Waar een extern geheugen uit bestaat. Interne en externe opslagstations

Extern (lange termijn) geheugen

De belangrijkste functie van het externe geheugen van een computer is de mogelijkheid om een grote hoeveelheid informatie (programma's, documenten, audio- en videoclips, enz.) voor een lange tijd op te slaan. Het apparaat dat zorgt voor het opnemen/uitlezen van informatie heet opslag, of schijfstation, en de informatie wordt opgeslagen op dragers(bijvoorbeeld diskettes).

Magnetisch principe van het opnemen en lezen van informatie. In floppy disk drives (floppy disks) en harde schijven (HDD's), of harde schijven, is het opnemen van informatie gebaseerd op de magnetisatie van ferromagneten in een magnetisch veld, is informatieopslag gebaseerd op het behoud van magnetisatie en is het lezen van informatie gebaseerd op het fenomeen van elektromagnetische inductie.

Tijdens het opnemen van informatie op flexibele en hardmagnetische schijven, beweegt de kop van een schijfstation met een kern van zachtmagnetisch materiaal (lage restmagnetisatie) langs de magnetische laag van het hardmagnetische medium (hoge restmagnetisatie). De magneetkop ontvangt een reeks elektrische impulsen (reeksen van logische enen en nullen), die een magnetisch veld in de kop creëren. Hierdoor worden de elementen van het drageroppervlak sequentieel gemagnetiseerd (logische eenheid) of niet gemagnetiseerd (logische nul).

Bij afwezigheid van sterke magnetische velden en hoge temperaturen kunnen de elementen van de drager hun magnetisatie gedurende lange tijd (jaren en decennia) behouden.

Bij het lezen van informatie wanneer de magneetkop over het oppervlak van de drager beweegt, veroorzaken de gemagnetiseerde delen van de drager stroompulsen daarin (het fenomeen van elektromagnetische inductie). Sequenties van dergelijke pulsen worden via de snelweg naar het RAM-geheugen van de computer gestuurd.

Flexibele magnetische schijven. De diskettes zijn ondergebracht in een plastic behuizing. Dit opslagmedium wordt een diskette genoemd. In het midden van de schijf bevindt zich een apparaat om de schijf in de plastic behuizing vast te pakken en te draaien. De diskette wordt in een diskdrive gestoken, die de disk met een constante hoeksnelheid ronddraait.

In dit geval wordt de magneetkop van de aandrijving geïnstalleerd op een bepaald concentrisch spoor van de schijf, waarop de opname wordt uitgevoerd of waarvan informatie wordt gelezen. De informatiecapaciteit van de diskette is klein en bedraagt slechts 1,44 MB. De snelheid van het schrijven en lezen van informatie is ook laag (slechts ongeveer 50 KB / s) vanwege de langzame rotatie van de schijf (360 rpm).

Om informatie te bewaren, moeten flexibele magnetische schijven worden beschermd tegen de effecten van sterke magnetische velden en verwarming, aangezien dergelijke fysieke invloeden kunnen leiden tot demagnetisatie van het medium en verlies van informatie.

Harde magnetische schijven. Een harde magnetische schijf bestaat uit enkele tientallen schijven die op één as zijn geplaatst, ingesloten in een metalen behuizing en roteren met een hoge hoeksnelheid (Fig. 4.6).

Vanwege het veel grotere aantal sporen aan elke kant van de schijven en het grote aantal schijven, kan de informatiecapaciteit van een harde schijf honderdduizenden keren groter zijn dan de informatiecapaciteit van een floppydisk, en kan oplopen tot 150 GB . De snelheid van het schrijven en lezen van informatie van harde schijven is vrij hoog (deze kan 133 MB / s bereiken) vanwege de snelle rotatie van de schijven (tot 7200 rpm).

Rijst. 4.6. Harde magnetische schijf

Harde schijven gebruiken nogal fragiele en miniatuurelementen (mediaplaten, magnetische koppen, enz.), daarom moeten harde schijven, om informatie en bruikbaarheid te behouden, worden beschermd tegen schokken en plotselinge veranderingen in ruimtelijke oriëntatie tijdens het gebruik.

Optisch principe van het opnemen en lezen van informatie. Laser-cd-rom- en dvd-rom-stations gebruiken een optisch principe om informatie te lezen en te schrijven.

Bij het opnemen van informatie op laserschijven worden verschillende technologieën gebruikt om oppervlakken met verschillende reflectiecoëfficiënten te creëren: van eenvoudig stempelen tot het veranderen van de reflectiviteit van delen van het schijfoppervlak met behulp van een krachtige laser. Informatie op een laserschijf wordt vastgelegd op één spiraalvormig spoor (zoals op een grammofoonplaat) met daarin afwisselende gebieden met verschillende reflectiviteit.

Met inachtneming van de regels van opslag (bij rechtopstaande koffers) en bediening (zonder krassen en vuil te veroorzaken), kunnen optische media informatie tientallen jaren bewaren.

Tijdens het lezen van informatie van laserschijven valt de laserstraal die in het schijfstation is geïnstalleerd op het oppervlak van de roterende schijf en wordt gereflecteerd. Omdat het oppervlak van de laserschijf gebieden heeft met verschillende reflectiecoëfficiënten, verandert de gereflecteerde bundel ook van intensiteit (logische 0 of 1). Vervolgens worden de gereflecteerde lichtpulsen door middel van fotocellen omgezet in elektrische pulsen en via de lijn naar het random access memory gestuurd.

Laserschijven en schijven. Laserdrives (cd-rom en dvd-rom - Fig. 4.7) gebruiken het optische principe van het lezen van informatie.

Laser CD-ROM (CD - Compact Disk) en DVD-ROM (DVD - Digital Video Disk) schijven bevatten informatie die erop is opgenomen tijdens het fabricageproces. Nieuwe informatie naar hen schrijven is onmogelijk, wat tot uiting komt in het tweede deel van hun naam: ROM (Read Only Memory). Dergelijke schijven worden geproduceerd door te stempelen en hebben een zilveren kleur.

