Память реализованная в виде внешних относительно материнской платы
Обновлено: 04.07.2024
В 1945 году математик Джон Фон Нейман чётко сформулировал общие принципы функционирования цифровых вычислительных устройств.
Принципы фон Неймана
Цифровое вычислительное устройства должно работать по следующим принципам:
1. Принцип двоичного кодирования.
Согласно этому принципу, вся информация, поступающая в ЭВМ, кодируется с помощью двоичных сигналов.
2. Принцип программного управления.
Из него следует, что программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности.
3. Принцип однородности памяти:
— программы и данные хранятся в одной и той же памяти, то есть компьютеру всё равно, что содержится в данной ячейке памяти — число, текст или команда;
— над командами выполняются такие же операции, как и над данными;
— команды одной программы могут быть результатом исполнения команд другой программы;
4. Принцип адресации:
— структурно основная память состоит из пронумерованных ячеек, причем процессору в произвольный момент доступна любая ячейка. Двоичные коды команд и данных разделяются на единицы информации, называемые словами, и хранятся в ячейках памяти, а для доступа к ним используются номера соответствующих ячеек — адреса.
— АЛУ в любой момент времени доступна любая ячейка.
Компьютеры, построенные на этих принципах, называются фон-неймановскими.
Цифровое вычислительное устройство должно содержать:
— АЛУ (арифметическо-логическое устройство), которое должно выполнять арифметические и логические операции;
— УУ (устройство управления), которое организует процесс выполнения программ;
В современных компьютерах арифметическо-логическое устройство и устройство управления объединены в центральный процессор;
— ЗУ (запоминающее устройство или память), которое хранит программы и данные;
— ВУ (внешние устройства), которые служат для ввода и вывода информации.
Компьютерная память.
Внешняя память. (Внешние запоминающие устройства - ВЗУ)
Внешняя память предназначена для долговременного и энергонезависимого хранения программ и данных (память, реализованная в виде внешних, относительно материнской платы, устройств с разными принципами хранения информации и типами носителя).
Устройство, которое обеспечивает запись/считывание информации, называется накопителем, или дисководом, а хранится информация на носителях (например, DVD - дисках)
Устройства внешней памяти:
накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД), английское название - HDD - Hard Disk Drive)
оптические диски - CD, DVD, Blue-Ray
Flash - память,
Твердотельные накопители (англ. - SSD solid-state drive)
Единицей хранения информации во внешней памяти является файл – последовательность байтов, записанная в устройство внешней памяти и имеющая имя. Обмен информации между оперативной памятью и внешней осуществляется файлами.
Внутренняя память
Оперативная память (ОП) предназначена для временного хранения выполняемых программ и данных, обрабатываемых этими программами. Это энергозависимая память. Физически реализуется в модулях ОЗУ (оперативных запоминающих устройствах) различного типа. При выключении электропитания вся информация в оперативной памяти исчезает.
Занесение информации в память и её извлечение, производится по адресам. Каждый байт ОП имеет свой индивидуальный адрес (порядковый номер).
Адрес – число, которое идентифицирует ячейки памяти (регистры). ОП состоит из большого количества ячеек, в каждой из которых хранится определенный объем информации. ОП непосредственно связана с процессором. Возможности ПК во многом зависят от объёма ОП.
Кеш память - очень быстрая память малого объема служит для увеличения производительности компьютера, согласования работы устройств различной скорости. Это энергозависимая память.
Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) – энергонезависимая память для хранения программ управления работой и тестирования устройств ПК. Важнейшая микросхема ПЗУ – модуль BIOS (Basic Input/Output System – базовая система ввода/вывода), в котором хранятся программы автоматического тестирования устройств после включения компьютера и загрузки ОС в оперативную память. Это неразрушимая память, которая не изменяется при выключении питания.
CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) - память с невысоким быстродействием и минимальным энергопотреблением от батарейки. Используется для хранения информации о конфигурации и составе оборудования компьютера, о режимах его работы. Содержимое изменяется программой, находящейся в BIOS (Basic Input Output System).
Видеопамять — это внутренняя оперативная память, отведённая для хранения данных, которые используются для формирования изображения на экране монитора.
Регистр процессора — блок ячеек памяти, образующий сверхбыструю оперативную память (СОЗУ) внутри процессора; используется самим процессором и большей частью недоступен программисту.
Внутренняя память компьютера
Дискретность -
Внутренняя память состоит из частиц – битов
В одном бите памяти хранится один бит информации
Адресуемость
Байт памяти – наименьшая адресуемая часть внутренней памяти ( 1 байт = 8 бит )
Все байты пронумерованы, начиная от 0
Номер байта – адрес байта памяти
Процессор обращается к памяти по адресам
Основные характеристики ПК
Производительность (быстродействие) ПК – возможность компьютера обрабатывать большие объёмы информации. Определяется быстродействием процессора, объёмом ОП и скоростью доступа к ней (современный ПК обрабатывает информацию со скоростью в сотни миллионов операций в секунду).
Производительность (быстродействие) процессора – количество элементарных операций выполняемых за 1 секунду.
Тактовая частота процессора (частота синхронизации) - число тактов процессора в секунду, а такт – промежуток времени (микросекунды) за который выполняется элементарная операция (например сложение). Таким образом Тактовая частота - это число вырабатываемых за секунду импульсов, синхронизирующих работу узлов компьютера. Именно ТЧ определяет быстродействие компьютера. Задается ТЧ специальной микросхемой «генератор тактовой частота», который вырабатывает периодические импульсы. На выполнение процессором каждой операции отводится определенное количество тактов. Частота измеряется в герцах (1/сек). Превышение порога тактовой частоты приводит к возникновению ошибок процессора и др. устройств. Поэтому существуют фиксированные величины тактовых частот для каждого типа процессоров, например: 2,8 ; 3,0 ГГц и тд.
