (в загальному випадку пакета диска) утворюють циліндр. Доступ до даних, записаних в одному циліндрі, здійснюється без переміщення магнітних головок, тому що в накопичувачі обертається сам диск - головки уздовж доріжок не переміщаються.
Цікаво знати, що дискета обертається тільки при доступі до ней.В відміну від дискети, жорсткий диск обертається безперервно.
Поєднання всіх цих вимірів дає нам ємність (розмір пам'яті) диска.
V = N * D * S
, Де N - число сторін диска;
D - число доріжок на одному боці;
S - число секторів на одній доріжці.
Дискета одного і того ж виду може мати різний формат .
Процедура розмітки МД на доріжки і сектори називається форматуванням диска.
Дискета або гнучкий диск - це компактний низькошвидкісний малої ємне засіб зберігання і перенесення інформації.
Накопичувачі на гнучких магнітних дисках (НГМД) дозволяють переносити документи і програми з одного комп'ютера на інший, зберігати інформацію, яка не використовується постійно на комп'ютері, робити архівні копії програмних продуктів, що містяться на жорсткому диску.
ГМД робляться з дуже м'якого і гнучкого матеріалу, міларового пластика з магніточутливого покриттям з окису заліза. До речі, мало хто знає про те, що перша (робоча) сторона односторонньої дискети, знаходиться на нижньому боці дискети, а не на верхній, де розташована наклейка.
ГМД биваютдвух видів:
- 5,25-дюймові;
- 3,5-дюймові
У комп'ютерах останніх років випуску частіше стали використовувати накопичувачі для дискет розміром 3,5 дюйма (89 мм) і ємністю 0,7 і 1,44 Мбайт. Перехід на їх використання був в першу чергу пов'язаний з бурхливим розвитком портативних комп'ютерів, в яких не можна було використовувати колишні накопичувачі через великі розмірів останніх.
- осьовий отвір, в яке входить дисковод;
- вікно для зчитування і запису, де головка дисковода стикається з дискетою.
- індексне отвір, що дозволяє дисковода бачити індексне отвір самої дискети, що забезпечує визначення початку доріжки;
- надрізи зняття напруги, службовці для запобігання дискети від перегинів;
- виріз захисту від запису, якщо закрити цей виріз, на цю дискету не можна проводити запис.
Кругла дискета діаметром 3,5 дюйма, на відміну від 5,25 дюймових, укладена в жорсткий пластмасовий конверт, що значно підвищує її надійність і довговічність, а також створює значні зручності при транспортуванні, зберіганні і використанні.
- отвір для читання-запису захищено відсовується металевою пластиною;
- осьовий отвір прикрито футляром;
- віконце заборони запису, якщо воно відкрито, то дискета захищена від запису (на відміну від п'ятидюймових дискет).
Принцип гнучкого диска дозволяє виправити конкретний сегмент записів, не зачіпаючи решти поверхні. Ось чому запис на диску може бути здійснена частинами, кожна з яких вставляється в будь-який зручний місце. Єдине додаткове вимога полягає в тому, щоб зміст на диску змінювалося відповідно до змін, зробленими на цьому диску.
Накопичувач на жорсткому диску відноситься до найбільш досконалим і складним пристроїв сучасного персонального комп'ютера. Його диски здатні вмістити багато мегабайти інформації, що передається з величезною швидкістю. У той час, як майже всі елементи комп'ютера працюють безшумно, жорсткий диск бурчить і поскрипує, що дозволяє віднести його до тих небагатьох комп'ютерних пристроїв, які містять як механічні, так і електронні компоненти.
ЖМД - це не один диск, а пакет ЖМД, зроблених з алюмінієвого сплаву. Цей пакет ув'язнений разом з головками читання-запису в герметичний корпус, отже, надійно захищений від пилу і забруднень, вбудований в дисковод і, на відміну від дискет, є незнімним. Герметизація дозволяє досягти непоганих технічних характеристик - великої місткості (від сотень Мбайт до декількох Гбайт) і високого для зовнішньої пам'яті швидкодії.
Кількість дисків в пакеті може бути різним - від одного до п'яти, кількість робочих поверхонь, відповідно, вдвічі більше (по дві на кожному диску). Останнє (як і матеріал, використаний для магнітного покриття) визначає місткість жорсткого диска. Іноді зовнішні поверхні крайніх дисків (або одного з них) не використовуються, що дозволяє зменшити висоту накопичувача, але при цьому кількість робочих поверхонь зменшується і може виявитися непарних.
Ранні моделі вінчестерів, як і гнучкі диски, виготовлялися з чистими магнітними поверхнями; первісна розмітка (форматування) проводилася споживачем на його розсуд, і могла бути виконана будь-яку кількість разів. Для сучасних моделей розмітка виробляється в процесі виготовлення; при цьому на диски записується сервоинформация - спеціальні мітки, необхідні для стабілізації швидкості обертання, пошуку секторів і стеження за положенням головок на поверхнях.
Інформація на зовнішніх носіях має файлову структуру [file - «папка»].
Файл - це однотипна інформація, що зберігається на зовнішньому носії та об'єднана спільним ім'ям.
Назва файлу повинна бути унікальним, тобто не повинно повторюватися для різних файлів. Список файлів на диску називається каталогом або Директорією [directorie - зміст]. Крім імені файлу, в каталозі є інформація про його розмір, дату і час створення. Каталог можна вивести на екран, щоб користувач легко міг з'ясувати, чи є на даному диску потрібний файл.
