Жесткий диск и другие виды внешней памяти. Внешняя память

Внешняя память, которую иногда называют резервное хранилище или вторичная память, позволяет хранить информацию больших объемов. В настоящее время ёмкость внешней памяти высока, обычно измеряется в сотни мегабайт или даже в гигабайтах (миллиард байт). Внешняя память обладает важным свойством, информация хранится и не теряется при отключении питания компьютера.

Внешняя память (ВЗУ) предназначена для длительного хранения программ, результатов расчетов, текстов, вне зависимости включен или выключен компьютер. В отличие от оперативной памяти, внешняя память не имеет прямой связи с процессором. Это энергонезависимая память.

В состав которой входят:

НЖМД: накопители на жёстких магнитных дисках;

НГМД: накопители на гибких магнитных дисках;

CD-ROM, CD-RW, DVD: накопители на компакт-дисках;

Накопители на магнито-оптических компакт-дисках;

НМЛ: накопители на магнитной ленте (стримеры).

Главная задача внешней памяти персонального компьютера является способность долговременно хранить достаточно большой объем информации (программы, тексты, фотографии, аудио- и видеоклипы). Устройство, которое обеспечивает запись/считывание информации, называется накопителем, или дисководом, а хранится информация на носителях (например, дискетах).

Рисунок 3 - Классификация ВЗУ

Дискета - является самым ранним типом устройств, хранения информации, которые содержат небольшое количество данных. Они были изобретены в 1967 году группой специалистов IBM, предназначенные для распространения программного обеспечения, чтения/записи/переноса данных с одного ПК на другой.

Представляет собой гибкий пластиковый диск в защитной оболочке персонального компьютера. Основными компонентами дискеты являются магнитный диск, хранящий информацию и конверт, выполняющий защитную функцию для диска.

Способ записи двоичной информации на магнитной среде называется магнитным кодированием. Он заключается в том, что магнитные домены в среде выстраиваются вдоль дорожек в направлении приложенного магнитного поля своими северными и южными полюсами. Обычно устанавливается однозначное соответствие между двоичной информацией и ориентацией магнитных доменов.

Информация записывается по концентрическим дорожкам (трекам), которые делятся на секторы. Количество дорожек и секторов зависит от типа и формата дискеты. Сектор хранит минимальную порцию информации, которая может быть записана на диск или считана. Ёмкость сектора постоянна и составляет 512 байтов.

Магнитная лента была предназначена для хранения данных в течение 50 лет. При хранении достаточно больших объемов информации, было существенно дешевле использовать ленту, чем диск или другие варианты хранения данных. Современное использование ленточных носителей в первую очередь связана с высокой средней мощностью для создания резервного копирования и архивов.

Рисунок 4 - Магнитная лента.

Написание и получение данных идет довольно медленно. Так как магнитная лента использует последовательный доступ для чтения и записи. Она используются для приложений, которые требуют большую емкость памяти, где скорость доступа не является проблемой. Также широко используется для резервного копирования файловых серверов компьютерных сетей в различных приложениях пакетной обработки, например чтение банковских чеков, расчет заработной платы и общий контроль пакета акций.

Наиболее распространенной формой внешней памяти - жесткий диск, который постоянно установлен в компьютере и, как правило, имеет мощность от сотен мегабайт. Информация записывается на диск путем намагничивания оксидного покрытия на концентрических круговых дорожек. Это означает, что перед обращением или изменения данных головок чтения / записи следует установить правильный путь.

Жесткий диск содержит все программное обеспечение, необходимое для работы компьютера. Все пользовательские данные и программы также могут быть сохранены на жестком диске. Кроме того, большинство компьютеров имеют некоторые формы съемные устройства хранения данных, которые могут быть использованы для сохранения копии важных файлов.

Как и у дискеты, рабочие поверхности платтеров разделены на кольцевые концентрические дорожки, а дорожки -- на секторы. Головки считывания-записи вместе с их несущей конструкцией и дисками заключены в герметически закрытый корпус, называемый модулем данных. При установке модуля данных на дисковод он автоматически соединяется с системой, подкачивающей очищенный охлажденный воздух. Поверхность платтера имеет магнитное покрытие толщиной всего лишь в 1,1 мкм, а также слой смазки для предохранения головки от повреждения при опускании и подъёме на ходу. При вращении платтера над ним образуется воздушный слой, который обеспечивает воздушную подушку для зависания головки на высоте 0,5 мкм над поверхностью диска.

В накопителях на оптических дисках в качестве носителя используется диск, покрытый отражающим веществом со специальными оптическими свойствами.

Наиболее распространенные типы оптических носителей являются Blu-Ray , компакт-диски и DVD-диски . Компьютеры могут читать и записывать на компакт-диски и DVD-диски использовать записи компакт-дисков или DVD Writer диск и Blu-ray для чтения с Blu-Ray дисков.

Существуют три основных типа оптических носителей: CD, DVD, и Blu-Ray дисков. Компакт-диски могут хранить до 700 мегабайт (МБ) данных и DVD-диски могут хранить до 8,4 Гб данных. Blu-Ray диски, которые являются новейшими типами оптического носителя, могут хранить до 50 Гб данных. Этот объем памяти явное преимущество перед (магнитными носителями), которая имеет емкость 1,44 Мб. Еще одно преимущество, это то, что оптические носители имеют более гибкий диск, он может длиться до 7 раз дольше, благодаря своей долговечностью.

Стандартный компакт-диск состоит из основы, отражающего и защитного слоев. Основа выполнена из прозрачного поликарбоната, на котором методом прессования сформирован информационный рельеф. Поверх рельефа напыляется металлический отражающий слой. Отражающий слой покрывается сверху защитным слоем лака -- так, чтобы вся металлическая поверхность была защищена от контакта с внешней средой.

Информация записана на диске в виде спиральной дорожки, идущей от центра к краю диска, на которой расположены углубления (так называемые питы). Лазерный луч головки привода проходит по дорожке и по характеру отраженного луча считывает информацию.

USB (Universal Serial Bus) флэш-диск, представляет собой небольшое, портативное устройство, которое подключается к USB порту компьютера. Как и жесткий диск, он хранит информацию, но как правило намного меньше, чем большинство жестких дисков. USB флэш-накопители различаются по размеру, форме которые содержат гигабайты информации. Иногда их называют флэш-накопителями, поскольку они по размеру и форме напоминают пальца человека. Главное преимущество заключается в том, что флэш-накопители можно легко носить с собой, что является максимально удобным для передачи информации с одного компьютера на другой.

память жесткий диск носитель

Рисунок 5 - USB флэш-накопитель.

Внешние накопители данных вошли как-то неожиданно в нашу жизнь. Можно сказать, скачком. В настоящее время люди высоко оценивают мобильность информации, а также скорость ее передачи. Именно поэтому внешний накопитель представляет собой очень ценное устройство, позволяющее быстро обменяться фильмами, играми и прочими файлами (надо отметить, даже немалого размера) между двумя компьютерными устройствами.