De informatiecapaciteit van een cd-rom-schijf kan tot 650 MB bedragen en de snelheid waarmee informatie in een cd-rom-station wordt gelezen, hangt af van de rotatiesnelheid van de schijf. De eerste cd-rom-drives waren single-speed en leverden een leessnelheid van 150 KB/s. Momenteel worden CD-ROM-drives met 52 snelheden veel gebruikt, die een 52 keer hogere leessnelheid van informatie bieden (tot 7,8 MB/s).

Dvd's hebben een veel hogere opslagcapaciteit (tot 17 GB) dan cd's. Ten eerste worden lasers met een kortere golflengte gebruikt, waardoor de optische paden dichter kunnen worden geplaatst. Ten tweede kan informatie op dvd's aan twee kanten worden opgenomen, met aan één kant twee lagen.

Rijst. 4.7. Cd-rom en dvd-rom

De eerste generatie dvd-rom-drives zorgde voor een leessnelheid van ongeveer 1,3 MB/s. Momenteel halen dvd-rom-drives met 16 snelheden leessnelheden tot 21 MB/sec.

Er zijn cd-r's en dvd-r's (R staat voor recordable) die goudkleurig zijn. Informatie op dergelijke schijven kan worden opgenomen, maar slechts eenmaal. Op cd-rw- en dvd-rw- (rw - herschrijfbare, herschrijfbare) schijven, die platina zijn getint, kan informatie vele malen worden opgenomen.

Voor het opnemen en herschrijven op schijven worden speciale cd-rw- en dvd-rw-stations gebruikt, die een laser hebben die krachtig genoeg is om de reflectiviteit van oppervlakken tijdens het schijfopnameproces te veranderen. Met dergelijke stations kunt u met verschillende snelheden informatie van schijven schrijven en lezen. Als u bijvoorbeeld een cd-rw-station '40x12x48' noemt, betekent dit dat het cd-r-schijven met een snelheid van 40x schrijft, cd-rw-schijven met een snelheid van 12x schrijft en deze met een snelheid van 48x leest.

Flash-geheugen. Flash-geheugen is een niet-vluchtig type geheugen waarmee u gegevens op microschakelingen kunt schrijven en opslaan. Flash-geheugenkaarten (Fig. 1.8) hebben geen bewegende delen, wat een hoge gegevensveiligheid garandeert bij gebruik in mobiele apparaten (laptopcomputers, digitale camera's, enz.).

Rijst. 4.8. Flash-geheugenkaarten

Flash-geheugen is een microschakeling in een kleine platte behuizing. Om informatie te lezen of te schrijven, wordt een geheugenkaart in speciale schijven geplaatst die in mobiele apparaten zijn ingebouwd of via een USB-poort op een computer zijn aangesloten. De informatiecapaciteit van geheugenkaarten kan oplopen tot 512 MB.

De nadelen van flashgeheugen zijn onder meer het feit dat er niet één standaard is en dat verschillende fabrikanten geheugenkaarten produceren die qua grootte en elektrische parameters onverenigbaar zijn met elkaar.

Vragen om over na te denken

1. Wat zijn de basisregels voor het opslaan en gebruiken van verschillende soorten media?

Praktische taken

4.4. Stel een vergelijkende tabel samen van de belangrijkste parameters van apparaten voor informatieopslag (capaciteit, wisselkoers, betrouwbaarheid van informatieopslag, opslagprijs van één megabyte).

Slecht Prima

Personal computer: extern geheugen

Extern geheugen is geheugen gerealiseerd in de vorm van externe, ten opzichte van het moederbord, apparaten met verschillende principes van informatieopslag en soorten media, ontworpen voor langdurige opslag van informatie. In het bijzonder wordt alle computersoftware in een extern geheugen opgeslagen. Externe geheugenapparaten kunnen zowel in de computersysteemeenheid als in afzonderlijke gevallen worden geplaatst. Fysiek wordt extern geheugen geïmplementeerd in de vorm van schijven. Opslagapparaten zijn opslagapparaten die zijn ontworpen voor langdurige (niet afhankelijk van de stroomvoorziening) opslag van grote hoeveelheden informatie. Opslagcapaciteiten zijn honderden keren groter dan RAM, of zelfs onbeperkt als het gaat om verwisselbare media.

Een schijf kan worden gezien als een verzameling media en de bijbehorende schijf. Maak onderscheid tussen schijven met verwisselbare en permanente media. Een aandrijving is de combinatie van een lees-schrijfmechanisme met bijbehorende elektronische regelcircuits. Het ontwerp wordt bepaald door het werkingsprincipe en het type drager. Een medium is een fysiek medium voor het opslaan van informatie, qua uiterlijk kan het schijf of tape zijn. Volgens het memorisatieprincipe worden magnetische, optische en magneto-optische media onderscheiden. Bandmedia kunnen alleen magnetisch zijn; in schijfmedia worden magnetische, magneto-optische en optische methoden gebruikt voor het opnemen en lezen van informatie.

De meest voorkomende zijn magnetische schijven, die zijn onderverdeeld in harde schijven (HDD's) en floppy disks (floppy disks), en optische schijven zoals cd-roms, cd-r's, cd-rw's en dvd-roms.

Harde schijven (HDD)

HDD is het belangrijkste apparaat voor langdurige opslag van grote hoeveelheden gegevens en programma's. Andere namen: harde schijf, harde schijf, HDD (Hard Disk Drive). Uiterlijk is de harde schijf een platte, hermetisch afgesloten doos, waarbinnen zich op een gemeenschappelijke as verschillende stijve ronde platen van aluminium of glas bevinden. Het oppervlak van een van de schijven is bedekt met een dunne ferromagnetische laag (een stof die reageert op een extern magnetisch veld), in feite worden de opgenomen gegevens erop opgeslagen. In dit geval wordt de opname uitgevoerd op beide oppervlakken van elke plaat (behalve de extreme) met behulp van een blok speciale magneetkoppen. Elke kop bevindt zich boven het werkoppervlak van de schijf op een afstand van 0,5-0,13 micron. Het schijvenpakket roteert continu en met een hoge frequentie (4500-10000 tpm), daarom is het mechanische contact van de koppen en schijven onaanvaardbaar.