Время доступа - Быстродействие модулей ОП, это период времени, необходимый для считывание min порции информации из ячеек памяти или записи в память. Современные модули обладают скоростью доступа свыше 10нс (1нс=10 -9 с).
Объем памяти (ёмкость) – max объем информации, который может храниться в ней. Скорость обмена информации – скорость записи/считывания на носитель, которая определяется скоростью вращения и перемещения этого носителя в устройстве
Магистрально-модульный принцип построения компьютера.
В основу архитектуры современных персональных компьютеров положен магистрально-модульный принцип. Модульный принцип позволяет потребителю самому комплектовать нужную ему конфигурацию компьютера и производить при необходимости ее модернизацию. Модульная организация компьютера опирается на магистральный (шинный) принцип обмена информацией между устройствами.
Магистраль (системная шина) включает в себя три многоразрядные шины: шину данных, шину адреса и шину управления, которые представляют собой многопроводные линии.
К магистрали подключаются процессор и оперативная память, а также, с помощью специальных согласующих устройств - контроллеров (контроллер клавиатуры, контроллер дисководов, видеоадаптер и т.д.), остальные устройства ввода, вывода и хранения информации. Необходимость использования контроллеров вызвана тем, что функциональные и технические параметры компонентов компьютера могут существенно различаться, например, их быстродействие. Так, процессор может проводить сотни миллионов операций в секунду, тогда как пользователь может вводить с клавиатуры, в лучшем случае 2-3 знака в секунду. Контроллер клавиатуры как раз и обеспечивает согласование скорости ввода информации со скоростью ее обработки.
Шина данных. По этой шине данные передаются между различными устройствами. Например, считанные из оперативной памяти данные могут быть переданы процессору для обработки, а затем полученные данные могут быть отправлены обратно в оперативную память для хранения. Таким образом, данные по шине данных могут передаваться от устройства к устройству в любом направлении. Разрядность шины данных определяется разрядностью процессора, то есть количеством двоичных разрядов, которые могут обрабатываться или передаваться процессором одновременно. Разрядность процессоров постоянно увеличивается по мере развития компьютерной техники.
Шина адреса. Выбор устройства или ячейки памяти, куда пересылаются или откуда считываются данные по шине данных, производит процессор. Каждое устройство или ячейка оперативной памяти имеет свой адрес. Адрес передается по адресной шине, причем сигналы по ней передаются в одном направлении - от процессора к оперативной памяти и устройствам (однонаправленная шина). Разрядность шины адреса определяет объем адресуемой памяти (адресное пространство), то есть количество однобайтовых ячеек оперативной памяти, которые могут иметь уникальные адреса. Количество адресуемых ячеек памяти можно рассчитать по формуле:N = 2 I , где I - разрядность шины адреса. Разрядность шины адреса постоянно увеличивалась и в современных персональных компьютерах составляет 36 бит. Таким образом, максимально возможное количество адресуемых ячеек памяти равно: N = 2 36 = 68719476736.
Шина управления. По шине управления передаются сигналы, определяющие характер обмена информацией по магистрали. Сигналы управления показывают, какую операцию - считывание или запись информации из памяти - нужно производить, синхронизируют обмен информацией между устройствами и так далее.
На главную страницу
Все информационные, фото, видео материалы на официальном сайте образовательной организации размещены с согласия сотрудников, родителей (законных представителей) учащихся.
В случае, если Вам нежелательно размещение на сайте "изображения гражданина (ребенка) полученного при съемке, которая проводится в местах, открытых для свободного посещения, или на публичных мероприятиях" убедительная просьба прислать ссылку на изображение администратору сайта по адресу Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра. и изображение будет удалено.
Презентация на тему: " Внешняя память Внешняя память - это память, реализованная в виде внешних, относительно материнской платы, устройств с разными принципами хранения информации." — Транскрипт:
2 Внешняя память Внешняя память - это память, реализованная в виде внешних, относительно материнской платы, устройств с разными принципами хранения информации и типами носителя, предназначенных для долговременного хранения информации. В внешней памяти хранится все программное обеспечение компьютера. Устройства внешней памяти могут размещаться как в системном блоке компьютера, так и в отдельных корпусах. дисководом накопителем Устройство, которое обеспечивает запись/считывание информации, называется дисководом или накопителем, а хранится информация на носителях. 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).
3 К ним относятся CD и DVD-диски. Диск имеет одну спиралевидную дорожку, начинающуюся от центра диска и содержащую чередующиеся участки с различной отражающей способностью. Информация записывается на нее с помощью лазерного луча, выжигающим на поверхности диска впадины. Читается информация менее мощным лучом лазера: от ровных участков диска луч отражается (это соответствует двоичной единице), а от впадин нет (это соответствует нулю). В процессе записи информации на оптические диски для создания участков поверхности с различными коэффициентами отражения применяются различные технологии: от простой штамповки до изменения отражающей способности участков поверхности диска с помощью мощного лазера. Бесконтактный способ считывания информации определяет долговечность (примерно 30 лет) и надежность компакт-дисков. Магнитные ленты аналогичны обычным музыкальным кассетам. Информация на них записывается параллельно по дорожкам. Это очень дешевый носитель. Для работы с магнитными лентами предназначены специальные устройства – стримеры. Стример представляет собой лентопротяжный механизм, аналогичный магнитофонному. Емкость современных стримеров может достигать нескольких гигабайт. На магнитных лентах хранят резервные копии информации с винчестера. К ним относятся гибкие и жесткие магнитные диски. Покрыты магнитным слоем, разделены на дорожки и сектора. Информация кодируется участками разной намагниченности. Флэш-память представляет собой микросхему, помещенную в миниатюрный плоский корпус. Микросхемы флэш-памяти могут содержать миллиарды ячеек, каждая из которых хранит 1 бит информации.