Общая информация

Вопрос, появившийся в связи с проблемой хранения данных пользователя, а также доступа к ним, достаточно актуален. Очень остро эта проблема стоит в семьях, где каждый старается выбить как можно больше пространства на компьютере именно для своих нужд. А внешний накопитель легко может стать решением таких проблем.

Оптимальными в настоящее время являются, конечно же, различные сетевые хранилища, которые во многих компаниях располагаются прямо внутри зданий. Вообще они имеют достаточно много преимуществ. Раньше для создания сетевого хранилища требовалась покупка отдельного компьютера, который бы играл эту роль. Сейчас же, с развитием беспроводных технологий, в этом отпала надобность. Достаточно ввести в дело беспроводной маршрутизатор - и проблема решена.

Современные модели выпускаются с поддержкой портов USB версии 3.0. А это тоже имеет вес, поскольку функциональные возможности значительно расширяются. Что придумать еще лучше, чем сетевой ресурс, находящийся дома, который при необходимости вполне реально забрать с собой в путешествие? И это устройство будет иметь настолько мобильные размеры, что не обременит своей переноской абсолютно никого!

В общем, внешний USB-накопитель станет решением сразу нескольких проблем. Модели жестких дисков внешнего типа различаются между собой характеристиками, и в этой статье мы разберем несколько устройств, ознакомимся с ними в целом и общем, разберемся с тем, какими преимуществами и недостатками они обладают. Делается это для того, чтобы любой желающий мог потом отправиться в магазин, и на основании прочитанного материала при необходимости подобрать для себя модель внешнего накопителя.

Итак, многие жесткие диски обладают в настоящее время интересным инновационным интерфейсом. Речь идет о портах USB 3.0. Они также обладают большим форм-фактором. Далее мы поговорим о том, есть ли смысл в приобретении подобных дисков, которые имеют достаточно большие размеры, требуют питания от внешнего источника.

ADATA HD 710

Этот внешний накопитель памяти выпускается в разных модификациях, которые различаются между собой объемом встроенной памяти. Речь идет о выделении 500 гигабайт, 1 терабайта, а также 2 терабайт. 500 ГБ, на наш взгляд, сейчас не хватит для активного использования жесткого диска. А вот 1, и тем более 2 ТБ станут отличным решением.

Выпускается этот внешний диск-накопитель сразу в трех цветовых решениях. Доступны следующие расцветки: синяя, желтая, черная. Все жесткие диски, относящиеся к данной серии, обладают ударопрочным и водонепроницаемым корпусом. Уложить кабель USB можно без всяких проблем в паз, который специально был закреплен вокруг дискового корпуса. Таким образом разработчики устройства решили проблему с удобством хранения кабеля. Длина его составляет порядка 30 сантиметров. А если быть точнее, то 31. Габариты достаточно усредненные: при своей массе в 220 грамм это внешний накопитель USB 3.0 имеет габариты 132 на 99 на 22 миллиметра.

Жесткий накопитель. Внешний жесткий диск HGST Touro Mobile MX3

Эта модель, как и ее предшественник, обладает сразу тремя модификациями, снабженными разным объемом встроенной долговременной памяти. Речь идет о вариациях объемом в 500 гигабайт, а также о моделях вместительностью 1 ТБ и 1,5 ТБ.

Среди недостатков стоит отметить отсутствие ножек, которые могли бы бороться с вибрацией жесткого диска при его работе. А вот использование матового пластика в качестве материала изготовления корпуса однозначно рассмотреть нельзя. USB-кабель никуда не укладывается. Он имеет длину в 43 сантиметра. Этот внешний жесткий диск в длину имеет 126 миллиметров, в ширину - 80, а в высоту - 15.

Seagate Expansion Portable

Все модели компании Seagate, которые относятся к серии портативных внешних жестких дисков Expansion, имеют один и тот же форм-фактор. Он равен 2,5’’. Модельный ряд серии располагает тремя накопителями памяти, которые имеют соответствующие объемы. Это, по стандарту, 500 гигабайт, 1 и 2 ТБ.

Как и у модели, которую мы рассматривали раньше, Seagate Expansion Portable не имеет ножек из резины. Корпус устройств серии изготавливается из матового пластика. Эти внешние накопители информации имеют USB-провод длиной в 44 сантиметра. Габариты жесткого диска - 122,3 миллиметра в длину, 81,1 миллиметр в ширину, 15,5 миллиметра в высоту. Масса накопителя - 170 грамм.

Seagate Expansion

Модели данной серии отличаются от своих предшественников не только объемом памяти, но и большим форм-фактором. Он составляет 3,5’’. Таким образом, модели автоматически увеличиваются в размерах, весе, а также требуют дополнительного источника питания. Корпус таких жестких дисков выполняется все из того же матового пластика. Чтобы бороться с вибрацией, которая возникает в ходе работы устройства, на его днище предусмотрено наличие четырех резиновых ножек. В модельном ряду данной серии можно заметить внешние жесткие накопители, объем встроенной памяти которых равен 1, 2, 3, 4 и 5 терабайтам.

Кабель вида USB 3.0 имеет длину в 118 сантиметров. Для работы жесткого диска потребуется специальный адаптер питания. Он работает при напряжении в 12 вольт, а также при силе тока в 1,5 ампера. В длину такой накопитель достигает 179,5 миллиметра. В ширину - 118 миллиметров, а его высота составляет 37,5 мм. При этом масса накопителя равна 940 граммам.

Silicon Power Armor A80

Внешние накопители этой серии обладают хорошим корпусом, защищенным от проникновения влаги, а также от механических повреждений. Выполняется внешняя поверхность жесткого диска из анодированного матового алюминия. Чтобы противостоять вибрации, возникающей при работе с накопителем, резиновых ножек не предусмотрено.

Модельный ряд состоит из дисков с тремя разными объемами памяти. Это 1 и 2 терабайта, а также 500 гигабайт. Модели серии немного отличаются от всех внешних накопителей, которые мы рассмотрели раньше. Дело в том, что в них имеется сразу два кабеля, которые предназначены для синхронизации устройства с персональным компьютером или ноутбуком. Первый кабель имеет длину в 79 сантиметров. Второй короче на 70 см. В корпусе есть торец, куда можно спрятать короткий провод. Также жесткие диски серии используют розетку типа USB 3.0 A. Все модели, которые были описаны ранее, используют USB 3.0 Micro-B. При массе в 270 грамм жесткие диски серии имеют размер 139,45 мм на 94 мм на 18,1 мм.

TOSHIBA Stor.E Basics

Корпус этой линейки внешних накопителей памяти изготавливается из матового пластика черного цвета. На дне гаджета расположено четыре ножки, что просто не может не радовать. Но вот что касается объема, то тут серия может угодить не всем пользователям. Максимальный объем долговременной памяти, который доступен в таких накопителях, равен 1 терабайту. Остальные две модификации серии имеют, соответственно, объемы 500 ГБ и 750 ГБ.