De gegevensregistratie op de harde schijf gaat als volgt. Wanneer de stroom die door de kop gaat, verandert, verandert de sterkte van het dynamische magnetische veld in de opening tussen het oppervlak en de kop, wat leidt tot een verandering in het stationaire magnetische veld van de ferromagnetische delen van de schijfcoating. De leesbewerking vindt in omgekeerde volgorde plaats. De gemagnetiseerde deeltjes van de ferromagnetische coating zijn de oorzaak van de zelfinductieve elektromotorische kracht van de magneetkop. Elektromagnetische signalen die in dit geval ontstaan, worden versterkt en verzonden voor verwerking.

Het werk van de harde schijf wordt bestuurd door een speciaal hardware-logisch apparaat - een harde-schijfcontroller. Vroeger was dit een apart dochterbord dat via slots op het moederbord werd aangesloten. In moderne computers worden de functies van een harde-schijfcontroller uitgevoerd door speciale microschakelingen die zich in de chipset bevinden.

De schijf kan maximaal tien schijven hebben. Hun oppervlak is opgedeeld in cirkels die sporen worden genoemd. Elke track heeft zijn eigen nummer. Tracks met dezelfde nummers, boven elkaar op verschillende schijven, vormen een cilinder. De tracks op de schijf zijn verdeeld in sectoren (nummering begint bij één). De sector neemt 571 bytes in beslag: 512 is gereserveerd voor het opnemen van de benodigde informatie, de rest staat onder de kop (prefix), die het begin- en sectienummer en het einde (suffix) bepaalt, waar de controlesom wordt geschreven, wat nodig is om te verifiëren de integriteit van de opgeslagen gegevens. Sectoren en tracks worden gegenereerd wanneer de schijf wordt geformatteerd. Het formatteren wordt uitgevoerd door de gebruiker met behulp van speciale programma's. Er kan geen informatie naar een niet-geformatteerde schijf worden geschreven. Een harde schijf kan worden gepartitioneerd in logische stations. Dit is handig omdat het hebben van meerdere logische stations het gemakkelijker maakt om de gegevens op de harde schijf te structureren.

Er zijn een groot aantal verschillende modellen harde schijven van veel bedrijven zoals Seagate, Maxtor, Quantum, Fujitsu, enz. Om de compatibiliteit van harde schijven te garanderen, zijn normen ontwikkeld voor hun kenmerken, die de nomenclatuur van verbindingsgeleiders, hun plaatsing in adapterconnectoren en elektrische parameters van signalen bepalen. Gebruikelijk zijn de IDE (Integrated Drive Electronics) of ATA-interfacestandaarden en de productievere EIDE (Enhanced IDE) en SCSI (Small Computer System Interface). De eigenschappen van de interfaces waarmee de harde schijven op het moederbord worden aangesloten, bepalen in hoge mate de prestaties van moderne harde schijven.

Naast andere parameters die van invloed zijn op de prestaties van de HDD, moet het volgende worden opgemerkt:

schijfrotatiesnelheid - tegenwoordig worden EIDE-drives geproduceerd met een rotatiefrequentie van 4500-7200 rpm, en SCSI-drives - 7500-10.000 rpm;
cachegeheugencapaciteit - in alle moderne schijfstations is een cachebuffer geïnstalleerd, die de uitwisseling van gegevens versnelt; hoe groter de capaciteit, hoe groter de kans dat de cache de benodigde informatie bevat die niet van de schijf hoeft te worden gelezen (dit proces is duizenden keren langzamer); de capaciteit van de cachebuffer op verschillende apparaten kan variëren van 64 KB tot 2 MB;
gemiddelde toegangstijd is de tijd (in milliseconden) gedurende welke het kopblok van de ene cilinder naar de andere gaat. Hangt af van het ontwerp van de actuator en is ongeveer 10-13 milliseconden;
de vertragingstijd is de tijd vanaf het moment dat de kopeenheid op de gewenste cilinder is geplaatst tot het plaatsen van een specifieke kop op een specifieke sector, met andere woorden, het is de tijd om naar de gewenste sector te zoeken;
wisselkoers - bepaalt de hoeveelheid gegevens die gedurende bepaalde tijdsperioden van de schijf naar de microprocessor en in de tegenovergestelde richting kan worden overgedragen; de maximale waarde van deze parameter is gelijk aan de bandbreedte van de schijfinterface en hangt af van de gebruikte modus: PIO of DMA; in PIO-modus vindt gegevensuitwisseling tussen de schijf en de controller plaats met de directe deelname van de centrale processor, hoe hoger het PIO-modusnummer, hoe hoger de wisselkoers; werken in DMA-modus (Direct Memory Access) maakt het mogelijk gegevens rechtstreeks naar RAM over te dragen zonder tussenkomst van een processor; De gegevensoverdrachtsnelheid in moderne harde schijven varieert van 30-60 MB / s.

Diskettestations (floppydiskdrives)

De diskettedrive of diskdrive is ingebouwd in de systeemeenheid. Flexibele media voor diskettestations worden geproduceerd in de vorm van diskettes (een andere naam voor diskette). Eigenlijk is de drager een platte schijf met een speciale, vrij dichte film bedekt met een ferromagnetische laag en geplaatst in een beschermende envelop met een beweegbare vergrendeling in het bovenste deel. Diskettes worden voornamelijk gebruikt om snel kleine hoeveelheden informatie van de ene computer naar de andere over te zetten. Gegevens die op een diskette zijn opgenomen, kunnen worden beschermd tegen wissen of overschrijven. Verplaats hiervoor de kleine veiligheidsgrendel aan de onderkant van de diskette zodat er een open venster ontstaat. Om opname mogelijk te maken, moet deze vergrendeling worden teruggeschoven en moet het venster worden gesloten.

