Современные средства хранения информации на сменных жестких магнитных дисках

Реферат

Пояснительная записка содержит 29 листов, 9 рисунков, 2 таблицы, 10 использованных источников, 2 приложения.

 

СРЕДСТВА ХРАНЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ, СХЕМА АЛГОРИТМА, ПРОГРАММА, РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТОВ

 

В настоящей курсовой работе приведено задание, требующее для решения использования современных средств вычислительной техники. Изложены математические подходы к решению задачи, поставленной в работе. Разработана схема алгоритма реализации ее решения. Предложен текст программы на алгоритмическом языке Турбо-Паскаль 7.0, представлены результаты расчетов и проведен их анализ.

 

Оглавление

 

Введение

Информатика – наука о преобразовании информации в самом своем существе базирующаяся на вычислительной технике, дает знания о методах, способах создания и функционирования в социальной среде информационных систем разного класса и назначения, олицетворяющих собой новую, человеко-машинную технологию сбора, обработки, передачи информации, использующую ЭВМ, охватывающую все виды общественной деятельности – производства, управление, науку, образование, проектные разработки, торговлю, денежно-кассовые операции, медицину, криминалистику, охрану окружающей среды и другие, а также быт и работу. В рамках этого проекта разработано приложение, которое позволяет автоматизировать расчет параметров заданных геометрических фигур.

 

1 Современные средства хранения информации на сменных жестких магнитных дисках

1.1 Виды накопителей на магнитных дисках

Магнитные диски используются как запоминающие устройства, позволяющие хранить информацию долговременно, при отключенном питании. Для работы с Магнитными Дисками используется устройство, называемое накопителем на магнитных дисках (НМД).

Основные виды накопителей:

• накопители на гибких магнитных дисках (НГМД);
• накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД);
• накопители на магнитной ленте (НМЛ);
• накопители CD-ROM, CD-RW, DVD.

Им соответствуют основные виды носителей:

• гибкие магнитные диски (Floppy Disk) (диаметром 3,5" и емкостью 1,44  Мб, диаметром 5,25" и емкостью 1,2 Мб (в настоящее время устарели и практически не используются, выпуск накопителей, предназначенных для дисков диаметром 5,25", тоже прекращен)), диски для сменных носителей;
• жесткие магнитные диски (Hard Disk);
• кассеты для стримеров и других НМЛ;
• диски CD-ROM, CD-R, CD-RW, DVD.

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/записи цифровой информации. Поэтому, в связи с видом и техническим исполнением носителя информации, различают: электронные, дисковые и ленточные устройства [3].

Основные характеристики накопителей и носителей:

• информационная емкость;
• скорость обмена информацией;
• надежность хранения информации;
• стоимость.

Остановимся подробнее на рассмотрении вышеперечисленных накопителей и носителей.

Принцип работы магнитных запоминающих устройств основан на способах хранения информации с использованием магнитных свойств материалов. Как правило, магнитные запоминающие устройства состоят из собственно устройств чтения/записи информации и магнитного носителя, на который, непосредственно осуществляется запись и с которого считывается информация. Магнитные запоминающие устройства принято делить на виды в связи с исполнением, физико-техническими характеристиками носителя информации и т.д. Наиболее часто различают: дисковые и ленточные устройства. Общая технология магнитных запоминающих устройств состоит в намагничивании переменным магнитным полем участков носителя и считывания информации, закодированной как области переменной намагниченности. Дисковые носители, как правило, намагничиваются вдоль концентрических полей – дорожек, расположенных по всей плоскости дискоидального вращающегося носителя. Запись производится в цифровом коде. Намагничивание достигается за счет создания переменного магнитного поля при помощи головок чтения/записи. Головки представляют собой два или более магнитных управляемых контура с сердечниками, на обмотки которых подается переменное напряжение. Изменение величины напряжения вызывает изменение направления линий магнитной индукции магнитного поля и, при намагничивании носителя, означает смену значения бита информации с 1 на 0 или с 0 на 1 [3, 4].