4 Гибкий диск (floppy disk) или дискета – наиболее распространенный носитель информации. Пластиковый диск расположен внутри защитного конверта. Диск покрыт сверху магнитным слоем, который обеспечивает хранение информации. Информация представлена на диске по-разному намагниченными участками. Плотность записи может быть простой SD (Single Density), двойной DD (Double Density) и высокой HD (High Density). Стандартная емкость 3,5-дюймовой дискеты - 1,44 Мбайт. Перед началом работы дискету необходимо отформатировать (полное форматирование – это процесс разбиения диска на дорожки и сектора и их нумерации). Для работы с дискетами используется флоппи-дисковод. Двигатель дисковода вращает диск внутри защитного конверта. Световой индикатор на дисководе показывает, что устройство занято (если лампочка горит, вынимать дискету не рекомендуется). В отличие от жесткого диска, диск в НГМД приводится во вращение только при команде чтения или записи, в другое время он находится в покое. Головка чтения-записи во время работы механически контактирует с поверхностью дискеты, что приводит к быстрому изнашиванию дискет. Срок службы дискеты около 5 лет. Диск имеет окошко для защиты от случайной записи. До поверхности диска нельзя дотрагиваться руками, их нельзя подвергать нагреванию и хранить вблизи сильного магнитного поля. Диск разделен на дорожки, каждая дорожка разбита на сектора. Объем информации, которую можно хранить на дискете зависит от плотности нанесения дорожек и плотности записи информации вдоль дорожки. Информация записывается на диске с двух сторон. Основными параметрами дискеты является технологический размер (в дюймах), плотность записи и полная емкость. По размерам различают 3,5-дюймовые дискеты и 5,25- дюймовые дискеты (сейчас уже не используются).
5 Жесткий диск (винчестер) – это несколько алюминиевых пластин, покрытых магнитным слоем и надетых на общую ось, которые вместе с механизмом считывания и записи заключены в герметически закрытый корпус. В накопителе может быть до десяти дисков. У каждой стороны каждой магнитной пластины есть своя магнитная головка чтения/записи. Головки соединены вместе и движутся радиально по отношению к магнитным пластинам. Диски вращаются с большой угловой скоростью. Обе стороны каждой пластины покрыты тонким слоем намагничиваемого материала. Их поверхность разбивается на круги, которые называются дорожками (track). Каждая дорожка имеет свой номер. Дорожки с одинаковыми номерами, расположенные одна над другой на разных дисках образуют цилиндр. Дорожки на диске разбиты на секторы (нумерация начинается с единицы). Сектор занимает 571 байт: 512 отведено для записи нужной информации, остальные под заголовок (префикс), определяющий начало и номер секции и окончание (суффикс), где записана контрольная сумма, нужная для проверки целостности хранимых данных. Секторы и дорожки образуются во время форматирования диска. Форматирование выполняет пользователь с помощью специальных программ. На неформатированный диск не может быть записана никакая информация. Жесткий диск можно разбить на логические диски (это части одного физического диска). Это удобно, поскольку наличие нескольких логических дисков упрощает структуризацию данных, хранящихся на жестком диске. Скорость записи и считывания информации на жестких дисках может достигать 300Мб/сек. (по шине SATA) за счет быстрого перемещения магнитной головки и высокой скорости вращения дисков (до 7200 об./мин.). Кроме внутреннего жесткого диска в компьютере могут использоваться накопители на сменных жестких дисках, выполненные в виде внешних устройств.
6 CD-ROM, DVD-ROM На дисках CD-ROM и DVD-ROM хранится информация, которая была записана на них в процессе изготовления. Запись на них новой информации невозможна, что отражено во второй части их названий: ROM (Read Only Memory память только для чтения). Производятся такие диски путем штамповки на дорожке микроскопических физических углублений (участков с плохой отражающей способностью). Компакт-диск раскручивается электродвигателем. На поверхность диска с помощью привода оптической системы фокусируется луч из лазерного излучателя. Луч отражается от поверхности диска и сквозь призму подается на датчик. Световой поток превращается в электрический сигнал, который поступает в микропроцессор, где он анализируется и превращается в двоичный код. CD (Compact Disk) – был разработан в 1979 г. компаниями Phillips и Sony. Он представляет собой поликарбонатную подложку толщиной 1,2 мм и диаметром 120 мм, покрытую тончайшим слоем металла и покрывается защитным слоем лака. Сначала компакт-диск использовался для хранения аудио записей в цифровом формате. DVD ( Digital Versatile Disc цифровой многоцелевой диск; также Digital Video Disc цифровой видеодиск) носитель информации, имеющий такой же размер, как и компакт-диск, но более плотную структуру рабочей поверхности, что позволяет хранить больший объём информации. Первые DVD-диски появились ы 1996 г.