Het frontpaneel van de drive bevindt zich op het frontpaneel van de systeemeenheid; het heeft een zak die wordt afgesloten door een klep waarin een diskette wordt geplaatst, een knop voor het verwijderen van een diskette en een indicatielampje. De diskette wordt met de bovenste vergrendeling naar voren in de drive gestoken; hij moet in de drive-pocket worden gestoken en voorzichtig naar voren worden geduwd totdat hij vastklikt. De juiste plaatsingsrichting van de floppydisk is gemarkeerd met een pijl op de plastic behuizing. Om de diskette uit de drive te verwijderen, moet u op de knop ervan drukken. Het indicatielampje op de diskdrive geeft aan dat het apparaat bezig is (als het lampje brandt, wordt het niet aanbevolen om de diskette te verwijderen). In tegenstelling tot een harde schijf, wordt een schijf in een diskettestation alleen in rotatie gebracht na een lees- of schrijfopdracht, op andere momenten is deze in rust. De lees-schrijfkop maakt tijdens bedrijf mechanisch contact met het oppervlak van de diskette, wat leidt tot snelle slijtage van de diskettes.

Net als bij een harde schijf is het oppervlak van een floppydisk verdeeld in tracks, die op hun beurt zijn onderverdeeld in sectoren. Sectoren en sporen worden verkregen door een diskette te formatteren. Diskettes worden nu geformatteerd geleverd.

De belangrijkste parameters van een diskette zijn de technologische grootte (in inches), de opnamedichtheid en de totale capaciteit. Er zijn 3,5-inch diskettes en 5,25-inch diskettes (niet meer in gebruik) qua grootte. De opnamedichtheid kan eenvoudig SD (Single Density), dubbele DD (Double Density) en hoge HD (High Density) zijn. De standaard capaciteit van een 3,5-inch diskette is 1,44 MB, het is mogelijk om 720 KB diskettes te gebruiken. De huidige standaard is 3,5-inch high-density HD diskettes met een capaciteit van 1,44 MB.

Bij gebruik van een diskette dient u zich aan de volgende regels te houden:

raak het werkoppervlak van de diskette niet aan;
buig de diskette niet;
verwijder de metalen vergrendeling niet, een vuile diskette kan de koppen beschadigen;
houd diskettes uit de buurt van de bron van magnetische velden;
controleer de diskette voor gebruik op virussen met een antivirusprogramma.

optische stations

CD ROM drive

Sinds 1995 is een cd-rom-station opgenomen in de basisconfiguratie van een personal computer in plaats van 5,25-inch-stations. De afkorting CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory) vertaalt zich naar alleen-lezen opslagapparaat op basis van compact discs. Het werkingsprincipe van dit apparaat is om digitale gegevens te lezen met behulp van een laserstraal die wordt gereflecteerd door het oppervlak van de schijf. Als opslagmedium wordt een gewone cd gebruikt. Digitaal opnemen op een compact disc verschilt van opnemen op een magnetische schijf in hoge dichtheid, dus een standaard-cd heeft een capaciteit van ongeveer 650-700 MB. Dergelijke grote volumes zijn typisch voor multimedia-informatie (graphics, muziek, video), daarom worden cd-rom-drives geclassificeerd als multimediahardware. Naast multimedia-publicaties (e-books, encyclopedieën, muziekalbums, video's, computerspellen), diverse systeem- en applicatiesoftware van grote volumes (besturingssystemen, kantoorsuites, programmeersystemen, enz.)

Compact discs zijn gemaakt van transparant kunststof met een diameter van 120 mm. en een dikte van 1,2 mm. Op het kunststof oppervlak wordt een laag aluminium of goud gespoten. Bij massaproductie wordt informatie op een schijf vastgelegd door extrusie op het oppervlak van het spoor, in de vorm van een reeks groeven. Deze benadering biedt een binair gegevensbestand. Verdieping (put), oppervlakte (land). Logische nul kan worden weergegeven door een huisdier of een land. De logische eenheid wordt gecodeerd door de overgang tussen het huisdier en het land. Van het midden tot de rand van de cd is er een enkele track in de vorm van een spiraal van 4 micron breed met een pitch van 1,4 micron. Het oppervlak van de schijf is verdeeld in drie gebieden. De Lead-In bevindt zich in het midden van de schijf en wordt als eerste gelezen. Het bevat de inhoud van de schijf, de adressentabel van alle records, het schijflabel en andere service-informatie. Het middelste gebied bevat basisinformatie en neemt het grootste deel van de schijf in beslag. Lead-Out bevat de schijfeindemarkering.

Voor het stempelen is er een speciale prototypematrix (masterschijf) van de toekomstige schijf, die de sporen op het oppervlak drukt. Na het stempelen wordt een beschermende film van transparante vernis aangebracht op het oppervlak van de schijf.

Het cd-rom-station bevat:

een elektromotor die de schijf laat draaien;
een optisch systeem bestaande uit een laserzender, optische lenzen en sensoren en ontworpen om informatie van het schijfoppervlak te lezen;
een microprocessor die de mechanica van de drive, het optische systeem bestuurt en de gelezen informatie decodeert in binaire code.
De cd wordt rondgedraaid door een elektromotor. Een straal van een laserzender wordt gefocusseerd op het oppervlak van de schijf door middel van een optische systeemaandrijving. De bundel wordt gereflecteerd vanaf het oppervlak van de schijf en wordt door een prisma naar de sensor gevoerd. De lichtstroom wordt omgezet in een elektrisch signaal, dat naar een microprocessor wordt gestuurd, waar het wordt geanalyseerd en omgezet in binaire code.

Belangrijkste kenmerken van cd-rom:

gegevensoverdrachtsnelheid - gemeten in veelvouden van de snelheid van een audio-cd-speler (150 KB / sec) en kenmerkt de maximale snelheid waarmee het station gegevens naar het RAM van de computer overbrengt, bijvoorbeeld een cd-rom met 2 snelheden (2x cd -ROM) leest gegevens met een snelheid van 300 KB / sec., 50-snelheid (50x) - 7500 KB / sec.;
toegangstijd - de tijd die nodig is om informatie op de schijf te zoeken, gemeten in milliseconden.
Het grootste nadeel van standaard cd-rom's is het onvermogen om gegevens te schrijven, maar er zijn cd-r-schrijvers en cd-rw-herschrijfbare apparaten.

