Реферат: Внешние запоминающие устройства

Южно-УральскийГосударственный университет.

Реферат

По предмету:  информатика.

На тему: Внешние

запоминающие устройства.

                                                                      Студентки группы № ЭиУ-129

                                                                     Кочеровой Евгении Ивановны

                                             Преподаватель:

                                                                     Елисеева Елена Альбертовна

Челябинск.

2005

Помимо оперативной памяти, компьютеру необходимадополнительная память для долговременного размещения данных. Такие устройстваназываются ВЗУ (внешние запоминающие устройства). Различные способы хранения изаписи информации служат для разных целей,
на сегодняшний день не существует универсального ВЗУ, которое может бытьиспользовано как постоянное и переносное одновременно, и при этом бытьдоступным рядовым пользователям. Информацию необходимо сохранять на носителях,не зависящих от наличия напряжения, и таких размеров, которые превышаютвозможности всех современных видов первичной памяти. Сравнительнодолговременное хранилище данных, расположенное вне системной платы компьютера,называется вторичным хранилищем данных (secondary storage). Внешняя (долговременная) память — этоместо длительного хранения данных (программ, результатов расчётов, текстов ит.д.), не используемых в данный момент в оперативной памяти компьютера. Внешняяпамять, в отличие от оперативной, является энергонезависимой. Носители внешнейпамяти, кроме того, обеспечивают транспортировку данных в тех случаях, когда компьютерыне объединены в сети (локальные или глобальные). Для работы с внешней памятьюнеобходимо наличие накопителя(устройства, обеспечивающего запись и (или) считывание информации) и устройствахранения — носителя.

В своей работе я рассмотрю следующие запоминающиеустройства: винчестеры, дискеты, стримеры, флэш-карты памяти, MO-накопители,оптические:CD-R, CD-RW, DVD-R, DVD-RW, и новейшие запоминающие устройства.

Накопители на жёстких дисках (винчестеры).

     Накопители на жёстком диске (винчестеры) предназначеныдля постоянного хранения информации, используемой при работе с компьютером: программоперационной системы, часто используемых пакетов программ, редакторовдокументов, трансляторов с языков программирования и т.д. Наличие жёсткогодиска значительно повышает удобство работы с компьютером.

С точки зрения операционной системы элементарнойединицей размещения данных на диске является кластер. Он представляет собойгруппу секторов, с точностью до которой происходит размещение файлов на диске.Сектор представ­ляет собой зону дорожки, в кото­рой собственно и хранятсяразряды данных.Количе­ство секторов на дорожке зависит от многих пере­менных,но в основном опреде­ляются суммарной длиной поля дан­ных и служебного поля,образующих сектор (горизонтальная плотность). размер сектора.

 Емкость винчестера – его основная характеристика.Сегодня объем данных, которые можно записать должен быть не менее 10-15 Гб, нотребования программного обеспечения постоянно растут, поэтому жесткий дискпридется менять раз в 1-2 года в зависимости от то того насколько интенсивно ис какими целями используется компьютер.

Еще одой характеристикой является время доступанеобходимое HDD для поиска любой информации на диске. Среднее время доступа, насегодняшний день, для лучших IDE и SCSI дисков  — это значение меньше 2 мс.  Среднеевремя поиска – время, в течение которого магнитные головки перемещаются отодного цилиндра к другому главным образом зависит от механизма привода головок, а не от интерфейса. Скорость передачи данных, зависит от количествабайт в секторе,  количестве секторов на дорожке и от скорости вращения дисков(3000-3600 об./мин. Самые современные HDD – 7200 об./мин.). Производители даютгарантию надежности устройства, которая обычно составляет 20000-500000 часов.Наработка винчестера за год составит 8760 часов, что делает этот параметр неважным, так как винчестер морально устареет раньше, чем физически.

Дискеты.

   

Дискетапредставляет собой круглый кусок гибкого пластика, покрытый магнитным окислом.Магнитные диски, использующиеся на больших компьютерах, изготавливаются изжестких металлических пластин, а для дискет используются гибкие пластиковыекружки, что и дало им популярное название «гибкие» или«флоппи» — диски. То, что эти диски были сделаны гибкими, значительноуменьшило вероятность их повреждения при обращении с ними и это в значительноймере определило их успех. Сейчас в компьютерах используются накопители длядискет размером 3,5 дюйма (89 мм) и ёмкостью 1,44  Мбайт. Эти дискеты заключеныв жёсткий пластмассовый конверт, что значительно повышает их надёжность идолговечность. На дискетах 3,5 дюйма имеется специальный переключатель — защёлка, разрешающая или запрещающая запись на дискету.