7 CD-R, DVD-R и DVD+R (R recordable, записываемый) информация может быть записана, но только один раз. Данные записываются на диск лучом лазера повышенной мощности, который разрушает органический краситель записывающего слоя и меняет его отражательные свойства. Управляя мощностью лазера, на записывающем слое получают чередование темных и светлых пятен, которые при чтении интерпретируются как логические 0 и 1. CD-RW, DVD-RW и DVD+RW (RW ReWritable, перезаписываемый) информация может быть записана и стерта многократно. Записывающий слой изготавливается из специального сплава, который можно нагреванием приводить в два различных устойчивых агрегатных состояния аморфное и кристаллическое. При записи (или стирании) луч лазера нагревает участок дорожки и переводит его в одно из устойчивых агрегатных состояний, которые.характеризуются различной степенью прозрачности. При чтении луч лазера имеет меньшую мощность и не изменяет состояние записывающего слоя, а чередующиеся участки с различной прозрачностью интерпретируются как логические 0 и 1. При обычной записи на CD-RW нужно полностью стирать диск. Существует два вида стирания «полное» и «быстрое». при «полном» стирании весь диск переводится в кристаллическое состояние и старая информация уничтожается физически. А «быстрое» стирание очищает только небольшую часть диска (зона, где хранится информация о содержании диска), что происходит гораздо быстрее. Однако при этом существует техническая возможность восстановить данные. Многократная перезапись может приводить к механической усталости рабочего слоя и к его разрушению. Современные CD-RW диски позволяют перезаписывать информацию порядка 1000 раз. Диски DVD+RW способны в несколько приемов осуществлять запись, для DVD-RW вначале необходимо целиком стереть имеющуюся запись. При использовании перезаписываемых DVD+RW дисков количество ошибок уменьшается, а корректность записи увеличивается, в результате чего сбойный сектор можно с легкостью перезаписать, а не стирать и не записывать весь диск заново.
8 CD-RW во многом похож на CD-R, но его записывающий слой изготавливается из специального из халькогенидного стекла сплава серебра (Ag), индия (In), сурьмы (Sb) и теллура (Te), который при нагреве выше температуры плавления переходит из кристаллического агрегатного состояния в аморфное. Нормальным состоянием твёрдых тел в окружающей нас природе является кристаллическое. В этом отношении аморфные тела редкость, так как стеклообразное (аморфное) состояние реализуется только при затвердевании переохлажденного расплава. От других аморфных состояний стёкла отличаются тем, что процессы перехода расплав-стекло и стекло-расплав обратимы. Эта их особенность обеспечивает многократную перезапись. Основным условием образования стекловидных состояний, в том числе металлов, является охлаждение, настолько быстрое, что атомы не успевают занять отведённые им места в кристаллических ячейках и «замирают» как попало, когда тепловая релаксация атомов сопоставима или становится меньше межатомных расстояний. При толщине активного слоя оптического диска в 0,1 мкм создать условия для сверхбыстрого охлаждения не трудно. Полный цикл: запись многократное воспроизведение стирание новая запись выглядит следующим образом. Подогревая лазером, рабочий слой оптического диска, находящийся в кристаллическом состоянии, переводят в расплав. За счёт быстрой диффузии тепла в подложку расплав быстро охлаждается и переходит в фазу стекла. Считывание производится при пониженной интенсивности излучения лазера, не влияющей на фазовые переходы. Для новой записи необходимо вернуть рабочий слой в исходное кристаллическое состояние. Для этого используется двухступенчатая модуляция (короткий мощный импульс для расплава активного слоя и длинный импульс для постепенного охлаждения вещества) мощности лазера. Перегрев замедлит процесс диффузии тепла и создаст условия для возврата в кристаллическую фазу.
9 Оптические CD- и DVD-дисководы используют лазер для чтения или записи информации. Скорость чтения/записи информации в оптических дисководах зависит от скорости вращения диска. Первые CD-дисководы были односкоростными и обеспечивали скорость считывания информации 150 Кбайт/с. В настоящее время широкое распространение получили CD- дисководы, которые обеспечивают в 52 раза большую скорость чтения и записи дисков CD- R (до 7,8 Мбайт/с). Запись CD-RW дисков производится на меньшей скорости (например, 32-кратной), поэтому CD-дисководы маркируются тремя числами: «скорость чтения скорость записи CD-R скорость записи CD-RW» (например, « »). Первое поколение DVD-накопителей обеспечивало скорость считывания информации примерно 1,3 Мбайт/с. В настоящее время широкое распространение получили DVD- дисководы, которые обеспечивают в 16 раз большую скорость чтения (примерно 21 Мбайт/с), в 8 раз большую скорость записи DVD+R дисков и в 6 раз большую скорость записи DVD+RW дисков. DVD-дисководы маркируются тремя числами (например, «16 8 6»).
10 Флэш-память особый вид полупроводниковой энергонезависимой перезаписываемой памяти: полупроводниковая (твердотельная) не содержащая механически движущихся частей, построенная на основе полупроводниковых микросхем; энергонезависимая не требующая дополнительной энергии для хранения данных (энергия требуется только для записи); перезаписываемая допускающая изменение (перезапись) хранимых в ней данных. Название флэш-памяти было дано во время разработки первых микросхем (в начале 1980-х годов) как характеристика скорости стирания флэш-памяти (от англ. «in а flash» в мгновение ока). Во флэш-памяти для записи и считывания информации используются электрические сигналы. В простейшем случае каждая ячейка флэш-памяти хранит один бит информации и состоит из одного полевого транзистора со специальной электрически изолированной областью («плавающим» затвором) При отсутствии сигнала на линии управления (на управляющем затворе) ячейка памяти хранит один бит информации (О или 1) на стоке полевого транзистора. Между стоком и истоком ток не идет. При записи данных на линию управления подается положительное напряжение и электроны в результате эффекта туннелирования попадают на плавающий затвор. Между стоком и истоком возникает электрический ток и в результате на стоке полевого транзистора записывается один' бит данных. Эффект туннелирования один из квантомеханических эффектов, использующих волновые свойства электрона. В полевом транзисторе этот эффект заключается в «перескакивании» электрона через слой диэлектрика между стоком и «плавающим» затвором под действием электрического поля.