CD-R-station (opneembare cd)

Extern vergelijkbaar met cd-rom-drives en compatibel met hen in schijfformaten en opnameformaten. Hiermee kunt u eenmalig schrijven en een onbeperkt aantal leesbewerkingen uitvoeren. De gegevensregistratie gebeurt met speciale software. De schrijfsnelheid van moderne cd-r-drives is 4x-8x.

CD-RW-station (CD-ReWritable)

Ze worden gebruikt voor herbruikbare gegevensregistratie en u kunt eenvoudig nieuwe informatie aan de vrije ruimte toevoegen of de schijf volledig overschrijven met nieuwe informatie (de vorige gegevens worden vernietigd). Net als bij cd-r-stations moet u, om gegevens te schrijven, speciale programma's in het systeem installeren en het opnameformaat is compatibel met een gewone cd-rom. De schrijfsnelheid van moderne CD-RW-drives is 2x-4x.

OpslagapparaatDVD (digitale videoschijf)

Digitale videolezer. Uiterlijk is een dvd vergelijkbaar met een gewone cd-rom (diameter - 120 mm, dikte 1,2 mm), maar verschilt ervan doordat tot 4,7 GB op één kant van een dvd kan worden opgenomen, en tot 9,4 GB. In het geval van het gebruik van een opnameschema met twee lagen, kan één zijde al aan beide zijden tot respectievelijk 8,5 GB aan informatie bevatten - ongeveer 17 GB. Dvd's zijn herschrijfbaar.

De belangrijkste factor die het wijdverbreide gebruik van cd-r-, cd-rw- en dvd-stations in de weg staat, zijn de hoge kosten van zowel zichzelf als verwisselbare media.

Controlevragen

Wat is extern geheugen? Welke soorten extern geheugen ken je?

Wat is een harde schijf? Waar is het voor? Welke capaciteit hebben moderne harde schijven?

Hoe worden lees- en schrijfbewerkingen uitgevoerd op de HDD?

Wat is de formatteringsbewerking voor magnetische schijven?

Welke soorten standaard schijfinterfaces zijn er?

Welke parameters beïnvloeden de prestaties van de harde schijf? Hoe?

Wat is een diskette? Wat zijn de overeenkomsten en verschillen tussen het en een harde schijf?

Welke regels moeten worden gevolgd bij het gebruik van een diskette?

Welke soorten optische stations ken je? Hoe verschillen ze van elkaar?

Hoe wordt informatie van cd's gelezen?

Hoe wordt de gegevensoverdrachtsnelheid gemeten in optische opslagmedia?

Op deze pagina gaan we het hebben over onderwerpen als: , Extern computergeheugen, optische stations, Flash-geheugen,Flash-drives.

Extern computergeheugen, externe opslagapparaten.

Extern computergeheugen of VCU - een belangrijk onderdeel van een elektronische computer, die programma's en gegevens op de lange termijn op verschillende opslagmedia opslaat. Externe opslagapparaten(VCU) - kan worden ingedeeld volgens een aantal kenmerken: door het type media, door het type constructie, door het principe van het schrijven en lezen van informatie, door de toegangsmethode, enz. Bovendien, onder vervoerder wordt opgevat als een materieel object dat informatie kan opslaan.

Eigenschappen extern geheugen:

VCU is niet-vluchtig, de integriteit van de inhoud is niet afhankelijk van het feit of de computer is in- of uitgeschakeld.
In tegenstelling tot RAM, extern geheugen heeft geen directe verbinding met de processor.

Het externe geheugen omvat:

harde schijf - harde schijven.
NGMD - diskettestations.
GCD- optische stations(cd-r, cd-rw, dvd).
NML- magneetbandstations(slingers).
Flash-drives.

Opslagapparaten- dit is opslagapparaten ontworpen voor langdurige (dat wil zeggen stroomonafhankelijke) opslag van grote hoeveelheden informatie.

Naast het belangrijkste kenmerk - informatiecapaciteit - schijfstations worden gekenmerkt door twee andere indicatoren: toegangstijd en snelheid van het lezen van opeenvolgende bytes.

Flash-drives.

Flash-geheugen(eng. Flash-geheugen) - een soort solid-state halfgeleider niet-vluchtig herschrijfbaar geheugen. Flash-geheugen kan zo vaak worden gelezen als u wilt, maar u kunt slechts een beperkt aantal keren naar een dergelijk geheugen schrijven (meestal ongeveer 10.000 keer). Ondanks het feit dat er zo'n beperking is, is 10 duizend herschrijfcycli veel meer dan een diskette of cd-rw aankan.

Flash-geheugen vooral bekend om zijn gebruik in USB Flash Drive. USB Flash Drive (in computertaal, een flashstation of potlood) is een opslagmedium dat Flash-geheugen voor gegevensopslag en aangesloten op een computer of ander leesapparaat via een standaard USB-connector. USB Flash Drive wordt ook wel USB genoemd Geheugenkaart.

Flash-kaarten werd in de jaren 2000 enorm populair vanwege hun compactheid, het gemak van het herschrijven van bestanden en een grote hoeveelheid geheugen (van 32 MB tot 64 GB). Het belangrijkste doel: opslag, overdracht en uitwisseling van gegevens, back-up, laden van besturingssystemen (LiveUSB), enz.

Flash-geheugen Het wordt veel gebruikt in draagbare apparaten die worden aangedreven door batterijen en accu's - digitale camera's en camcorders, digitale spraakrecorders, MP3-spelers, PDA's, mobiele telefoons, maar ook smartphones en communicators. Bovendien wordt het gebruikt om firmware op te slaan in verschillende controller-apparaten.

Opmerking

Een van de eerste, JetFlash-flashdrives in 2002, werd gelanceerd door het Taiwanese concern Transcend ...