Обычно НМД состоит из следующих частей :

• контроллер дисковода,
• собственно дисковод,
• интерфейсные кабеля,
• магнитный диск.

Магнитный диск представляет собой основу с магнитным покрытием, которая вращается внутри дисковода вокруг оси. Магнитное покрытие используется в качестве запоминающего устройства. Магнитные Диски бывают : жесткие (Винчестер) и гибкие (Флоппи). Накопитель на жестких магнитных дисках – НЖМД(HDD). Накопитель на гибких магнитных дисках – НГМД(FDD). Кроме НЖМД и НГМД довольно часто используют сменные носители. Довольно популярным накопителем является Zip. Он выпускается в виде встроенных или автономных блоков, подключаемых к параллельному порту. Эти накопители могут хранить 100 и 250 Мб данных на картриджах, напоминающих дискету формата 3,5", обеспечивают время доступа, равное 29 мс, и скорость передачи данных до 1 Мб/с. Если устройство подключается к системе через параллельный порт, то скорость передачи данных ограничена скорость параллельного порта.

К типу накопителей на сменных жестких дисках относится накопитель Jaz. Емкость используемого картриджа – 1 или 2 Гб. Недостаток – высокая стоимость картриджа. Основное применение – резервное копирование данных. В накопителях на магнитных лентах (чаще всего в качестве таких устройств выступают стримеры) запись производится на мини-кассеты. Емкость таких кассет – от 40 Мб до 13 Гб, скорость передачи данных – от 2 до 9 Мб в минуту, длина ленты – от 63,5 до 230 м, количество дорожек – от 20 до 144.

1.2 Накопители на гибких магнитных дисках

Накопители на гибких дисках (дискетах, флоппи-дисках) позволяют переносить документы с одного компьютера на другой, хранить информацию. Основным недостатком накопителя служит его малая емкость (всего 1,44 Мб) и ненадежность хранения информации. Однако именно этот способ для многих российских пользователей является единственной возможностью перенести информацию на другой компьютер. На компьютерах последних лет выпуска устанавливаются дисководы для дискет размером 3,5" (89мм). Раньше использовались накопители размером 5,25". Они, не смотря на свои размеры, обладают меньшей емкостью и менее надежны и долговечны. Оба типа дискет обладают защитой от записи (перемычка на защитном корпусе дискеты). В последнее время стали появляться альтернативные устройства: внешние дисководы, с дисками емкостью до 1,5 Гб и намного большей скоростью чтения, нежели дисковод флоппи-дисков, однако они еще мало распространены и весьма недешевы.

Накопитель на съемном гибком магнитном диске (флоппи). Флоппи-диск имеет пластиковую основу и находится в специальном пластиковом кожухе. Флоппи-диск вставляется в FDD вместе с кожухом. Флоппи-диск (в FDD) вращается внутри кожуха со скоростью 300 об/мин.  На данный момент в IBM PC используются 2 типа FDD: 5,25" и 3,5". Дискета 5,25" заключена в гибкий пластиковый кожух. Дискета 3,5" заключена в жесткий пластиковый кожух. HDD являются более скоростными устройствами, чем FDD [5].

Дискета или гибкий диск – компактное низкоскоростное малой емкости средство хранение и переноса информации. Различают дискеты двух размеров: 3,5" (смотри рисунок  1), 5,25" (смотри рисунок 2), 8" (последние два типа практически вышли из употребления) [6].

Рисунок 1 – 3,5" дискета   Рисунок 2 – 5,25" дискета

Конструктивно дискета представляет собой гибкий диск с магнитным покрытием, заключенный в футляр. Дискета имеет отверстие под шпиль привода, отверстие в футляре для доступа головок записи-чтения (в 3,5" закрыто железной шторкой), вырез или отверстие защиты от записи. Кроме того 5,25" дискета имеет индексное отверстие, а 3,5" дискета высокой плотности – отверстие указанной плотности (высокая/низкая). 5,25" дискета защищена от записи, если соответствующий вырез закрыт. 3,5" дискета наоборот – если отверстие защиты открыто. В настоящее время практически только используются 3,5" дискеты высокой плотности (смотри рисунок 3).

