Внешние запоминающие устройства персонального компьютера

Федеральное агентство по образованию РФ

Нижегородский Государственный университет им. Н.И.Лобачевского

Финансовый  факультет

Дневное отделение

Специальность «Системы налогообложения»

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

по  дисциплине Информатика

 

на  тему: «Внешние запоминающие устройства   персонального компьютера».

        

 

 

 

 

 

 

 

                                                                          Выполнила:

                                                                          студентка гр. 13102н

                                                                          Некрасова Евгения Владимировна

 

                                                                         Руководитель:

                                                                         Назарова Евгения Вадимовна

 

 

 

 

 

 

 

 

Нижний Новгород

2010

Содержание:

Введение…………………………………………………………3

1)История  создания ВЗУ……………………………………….5

2) Сведения  об устройствах внешней памяти………………...7

     2.1. Накопитель на жестких магнитных дисках…………...8

          2.1.1. Структура носителей CD и DVD………………..13

          2.1.2. Разновидности носителей по  технологии DVD...16

     2.2. Устройства внешней памяти. Электронные 

            накопители flash-памяти………………………………..19

          2.2.1. Разновидности flash-памяти и

                    принцип хранения данных………………………..19

          2.2.2. Разновидности сменных карт  flash-памяти...……22

3) Выбор оптимального носителя инормации………………...29

Заключение……………………………………………………….32

Список используемой литературы………………….………….33

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

     В оперативной памяти данные хранятся до выключения питания. Однако существует информация, которую следует хранить долгое время. Конечно, можно хранить информацию в виде текста на листах, в тетради и т.д. Но что же делать с остальными видами информации, которые нельзя хранить на бумажных носителях? Для этого компьютеру необходима дополнительная память, которая является долговременной, а такой памятью является внешняя память компьютера. Такого рода устройства называются периферийными или внешними запоминающими устройствами (ВЗУ). Таковыми являются накопители на магнитной ленте (стримеры), накопители на дискетах, CD-ROM, магнитооптические диски.

     Данная тема актуальна в наши  дни, потому что сейчас мы  не представляем нашу жизнь  без компьютеров. Многая информация хранится в электронном варианте, которую нужно хранить на надежных устройствах – внешних запоминающих устройствах.

     Основная цель моей работы  – выявить наиболее надежные, практичные, выгодные устройства  внешней памяти.

     С этой целью передо мной  стоит ряд задач:

• собрать как можно больше сведений о ВЗУ;
• выявить недостатки и преимущества каждого вида ВЗУ;
• выявить наилучший вид ВЗУ.

Внешняя (долговременная) память - это место хранения данных, не используемых в данный момент в памяти компьютера.

Устройства  внешней памяти - это, прежде всего, магнитные устройства для хранения информации.

По способу записи и чтения накопители делятся, в зависимости от вида носителя, на магнитные, оптические и магнитооптические.

Кто не знает, что такое магнитофон? На магнитофон мы можем записать речь, музыку, а  затем прослушивать записи. Звук записывается на дорожках магнитной ленты с помощью магнитной головки. С помощью этого же устройства магнитная запись снова превращается в звук.

Аналогично  действует устройство внешней памяти ЭВМ - накопитель на магнитной ленте. На дорожки ленты записывается все тот же двоичный код: намагниченный участок - единица, не намагниченный - нуль. При чтении с ленты запись превращается в нули и единицы в битах внутренней памяти.

 Они служат для запоминания больших массивов информации - наборов данных, программ пользователей и операционных систем. В процессе работы вычислительной системы по мере необходимости производится оперативный обмен информационными массивами между ВЗУ и основной памятью.

Для того, чтобы полностью  оценить новейшие разработки в области  внешних запоминающих устройств  необходимо знать, с чего все начиналось, т. е. Историю ВЗУ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.История

     ВЗУ относят к устройствам ввода-вывода (по отношению к процессору). ВЗУ со сменными носителями  информации могут использоваться для ввода информации в ЭВМ или для вывода результатов вычислений из ЭВМ так же, например, как перфоленточные и перфокарточные устройства ввода - вывода. Однако по сравнению   с   этими   устройствами ВЗУ считывают и записывают информацию с очень высокой скоростью, а также допускают многократную перезапись информации на одном и том же носителе. Указанные достоинства  ВЗУ обусловили их широкое применение   в   вычислительной   технике.   Особое   значение ВЗУ получили в ЭВМ третьего поколения.

[Машины третьего поколения, в частности все модели Единой системы ЭВМ  (ЕС ЭВМ), работают практически полностью  под управлением той  или  иной операционной системы. Они имеют развитое математическое обеспечение,   для   хранения  которого   требуются   сотни тысяч и миллионы запоминающих ячеек. Основная часть математического обеспечения хранится в ВЗУ]¹. Поэтому в минимальный комплект каждой модели ЕС ЭВМ входят, как правило, запоминающие устройства на магнитных дисках и лентах.