Hebben flashdrives er zijn geen bewegende delen, meestal zijn het rechthoekige patronen van vorm. Om informatie op te slaan, gebruiken ze gespecialiseerde geheugenmicroschakelingen met metallisatie (metaalnitride), gemaakt met behulp van Flash-technologie. Ze worden conventioneel schijven genoemd, omdat: flashdrives de functionaliteit van de HDD volledig nabootsen.

Eigenlijk, flashdrives - dit zijn "semi-permanente" opslagapparaten, die informatie wissen, lezen en schrijven die worden uitgevoerd door elektrische signalen (in tegenstelling tot andere ROM's, waarin deze acties worden uitgevoerd door een laserstraal of puur mechanisch - "knipperen"). Het aantal cycli van het herschrijven van informatie in dezelfde cel y Flash-geheugen beperkt, maar meestal meer dan 1 miljoen - deze waarde wordt soms aangegeven in het microcircuitpaspoort.

Optische schijven.

Optische schijfstations zijn onderverdeeld in:

CD-ROM - Compact Disk Read Only Memory, niet-herschrijfbare laser-optische schijven of CD-ROM's.
CD-R - Compact Disk Recordable, CD-RW (ook wel CD-WORM - CD Write Once, Read Many en CD-WO - CD Write Once genoemd).
CD-RW - CD Rewritable, compact discs herschrijfbaar, herschrijfbaar (ze werden vroeger CD-E - CD Erasable - Erasable genoemd).
DVD-ROM - Digitale veelzijdige schijf Alleen-lezen geheugen, niet-herschrijfbare digitale veelzijdige schijven.
DVD-R - Opneembare, eenmaal beschrijfbare digitale veelzijdige schijven.
DVD-RW - DVD Rewritable of DVD-RAM - DVD Read Access Memory, digitale herschrijfbare veelzijdige schijven.

Opmerking

Digitale videoschijven verschenen voor het eerst in 1996. Dvd's hebben de afmetingen van gewone cd-rom's, maar een veel grotere capaciteit, die tientallen GB bereikt ...

DVD - Digital Versatile Disk, digitale veelzijdige schijf (soms Digital Video Disk, digitale videoschijf genoemd). Fysiek is een dvd dezelfde bekende 4,72" schijf (er is ook een 3,5" standaard) en 0,05" dik. Net als een cd verslijt hij bijna niet na verloop van tijd, is hij ongevoelig voor magnetische en infrarode straling.

Maar dvd maakt gebruik van enkellaagse en dubbellaagse, enkelzijdige en dubbelzijdige gecomprimeerde opnames. Verdichting van gegevensregistratie op dvd werd bereikt door de diameter van de schrijf-leesstraal (groen-blauwe laser) te halveren, terwijl de punten zelf (pits) werden verkleind, de afstand tussen aangrenzende punten op het spoor werd verkleind en het aantal van sporen neemt toe. Alleen door de opnamedichtheid te verhogen, kon de capaciteit meer dan verviervoudigd worden.

Het eenvoudigste type opneembare dvd is dvd-r, waarmee informatie één keer naar een medium kan worden geschreven, gevolgd door herhaald lezen. De herschrijfbare dvd-indelingen zijn dvd-ram en dvd-rw. Er zijn ook andere herschrijfbare dvd-indelingen: ASMO, MMVF, enz.

De kenmerken van sommige soorten dvd's worden weergegeven in de onderstaande tabel:

De computer dient om de efficiëntie van iemands werk te vergroten. Maar welke waarde zou het hebben als het geen gegevens zou kunnen opslaan? Hierin wordt hij geholpen door de hoofd- en externe (lange termijn) En hoewel het hoofdonderwerp van het artikel de tweede is, zal voor de volledigheid een sectie binnen het artikel aan de eerste worden gewijd.

Wat is hoofdgeheugen?

Het bevat:

Werkgeheugen. Het is vluchtig en wanneer de computer wordt uitgeschakeld, verdwijnt alle informatie die erop was opgeslagen.
Het is niet-vluchtig. Het bevat informatie die niet mag veranderen. Allereerst omvat het de pc-configuratie en software, die de componentapparaten test voordat het besturingssysteem wordt geladen. Het herbergt ook een van de belangrijkste componenten - het basis I / O-systeem dat bekend staat als BIOS. Opgemerkt moet worden dat ROM's en computers veel gemeen hebben. Maar vanwege het verschil in het belang van de opgeslagen informatie, zijn ze gescheiden.

Extern geheugen

Dit is de naam van de plaats waar verschillende gegevens worden opgeslagen voor langdurige opslag die momenteel niet worden gebruikt door het operationele onderdeel van de computer. Denk hierbij aan diverse programma's, rekenresultaten, teksten, etc.

Extern geheugen is niet-vluchtig. Het is ook handig om het te vervoeren in gevallen waar computers niet zijn aangesloten op een lokaal of wereldwijd netwerk. Om met extern geheugen te werken, heb je een schijf nodig. Dit is een speciaal apparaat(en) dat opname- en uitleesinformatie geeft. Ook noodzakelijk zijn opslagmechanismen - media.

Een belangrijk verschil tussen langetermijngeheugen en RAM is dat het geen directe verbinding heeft met de processor. Dit brengt bepaalde ongemakken met zich mee in de vorm van de noodzaak om de structuur van de pc te compliceren. Daarom werken het RAM-geheugen en het langetermijngeheugen van een computer samen: van de tweede worden gegevens naar de eerste overgebracht en vervolgens via de cache of rechtstreeks naar de processor.

Wat zit er in het externe geheugen?

Om te begrijpen waar we mee te maken hebben, is het noodzakelijk om de gegevens van het externe geheugenapparaat voor te stellen. Het omvat dus:

Harde schijven. Grootte wordt gebruikt als een maat voor de hoeveelheid informatie die op een computer kan worden opgeslagen.
Schijven op verouderd. Wordt gebruikt om programma's en documenten over te dragen tussen computers.
Compacte schijfstations. Wordt gebruikt om grote hoeveelheden gegevens op te slaan.
Flash-drives. Ze worden gebruikt om grote hoeveelheden gegevens op te slaan in kleine objecten.
Extern geheugen verwijst naar alle andere opslagapparaten die gemakkelijk naar andere computers kunnen worden verplaatst. In de regel zijn ze verouderd en uit de handel.