Кабель USB 3.0 не короткий, но и не длинный. Его протяженность - 52,5 сантиметра. Интересно то, что модели серии различаются между собой габаритами. Версия жесткого диска, который имеет вместительность 1 ТБ, представлена массой в 180 грамм и толщиной в 16,5 сантиметра. В то же время остальные модели будут потоньше и поменьше в плане веса: высота их составляет только 13,5 миллиметра, а масса - 150 грамм.

Transcend StoreJet 25H3

Внешние диски этой марки имеют корпус, который покрыт резиновым слоем. Таким образом, производитель побеспокоился о механической прочности, приспособив внешние жесткие диски данной серии к неожиданным механическим ударам и нагрузкам. Модели, выпускаемые в линейке, имеют объем памяти 500 гигабайт, а также 1 и 2 ТБ. Если говорить о цветовом решении, то жесткие диски серии выпускаются в фиолетово-черном оформлении, а также в синем цвете. Длина кабеля для синхронизации с ПК составляет порядка 45 сантиметров.

Отличительная черта, особенность данного модельного ряда заключается в том, что на корпусе имеется кнопка, служащая для быстрого повторного подключения. Она помогает активировать специальный режим. При этом нет надобности отсоединять и отключать жесткий диск, а затем снова синхронизировать его с компьютером. При своей массе в 216 грамм версии диска на 500 ГБ и 1 ТБ имеют следующие габариты: длина - 131,8 мм, ширина - 80,8 мм, а толщина - 19 миллиметров. Модель, которая рассчитана на 2 терабайта встроенной памяти, немного толще (24,5 мм) и весит чуть больше (284 грамма).

Western Digital My Passport Ultra

Как и почти все остальные модели, серийный ряд этого внешнего жесткого накопителя памяти выполнен из матового пластика черной расцветки. На дне имеются четыре ножки, которые спасут устройство от вибрации во время работы. Крышка жесткого диска, в зависимости от его модификации, может быть разного цвета. На данный момент доступен черный, синий, красный и металлический цвет.

Объем встроенной памяти стандартный: 500 гигабайт, 1 ТБ или 2 ТБ. USB-кабель никуда не складывается, его длина - 46 сантиметров. Для транспортировки предусмотрен специальный мешочек, сделанный из бархата. Масса (в зависимости от модели) варьируется от 130 до 230 грамм. Габаритные размеры также разнятся. Длина может составлять от 110 до 110,5 миллиметра, ширина - от 81,6 до 82 миллиметров. Это не так уж заметно, а вот то, как вырастает толщина жесткого диска с увеличением его объема памяти, видно достаточно хорошо. Она попадает в интервал от 12,8 до 20,9 миллиметра.

Носители информации (гибкие диски, жесткие диски, диски CD-ROM, магнитооптические диски и пр.) и их основные характеристики.

Внешняя (долговременная) память - это место длительного хранения данных (программ, результатов расчётов, текстов и т.д.), не используемых в данный момент в оперативной памяти компьютера. Внешняя память, в отличие от оперативной, является энергонезависимой. Носители внешней памяти, кроме того, обеспечивают транспортировку данных в тех случаях, когда компьютеры не объединены в сети (локальные или глобальные).

Для работы с внешней памятью необходимо наличие накопителя (устройства, обеспечивающего запись и (или) считывание информации) и устройства хранения - носителя.

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 ёмкостью 1,44 Мб; диаметром 5,25’’ и ёмкостью 1,2 Мб (в настоящее время устарели и практически не используются, выпуск накопителей, предназначенных для дисков диаметром 5,25’’, тоже прекращён)), диски для сменных носителей;

жёсткие 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 др. 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.

Основные характеристики накопителей и носителей:

информационная ёмкость;

скорость обмена информацией;

надёжность 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.

Дисковые устройства делят на гибкие (Floppy Disk) и жесткие (Hard Disk) накопители и носители. Основным свойством дисковых магнитных устройств является запись информации на носитель на концентрические замкнутые дорожки с использованием физического и логического цифрового кодирования информации. Плоский дисковый носитель вращается в процессе чтения/записи, чем и обеспечивается обслуживание всей концентрической дорожки, чтение и запись осуществляется при помощи магнитных головок чтения/записи, которые позиционируют по радиусу носителя с одной дорожки на другую.

Для операционной системы данные на дисках организованы в дорожки и секторы. Дорожки (40 или 80) представляют собой узкие концентрические кольца на диске. Каждая дорожка разделена на части, называемые секторами. При чтении или записи устройство всегда считывает или записывает целое число секторов независимо от объёма запрашиваемой информации. Размер сектора на дискете равен 512 байт. Цилиндр - это общее количество дорожек, с которых можно считать информацию, не перемещая головок. Поскольку гибкий диск имеет только две стороны, а дисковод для гибких дисков - только две головки, в гибком диске на один цилиндр приходится две дорожки. В жестком диске может быть много дисковых пластин, каждая из которых имеет две (или больше) головки, поэтому одному цилиндру соответствует множество дорожек. Кластер (или ячейка размещения данных) - наименьшая область диска, которую операционная система использует при записи файла. Обычно кластер - один или несколько секторов.

Перед использованием дискета должна быть форматирована, т.е. должна быть создана её логическая и физическая структура.

Дискеты требуют аккуратного обращения. Они могут быть повреждены, если

дотрагиваться до записывающей поверхности;

писать на этикетке дискеты карандашом или шариковой ручкой;

сгибать дискету;

перегревать дискету (оставлять на солнце или около батареи отопления);

подвергать дискету воздействию магнитных полей.

Накопители на жестких дисках объединяют в одном корпусе носитель (носители) и устройство чтения/записи, а также, нередко, и интерфейсную часть, называемую контроллером жесткого диска. Типичной конструкцией жесткого диска является исполнение в виде одного устройства - камеры, внутри которой находится один или более дисковых носителей, помещённых на один ось, и блок головок чтения/записи с их общим приводящим механизмом. Обычно, рядом с камерой носителей и головок располагаются схемы управления головками, дисками и, часто, интерфейсная часть и (или) контроллер. На интерфейсной карте устройства располагается собственно интерфейс дискового устройства, а контроллер с его интерфейсом располагается на самом устройстве. С интерфейсным адаптером схемы накопителя соединяются при помощи комплекта шлейфов.

Принцип функционирования жёстких дисков аналогичен этому принципу для ГМД.

Основные физические и логические параметры ЖД.

Диаметр дисков. Наиболее распространены накопители с диаметром дисков 2.2, 2.3, 3.14 и 5.25 дюймов.

Число поверхностей - определяет количество физических дисков, нанизанных на ось.

Число цилиндров - определяет, сколько дорожек будет располагаться на одной поверхности.

Число секторов - общее число секторов на всех дорожках всех поверхностей накопителя.

Число секторов на дорожке - общее число секторов на одной дорожке. Для современных накопителей показатель условный, т.к. они имеют неравное число секторов на внешних и внутренних дорожках, скрытое от системы и пользователя интерфейсом устройства.