11 Информация, записанная на флэш-память, может храниться очень длительное время (от 20 до 100 лет) и способна выдерживать значительные механические нагрузки (в 5-10 раз превышающие предельно допустимые для жестких дисков). Флэш-память компактнее и потребляет значительно меньше энергии (примерно в раз), чем магнитные и оптические дисководы. К недостаткам флэш-памяти следует отнести то, что не существует единого стандарта и различные производители изготавливают несовместимые друг с другом по размерам и электрическим параметрам карты памяти (Memory Stick, MultiMedia Card, Secure Digital, xD-Picture и др.). Для считывания или записи информации карта памяти вставляется в специальные накопители (картридеры), встроенные в мобильные устройства или подключаемые к компьютеру через USB-порт. USB флэш-диски. USB флэш-диски. Накопители на флэш-памяти представляет собой микросхему флэш-памяти, дополненную контроллером USB, и подключаются к последовательному порту USB. USB флэш-диски могут использоваться в качестве внешнего сменного носителя информации, могут содержать переключатель защиты от записи, поддерживать парольную защиту, а также могут быть загрузочными.
12 Благодаря низкому энергопотреблению, компактности, долговечности и относительно высокому быстродействию, флэш-память идеально подходит для использования в качестве носителя информации в портативных устройствах: цифровых фото- и видеокамерах, сотовых телефонах, портативных компьютерах, MP3-плеерах и цифровых диктофонах.
Описание слайда:
Внешняя память
Внешняя память - это память, реализованная в виде внешних, относительно материнской платы, устройств с разными принципами хранения информации и типами носителя, предназначенных для долговременного хранения информации.
В внешней памяти хранится все программное обеспечение компьютера. Устройства внешней памяти могут размещаться как в системном блоке компьютера, так и в отдельных корпусах.
Устройство, которое обеспечивает запись/считывание информации, называется дисководом или накопителем, а хранится информация на носителях. 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).
Описание слайда:
Основные носители внешней памяти
магнитные диски
К ним относятся CD и DVD-диски. Диск имеет одну спиралевидную дорожку, начинающуюся от центра диска и содержащую чередующиеся участки с различной отражающей способностью. Информация записывается на нее с помощью лазерного луча, выжигающим на поверхности диска впадины. Читается информация менее мощным лучом лазера: от ровных участков диска луч отражается (это соответствует двоичной единице), а от впадин нет (это соответствует нулю). В процессе записи информации на оптические диски для создания участков поверхности с различными коэффициентами отражения применяются различные технологии: от простой штамповки до изменения отражающей способности участков поверхности диска с помощью мощного лазера. Бесконтактный способ считывания информации определяет долговечность (примерно 30 лет) и надежность компакт-дисков.
(СD и DVD)
магнитные ленты
Магнитные ленты аналогичны обычным музыкальным кассетам. Информация на них записывается параллельно по дорожкам. Это очень дешевый носитель. Для работы с магнитными лентами предназначены специальные устройства – стримеры. Стример представляет собой лентопротяжный механизм, аналогичный магнитофонному. Емкость современных стримеров может достигать нескольких гигабайт. На магнитных лентах хранят резервные копии информации с винчестера.
К ним относятся гибкие и жесткие магнитные диски. Покрыты магнитным слоем, разделены на дорожки и сектора. Информация кодируется участками разной намагниченности.
оптические диски
карты flash-памяти
Флэш-память представляет собой микросхему, помещенную в миниатюрный плоский корпус. Микросхемы флэш-памяти могут содержать миллиарды ячеек, каждая из которых хранит 1 бит информации.
Описание слайда:
Гибкие диски
Гибкий диск (floppy disk) или дискета – наиболее распространенный носитель информации. Пластиковый диск расположен внутри защитного конверта. Диск покрыт сверху магнитным слоем, который обеспечивает хранение информации. Информация представлена на диске по-разному намагниченными участками.
Плотность записи может быть простой SD (Single Density), двойной DD (Double Density) и высокой HD (High Density). Стандартная емкость 3,5-дюймовой дискеты - 1,44 Мбайт.
Перед началом работы дискету необходимо отформатировать (полное форматирование – это процесс разбиения диска на дорожки и сектора и их нумерации) . Для работы с дискетами используется флоппи-дисковод. Двигатель дисковода вращает диск внутри защитного конверта. Световой индикатор на дисководе показывает, что устройство занято (если лампочка горит, вынимать дискету не рекомендуется). В отличие от жесткого диска, диск в НГМД приводится во вращение только при команде чтения или записи, в другое время он находится в покое. Головка чтения-записи во время работы механически контактирует с поверхностью дискеты, что приводит к быстрому изнашиванию дискет. Срок службы дискеты около 5 лет. Диск имеет окошко для защиты от случайной записи. До поверхности диска нельзя дотрагиваться руками, их нельзя подвергать нагреванию и хранить вблизи сильного магнитного поля.