Wij classificeren

Opslagapparaten zijn onderverdeeld in typen en categorieën. De principes van hun werking, operationele en technische, softwarematige, fysieke en andere kenmerken worden als hoeksteen genomen. Elk apparaat heeft zijn eigen technologie voor het opnemen / opslaan / reproduceren van digitale informatie. De belangrijkste kenmerken die belangrijk zijn voor gebruikers (ze kunnen er ook naar worden ingedeeld):

Wisselkoers gegevens.
Informatie capaciteit.
Betrouwbaarheid van gegevensopslag.
Prijs.

Het is in deze parameters dat opslagapparaten verschillen. Natuurlijk zijn er nog veel verschillende kenmerken, maar die zijn alleen interessant voor professionals.

Magnetische apparaten

Het werkingsprincipe van deze apparaten is gebaseerd op informatieopslag, waarbij gebruik wordt gemaakt van de magnetische eigenschappen van materialen. In de apparaten zelf zijn er in de regel componenten die verantwoordelijk zijn voor het lezen / schrijven en een magnetisch medium waarop alles wordt opgeslagen. De laatste is onderverdeeld in typen, afhankelijk van hun fysieke en technische kenmerken en prestatiekenmerken. Meestal worden tape- en schijfapparaten onderscheiden. Ze hebben een gemeenschappelijke technologie: informatie wordt bijvoorbeeld aangebracht en uitgelezen door middel van magnetisatie door een wisselend magnetisch veld. Deze processen worden meestal uitgevoerd langs concentrische velden. Dit zijn speciale sporen die zich langs het hele vlak van het roterende medium bevinden. De opname vindt plaats in een digitale code.

Magnetisatie wordt bereikt door het gebruik van lees-/schrijfkoppen. Ze vertegenwoordigen ten minste twee gecontroleerde magnetische circuits met kernen. Op hun wikkelingen wordt een wisselspanning aangelegd. Als de waarde verandert, geldt hetzelfde voor de richting van de magnetische veldlijnen. Wanneer dit proces plaatsvindt, verandert de waarde van de informatiebit van 0 naar 1 of van 1 naar 0. Dit is hoe dit langetermijngeheugenapparaat van een computer werkt.

Ondanks de schijnbare complexiteit en traagheid van een dergelijk schema, durven we u te verzekeren dat deze aannames onterecht zijn. Dus een computer van moderne harde magnetische schijven kan op bepaalde tijdstippen enorme hoeveelheden informatie extraheren. Als we de efficiëntiecoëfficiënt afleiden, zullen de efficiëntiecoëfficiënten die de afgelopen jaren zijn vrijgegeven, honderden en duizenden keren hoger zijn dan die van twee decennia geleden.

Organisatie

De gegevens voor het besturingssysteem zijn georganiseerd en gecombineerd in sectoren en tracks. De laatste, in de hoeveelheid van veertig of tachtig stukjes, zijn smalle concentrische ringen op de schijf. Elke track is verdeeld in afzonderlijke delen die sectoren worden genoemd. Bij het lezen of schrijven wordt altijd een geheel getal gelezen. En dit is niet afhankelijk van de hoeveelheid informatie die wordt opgevraagd. De grootte van één sector is 512 bytes.

Maak uzelf ook vertrouwd met de term cilinder. Dit is de naam van het totale aantal sporen waaruit informatie kan worden gelezen zonder de koppen te bewegen. Een datacel (of cluster) is het kleinste gebied van een schijf dat door het besturingssysteem wordt gebruikt om bestanden te schrijven. Meestal worden ze opgevat als een of meer sectoren.

Over aandrijvingen. Harde schijven

Harde schijven zijn voor ons van het grootste belang om met moderne computers als informatieopslagplaatsen te werken. Ze combineren vaak de media, het lees-/schrijfapparaat en het interfacedeel (vaak ook wel de controller genoemd) in één pakket. Dergelijke apparaten worden gecombineerd in speciale kamers, waar ze zich op dezelfde as bevinden en werken met de hoofdeenheid en een gemeenschappelijk aandrijfmechanisme. Harde schijven zijn momenteel de apparaten met de meeste capaciteit - tegenwoordig kunnen maar weinig mensen worden verrast door de informatieopslag van 1 of zelfs 10 Terabyte. Maar dit heeft nog steeds invloed op de snelheid van de operatie. Dus als het werk net begint, kan het lezen van gegevens meer dan een dozijn seconden duren. Hoewel, in vergelijking met oudere modellen, de vooruitgang in prestaties duidelijk is.

Over opslag: draagbare apparaten

Harde schijven, zoals herhaaldelijk is benadrukt, kunnen aanzienlijke hoeveelheden gegevens opslaan, maar het is niet eenvoudig om ze van de ene computer naar de andere te verplaatsen. En hier komen draagbare apparaten te hulp.

Dit zijn speciale mechanismen waarmee u zonder noemenswaardige problemen gegevens tussen verschillende computers kunt uitwisselen. Hun externe geheugencapaciteit is niet zo groot als die van harde schijven, maar dankzij het gemak van transport en aansluiting (en dan het lezen van informatie) hebben ze hun niche gevonden. Nu zijn de meest populaire twee soorten van dergelijke apparaten: flashdrives en elk van hen heeft zijn eigen voor- en nadelen, maar er is al lang een tendens in de wereld voor geleidelijke opname door het eerste type apparaten.

Conclusie

Zoals je kunt zien, behoren nogal wat verschillende apparaten tot het langetermijngeheugen van een computer. Ze bieden allemaal gegevensopslag voor een aanzienlijke periode, evenals de mogelijkheid om ze op te halen.

Samenvattend kunnen we stellen dat het langetermijngeheugen van de computer de functionaliteit die eraan is toegewezen volledig vervult.