Время перехода от одной дорожки к другой обычно составляет от 3.5 до 5 миллисекунд, а у самых быстрых моделей может быть от 0.6 до 1 миллисекунды. Этот показатель является одним из определяющих быстродействие накопителя, т.к. именно переход с дорожки на дорожку является самым длительным процессом в серии процессов произвольного чтения/записи на дисковом устройстве.

Время установки или время поиска - время, затрачиваемое устройством на перемещение головок чтения/записи к нужному цилиндру из произвольного положения.

Скорость передачи данных, называемая также пропускной способностью, определяет скорость, с которой данные считываются или записываются на диск после того, как головки займут необходимое положение. Измеряется в мегабайтах в секунду (MBps) или мегабитах в секунду (Mbps) и является характеристикой контроллера и интерфейса.

В настоящее время используются в основном жёсткие диски ёмкостью от 10 Гб до 80 Гб. Наиболее популярными являются диски ёмкостью 20, 30, 40 Гб.

Кроме НГМД 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 жёстких дисках относится накопитель Jaz. Ёмкость 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. Ёмкость 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.

CD-ROM - это оптический носитель информации, предназначенный только для чтения, на котором может храниться до 650 Мб данных. Доступ к данным на CD-ROM осуществляется быстрее, чем к данным на дискетах, но медленнее, чем на жёстких дисках.

Компакт-диск диаметром 120 мм (около 4,75’’) изготовлен из полимера и покрыт металлической плёнкой. Информация считывается именно с этой металлической плёнки, которая покрывается полимером, защищающим данные от повреждения. CD-ROM является односторонним носителем информации.

Считывание информации с диска происходит за счёт регистрации изменений интенсивности отражённого от алюминиевого слоя излучения маломощного лазера. Приёмник или фотодатчик определяет, отразился ли луч от гладкой поверхности, был рассеян или поглощён. Рассеивание или поглощение луча происходит в местах, где в процессе записи были нанесены углубления. Фотодатчик воспринимает рассеянный луч, и эта информация в виде электрических сигналов поступает на микропроцессор, который преобразует эти сигналы в двоичные данные или звук.

На этой страничке мы поговорим на такие темы, как: , Внешняя память компьютера , Магнитные накопители , Накопители на жестких дисках , Винчестер .

Внешняя память компьютера, Внешние запоминающие устройства.

Внешняя память компьютера или ВЗУ — важная составная часть электронно-вычислительной машины, обеспечивающая долговременное хранение программ и данных на различных носителях информации. Внешние запоминающие устройства (ВЗУ) — можно классифицировать по целому ряду признаков: по виду носителя, по типу конструкции, по принципу записи и считывания информации, по методу доступа и т.д. При этом под носителем понимается материальный объект, способный хранить информацию.

Свойства внешней памяти:

ВЗУ энергонезависима, целостность её содержимого не зависит от того, включен или выключен компьютер.
В отличие от оперативной памяти, внешняя память не имеет прямой связи с процессором.

В состав внешней памяти включаются:

НЖМД – накопители на жёстких магнитных дисках.
НГМД – накопители на гибких магнитных дисках.
НОД – накопители на оптических дисках (компакт-дисках CD-R, CD-RW, DVD).
НМЛ – накопители на магнитной ленте (стримеры).
Карты памяти.

Накопители – это запоминающие устройства , предназначенные для длительного (то есть не зависящего от электропитания) хранения больших объемов информации.

Кроме основной своей характеристики – информационной емкости – дисковые накопители характеризуются и двумя другими показателями: временем доступа и скоростью считывания последовательно расположенных байтов.

Накопители на жестких дисках.

Накопитель на жёстких магнитных дисках (HDD – Hard Disk Drive, винчестер ) — это запоминающее устройство большой ёмкости, в котором носителями информации являются круглые алюминиевые пластины, обе поверхности которых покрыты слоем магнитного материала. Используется для постоянного хранения информации — программ и данных. HDD обычно называют «винчестером» – так в свое время стали называть одну из первых моделей Накопителя на жёстких магнитных дисках , которая имела обозначение «30/30» и этим напоминала маркировку известного оружия.

Примечание

Возможно, также, что название происходит от места первоначальной разработки – филиала фирмы IBM в г. Винчестере (Великобритания), где впервые была применена технология создания винчестеров …

Винчестер.

Поверхность диска рассматривается как последовательность точечных позиций, каждая из которых считается битом и может быть установлена в 0 или 1. Так как расположения точечных позиций определяется неточно, то для записи требуются заранее нанесенные метки, которые помогают записывающему устройству находить позиции записи. Процесс нанесения таких меток называется физическим форматированием и является обязательным перед первым использованием накопителя. Винчестеры имеют очень большую ёмкость: от сотен Мегабайт (самые старые) до десятков терабайт.

Структурные элементы винчестера.

На каждой стороне каждой пластины размечены тонкие концентрические окружности (по ним располагаются синхронизирующиеся метки). Каждая концентрическая окружность называется дорожкой. Группы дорожек (треков) одного радиуса, расположенных на поверхностях магнитных дисков, называются цилиндрами.
Номер цилиндра совпадает с номером образующей дорожки. HDD могут иметь по несколько десятков тысяч цилиндров.

Каждая дорожка разбивается на секторы. Сектор – наименьшая адресуемая единица обмена данными дискового устройства с оперативной памятью. Нумерация секторов начинается с 1. Для того чтобы контроллер диска мог найти на диске нужный сектор, необходимо задать ему все составляющие адреса сектора: номер цилиндра, номер поверхности, номер сектора ().

Операционная система при работе с диском использует, как правило, собственную единицу дискового пространства, называемую кластером. Кластер (ячейка размещения данных) — объем дискового пространства, участвующий в единичной операции чтения/записи, осуществляемой операционной системой.

Магнитные накопители.

Накопитель на гибких магнитных дисках — Гибкий диск , дискета (англ. floppy disk ) – устройство для хранения небольших объёмов информации, представляющее собой гибкий пластиковый диск в защитной оболочке. Наиболее распространены – «трехдюймовые дискеты». Дискета 3,5 имеет 2 рабочие поверхности, 80 дорожек на каждой стороне, 18 секторов на каждой дорожке (512 байт – каждый сектор).

Устройство дискеты: Принцип записи на магнитных носителях основан на намагниченности отдельных участков магнитного слоя носителя. Информация записывается по концентрическим дорожкам (трекам), которые делятся на секторы. Количество дорожек и секторов зависит от типа и формата дискеты. Сектор хранит минимальную порцию информации, которая может быть записана на диск или считана. Емкость сектора постоянна и составляет 512 байтов.

Примечание

На сегодняшний день дискеты устарели, на смену им «пришли» более надежные, быстродействующие и более емкие носители – оптические диски и карты памяти…

Накопители на магнитной ленте (стримеры).

Стример (англ. tape streamer) – устройство для резервного копирования больших объёмов информации. В качестве носителя здесь применяются кассеты с магнитной лентой ёмкостью 1 — 2 Гбайта и больше. Недостатком стримеров является их сравнительно низкая скорость записи, поиска и считывания информации.