Зв'язок між накопичувачем на жорсткому магнітному диску і старовинним мисливською рушницею вкрай ілюзорна і зводиться всього-на-всього до збігу позначень. Справа в тому, що перший загерметизований жорсткий диск, розроблений фірмою IBM в 1973 р, мав 30 циліндрів (по 30 доріжок на кожній поверхні), а кожна доріжка - 30 секторів. Ось чому перший накопичувач отримав позначення 30/30, як калібр гвинтівки «вінчестер».
Накопичувач на магнітній стрічці (стример) складається з смужки щільного речовини, на яку напилюється шар феромагнетиків. Саме на цей шар "запам'ятовується" інформація.
По виду стрічкові картриджі схожі на аудіокасети, але призначені для цифрового запису. Щільність запису в них вище, ніж у аудіокасет, а стрічки піддаються спеціальному тестуванню. Вони використовуються при створенні резервних копій для систем на жорстких дисках. Цифрові аудіоленти також використовуються як засіб резервування. При цьому в касеті меншого розміру, ніж аудіокасета, може зберігатися до мільярда байт даних. Всі типи стрічкових запам'ятовуючих пристроїв мають один основний недолік - послідовний режим роботи, тобто стрічка повинна прокручуватися до потрібного елемента, що забирає багато часу. Вимога економії часу змушує користувача звертатися до іншого, більш популярному засобу зберігання інформації для невеликих комп'ютерів, - гнучкому диску, або дискеті.
Процес запису схожий на процес запису на вінілові платівки - за допомогою магнітної індукційної замість спеціального апарату.
На головку подається струм, який приводить в дію магніт. Запис звуку на плівку відбувається завдяки дії електромагніту на плівку. Магнітне поле магніту змінюється в такт із звуковими коливаннями, і завдяки цьому маленькі магнітні частинки (домени) починають змінювати своє місце розташування на поверхні плівки в певному порядку, в залежності від впливу на них магнітного поля, створюваного електромагнітом.
А при відтворенні запису спостерігається зворотний процес запису: намагнічена стрічка збуджує в магнітній головці електричні сигнали, які після підсилення надходять далі в динамік.
Дані, що використовуються в комп'ютерній техніці, записуються на магнітні носії таким же чином, з тією різницею, що для даних потрібно менше місця на плівці, ніж для звуку. Просто вся інформація, що записується на магнітний носій в комп'ютерах, записується в двійковій системі - якщо при читанні з носія головка "відчуває" перебування під собою домену (домен - частинка-стрілка магнітного покриття), то це означає, що значення даної частинки даних одно " 1 ", якщо не" відчуває ", то значення -" 0 ". А далі вже система комп'ютера перетворює дані, записані в двійковій системі, в більш зрозумілу для людини систему.
Традиційно магнітні стрічки були і залишаються найменш дорогим і досить надійним (збереження запису більше 30 років) носієм для організації архівів і резервного копіювання даних. Однак їх слабкою стороною є послідовний доступ до інформації.
Незважаючи на те, що приводів магнітних стрічок і картриджів різної конструкції досить багато, базових технологій, що використовуються у всіх пристроях, всього дві. Це лінійна запис (запис з нерухомою магнітною голівкою) і похило-рядкова запис. Обидва методи прийшли з аналогової магнітного запису.
Лінійна система запису має свої характерні особливості. Щоб забезпечити необхідну щільність запису стрічка повинна рухатися повз магнітної головки зі швидкістю близько 160 дюймів / с (близько 70 см / с). Чим швидше досягається робоча швидкість руху стрічки, тим менше затримок при неминучому старт-стопного русі стрічки. Тому, чим більше швидкодіючий механізм протягування стрічки, тим більше механічна навантаження на стрічку і застосування сучасних тонких стрічок AME в цьому випадку неприпустимо.
Похило-рядкова запис з'явився пізніше, ніж лінійна. Тому з самого початку в основі були закладені більш прогресивні технологічні рішення. В результаті ті ж обсяги записуються на набагато меншої площі поверхні стрічки. Переваги пристроїв, побудованих на базі похило-рядкового запису в тому, що самі пристрої компактніше, картриджі менше, використовується досконаліша магнітна стрічка, що дозволяє зберігати більше даних більш тривалий час.
Записи та зчитування інформації здійснюються за допомогою магнітних головок плаваючого типу. Вони кріпляться на важелях, які переміщаються по радіусу диска за допомогою спеціального слідкуючого приводу.
Щільність запису - це кількість елементів двійковій пам'яті на одиницю довжини носія.
Щільність запису визначається величиною зазору між диском і магнітною головкою, а від стабільності зазору залежить якість запису (зчитування). Для підвищення щільності запису необхідно зменшити зазор, однак при цьому значно підвищуються вимоги до робочої поверхні дисків. При малому зазорі і великих погрішності в макро геометрії поверхні мають місце значні коливання амплітуди сигналу відтворення. Для надійної роботи накопичувача на гнучких магнітних дисках необхідно забезпечити шорсткість поверхні не більше Ra = 0,22 мкм і мінімальні мікрогеометрична відхилення. Торцеве биття диска при обертанні з чистотою 30 об / с не повинно перевищувати 0,3 мм, а питома неплощинність 0,7 мкм на довжині 10 мм. Виконання цих вимог представляє значні труднощі.
Основними етапами технологічного процесу виготовлення магнітного диска є отримання заготовки, підготовка поверхні, терморіхтованіе, токарна обробка, нанесення магнітного покриття, урівноваження, контроль.