Магнитооптика.

         Это, так называемые магнитооптические дисководы.МО-привод представляет собой накопитель информации, в основу которого положенмагнитный носитель с оптическим (лазерным) управлением. Существуют следующиеформаты магнитооптических дисков: Односторонние 3,5”, Двусторонние 5,25”, 2.5”диски MD Data, разработанные фирмой Sony,1.2”  диски фирмы Maxell

Конечно,оптические накопители значительно опережают магнитооптические в скорости записии объемах хранимых данных но, увы, значительно проигрывают им в надежностихранения данных. Для примера, испортить данные на магнитооптическом дискедовольно трудно; во-первых, диск заключен в картридж, предохраняющий отцарапин; во-вторых — для того, чтобы стереть данные на магнитооптическом диске,необходимо нагреть его до очень высокой температуры Сегодня в продаже встречаютсяMOD 5,25”емкостью 4,6 Гб. Главное их преимущество, этовозможность перезаписи информации. Тем не менее, эти устройства имеют слишкомвысокую цену.

Стримеры.

Стримеры(TapeDrive)-Устройства хранения данных на магнитной ленте, являются распространеннымсредством архивации данных. Они относятся к категории устройств храненияOff-Line, для них характерно очень большое время доступа, обусловленноепоследовательным методом доступа, средняя скорость обмена и большая емкостьносителя — от сотен мегабайт до нескольких гигабайт. Существуют стандарты: QIC,TRAVAN, DDS, DAT  и DLT. Существуют стандарты: QIC, TRAVAN, DDS, DAT  и DLT.

QIC (Quarter Inch Cartridge) отличается низкимбыстродействием, так как подключается к интерфейсу накопителей на гибкихдисках. Существуют кассеты  объемом от 40 Мб до 13 Гб.  TRAVAN разработан наоснове QIC, в зависимости от объема информации, на которую рассчитана кассета(400-4000 Мб) использует контроллер накопителя на магнитных дисках или SCSI-2(для кассет объемом 4000 Мб). DSS (Digital Data Storage) и DAT (Digital AudioTape) стандарты разработаны фирмой Sony  и используются для цифровой аудио ивидео записи. DLT – самый современный стандарт, появился в середине 90-х годов.Накопители, использующие эту технологию, могут хранить 20-40 Гб данных.Суммарная емкость ленточных библиотек построенных на основе DLT-кассет можетдостигать 5 Тб.

Флэш-память.

Споявлением флэш-памяти производители электроники получили возможность безособых проблем и затрат оснастить свои устройства новым типом накопителей.Налицо были выгоды – низкое энергопотребление, высокая надежность (из-заотсутствия движущихся деталей) и устойчивость к внешним воздействиям инагрузкам.

USBFlash Drive — портативное устройство для хранения и переноса данных с одногокомпьютера на другой. Компактный, легкий, удобный и удивительно простой вэксплуатации. Для его работы не нужны ни соединительные кабели, ни источникипитания (включая батарейки), ни дополнительное программное обеспечение.Особенности USB Flash Drive: высокая скорость обмена данными по USB, защита отзаписи переключателем на корпусе, защита данных паролем, не требуются драйверыи внешнее питание, может быть отформатирован как загрузочный диск, хранениеданных до 10 лет.

В1994 году корпорация SanDisk представила первую ревизию спецификацийCompactFlash. Теоретический предел емкости накопителей на базе CompactFlash –137 Гбайт. На данный момент на рынке доступны модели емкостью от 16 Мбайт(которые потихоньку становятся архаизмами) до 12 Гбайт. Но самыераспространенные – на 1 и 2 Гбайта. CompactFash – самый популярный формат нацифровых фотокамерах профессионального уровня. В 2000 году компаниями SanDisk,Matsushita Electric и Toshiba был создан союз, названный SecureDigital CardAssociation  До 2003-2004 года на рынке карт памяти существовал ярко выраженныйлидер CompactFlash. Этому способствовали несколько обстоятельств: емкость CFдостигла 4 Гбайт, в то время как SD остановились на отметке 1 Гбайт; скоростьработы CF значительно превышала возможности конкурента; целый легион компанийпроизводил всевозможные контроллеры в формате CF. Однако с 2004 года сталозаметно, что SecureDigital очень сильно укрепил позиции и догоняет более«старого» конкурента. Если раньше CF был де-факто единственный открытый стандарт,пригодный для использования в мобильных устройствах, то теперь производителиновой портативной техники стали массово переходить на SD из-за их меньшегоразмера.