Примечание

На сегодняшний день стримеры устарели и практически не применяются…

На этом данную статью я заканчиваю, надеюсь, вы полностью разобрались с темами: Внешние запоминающие устройства , Внешняя память компьютера , Магнитные накопители , Накопители на жестких дисках , Винчестер .

В состав внешней памяти компьютера входят:

1) накопители на магнитных дисках. Их работа основана на принципе магнитной записи (предполагающем сохранение магнитными диполями ферромагнитного слоя направления воздействующего внешнего магнитного поля) данных:

На сменных гибких магнитных дисках - НГМД (Floppy Disk Drive, FDD флоппи-диск, zip-диск);

На жестких магнитных дисках типа винчестер НЖМД;

На сменных жестких дисках;

2) накопители на оптических и магнитооптических компакт-дисках;

3) накопители на магнитной ленте;

4) твердотельная полупроводниковая память.

1. Дисковые магнитные накопители. Информация на диск, покрытый слоем ферромагнитного вещества, записывается и считывается с помощью дисководов (приводов), имеющих позиционируемые головки считывания/записи с одной либо обеих сторон диска.

Гибкие диски (англ. floppy disk )являются «ветеранами» среди дисковых устройств, так как ими комплектовались первые модели IBM PC. С тех пор дисководы существенно изменились и, несмотря на увеличившуюся емкость, перестали быть основным средством хранения данных и программ. По сравнению с другими средствами хранения они обладают весьма малой емкостью и надежностью, поэтому используются в основном для оперативного переноса данных с жесткого диска одного компьютера на жесткий диск другого, а также создания архивных копий.

Информация на магнитных дисках записывается и считывается магнитными головками вдоль концентрических окружностей – дорожек (треков). Количество дорожек на магнитном диске и их информационная емкость зависят от типа магнитного диска, конструкции накопителя, качества магнитных головок и магнитного покрытия. Каждая дорожка магнитного диска разбита на секторы. Формирование дорожек, секторов и запись специальных меток, идентифицирующих прежде всего номера дорожек обеспечивает низкоуровневая разметка (фор-

матирование). В одном секторе дорожки может быть помещено 128,

256, 512 или 1024 байт. Обмен данными между накопителем на маг-

нитном диске и оперативной памятью осуществляется последовательно целым числом секторов. Кластер – это минимальная единица размещения информации на диске, состоящая из одного или нескольких смежных секторов дорожки (рисунок 3.18).

Основные параметры дисков:

1. Формфактор. Все диски: и магнитные, и оптические характеризуются своим диаметром, или иначе, формфактором. До настоящего времени используются диски с формфактором 3,5" (89 мм).

2. Плотность записи. Все современные дискеты и дисководы являются двусторонними, высокой плотности (маркировка - Double Sided High Density, DS/HD).

3. Полная емкость. Диски с формфактором 3,5" имеют емкость 1,44 мегабайта.

4. Время доступа и скорость чтения данных подряд.

Рисунок 3.18 - Логическая структура поверхности магнитного диска

Дискета устанавливается в накопитель на гибких магнитных дисках (флоппи-дисковод от англ. floppy-disk drive ), автоматически в нем фиксируется, после чего механизм накопителя раскручивается до частоты вращения 360 мин –1 . В накопителе вращается сама дискета, магнитные головки остаются неподвижными. Дискета вращается только при обращении к ней. Накопитель связан с процессором через контроллер гибких дисков.

Рядом фирм выпускаются флоптические гибкие диски - диски сверхвысокой плотности (Very High Density). Это трехдюймовые диски с ферромагнитным слоем, нанесенным сложной технологией. На диск можно записать до 21 Мбайт данных. Диск содержит до 755 дорожек, каждая из которых имеет по 27 секторов стандартного размера. Частота вращения диска порядка 720 об/мин. Позиционирование головок в дисководе ведется с использованием лазерного датчика. Скорость обмена достигает 10 Мбайт/с. Накопители на таких дисках могут быть использованы для записи и считывания информации стандартных трехдюймовых дискет емкостью до 1,44 Мбайт.

Для пользователей компьютеров интересны накопители на сменных гибких дисках - накопители семейства ZIP со сменными магнитными дисками 3,5 дюйма емкостью 100-120 Мбайт. Модели ZIP выпускаются как внутренние, так и внешние. Они вращаются со скоростью 3000 об/мин, имеют среднее время доступа порядка 29 мс, обеспечивают передачу данных со скоростью 790 кбайт/с (при использовании стандартного принтерного порта LPT) и 1,4 Мбайт/с (для встроенного накопителя со SCSI-контроллером). Нынешние накопители ZIP 750 ориентированы на работу с носителями ёмкостью 750 Мбайт. Дисководы ZIP, реализующие технологию LS-120 (Super Disk), читают не только диски емкостью 120 Мбайт, но и флоппи-диски емкостью 1,44 Мбайт.

Zip дисководы включены в качестве стандартного накопителя в новые компьютеры Apple, Compaq, Dell, Gateway2000, Hewlett-Packard, IBM, Packard Bell и др. Новые модели (в том числе и Zip Plus) сравнимы по скорости считывания данных с высокоскоростными приводами CD-ROM. К недостаткам Zip можно отнести не самую высокую скорость передачи данных, несовместимость с флоппи.

Накопители HiFD – позволяют сохранять на одном съемном магнитном диске (имеющем габариты обычной дискеты) до 200 Мб данных. Высокая скорость передачи данных (до 3,6 Мб/c) достигается за счет угловой скорости вращения носителя, равной 3600 об/мин и использования высокой поверхностной плотности записи информации. Подобно накопителю на жестком диске, головка в технологии HiFD парит над поверхностью пластины, что значительно снижает износ как самой головки, так и носителя (рисунок 3.19).

Рисунок 3.19 - Накопитель HiFD

Накопители jAZ – приближаются к жестким дискам, но являются сменными. На одном диске можно разместить 1-2 Гб. В них используются две 3,5-дюймовых пластины в изолированном картридже. Среди скоростных накопителей большого объема лидерство сохраняется за jAZ .

Дисковые массивы. Для увеличения емкости внешних устройств хранения данных с повышенной надежностью применяют RAID-накопители. Это объединение нескольких дисковых накопителей в один логический диск большой емкости (сотни гигабайт). Такие накопители могут быть встраиваемы в корпус компьютера и размещаемы в отдельных стойках. RAID-накопители обладают повышенными скоростями обмена и надежностью хранения данных. Работа массива дисков организуется под управлением RAID-контроллера. Необходимость использования RAID-накопителей возникает для рабочих станций, многопользовательских серверов и суперсерверов.

Накопитель на жестких магнитных дисках (англ. HDD – Hard Disk Drive ), или винчестерский накопитель, – это запоминающее устройство для долговременного хранения больших объемов данных и программ. Это не один диск, а группа соосных дисков, имеющих магнитное покрытие.