Диск разделен на дорожки, каждая дорожка разбита на сектора. Объем информации, которую можно хранить на дискете зависит от плотности нанесения дорожек и плотности записи информации вдоль дорожки. Информация записывается на диске с двух сторон. Основными параметрами дискеты является технологический размер (в дюймах), плотность записи и полная емкость. По размерам различают 3,5-дюймовые дискеты и 5,25-дюймовые дискеты (сейчас уже не используются).
Описание слайда:
Жесткий диск (винчестер) – это несколько алюминиевых пластин, покрытых магнитным слоем и надетых на общую ось, которые вместе с механизмом считывания и записи заключены в герметически закрытый корпус. В накопителе может быть до десяти дисков. У каждой стороны каждой магнитной пластины есть своя магнитная головка чтения/записи. Головки соединены вместе и движутся радиально по отношению к магнитным пластинам.
Диски вращаются с большой угловой скоростью. Обе стороны каждой пластины покрыты тонким слоем намагничиваемого материала. Их поверхность разбивается на круги, которые называются дорожками (track). Каждая дорожка имеет свой номер. Дорожки с одинаковыми номерами, расположенные одна над другой на разных дисках образуют цилиндр. Дорожки на диске разбиты на секторы (нумерация начинается с единицы). Сектор занимает 571 байт: 512 отведено для записи нужной информации, остальные под заголовок (префикс), определяющий начало и номер секции и окончание (суффикс), где записана контрольная сумма, нужная для проверки целостности хранимых данных.
Секторы и дорожки образуются во время форматирования диска. Форматирование выполняет пользователь с помощью специальных программ. На неформатированный диск не может быть записана никакая информация.
Жёсткий диск
Жесткий диск можно разбить на логические диски (это части одного физического диска). Это удобно, поскольку наличие нескольких логических дисков упрощает структуризацию данных, хранящихся на жестком диске.
Скорость записи и считывания информации на жестких дисках может достигать 300Мб/сек. (по шине SATA) за счет быстрого перемещения магнитной головки и высокой скорости вращения дисков (до 7200 об./мин.).
Кроме внутреннего жесткого диска в компьютере могут использоваться накопители на сменных жестких дисках, выполненные в виде внешних устройств.
Описание слайда:
CD-ROM, DVD-ROM
На дисках CD-ROM и DVD-ROM хранится информация, которая была записана на них в процессе изготовления. Запись на них новой информации невозможна, что отражено во второй части их названий: ROM (Read Only Memory — память только для чтения). Производятся такие диски путем штамповки на дорожке микроскопических физических углублений (участков с плохой отражающей способностью).
Компакт-диск раскручивается электродвигателем. На поверхность диска с помощью привода оптической системы фокусируется луч из лазерного излучателя. Луч отражается от поверхности диска и сквозь призму подается на датчик. Световой поток превращается в электрический сигнал, который поступает в микропроцессор, где он анализируется и превращается в двоичный код.
CD (Compact Disk) – был разработан в 1979 г. компаниями Phillips и Sony. Он представляет собой поликарбонатную подложку толщиной 1,2 мм и диаметром 120 мм, покрытую тончайшим слоем металла и покрывается защитным слоем лака. Сначала компакт-диск использовался для хранения аудио записей в цифровом формате.
DVD ( Digital Versatile Disc — цифровой многоцелевой диск; также Digital Video Disc — цифровой видеодиск) — носитель информации, имеющий такой же размер, как и компакт-диск, но более плотную структуру рабочей поверхности, что позволяет хранить больший объём информации. Первые DVD-диски появились ы 1996 г.
Оптические диски
Описание слайда:
CD-R, DVD-R и DVD+R (R — recordable, записываемый) информация может быть записана, но только один раз. Данные записываются на диск лучом лазера повышенной мощности, который разрушает органический краситель записывающего слоя и меняет его отражательные свойства. Управляя мощностью лазера, на записывающем слое получают чередование темных и светлых пятен, которые при чтении интерпретируются как логические 0 и 1.
CD-RW, DVD-RW и DVD+RW (RW — ReWritable, перезаписываемый) информация может быть записана и стерта многократно. Записывающий слой изготавливается из специального сплава, который можно нагреванием приводить в два различных устойчивых агрегатных состояния — аморфное и кристаллическое. При записи (или стирании) луч лазера нагревает участок дорожки и переводит его в одно из устойчивых агрегатных состояний, которые .характеризуются различной степенью прозрачности. При чтении луч лазера имеет меньшую мощность и не изменяет состояние записывающего слоя, а чередующиеся участки с различной прозрачностью интерпретируются как логические 0 и 1.
При обычной записи на CD-RW нужно полностью стирать диск. Существует два вида стирания — «полное» и «быстрое». при «полном» стирании весь диск переводится в кристаллическое состояние и старая информация уничтожается физически. А «быстрое» стирание очищает только небольшую часть диска (зона, где хранится информация о содержании диска), что происходит гораздо быстрее. Однако при этом существует техническая возможность восстановить данные.
Многократная перезапись может приводить к механической усталости рабочего слоя и к его разрушению. Современные CD-RW диски позволяют перезаписывать информацию порядка 1000 раз.
Диски DVD+RW способны в несколько приемов осуществлять запись, для DVD-RW вначале необходимо целиком стереть имеющуюся запись. При использовании перезаписываемых DVD+RW дисков количество ошибок уменьшается, а корректность записи увеличивается, в результате чего сбойный сектор можно с легкостью перезаписать, а не стирать и не записывать весь диск заново.