Разработка автоматизированных систем (АСУ) предусматривает создание очень больших информационных массивов, банков данных, пакетов прикладных программ. Для их хранения лучше всего подходят ВЗУ. Более того, создание и эксплуатация АСУ на базе ЭВМ без использования ВЗУ не представляется возможным.

Несмотря на то, что  ВЗУ применяют с начала развития вычислительной техники, в научно-технической литературе описаны они сравнительно мало.

Я бы хотела в качестве исторической справки изложить основные принципы построения и функционирования ВЗУ первой ЕС ЭВМ, созданной совместными усилиями специалистами по вычислительной технике стран - членов СЭВ. Здесь приводятся основные технические характеристики ВЗУ на магнитных лентах, сменных и постоянных магнитных дисках и магнитных барабанах. Наибольшее внимание рассмотрению способов размещения информации (поскольку они унифицированы для типов носителей) и команд, с помощью которых процессор управляет операциями поиска, считывания и записи информации в ВЗУ.

Описанию  отдельных устройств предшествует изложение принципов организации и функционирования системы обмена информацией и интерфейса ввода - вывода. Эти вопросы являются общими для внешних устройств всех типов и всех моделей ЕС ЭВМ.

[Введение  средств  расширения возможностей  интерфейса ввода - вывода требует использования дополнительных линий. Принято решение об использовании этой целью существовавших ранее резервных линий. Эти линии обеспечивают уплотнение информации в шинах, повторение канальных команд и селективный сброс, вводимый УВУ, без увеличения   числа   разъемов. Введение второго комплекта информационных шин требует использования двух дополнительных кабелей: информационного и маркерного.]²

Перечисленные  возможности   усовершенствованного интерфейса   ввода - вывода  должны учитываться при новых разработках каналов и УВВ. Усовершенствованный интерфейс, сохраняя основные функциональные характеристики, параметры, схемы и конструкции электрических связей интерфейса ввода - вывода ЕС ЭВМ, обеспечивает совместимость ранее выпущенных УВВ  с УВВ новых разработок ЕС ЭВМ и имеет средства для выполнения   дополнительных   функций,    расширяющих возможности каналов и устройств ввода - вывода.

 

2.Общие сведения об устройствах внешней памяти

Внешняя память – это память, реализованная в виде внешних (относительно системной платы) устройств с разными принципами хранения информации и типами носителей, предназначенных для долговременного хранения данных. Устройства внешней памяти (накопители) могут размещаться как в системном блоке компьютера, так и в отдельных корпусах.

Накопитель представляет собой совокупность носителя данных и соответствующего привода. Различают накопители со 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 и ленточным. По способу запоминания различают магнитные, оптические и магнитооптические носители. Ленточные носители могут быть магнитными. В дисковых носителях используют магнитные, магнитооптические и оптические методы записи/считывания информации.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.1.Накопитель на жестких магнитных дисках

[Накопитель на жестких магнитных дисках (НЖМД, винчестер, HDD – Hard Disk Drive) – основное устройство хранения данных в персональных компьютерах, поскольку по объемам памяти не имеет аналогов среди других устройств хранения данных и , кроме того, в НЖМД хранится операционная система, которая запускается при каждом включении компьютера. НЖМД – электронно-механическое устройство.

Механическая  часть НЖМД изготавливается с  высочайшей точностью, поэтому очень  чувствительна к ударам, вибрациям, а также к чистоте заполняющего корпус воздуха. Электронная часть  включает в себя контроллеры управления приводами и интерфейса обмена данными  с компьютером, канал чтения-записи данных.

Внутреннее  устройство НЖМД показано на рисунке 1.

• Пакет дисковых пластин. Данные в НЖМД записываются на одну или несколько дисковых пластин, которые изготавливаются из алюминия или стекла. Диаметр пластин зависит от габаритов НЖМД: 5.25; 3.5; 2.5 и даже 1.0 дюйм. Поверхности пластин

тщательно полируются, затем на них  наносится магнитный рабочий  слой.