Носителями информации здесь являются круглые алюминиевые пластины – платтеры , обе поверхности которых покрыты слоем магнитного материала, то есть имеет не 2 поверхности, а 2n, где n – количество платтеров в группе. Упрощенная схема жесткого диска приведена на рисунке 3.20.

Рисунок 3.20 - Упрощенная схема жесткого диска

Как и у дискеты, рабочие поверхности платтеров разделены на кольцевые концентрические дорожки, а дорожки – на секторы. Головки считывания-записи вместе с их несущей конструкцией и дисками заключены в герметически закрытый корпус, называемый модулем данных . При установке модуля данных на дисковод он автоматически соединяется с системой, подкачивающей очищенный охлажденный воздух.

Толщина магнитного покрытия платтера составляет примерно 1,1 мкм, а также содержит слой смазки для предохранения головки от повреждения при опускании и подъеме на ходу. В отличие от дискеты, жесткий диск вращается непрерывно. Так как скорость вращения достаточно большая, то между магнитной поверхностью и головками чтения/записи образуется воздушная подушка, и они парят над носителем (носителями) на расстоянии 0,00005-0,0001мм. Мнение, что внутри привода вакуум, ошибочно хотя бы потому, что там, где вакуум, конечно же, не может быть никаких воздушных подушек. Когда HDD не работает, головки находятся в специальной посадочной зоне (Landing Zone ), при этом они блокируются во избежание различных повреждений как самих головок, так и носителя. При включении двигателя он раскручивает поверхности, и головки под наплывом воздуха выходят из посадочной зоны.

Винчестерский накопитель связан с процессором через контроллер жесткого диска.

Запись и считывание информации основаны на принципах, которые используются в обычных бытовых магнитофонах. Однако в отличие от магнитофонной записи на магнитной ленте, запись на жестком (и гибком) диске производится отдельными блоками в отдельные сектора. Каждый сектор, кроме данных, содержит различную служебную информацию, необходимую для правильного функционирования контроллера дисковода. В частности, эта служебная информация включает такие данные, как номер дорожки, номер сектора и контрольную сумму данных, записанных в секторе.

Все современные накопители снабжаются встроенным кэшем (обычно 2 Мбайта), который существенно повышает их производительность.

Характеристики жестких дисков:

1. Емкость. В настоящее время используется технология магнитно-резистивного эффекта, где теоретический предел емкости 1 пластины равен 20 Гб, технологический уровень 6,4 Гб на одну пластину.

2. Скорость работы винчестера описывается тремя параметрами.

а) Скорость передачи данных (скорость чтения/записи)(transfer rate, кратко - transfer) показывает, насколько быстро с диска считываются данные, записанные строго последовательно (измеряется в мегабайтах в секунду). Для различных дисков эта величина может весьма отличаться и составляет (на момент написания работы) примерно от 15 Mбайт/с до 60-100 Mбайт/с. Причем приличные диски должны обеспечивать скорость обмена никак не хуже 30 Mбайт/с, лучше 40 Mбайт/с (заметим, что мы говорим о пиковой скорости обмена, которая наблюдается при работе в основном с первыми дорожками диска и чтении/записи цельных массивов данных, а в реальных условиях, когда идет обмен небольшими порциями и со всем диском, значения будут чуть ли не на порядок ниже).

б) Среднее время доступа(average seek time , кратко - seek ) - это усредненное время, за которое будет найден нужный блок данных, если винчестеру указано его физическое расположение, измеряется в миллисекундах. Время доступа может варьировать где-то от 12-10 мс до 5-4 мс. Также обычно в характеристиках диска упоминается время перехода на соседнюю дорожку, которое, как правило, составляет около 1,5-0,5 мс (у хороших дисков не более 1 мс). Все скоростные параметры винчестеров можно померить с помощью соответствующих утилит, полагаться же целиком на собственные ощущения или на показания системного монитора не следует, потому что скорость чтения/записи в приложениях сильно зависит от многих других факторов.

Скорость работы винчестера (transfer и seek) существенно зависит от частоты его вращения, которая измеряется в оборотах в минуту (об/мин). Иногда продавцы приводят очень большие значения скорости обмена (скажем, 66 или 100 Mбайт/с). Это относится к пропускной способности интерфейса и к реальному быстродействию диска имеет примерно такое же отношение, какое, допустим, имеет размер головы к умственным способностям человека. Гораздо в большей степени быстродействие диска определяет скорость вращения плоскостей. Здесь типичные значения 3600, 4500, 5400, 7200, 10000, 15000 оборотов в минуту (rpm). Наиболее предпочтительными являются диски со скоростью вращения не менее 7200 rpm.

3. В последнее время стал важен еще один параметр - плотностьзаписи.Появились винчестеры с так называемой «двойной плотностью». Они отличаются высоким transfer, поскольку при той же скорости вращения диска с него больше считывается за один оборот. Как правило, плотность таких дисков свыше 1 Гбайт на один диск пакета внутри винчестера (то есть в диске емкостью 1,7 Гбайт внутри всего один диск, в диске 3,6 Гбайт два и т.д.).

Разработанная фирмой IBM технология изготовления носителей со специальным покрытием позволит в ближайшее время выпускать недорогие магнитные накопители емкостью до 1 Тбайт. А переход с традиционной продольной магнитной записи к перпендикулярной позволит увеличить плотность записи до 1 Тбайт/дюйм 2 и получить трехдюймовые диски емкостью несколько терабайт.

2. Оптические и магнитооптические накопители. В настоящее время неотъемлемой частью конфигурации компьютера является дисковод (привод) для чтения носителей типа компакт-диск (CD и DVD).

Компакт-диски (CD диски) могут быть для однократной записи CD-R и для многократной записи (перезаписываемый) CD-RW.

В дисках CD-R отражающий слой выполнен из золотой пленки. Между этим слоем и поликарбонатной основой расположен регистрирующий слой из органического материала, темнеющего при нагревании. В процессе записи лазерный луч нагревает выбранные точки слоя, которые темнеют и перестают пропускать свет к отражающему слою, образуя участки, аналогичные впадинам, т.е. битовые ячейки (питы). Информация составляется чередованием питов и промежутков между ними (то есть двоичными нулями и единицами) (рисунок 3.20).

Рисунок 3.21 – Дорожка CD

В отличие от магнитных дисков, компакт-диски имеют не множество кольцевых дорожек, а одну – спиральную , как у грампластинок, идущую от центра к пеpифеpии. В связи с этим угловая скорость вращения диска не постоянна. Она линейно уменьшается в процессе продвижения читающей лазерной головки к краю диска. На каждом дюйме (2,54 см) по радиусу диска размещается 16 тысяч витков спиральной дорожки. Для сравнения – на поверхности жесткого диска на дюйме по радиусу помещается лишь несколько сотен дорожек. Емкость одного CD достигает 640-800 Мбайт. Для функционирования носителя на него также записывается довольно большой (примерно 8 Mбайт) объем служебной информации, поэтому полезная емкость CD несколько ниже указанной.