Описание слайда:
CD-RW во многом похож на CD-R, но его записывающий слой изготавливается из специального из халькогенидного стекла — сплава серебра (Ag), индия (In), сурьмы (Sb) и теллура (Te), который при нагреве выше температуры плавления переходит из кристаллического агрегатного состояния в аморфное. Нормальным состоянием твёрдых тел в окружающей нас природе является кристаллическое. В этом отношении аморфные тела — редкость, так как стеклообразное (аморфное) состояние реализуется только при затвердевании переохлажденного расплава. От других аморфных состояний стёкла отличаются тем, что процессы перехода расплав-стекло и стекло-расплав обратимы. Эта их особенность обеспечивает многократную перезапись. Основным условием образования стекловидных состояний, в том числе металлов, является охлаждение, настолько быстрое, что атомы не успевают занять отведённые им места в кристаллических ячейках и «замирают» как попало, когда тепловая релаксация атомов сопоставима или становится меньше межатомных расстояний. При толщине активного слоя оптического диска в 0,1 мкм создать условия для сверхбыстрого охлаждения не трудно. Полный цикл: запись — многократное воспроизведение — стирание — новая запись выглядит следующим образом. Подогревая лазером, рабочий слой оптического диска, находящийся в кристаллическом состоянии, переводят в расплав. За счёт быстрой диффузии тепла в подложку расплав быстро охлаждается и переходит в фазу стекла. Считывание производится при пониженной интенсивности излучения лазера, не влияющей на фазовые переходы. Для новой записи необходимо вернуть рабочий слой в исходное кристаллическое состояние. Для этого используется двухступенчатая модуляция (короткий мощный импульс для расплава активного слоя и длинный импульс для постепенного охлаждения вещества) мощности лазера. Перегрев замедлит процесс диффузии тепла и создаст условия для возврата в кристаллическую фазу.
Технология многократной записи
Описание слайда:
Оптические CD- и DVD-дисководы используют лазер для чтения или записи информации. Скорость чтения/записи информации в оптических дисководах зависит от скорости вращения диска.
Первые CD-дисководы были односкоростными и обеспечивали скорость считывания информации 150 Кбайт/с. В настоящее время широкое распространение получили CD-дисководы, которые обеспечивают в 52 раза большую скорость чтения и записи дисков CD-R (до 7,8 Мбайт/с). Запись CD-RW дисков производится на меньшей скорости (например, 32-кратной), поэтому CD-дисководы маркируются тремя числами:
«скорость чтения скорость записи CD-R скорость записи CD-RW»
(например, «525232»).
Первое поколение DVD-накопителей обеспечивало скорость считывания информации примерно 1,3 Мбайт/с. В настоящее время широкое распространение получили DVD-дисководы, которые обеспечивают в 16 раз большую скорость чтения (примерно 21 Мбайт/с), в 8 раз большую скорость записи DVD+R дисков и в 6 раз большую скорость записи DVD+RW дисков. DVD-дисководы маркируются тремя числами (например, «1686»).
Оптические дисководы
Описание слайда:
Описание слайда:
Информация, записанная на флэш-память, может храниться очень длительное время (от 20 до 100 лет) и способна выдерживать значительные механические нагрузки (в 5-10 раз превышающие предельно допустимые для жестких дисков). Флэш-память компактнее и потребляет значительно меньше энергии (примерно в 10 — 20 раз), чем магнитные и оптические дисководы.
К недостаткам флэш-памяти следует отнести то, что не существует единого стандарта и различные производители изготавливают несовместимые друг с другом по размерам и электрическим параметрам карты памяти (Memory Stick, MultiMedia Card, Secure Digital, xD-Picture и др.). Для считывания или записи информации карта памяти вставляется в специальные накопители (картридеры), встроенные в мобильные устройства или подключаемые к компьютеру через USB-порт.
USB флэш-диски. Накопители на флэш-памяти представляет собой микросхему флэш-памяти, дополненную контроллером USB, и подключаются к последовательному порту USB. USB флэш-диски могут использоваться в качестве внешнего сменного носителя информации, могут содержать переключатель защиты от записи, поддерживать парольную защиту, а также могут быть загрузочными.
Карты флэш-памяти
Описание слайда:
Благодаря низкому энергопотреблению, компактности, долговечности и относительно высокому быстродействию, флэш-память идеально подходит для использования в качестве носителя информации в портативных устройствах: цифровых фото- и видеокамерах, сотовых телефонах, портативных компьютерах, MP3-плеерах и цифровых диктофонах.
Применение флэш-памяти
Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.
Внешняя память - это память, реализованная в виде внешних, относительно материнской платы, устройств с разными принципами хранения информации и типами носителя, предназначенных для долговременного хранения информации. В частности, в внешней памяти хранится все программное обеспечение компьютера. Устройства внешней памяти могут размещаться как в системном блоке компьютера, так и в отдельных корпусах. Физически, внешняя память реализована в виде накопителей. Накопители - это запоминающие устройства, предназначенные для продолжительного (что не зависит от электропитания) хранения больших объемов информации. Емкость накопителей в сотни раз превышает емкость оперативной памяти или вообще неограниченная, когда речь идет о накопителях со сменными носителями.
Накопитель можно рассматривать как совокупность носителя и соответствующего привода. Различают накопители с сменными и постоянными носителями. Привод - это объединение механизма чтения-записи с соответствующими электронными схемами управления. Его конструкция определяется принципом действия и видом носителя. Носитель - это физическая среда хранения информации, по внешнему виду может быть дисковым или ленточным. По принципу запоминания различают магнитные, оптические и магнитооптические носители. Ленточные носители могут быть лишь магнитными, в дисковых носителях используют магнитные, магнитооптические и оптические методы записи-считывания информации.