• Шпиндель. Пакет крепится на шпинделе основного мотора НЖМД. Этот привод обеспечивает высокую скорость вращения ( от 5400 до 15000 об./мин), поэтому к точности установки пластин на шпиндель предъявляются высокие требования. Для уменьшения шума при работе накопителя в подвеске шпинделя применяются гидродинамические подшипники.
• Головки чтения и записи. Запись данных на магнитные пластины НЖМД и чтение с них производится с помощью миниатюрных головок. Во время работы они не соприкасаются с рабочим слоем пластин, а «парят» над ним на воздушной подушке, возникающей за счет вращения дисков. Для записи и для чтения используются разные головки. Их общее число определяется количеством рабочих поверхностей пластин НЖМД.
• Ползуны головок. Головки чтения и записи крепятся к гибким металлическим ползунам, аэродинамическая форма которых напоминает крыло самолета и обеспечивает «парение» головок на небольшой высоте над поверхностью дисковых пластин.
• Рычаги блока головок. Ползуны с головками другим концом крепятся к жестким рычагам, обеспечивающим перемещение головок над дисковыми пластинами в радиальном направлении.
• Блок головок. Рычаги, число которых соответствует числу рабочих поверхностей пластин НЖМД, вместе с прикрепленными к ним ползунами с головками чтения и записи собраны в блок и надежно зафиксированы друг относительно друга.
• Гибкий шлейф. С помощью гибкого шлейфа к блоку головок подводятся проводники, по которым передаются электрические сигналы между электронными блоками НЖМД. Шлейф должен быть очень гибким и в то же время прочным, чтобы выдержать множественные сгибания и разгибания при работе накопителя.
• Ось привода головок. Блок головок крепится к оси, обеспечивающей ему движения наподобие маятника.
• Привод головок. Движения блока головок задаются отдельным приводом, от которого требуются высокая точность позиционирования рычагов с головками относительно поверхности пластин и быстрая реакция на команды о перемещении головок на новое место. В современных НЖМД используются быстродействующие электромагнитные приводы. Такие приводы состоят из мощного постоянного магнита и расположенной параллельно ему плоской индукционной катушки. В зависимости от подаваемого в неё тока катушка перемещается вдоль постоянного магнита, притягиваясь или отталкиваясь его полюсами. Она прикреплена к короткому концу блока головок и обеспечивает его поворот вокруг оси.
• Плата электроники, разъемы интерфейса и питания. Вся электронная часть НЖМД размещена на одной плате, которая крепится к корпусу накопителя снизу. Разъемы, предназначенные для подключения НЖМД к блоку питания и системной плате компьютера, расположены в ряд на одной стороне этой платы. Там же находятся и перемычки (если они есть), применяемые для конфигурирования интерфейса НЖМД.
• Корпус. Механическая часть НЖМД размещена внутри прочного металлического корпуса с толстыми стенками и ребрами жесткости. Такой корпус требуется не столько для того, чтобы защитить механику от толчков и ударов, сколько для предотвращения деформаций, связанных с монтажом внутри системного блока компьютера или возникающих под влиянием изменений температуры в процессе работы накопителя.
• Отверстия для крепежа крышки. Корпус закрывается металлической штампованной крышкой. Между отшлифованной кромкой корпуса и крышкой укладывается мягкая (резиновая) прокладка, которая необходима для надежной герметизации внутреннего пространства корпуса НЖМД. Крышка к корпусу прижимается винтами.]³

     В НЖМД может быть более  одной дисковой пластины. Для  записи данных их поверхность  разбивается на круги, которые  называют 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).

     [Объем памяти диска вычисляется путем перемножения нескольких величин:

V(НЖМД) = cyl*h*s*rs

где cyl – число магнитных головок

s – количество  секторов

rs – размер сектора в байтах.]⁴

     Секторы и дорожки образуются во время форматирования диска. Форматирование выполняет пользователь с помощью специальных программ. На неформатированный диск не может быть записана никакая информация.

     Первый сектор жесткого диска  содержит информацию о разделах («Partition Table»), то есть, на сколько частей «разбит» жесткий диск, адрес начала и размер каждого раздела, а также какой из них является системным (с которого производится загрузка операционной системы). Всего на одном физическом НЖМД может быть один или два раздела: первый (Primary) и расширенный (Extended). Расширенный раздел может быть дополнительно «разбит» на несколько логических дисков (Logical Drive).

    

 

 

Наиболее  важные характеристики НЖМД:

• [Скорость обращения дисков – для накопителей IDE частота обращения 4500 – 7200 об/мин, а для накопителей SCSI – 7500-10000 об/мин;
• Емкость кэш-памяти (буферная память) – в разных устройствах может отличаться, как правило, до 8 Мб;
• Среднее время доступа – время (в миллисекундах), на протяжении которого блок головок смещается с одного цилиндра на другой;
• Время задержки – это время поиска нужного сектора;
• Скорость обмена – определяет объемы данных, которые могут быть переданы из накопителя и обратно за единицу времени.]¹

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.1.1Структура носителей CD и DVD.

     Компакт-диски изготавливают из прозрачного пластика диаметром 120 мм и толщиной 1,2 мм. На пластиковую поверхность наносится специальное покрытие, например, слой алюминия или золота (рис.2).

     Запись на CD-ROM производится в промышленных условиях путем выдавливания на поверхности дорожки углублений. Такой подход обеспечивает двоичную запись информации. Углубление (pit), поверхность (land). Логический нуль может быть представлен как питом, так и лэндом. Логическая единица кодируется переходом между питом и лэндом. От центра к краю компакт-диска нанесена единственная дорожка в виде спирали шириной 4 микрона и с шагом 1.4 микрона. Таким образом, первые оптические носители записывались однократно, не допускали перезаписи и фактически являлись постоянными запоминающими устройствами, на что и указывает приставка ROM.