Накопители CD-R, благодаря сильному удешевлению приобретают все большее распространение. Информация на CD, в отличие от магнитных носителей, практически не подвержена разрушительным воздействиям электрического и магнитных полей. Однако он требует аккуратного обращения со стороны пользователя. Любые механические повреждения и воздействия рядом химических растворов выводят диск из строя. Сегодня практически только на CD производится легальная поставка программных продуктов и т.д.

Система многократной записи первоначально называлась CD-E (CD-Eraseable ), но затем название было сменено на CD-RW (CD-ReWritable). В CD-RW используется промежуточный слой из органической пленки, изменяющей под воздействием лазерного луча свое фазовое состояние с аморфного на кристаллическое и обратно, в результате чего меняется прозрачность слоя. Фиксация изменений состояния происходит благодаря тому, что материал регистрирующего слоя при нагреве свыше критической температуры переходит в аморфное состояние и остается в нем после остывания, а при нагреве до температуры, значительно ниже критической, восстанавливает кристаллическое состояние. Существующие диски выдерживают от тысяч до десятков тысяч циклов перезаписи. Однако их отражающая способность существенно ниже штампованных и CD однократной записи (можно заметить, что поверхность CD-RW значительно темнее поверхности обычного CD или CD-R).

Перезаписываемый диск может либо иметь такую же структуру дорожек и файловую систему, что и CD-R, либо (чаще) на нем организуется специальная файловая система UDF (Universal Disk Format ), позволяющая динамически создавать и уничтожать отдельные файлы на диске. Например, можно использовать CD-RW как обычный сменный диск и писать на него прямо из приложений.

Наверное, каждый, кто когда-либо имел дело с теми или иными приводами чтения CD/DVD, обратил внимание на одну конструктивную особенность строения этих устройств - круглое углубление диаметром 80 мм внутри большого круга размером 120 миллиметров для обычных CD. Это место для 80-миллиметровых компакт-дисков. То, что это углубление до сих пор не исчезло из трея СD- и DVD-устройств, можно объяснить тем, что диски диаметром 80 мм являются все-таки ISO-стандартом. Емкость таких дисков составляет 180 Mбайт. У этого типа CD тоже есть свои младшие братья. Это семейство так называемых business card CD. Фактически это обычные диски, но обрезанные с двух сторон, так что по виду и размеру они напоминают визитную карточку. В зависимости от степени обрезания емкость таких CD может варьироваться от 20 до 60 Mбайт. Надо заметить, что 80 мм диски потихоньку развивались и дошли до стадии СD-R/RW. Сегодня такие CD-R/RW иногда используются в цифровых фото- и видеока-мерах.

Читается диск с помощью обыкновенного привода. Привод, способный не только читать, но и писать на компакт-диски называется рекордером. Все современные CD-рекордеры могут работать как с CD-R, так и с CD-RW, хотя раньше для использования CD-RW было нужно специальное устройство. Как правило, скорость вращения указывают в трех числах. Первое обычно характеризует запись CD-R, вторая запись CD-RW, а третье означает скорость чтения. Например, 6x/4x/24x означает скорость записи CD-R 6х, CD-RW - 4х, а скорость чтения дисков составляет 24х.

Характеристики приводов: скорость привода. Частота вращения CD-ROM (200-4200 об/мин) связана со скоростью передачи аудио- и видеоданных накопителя в основную память компьютера. В связи с этим введено понятие скорости привода. Скорость работы приводов измеряется относительно скорости вращения обычного музыкального CD-плеера (скорость обмена около 150 кбайт/с). Измеряется в кратных долях. Например, параметр «40х» значит, что дисковод может вращать диск в 40 раз быстрее, чем это делает стандартный CD-плеер. Привод с однократной скоростью обозначается 1х; скорость передачи данных у него составляет 150 кбайт/с. В настоящее время используются приводы со скоростью 32х (4800 кбайт/с; на внешних доpожках скоpость пеpедачи достигает номинальной (напpимеp, 1800 кбайт/с), а по меpе пpиближения к внутpенним падает (в нашем примере приблизительно до 1200-1300 кбайт/с). В результате даже при существенно разной скорости вращения диска современные приводы достаточно высокого качества имеют в общем-то одинаковую скорость передачи данных; время доступа (время, затрачиваемое на поиск нужных данных) 400 мс. Оно у лучших моделей составляет около 80-60 мс, однако у дешевых может быть намного больше - вплоть до нескольких сотен мс. Причем дешевые дисководы обладают еще и такими замечательными особенностями, как плохое качество чтения диска (например, диски с дефектами, которые отлично читаются на других приводах, могут не читаться вовсе или читаться на более низкой скорости), сильный шум, вибрация (иногда даже становится страшно, когда компьютер начинает буквально подпрыгивать на столе) и другими не очень приятными качествами низкосортных изделий. При этом они имеют весьма небольшой срок службы, вполне возможно, что дисковод поломается всего через несколько месяцев использования.

DVD-диски (Digital Video Disk – цифровой видеодиск или Digital Versatile Disk – цифровой многофункциональный диск). В отличие от CD, он обладает большей плотностью размещения данных, возможностью двухслойной записи и более совершенной защитой лицензионных дисков от пиратских копий.

В чем основные отличия стандарта DVD от CD? Во-первых, используется лазер с меньшей длиной волны. Если в накопителях CD–R длина волны равна 780 нанометров, то в накопителях DVD – 635 нанометров. Это позволяет уменьшить длину штриха и повысить скорость считывания данных. Во-вторых, вследствие применения более совершенных материалов, DVD используют для записи данных в два слоя на одной стороне диска или по одному слою, но с двух сторон диска или по два слоя с двух сторон диска, в зависимости от формата DVD. Емкость дисков варьируется от 2,6 Гбайт до 17 Гбайт. В-третьих, используется совершенно новый формат секторов, более надежный код коррекции ошибок и улучшенная модуляция каналов.

Существуют следующие структурные типы DVD:

Single Side/Single Layer (односторонний/однослойный). Это самая простая структура DVD диска. На таком диске можно разместить до 4,7 Гбайт данных. Кстати, эта емкость в 7 раз больше емкости обычного звукового CD и CD-ROM диска;

Single Side/Dual Layer (односторонний/двухслойный). Диски имеют два слоя данных, один из которых полупрозрачный (чтобы обеспечить доступ лазерного луча к внутреннему слою). Оба слоя считываются с одной стороны и на таком диске можно разместить 8,5 Гбайт данных, то есть на 3,5 Гбайта больше, чем на однослойном/одностороннем диске;

Double Side/Single Layer (двусторонний/однослойный). На таком диске помещается 9,4 Гбайт данных (по 4,7 Гбайт на каждой стороне). Нетрудно заметить, что емкость такого диска вдвое больше емкости одностороннего/однослойного DVD-диска. Между тем, из-за того, что данные располагаются с двух сторон, придется переворачивать диск или использовать устройство, которое может прочитать информацию с обеих сторон диска самостоятельно;

Double Side/Double Layer (двусторонний/двухслойный). Самый сложный вариант. Обеспечивает возможность разместить на диске до 17 Гбайт данных (по 8,5 Гбайт на каждой стороне). Понятно, что такой диск, по сути, представляет собой два сложенных вместе односторонних/двухслойных.

