Автор работы: Пользователь скрыл имя, 13 Апреля 2014 в 07:04, дипломная работа
Выпускаемые промышленностью накопители информации представляют собой гамму запоминающих устройств, с различным принципом действия, физическими и техническими эксплуатационными характеристиками. Носитель информации это материальный объект, используемый для хранения информации Накопитель же это механическое устройство, управляющее записью, хранением и считыванием данных. Различают накопители на гибких магнитных дисках и накопители на жестких магнитных дисках. Основным свойством и назначением накопителей информации является ее хранение и воспроизведение.
Оглавление:
Выпускаемые промышленностью накопители информации представляют собой гамму запоминающих устройств, с различным принципом действия, физическими и техническими эксплуатационными характеристиками. Носитель информации это материальный объект, используемый для хранения информации Накопитель же это механическое устройство, управляющее записью, хранением и считыванием данных. Различают накопители на гибких магнитных дисках и накопители на жестких магнитных дисках. Основным свойством и назначением накопителей информации является ее хранение и воспроизведение. Запоминающие устройства принято делить на виды и категории в связи с их принципами функционирования, эксплуатационно-техническими, физическими, программными и другими характеристиками. Так, например, по принципам функционирования различают следующие виды устройств: электронные, магнитные, оптические и смешанные – магнитооптические. Каждый тип устройств организован на основе соответствующей технологии хранения воспроизведения и записи цифровой информации. Поэтому, в связи с видом и техническим исполнением носителя информации различают: электронные, дисковые и ленточные устройства[8]. Далее речь в моей выпускной квалификационной работе пойдет о дисковых носителях информации, а в частности о сравнительном анализе и оценке возможностей накопителей на жестких и гибких магнитных дисках.
Накопители на гибких и на жестких магнитных дисках (далее НГМД и НЖМД соответственно) являются внешними накопителями или внешней памятью[9]. Внешняя память относится к внешним устройствам персонального компьютера (далее ПК), подключается с помощью шлейфов к материнской плате компьютера и используется для долговременного хранения любой информации, которая может когда-либо потребоваться для решения задач (Рис 1. Приложения 1). В частности, во внешней памяти хранится все программное обеспечение компьютера. Внешняя память содержит разнообразные виды запоминающих устройств, но наиболее распространенными, имеющимися практически на любом компьютере, являются накопители на жестких (HDD) и гибких (HD) магнитных дисках. В основу записи, хранения и считывания информации положены два физических принципа, магнитный и оптический. В НГМД и НЖМД используется магнитный принцип. При магнитном способе запись информации производится на магнитный носитель (диск, покрытый ферромагнитным лаком) с помощью магнитных головок.
В процессе записи
головка с сердечником из
В последующих разделах излагаются вопросы функционирования НГМД и НЖМД в ПК типа IBM PC/XT, IBM PC/AT и совместимых с ними.
Назначение НГМД и НЖМД - хранение больших объемов информации, запись, а также выдача хранимой информации по запросу в оперативное запоминающее устройство. Как известно, первые ЭВМ (электронно-вычислительные машины) были однозадачными, то есть программировались и создавались для решения только одной задачи, например для расчета ядерных реакций или траекторий ракет [2]. Это были ЭВМ на лампах, и полупроводниках, однако с развитием техники появились программируемые машины, на которых программа задавалась с помощью перфокарт, но на всех этих машинах не было запоминающего устройства, то есть они только принимали информацию, обрабатывали и воспроизводили, но не хранили её. Однако с развитием компьютерной техники, в частности, персональных компьютеров, появилась необходимость в накопителях информации. Примерно в это время (начало 70-х), с появлением персонального компьютера и появляются понятия накопителей. Вначале это были накопители на гибких дисках, содержащие операционную систему, т.е. они работали так: при загрузке компьютера дискета вставлялась в дисковод, с которой загружалась операционная система в оперативную память компьютера и после чего пользователь мог запускать программы и работать с ними. Этого было достаточно для ранних операционных систем, например MS DOS, но не очень удобно, т.к. дискеты и по сегодняшний день не отличаются надежностью, поэтому выходом оказалось создание накопителей на жестких магнитных дисках. Способ чтения и записи на накопителях одинаков – с использованием магнитных полей, но реализация этого принципа с помощью НЖМД оказалась более удачной, т.к. жесткие магнитные диски отличаются большим объемом и надежностью, поэтому этот накопитель стал основной памятью компьютера уже в начале 80-х годов и достигал объема уже в несколько раз большего, чем у НГМД. В последствии, с появлением операционных систем семейства Windows (версий 3.1 и 3.11) гибкие диски не могли обеспечить хранение и оперативную загрузку операционных систем[15], что окончательно определило НЖМД как основную память, на который и стали записывать программы и операционные системы и делают это по сей день. Что же произошло далее с накопителями на гибких магнитных дисках? Они стали использоваться как средства переноса информации между компьютерами, т.к. для той же цели НЖМД оказались непригодны, хоть у них и больше объем памяти и скорость чтения/записи, но они находятся внутри системного блока и для снятия или подключения требуется завершать работу компьютера. Гибкие же диски оставались практически единственным оперативным способом для обмена информацией между персональными компьютерами вплоть до середины 90-х годов и хотя сейчас в западных странах с появлением DVD и SD-RW приводов, а также объединения компьютеров в сеть повсеместно отказываются от применения дискет (большинство офисных компьютеров, объединенных с помощью локальных сетей уже не оборудуются НГМД), но в СНГ сейчас степень развития компьютеризации на сегодняшний день такова, что невозможно отказаться от накопителей на гибких магнитных дисков виду их оперативности и повсеместного присутствия, что подтверждается не уменьшаемыми объемами продаж гибких магнитных дискет[3].