Extern computergeheugen.
De belangrijkste soorten extern geheugen.

Het belangrijkste doel van extern computergeheugen is de langetermijnopslag van een groot aantal verschillende bestanden (programma's, gegevens, enz.). Het apparaat dat zorgt voor het opnemen / lezen van informatie wordt een schijf genoemd en informatie wordt opgeslagen op media. De meest voorkomende zijn schijven van de volgende typen:

Floppy disk drives (floppy disks) van twee verschillende typen, ontworpen voor schijven met een diameter van 5,25" (capaciteit 1,2 MB) en schijven met een diameter van 3,5" (capaciteit 1,44 MB);
Harde schijven (HDD) met informatiecapaciteit van 1 tot tientallen GB;
cd-rom-drives met een capaciteit van 640 MB;
Dvd-rom-drives tot 17 GB.

Voor de gebruiker zijn enkele indicatoren essentieel: informatiecapaciteit, snelheid van informatie-uitwisseling, betrouwbaarheid van de opslag, enz. (zie tafel).

Het vastleggen, opslaan en lezen van informatie is gebaseerd op twee fysieke principes: , magnetisch en optisch.

In HDD en HDD wordt het gebruikt magnetisch beginsel. Bij de magnetische methode wordt met behulp van magneetkoppen informatie op een magnetisch medium (een met ferromagnetische lak beklede schijf) vastgelegd.

Tijdens het opnemen beweegt de kop met een zachtmagnetische materiaalkern (lage remanente magnetisatie) langs de magnetische laag van de hardmagnetische drager (hoge remanente magnetisatie). Elektrische impulsen creëren een magnetisch veld in het hoofd, dat de elementen van de drager opeenvolgend (1) of niet magnetiseert (0).

Bij het uitlezen van informatie veroorzaken de gemagnetiseerde delen van de drager een stroompuls in de magneetkop (het fenomeen van elektromagnetische inductie).

De opslagmedia zijn schijfvormig en passen in een dikke papieren envelop (5, 25 ") of plastic koffer (3,5"). Er is een gat (of een grijper) in het midden van de schijf om de schijf in de aandrijving te roteren met een constante hoeksnelheid van 300 tps.

De beschermende envelop (body) heeft een langwerpig gat waardoor informatie wordt gelezen/geschreven. Er is een kleine uitsparing aan de zijkant van de floppydisks (5,25 "), waardoor opnemen mogelijk is. Als de uitsparing is bedekt met een ondoorzichtige sticker, wordt opnemen onmogelijk (de schijf is beveiligd). Op 3,5-inch diskettes wordt schrijfbeveiliging geboden door een veiligheidsvergrendeling in de linkerbenedenhoek van de plastic behuizing.

De schijf moet worden geformatteerd, d.w.z. de fysieke en logische structuur van de schijf moet worden gemaakt. Tijdens het formatteren worden op de schijf concentrische sporen gevormd, die in sectoren zijn verdeeld; hiervoor plaatst de aandrijfkop op bepaalde plaatsen op de schijf track- en sectorlabels.

Harde magnetische schijven bestaat uit verschillende schijven die op één as zijn geplaatst en met een hoge hoeksnelheid (enkele duizenden omwentelingen per minuut) roteren, ingesloten in een metalen behuizing. Een grote informatiecapaciteit van harde schijven wordt bereikt door het aantal tracks op elke schijf te verhogen tot enkele duizenden, en het aantal sectoren per track tot enkele tientallen. De hoge hoeksnelheid van de rotatie van de schijven maakt het mogelijk om een hoge lees-/schrijfsnelheid te bereiken (meer dan 5 Mb/s).

CD -ROM schijven gebruiken optiek het principe van het lezen van informatie. Informatie op een cd-rom-schijf is opgenomen op één spiraalvormig spoor (zoals op een grammofoonplaat), met afwisselende secties met verschillende reflectiviteit. De laserstraal raakt het oppervlak van de roterende CD-ROM-schijf, de intensiteit van de gereflecteerde straal komt overeen met waarden van 0 of 1. Met behulp van een fotoconverter worden ze omgezet in een reeks elektrische pulsen.

De snelheid waarmee informatie in een cd-rom-station wordt gelezen, hangt af van de rotatiesnelheid van de schijf. De eerste cd-rom-drives waren single-speed en hadden een leessnelheid van 150 Kb/s, tegenwoordig komen 24-speed cd-rom-drives steeds vaker voor, die een leessnelheid van informatie bieden tot 3,6 Mb/s.

De informatiecapaciteit van een cd-romschijf kan tot 640 MB bedragen. Cd-rom-schijven worden geproduceerd door te stempelen (witte schijven) of gebrand (gele schijven) op speciale apparaten die cd-recorders worden genoemd.

DVD -ROM schijven (digitale videoschijven) hebben een veel grotere informatiecapaciteit (tot 17 GB), omdat informatie kan aan twee kanten worden geschreven, in twee lagen aan één kant, en de sporen zelf zijn dunner.

De eerste generatie dvd-rom-drives zorgde voor een leessnelheid van ongeveer 1,3 MB/s. Momenteel halen dvd-roms met 5 snelheden leessnelheden tot 6,8 MB/sec.

Bestaat CD -R en DVD-R discs (R - recordable), die goudkleurig zijn. Speciale cd-r- en dvd-r-stations hebben een laser die krachtig genoeg is, die tijdens het opnemen van informatie de reflectie van delen van het oppervlak van de schijf die wordt opgenomen, verandert. Informatie op dergelijke schijven kan slechts één keer worden opgenomen.

Er zijn ook CD -RW en DVD-RW schijven (RW - Rewritable, rewritable), die een "platina" tint hebben. Speciale cd-rw- en dvd-rw-stations tijdens het opnemen van informatie veranderen ook de reflectiviteit van bepaalde delen van het schijfoppervlak, maar informatie op dergelijke schijven kan vele malen worden opgenomen. Voor het overschrijven wordt de opgenomen informatie "gewist" door delen van het schijfoppervlak met een laser te verwarmen.