Оптическая технология.

         Самымраспространенным представителем этого семейства является СD-ROM.Его характерезуют следующие показатели:

— По сравнению с винчестером оннадежнее в транспортировке

— CD-ROM имеет большую емкость, порядка 700Мб

— CD-ROM практически не изнашивается

Минимальная скорость передачи данных у CD-ROMсоставляет 150Кбайт/с и возрастает в зависимости от модели привода, т.е. 52-хскоростной CD-ROM, будет иметь 52*150 = 7,8Мб/с.

CD-ROMявляются, в основном, адаптацией компакт-дисков цифровых аудиозаписывающихсистем. Цифровые данные записываются на диск, используя специальноезаписывающее устройство, которое наносит микроскопические ямки на поверхностидиска. Информация, закодированная с помощью этих ямок, может быть прочитанапросто путем регистрации изменения отраженности (ямки будут темнее, чем фонблестящего серебристого диска). Как только CD-ROMбудет отштампован с помощью прессов, данные уже не могут быть изменены,углубления будут вечны.

В противоположность неизменяемым дискам(CD-R),Перезаписываемые оптические устройства(CD-RW)выполняют именно то, что следует из их названия. Данные могут быть записаны натакие диски в форме, которая позволяет их оптическое считывание. Идеяоптических перезаписываемых носителей заставила различных производителей начатьразвитие, по крайней мере, трех технологий — красящих полимеров, фазовыхизменений и магнитооптики, две из которых позволили обеспечить высокуюплотность хранения, возможную только на оптических носителях, а третья далапотенциальную возможность развивать эти носители в направлении обеспеченияперезаписи хранимых данных. В системах с красящим полимером подкрашенныйвнутренний слой обесцвечивается от нагрева лазером. В системах с изменениемфазы, материал, используемый для записи, может быть в виде правильнойкристаллической решетки или в виде хаотично расположенных молекул, при этом егоотражательная система изменяется. Недостаток перезаписываемых дисков,основанных на первых двух принципах — старение рабочего материала, третьего — невысокая скорость записи.

DVD-ROM.

Дальнейшее развитие в области оптической записи привело кпоявлению стандарта DVD. Компакт-диск этого формата имееттакие же размеры (4,75”), как и CD, ноимеет большую емкость. Для того чтобы достичь шести-семикратного увеличенияплотности хранения данных по сравнению с CD-R(RW), нужно было изменить две ключевых характеристикизаписывающих устройств: длину волны записывающего лазера и относительноеотверстие объектива, который его фокусирует. В технологии CD-R применяетсяинфракрасный лазер с длиной волны 780 нанометров (нм), в то время как DVD-R(RW) использует красный лазер с длинойволны либо 635, либо 650 нм. В то же время, относительное отверстие объективатипичного устройства CD-R(RW)равно 0,5, а устройства DVD-R(RW) — 0,6. Такие характеристики аппаратуры позволяют наносить на диски DVD-R(RW) метки размером всего лишь 0,40 мкм,что гораздо меньше минимального размера метки CD-R(RW) — 0,834 мкм.

 DVD является носителем, который может содержать любой типинформации, который обычно размещается на массово выпускаемых дисках DVD:видео, аудио, изображения, файлы данных, мультимедийные приложения и так далее.В зависимости от типа записанной информации диски DVD-R и DVD-RW можно использовать на стандартных устройствах воспроизведенияDVD, включая большинство дисководов DVD-ROM и проигрывателей DVD-Video.

Характеристикинекоторых форматов DVD.

Параметры DVD-5 DVD-9 DVD-10 DVD-18

Объем

(Гб)

4,7 8,54 9,4 17,08

Расположение

информации

Одностороннее

одноуровневое

Одностороннее

двухуровневое

Двухстороннее

одноуровневое

Двухстороннее

двухуровневое

Новейшие запоминающие устройства.

Голографические устройства.