Исторически оба накопителя были практически не различимы по важности для архитектуры ПК, но большее развитие к настоящему моменту получили накопители на жестких магнитных дисках, которые и являются основным запоминающим устройством современного ПК. На первоначальных этапах, скорости работы и объемы хранимой информации на НГМД и НЖМД практически не отличались, это было во времена ПК на базе процессоров i80386 и i80486, под управлением системы MS DOS, т.к. это обуславливалось распределением памяти и файловой системой и физически объем памяти не мог превысить 512 Кбайт. Но с появлением же файловых систем FAT 16 и FAT 32, а особенно NTFS позволило увеличить емкость жестких дисков в тысячи раз, тогда как первые НЖМД мерялись в мегабайтах, то сейчас их значения достигают десятков, а то и сотен гигобайт. Накопители же на гибких магнитных дисках, пройдя эволюцию от 5,25 дюймовых дискет (имелись также сейчас давно неиспользуемые 8 дюймовые дискеты) до 3,5 дюймовых (самых распространенных сейчас среди пользователей ПК), дискет, объем записываемой информации на которых от 720 Кб до 2,88 Мб, поэтому ясно, что на сегодняшний день никто не рассматривает их, как альтернативу НЖМД, однако и у них есть своя ниша, из-за которой от них не могут отказаться даже современные производители компьютерной техники, хотя такие заявления неоднократно звучали, в частности от корпорации SONY, занимающей значительное место на рынке производства дискет, а также от SAMSUNGа, производителя дисководов. Почему же так происходит, что даже в новейшие конфигурации компьютеров включают накопители на гибких магнитных дисков? Ответ прост, производители не могут отказаться от НГМД, т.к. по оперативности переноса небольших, как правило, текстовых файлов (Word, Excel), гибкие магнитные диски лидируют, а если учесть, что многие пользователи имеют устаревшие модели компьютеров, не оснащенные более совершенными способами переноса файлов (например, CD-RW дисководами или не объединены в сеть), а работают как электронные пишущие машинки, то понятно, что полностью отказаться от НГМД в ближайшее время не получится [1]. Как видно из вышеуказанного, возникает вопрос, чем на сегодняшний день различаются данные накопители, каково их развитие и перспективы, надежность, а также стоит ли отказываться от НГМД.
Целью моей работы является сравнительный анализ и оценка характеристик НГМД и НЖМД. Задачи, решаемые из поставленной цели:
Актуальность работы, исходя из вышесказанного не вызывает сомнений. Практической значимостью работы заключается в том, что на основе представленных сведений можно сделать анализ среди накопителей и выбрать наиболее подходящий, что будет полезно знать не только начинающим пользователям, но и профессионалам в этой сфере, так как на сегодняшний день анализ статей показал, что объективной информации по этой теме крайне мало и она не систематизирована.
Личный вклад автора заключается в следующем:
Существуют различные виды НГМД, они состоят из двух частей - дисковода и дискеты (носителя информации). Наиболее широко распространены устройства с диаметром носителя 203мм (8") 133мм (5,25") и 89мм (3,5"). В профессиональных ЭВМ наиболее часто используют НГМД с диаметром диска 133 и 89мм. В современных дискетах для хранения информации используются обе стороны магнитного диска. Такие дискеты называются двусторонними. Раньше в некоторых моделях ПК использовались односторонние дискеты. Для обозначения количества рабочих поверхностей на некоторых импортных дискетах можно увидеть аббревиатуру: SS — Single Sided (односторонняя дискета), DS — Double Sided (двусторонняя дискета)[9].
За время, прошедшее со времени появления накопителей на гибких магнитных дисках быстро возрастала их популярность как средства массовой памяти с произвольной выборкой для малых компьютеров. Одной из причин этого феноменального роста было то, что за это время емкость дискеты возросла более чем в 10 раз. Примерно 40% этого увеличения явилось результатом улучшений механической части дискового привода, позволивших вдвое повысить плотность размещения дорожек и перейти к записи на обеих сторонах диска. Но остальные 60% — это следствие внедрения различных методов кодирования данных, позволяющих более эффективно использовать рабочую поверхность диска.