Заметим, что все приведенные цифры соответствуют емкости, указанной в миллиардах байтов, а не в обычных компьютерных гигабайтах. В действительности же получится 4,38 Гбайт, 7,95 Гбайт, 8,75 Гбайт и 15,9 Гбайт соответственно.

Вся информация на DVD хранится в файловой системе MicroUDF (Micro Universal Disk Format). Ее официально утвердили в 2000 году. MicroUDB поддерживает носители большой емкости и файлы больших размеров. Имена файлов записываются в формате UNICODE, что обеспечивает совместимость DVD со всеми операционными системами для ПК, а также с разнообразной бытовой техникой.

Что касается непосредственно приводов, то они имеют большую скорость вращения дисков, чем CD-ROM, и однократная скорость вращения DVD-диска соответствует приблизительно трехкратной скорости вращения компакт-диска. Однако, благодаря более плотному размещению данных на DVD, скорость передачи данных на скорости 1х примерно соответствует 9-кратной скорости для CD-ROM, что составляет около 1,3 Мбайт/с. Поэтому для дисководов DVD-ROM указывается две скорости: скорость вращения DVD и скорость вращения CD (что в оборотах в секунду в принципе примерно одно и то же). То, что справедливо для CD-ROM, относится и к устройствам DVD-ROM - больше не всегда означает лучше, и лучше обратить внимание на качество изготовления устройства, а не на цифры в его названии. Время доступа к DVD вследствие более высокой плотности записи на несколько десятков миллисекунд выше, чем у CD , но этот же параметр при обращении с CD примерно такой же (или отличается незначительно), как и на приводах CD-ROM.

Магнитооптическая технология позволила создать дисковые накопители с огромной информационной емкостью (единицы Терабайт). МО-диск может подвергаться многократной перезаписи, отличается повышенной долговечностью хранения данных (до 100 лет) и обеспечивает более высокую скорость работы (в несколько раз). Однако средства этой технологии имеют пока повышенную стоимость.

МО-диск представляет собой поликарбонатную подложку (часто его также называют слоем) толщиной 1,2 мм, на которую нанесено несколько тонкопленочных слоев, в котором заключается магнитная часть технологии, а оптическая представлена считывающим лазером (рисунок 3.22).

Рисунок 3.22 - Магнитооптический диск

В дисках Blu-ray используется технология «голубого», а точнее сине-фиолетового лазера (о отличие от DVD, который базируется на классической технологии красного лазера) с длиной волны 405 нм. Такое уменьшение дало возможность сузить дорожку в 2раза.

На однослойный диск можно записать 25 Гбайт. Двойной слой диска может поддерживать 50 гигабайт.Blu-ray легко усовершенствуется и включает поддержку для дисков мультислоя, который дол-
жен позволить увеличить емкость запоминающего устройства до 100−200 Гбайт.

Из-за того, что на дисках Blu-Ray данные расположены слишком близко к поверхности, первые версии дисков были крайне чувствительны к царапинам и прочим внешним механическим воздействиям, из-за чего они были заключены в пластиковые картриджи. Этот недостаток вызывал большие сомнения относительно того, сможет ли формат Blu-ray противостоять своему основному конкуренту DVD.

Решение этой проблемы появилось в январе 2004 г. с появлением полимерного покрытия, которое дало дискам невероятную защиту от царапин и пыли. Это покрытие, разработанное корпорацией ТDK, получило название «Durabus», оно позволяет очищать их при помощи салфеток, которые могут нанести повреждения CD и DVD.

В Blu-ray применен экспериментальный элемент зашиты под названием BD+, который позволяет динамически изменять схему шифрования. Стоит шифрованию быть сломанным, производители могут обновить схему шифрования и все последующие копии будут защищены уже новой схемой. Таким образом, единичный взлом шифра не позволит скомпрометировать, всю спецификацию на весь период ее жизни.

3. Накопитель на магнитной ленте. Таким носителем является стример (англ. tape streamer ) - устройство для резервного копирования больших объёмов информациив сжатой форме (файлов типов arj, .jpeg, .zip и др.). Накопители могут быть встраиваемые и внешние. Большинство накопителей имеют SCSI-интерфейс. Носителем информации стримера служит магнитная лента (обычно со слоем оксида железа) с типовой шириной 4-5 мм (Tape Drives). Лента наматывается на две катушки и помещается внутрь кассеты (картриджа). Внешне она напоминает кассету бытового магнитофона (рисунок 3.23).

В настоящее время существуют различные стандарты QIC (Quarter Inch Cartridge- четвертьдюймовые картриджи), DAT (Digital Audio Tape - цифровая звукозапись), DDS (Digital Data Storage - хранение данных в цифровом виде), DLT (Digital Linear Tape - цифровая линейная запись) и LTO (Linear Tape Open - открытый стандарт ленты с линейной записью), определяющие параметры ленточных накопителей и кассет для них. Ёмкость ленточных магнитных носителей - от 150 Мбайт и выше. Число дорожек 20-144. Плотность записи 10 000-100 000 бит/дюйм. Скорость передачи данных 2-60 Мбайт/мин. Длина ленты 62,5-360 м.

Рисунок 3.23 - Кассета для стримера

Кассетные накопители QIC имеют относительно низкое быстродействие. Отчасти это обусловлено их подключением к интерфейсу накопителей на гибких магнитных дисках.

Наибольшие объемы информации позволяют пока хранить накопители стандарта DLT7000 (до 35 Гбайт при интерфейсе SCSI-II Fast/Wide и скорости передачи данных до 10 Мбайт/с).

4. Твердотельная память , или твердотельный диск (Solid State Disk, SSD), представлена полупроводниковой энергонезависимой флэш-памятью. Она не содержит подвижных частей, так как строится часто на однотранзисторных элементах памяти. Ныне популярны флэш-памяти стандартов CompactFlash, SmartMedia и Secure Digital. Емкость памяти в одном конструктиве пока не превышает нескольких гигабайт (рисунок 3.24).

Рисунок 3.24 - Флэш-накопитель

Первоначально память была представлена в конструкции PC Card (стандарта PCMCIA) емкостью 2 до 64 Мбайт. Такая память предназначена для использования в портативных устройствах, например, цифровых фотокамерах, сотовых телефонах, плеерах, карманных компьютерах - органайзерах и карманных игровых устройствах. Подсоединение флэш-накопителя к компьютеру чаще всего осуществляется через порт USB.

Для работы флэш-дисков типа Linear Flash (по стандарту Международной ассоциации по картам памяти для персональных компьютеров) требуется специальное обеспечение: драйверы - Flash File System или программы уровня преобразования - File Translation Layer. В то же время карты памяти типа PC Card АТА Flash (АТА-флэш-карта) не нуждаются в таком обеспечении, так как поддерживаются операционной системой.

Для определения быстродействия и производительности USB-флэш-дисков используются стандартные программы и утилиты.