Рисунок 3 – 3,5" дискета

 

Для дискет используются следующие обозначения:

• SS single side – односторонний диск (одна рабочая поверхность);
• DS double side – двусторонний диск;
• SD single density – одинарная плотность;
• DD double density – двойная плотность;
• HD high density – высокая плотность.

Накопитель на гибких дисках принципиально похож на накопитель на жестких дисках. Скорость вращения гибкого диска примерно в 10 раз медленнее, а головки касаются поверхности диска. В основном структура информации на дискете, как физическая, так и логическая, такая же, как на жестком диске. С точки зрения логической структуры на дискете отсутствует таблица разбиения диска [7].

1.3 Накопители на жестком магнитном диске (HDD)

Накопители на жестком диске (винчестеры) (смотри рисунок 4) предназначены для постоянного хранения информации, используемой при работе с компьютером: программ операционной системы, часто используемых пакетов программ, редакторов документов, трансляторов с языков программирования.

Рисунок 4 – Винчестер

 Наличие жесткого диска значительно повышает удобство работы с компьютером. Для пользователя накопители не жестком диске отличаются друг от друга, прежде всего, своей емкостью, т.е. тем, сколько информации помещается на диске. Сейчас компьютеры в основном оснащаются винчестерами от 520 Мбайт и более. Компьютеры, работающие, как файл серверы, могут оснащаться винчестером 4 – 8 Мбайт и не одним [8].

Накопитель на несъемном магнитном диске, созданный на основе специальной технологии (винчестерская технология – отсюда название). Магнитный диск Винчестера (на металлической основе) имеет большую плотность записи и большое число дорожек. Винчестер может иметь несколько Магнитных Дисков. НЖМД типа Винчестер созданы в 1973 г. Все магнитные диски Винчестера (объединенные в пакет дисков) – герметически упакованы в общий кожух. Магнитные диски не могут изыматься из HDD и заменяться на аналогичные.

Магнитные головки объединены в единый блок (блок магнитных головок). Этот блок по отношению к дискам перемещается радиально. Во время работы PC Пакет Дисков все время вращается с постоянной скоростью (3600 об/мин). При считывании/записи информации блок магнитных головок перемещается (позиционируется) в заданную область, где производиться посекторное считывание/запись информации. В силу инерционности процесса обработки информации и большой скорости вращения пакета дисков возможна ситуация, когда блок магнитных головок не успеет считать очередной сектор. Для решения этой проблемы используется метод чередования секторов (секторы нумеруются не по порядку, а с пропусками). Например, вместо того, чтобы нумеровать секторы по порядку: 1 2 3 4 5 6 7 ... , их нумеруют так: 1 7 13 2 8 14 3 9 ... В последнее время появились более скоростные SCSI-контроллеры, которые обеспечивают достаточную скорость обработки информации, и необходимость в чередовании секторов – отпадает. Итак, накопитель содержит один или несколько дисков (Platters), т.е. это носитель, который смонтирован на оси-шпинделе, приводимом в движение специальным двигателем (часть привода). Скорость вращения двигателя для обычных моделей составляет около 3600 об/мин. Понятно, чем выше скорость вращения, тем быстрее считывается информация с диска (разумеется, при постоянной плотности записи), однако пластины носителя при больших оборотах могут просто физически разрушиться. Тем не менее, в современных моделях винчестеров скорость вращения достигает 4500, 5400 или даже 7200 об/мин.

Сами диски представляют собой обработанные с высокой точностью керамические или алюминиевые пластины, на которые нанесен специальный магнитный слой (покрытие). В некоторых случаях используются даже стеклянные пластины. Надо отметить, что за последние годы технология изготовления этих деталей ушла далеко вперед. В старых накопителях магнитное покрытие обычно выполнялось из оксида железа. В настоящее время для покрытий используются гамма-феррит-оксид, изотропный оксид и феррит бария, однако наиболее широкое распространение получили диски с напыленным магнитным слоем, а точнее, с металлической пленкой (например, кобальта) [4].