Устройство НГМД (Рис 2 Приложения 1) включает гибкий магнитный диск (диски называются гибкими потому, что пластиковый диск, расположенный внутри защитного конверта, действительно гнется, именно поэтому защитный конверт изготовлен из твердого пластика.), пять основных систем (приводной механизм, механизм позиционирования, механизм центрирования и крепления, систему управления и контроля, систему записи и считывания) и три специальных датчика. Диск покрывается сверху специальным магнитным слоем, которых обеспечивает хранение данных. Информация записывается с двух сторон диска по дорожкам, которые представляют собой концентрические окружности. Каждая дорожка разделяется на секторы. Центральным отверстием дискета одевается на усеченный конусообразный вал шпиндель (ступицу), который вращается с постоянной скоростью. В кассете имеется окно овальной формы - отверстие головки вытянутое в радиальном направлении. Через это отверстие магнитная головка прижимается к диску, производя в необходимых местах его поверхности запись - считывание данных контактным способом. Магнитная головка, перемещаясь в прорези кассеты, позволяет записывать электромагнитным способом данные в виде последовательности бит на концентрические окружности - дорожки. Два небольших выреза на кромке кассеты расположенные симметрично относительно окна головки обеспечивают ее позиционирование и фиксацию в НГМД. Справа от них на кассете имеется прямоугольный вырез, заклеенный специальной светонепроницаемое полоской, который запрещает запись и непреднамеренное стирание. В НГМД имеется специальный датчик обнаруживающий наличие данного выреза[15].
Плотность записи данных зависит от плотности нанесения дорожек на поверхность, т. е. числа дорожек на поверхности диска, а также от плотности записи информации вдоль дорожки. Доступ магнитных головок записи/считывания к носителю осуществляется через скользящую металлическую заслонку на корпусе дискеты. Когда дискета вставляется в дисковод заслонка автоматически смещается. Конструкция дискеты имеет ключ (срезанный угол корпуса), предотвращающий ее некорректную установку в дисковод. Приспособление для защиты от записи размещено в нижней части дискеты. Для идентификации параметров плотности записи на дискете с левой стороны располагается квадратное отверстие.
Полезная поверхность диска, предназначенная для записи/считывания информации, представляет собой набор дорожек расположенных с определенным шагом. Зная число дорожек (N), число секторов (M) и размер одного сектора (S), можно вычислить объем гибкого диска (V):
V= 2*N*M*S
На 133мм дискетах располагаются 40 или 80 дорожек. Нумерация дорожек начинается с внешней стороны (нулевой дорожки) и заканчивается последней внутренней. Позиция дорожки 00 определяется в накопителе с помощью специального фотоэлектрического датчика. Сама дорожка разбивается на отдельные секторы. У 133мм дискеты обычно 8, 9 или 16 секторов на дорожке. Информационная емкость сектора 128, 256, 512 или 1024 байт. Начало участков записи определяется имеющемся на диске и в кассете специальным круглым индексным отверстием. Когда индексное отверстие при вращении проходит под соответствующим отверстием кассеты еще один специальный фотоэлектрический датчик вырабатывает короткий электрический сигнал, по которому обнаруживается позиция начала дорожки. Дисководы 3,5" работают с двухсторонними дискетами емкостью 512 байт по 9 или 18 секторов на дорожку. Обычно на диске используется 80 дорожек.
Обычно при покупке на поверхность диска не нанесены дорожки и секторы. В таком случае нужно подготовить диск для записи данных, т. е. отформатировать. Для этого в состав системного программного обеспечения включена специальная программа, которая производит форматирование диска. Форматирование – это процесс разметки диска на дорожки и секторы. Дисковод для гибких дисков относится к группе накопителей прямого доступа и устанавливается внутри системного блока (Рис 3 Приложения 1). Диск вставляется внутрь дисковода и при обращении к нему соответствующей программы головка записи/чтения устанавливается на нужное место. Один двигатель дисковода обеспечивает вращение диска внутри защитного конверта. Чем выше скорость вращения, тем быстрее считывается информация, а значит, увеличивается скорость обмена информацией. Второй двигатель перемещает головки записи/чтения по поверхности диска и определяет другую характеристику внешней памяти - время доступа информации. Типичный приводной механизм гибкого магнитного диска содержит микродвигатель постоянного тока вращения диска и шпиндель. Обычно скорость вращения 300 или 360 оборотов в минуту (об/мин). Вращение диска с нужной скоростью обеспечивается сервосистемой.
Информация о работе Сравнительный анализ и характеристик НГМД и НЖМД