В своё время 650 мегабайт,помещавшиеся на оптическом диске, казались не таким уж и малым объёмом. Ноинформации становится всё больше, и зачастую оказывается, что хранить её простонегде. Выходом из сложившейся ситуации могут стать новые технологии, вчастности — голографическая запись. Почему именно она? Дело в том, что напоявившиеся в стандарты Blu-Ray, Blue-Laser и HD-DVD («идейно» ониочень похожи на обычный DVD) надежды мало. Пока закончатся ожесточённые«войны стандартов», 20 или 50 гигабайт, которые возможно записать наподобные носители, покажутся нам не слишком большими числами.А вотголографическая запись, анонсированная ещё в 2001 году компанией InPhaseTechnologies, позволяет записать на диск стандартного размера до 1,6 терабайтаданных. Суть ноу-хау достаточно проста. Для записи луч лазера разделяется наопорный и сигнальный потоки, последний обрабатывается с помощьюпространственного светового модулятора (Spatial Light Modulator — SLM).Это устройство преобразует предназначенные для хранения данные, состоящие изпоследовательностей 0 и 1, в «шахматное поле» светлых и тёмныхточек — каждое такое поле содержит около миллиона бит информации.

После пересечения опорноголуча и проекции «шахматной доски» образуется голограмма, и наноситель производится запись интерференционной картины. Изменяя угол наклонаопорного луча, а также длину его волны или положение носителя, на одну и ту жеплощадь можно записать несколько различных голограмм одновременно — этотпроцесс называется мультиплексированием. Для чтения данных достаточно осветитьдиск соответствующим опорным лучом и «прочитать» получившийся срезголограммы, фактически – ту самую «шахматную доску» — с помощью сенсора.Так и восстанавливаются исходные биты информации. Кроме объёмов хранения, втехнологии впечатляют и остальные характеристики. Так, например, заявленнаяскорость передачи данных составляет 960 мегабит в секунду.

 Конечно же, Maxel и InPhaseTechnologies — далеко не единственные компании, работающие на нивеголографической записи данных. В Японии подобные устройства собираетсявыпускать фирма OptWare.  Кстати, обитатели Страны Восходящего Солнца  дажесформировали для продвижения этого стандарта альянс (HVD Aliance),  в составкоторого входят такие гиганты, как FujiFilm. Их технологическое решениевыглядит даже несколько более привлекательным: во-первых, никаких громоздкихкартриджей, напоминающих о пятидюймовых дискетах, а во-вторых, конструкторыобещают сделать так, чтобы в новом дисководе можно было проигрывать истандартные CD и DVD-диски.

MODS-диски.

                                                Физики из Имперского колледжа в Лондоне (Imperial College) разработали оптическийдиск размером с CD или DVD, в котором помещается 1 терабайт данных (или 472часа высококачественного видео), что на порядки больше не только по сравнению сDVD-ROM, но и перспективным диском формата Blu-Ray. Новый формат назван MODS(Multiplexed Optical Data Storage). Его секрет заключается не только в размерах одногопита (это углубления, которые считывает луч лазера) или их плотной упаковке.Главное новшество — один пит в MODS кодирует не один бит (1 или 0, как увсех прежних систем записи), а десятки бит.Дело в том, что каждый пит в новомформате не симметричен. Он содержит небольшую дополнительную впадинку,наклонённую вглубь под одним из 332 углов. Они создали аппаратуру и специальноепрограммное обеспечение, позволяющее точно идентифицировать тонкие различия вотражении света от таких питов. По прогнозу физиков, серийные диски MODS идисководы для них могут прийти на рынок между 2010 и 2015 годами, при условиифинансирования дальнейшей работы группы. Интересно, что эти приводы будутобратно совместимыми с DVD и CD, хотя, разумеется, нынешние дисководыMODS-диски прочитать не смогут.

Перпендикулярная запись.

    Согласнопрогнозам консультационной компании TrendFocus, жёсткие диски обычногонастольного компьютера к 2007 году достигнут объёма 500-600 гигабайт. Наноутбуки будут устанавливать диски поменьше — 300 гигабайт, а в КПК иразных мелких мобильных устройствах обычным делом будут объёмы около 20гигабайт. Уже на подходе новая технология «перпендикулярной записиданных», основанная на ориентации магнитных частиц перпендикулярноповерхности диска, которая позволит записывать до 1 Тб в стандартном3,5-дюймовом форм-факторе. Упрощённо, биты (намагниченные участки) не лежат«навзничь» на поверхности диска, как это имеет место в обычной(продольной) записи, а стоят вертикально, перпендикулярно плоскости диска.Компания Maxtor, например, объявила о создании работающего прототипа такогодиска, с объёмом записи до 175 Гб на пластину, ещё в прошлом году, и к 2005году большинство производителей начнёт промышленное производство по этойтехнологии.

еще рефераты
Еще работы по информатике, программированию