Самыми распространенными являются накопители на магнитных дисках, которые делятся на накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД) и накопители на гибких магнитных дисках (НГМД), и накопители на оптических дисках, такие как накопители CD-ROM, CD-R, CD-RW и DVD-ROM.
Накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД)- это основное устройство для долговременного хранения больших объемов данных и программ. Другие названия: жесткий диск, винчестер, HDD (Hard Disk Drive). Внешне, винчестер представляет собой плоскую, герметически закрытую коробку, внутри которой на общей оси находятся несколько жестких алюминиевых или стеклянных пластинок круглой формы. Поверхность любого из дисков покрыта тонким ферромагнитным слоем (вещество, которое реагирует на внешнее магнитное поле), собственно на нем хранятся записанные данные. При этом запись проводится на обе поверхности каждой пластины (кроме крайних) с помощью блока специальных магнитных головок. Каждая головка находится над рабочей поверхностью диска на расстоянии 0,5-0,13 мкм. Пакет дисков вращается непрерывно и с большой частотой (4500-10000 об/мин), поэтому механический контакт головок и дисков недопустим.
Запись данных в жестком диске осуществляется следующим образом. При изменении силы тока, проходящего через головку, происходит изменение напряженности динамического магнитного поля в щели между поверхностью и головкой, что приводит к изменению стационарного магнитного поля ферромагнитных частей покрытия диска. Операция считывания происходит в обратном порядке. Намагниченные частички ферромагнитного покрытия являются причиной электродвижущей силы самоиндукции магнитной головки. Электромагнитные сигналы, которые возникают при этом, усиливаются и передаются на обработку.
Работой винчестера руководит специальное аппаратно-логическое устройство - контроллер жесткого диска. В прошлом это была отдельная дочерняя плата, которую подсоединяли через слоты к материнской плате. В современных компьютерах функции контроллера жесткого диска выполняют специальные микросхемы, расположенные в чипсете.
В накопителе может быть до десяти дисков. Их поверхность разбивается на круги, которые называются дорожками (track). Каждая дорожка имеет свой номер. Дорожки с одинаковыми номерами, расположенные одна над другой на разных дисках образуют цилиндр. Дорожки на диске разбиты на секторы (нумерация начинается с единицы). Сектор занимает 571 байт: 512 отведено для записи нужной информации, остальные под заголовок (префикс), определяющий начало и номер секции и окончание (суффикс), где записана контрольная сумма, нужная для проверки целостности хранимых данных. Секторы и дорожки образуются во время форматирования диска. Форматирование выполняет пользователь с помощью специальных программ. На неформатированный диск не может быть записана никакая информация. Жесткий диск можно разбить на логические диски. Это удобно, поскольку наличие нескольких логических дисков упрощает структуризацию данных, хранящихся на жестком диске.
Существует огромное количество разных моделей жестких дисков многих фирм, таких как Seagate, Maxtor, Quantum, Fujitsu и т.д. Для обеспечения совместимости винчестеров, разработаны стандарты на их характеристики, определяющие номенклатуру соединительных проводников, их размещение в переходных разъемах, электрические параметры сигналов. Распространенными являются стандарты интерфейсов IDE (Integrated Drive Electronics) или ATA и более продуктивные EIDE (Enhanced IDE) и SCSI (Small Computer System Interface). Характеристики интерфейсов, с помощью которых винчестеры связаны с материнской платой, в значительной степени определяют производительность современных жестких дисков.
Среди других характеристик, влияющих на быстродействие HDD выделяют:
скорость обращения дисков - в наше время выпускаются накопители EIDE с частотой обращения 4500-7200 об/мин, и накопители SCSI - 7500-10000 об/мин;
емкость кэш-памяти - во всех современных дисковых накопителях устанавливается кэш-буфер, ускоряющий обмен данными; чем больше его емкость, тем выше вероятность того, что в кэш-памяти будет необходимая информация, которую не надо считывать с диска (этот процесс в тысячи раз медленней); емкость кэш-буфера в разных устройствах может изменяться в границах от 64 Кбайт до 2Мбайт;
среднее время доступа - время (в миллисекундах), на протяжении которого блок головок смещается с одного цилиндра на другой. Зависит от конструкции привода головок и составляет приблизительно 10-13 миллисекунд;
время задержки - это время от момента позиционирования блока головок на нужный цилиндр до позицирования конкретной головки на конкретный сектор, другими словами, это время поиска нужного сектора;
скорость обмена - определяет объемы данных, которые могут быть переданы из накопителя к микропроцессору и в обратном направлении за определенные промежутки времени; максимальное значение этого параметра равно пропускной способности дискового интерфейса и зависит от того, какой режим используется: PIO или DMA; в режиме PIO обмен данными между диском и контроллером происходит при непосредственном участии центрального процессора, чем больше номер режима PIO, тем выше скорость обмена; работа в режиме DMA (Direct Memory Access) разрешает передавать данные непосредственно в оперативную память без участия процессора; скорость передачи данных в современных жестких дисках колеблется в диапазоне 30-60 Мбайт/с.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Состав и назначение элементов, находящихся на системной плате?
2. Основные характеристики процессора?
3. Типы шин и их характеристика?
4. Внутренняя память: ПЗУ, ОЗУ, Кэш-память и BIOS.
5. Что такое жесткий диск? Для чего он предназначен? Какую емкость имеют современные винчестеры?
Читайте также: