Основное устройство долговременного хранения информации

Носители информации

Основное устройство долговременного хранения информации

Носитель информации (информационный носитель) – любой материальный объект, используемый человеком для хранения информации. Это может быть, например, камень, дерево, бумага, металл, пластмассы, кремний (и другие виды полупроводников), лента с намагниченным слоем (в бобинах и кассетах), фотоматериал, пластик со специальными свойствами (напр., в оптических дисках) и т. д., и т. п.

Носителем информации может быть любой объект, с которого возможно чтение (считывание) имеющейся на нём информации.

Носители информации применяются для:

  • записи;
  • хранения;
  • чтения;
  • передачи (распространения) информации.

Зачастую сам носитель информации помещается в защитную оболочку, повышающую его сохранность и, соответственно, надёжность сохранения информации (например, бумажные листы помещают в обложку, микросхему памяти – в пластик (смарт-карта), магнитную ленту – в корпус и т. д.).

К электронным носителям относят носители для однократной или многократной записи (обычно цифровой) электрическим способом:

  • оптические диски (CD-ROM, DVD-ROM, Blu-ray Disc);
  • полупроводниковые (флеш-память, дискеты и т. п.); 
  • CD-диски (CD – Compact Disk, компакт диск), на который может быть записано до 700 Мбайт информации;
  • DVD-диски (DVD – Digital Versatile Disk, цифровой универсальный диск), которые имеют значительно большую информационную ёмкость (4,7 Гбайт), так как оптические дорожки на них имеют меньшую толщину и размещены более плотно;
  • диски HR DVD и Blu-ray, информационная ёмкость которых в 3–5 раз превосходит информационную ёмкость DVD-дисков за счёт использования синего лазера с длиной волны 405 нанометров.

Электронные носители имеют значительные преимущества перед бумажными (бумажные листы, газеты, журналы):

  • по объёму (размеру) хранимой информации;
  • по удельной стоимости хранения;
  • по экономичности и оперативности предоставления актуальной (предназначенной для недолговременного хранения) информации;
  • по возможности предоставления информации в виде, удобном потребителю (форматирование, сортировка).

Есть и недостатки:

  • хрупкость устройств считывания;
  • вес (масса) (в некоторых случаях);
  • зависимость от источников электропитания;
  • необходимость наличия устройства считывания/записи для каждого типа и формата носителя.

Накопитель на жёстких магнитных дисках или НЖМД (англ. hard (magnetic) disk drive, HDD, HMDD), жёсткий диск – запоминающее устройство (устройство хранения информации), основанное на принципе магнитной записи. Является основным накопителем данных в большинстве компьютеров.

В отличие от «гибкого» диска (дискеты), информация в НЖМД записывается на жёсткие пластины, покрытые слоем ферромагнитного материала – магнитные диски. В НЖМД используется одна или несколько пластин на одной оси.

Считывающие головки в рабочем режиме не касаются поверхности пластин благодаря прослойке набегающего потока воздуха, образующейся у поверхности при быстром вращении. Расстояние между головкой и диском составляет несколько нанометров (в современных дисках около 10 нм), а отсутствие механического контакта обеспечивает долгий срок службы устройства.

При отсутствии вращения дисков головки находятся у шпинделя или за пределами диска в безопасной («парковочной») зоне, где исключён их нештатный контакт с поверхностью дисков.

Также, в отличие от гибкого диска, носитель информации обычно совмещают с накопителем, приводом и блоком электроники. Такие жёсткие диски часто используются в качестве несъёмного носителя информации.

Оптические (лазерные) диски в настоящее время являются наиболее популярными носителями информации. В них используется оптический принцип записи и считывания информации с помощью лазерного луча.

DVD-диски могут быть двухслойными (емкость 8,5 Гбайт), при этом оба слоя имеют отражающую поверхность, несущую информацию. Кроме того, информационная емкость DVD-дисков может быть еще удвоена (до 17 Гбайт), так как информация может быть записана на двух сторонах.

Накопители оптических дисков делятся на три вида:

  • без возможности записи – CD-ROM и DVD-ROM (ROM – Read Only Memory, память только для чтения). На дисках CD-ROM и DVD-ROM хранится информация, которая была записана на них в процессе изготовления. Запись на них новой информации невозможна;
  • с однократной записью и многократным чтением – CD-R и DVD±R (R – recordable, записываемый). На дисках CD-R и DVD±R информация может быть записана, но только один раз;
  • с возможностью перезаписи – CD-RW и DVD±RW (RW – Rewritable, перезаписываемый). На дисках CD-RW и DVD±RW информация может быть записана и стерта многократно.

Основные характеристики оптических дисководов:

  • емкость диска (CD – до 700 Мбайт, DVD – до 17 Гбайт)
  • скорость передачи данных от носителя в оперативную память – измеряется в долях, кратных скорости 150 Кбайт/сек для CD-дисководов;
  • время доступа – время, нужное для поиска информации на диске, измеряется в миллисекундах (для CD 80–400 мс).

В настоящее время широкое распространение получили 52х-скоростные CD-дисководы – до 7,8 Мбайт/сек. Запись CD-RW дисков производится на меньшей скорости (например, 32х-кратной). Поэтому CD-дисководы маркируются тремя числами «скорость чтения х скорость записи CD-R х скорость записи CD-RW» (например, «52х52х32»).
DVD-дисководы также маркируются тремя числами (например, «16х8х6»).

При соблюдении правил хранения (хранение в футлярах в вертикальном положении) и эксплуатации (без нанесения царапин и загрязнений) оптические носители могут сохранять информацию в течение десятков лет.

Флеш-память (flash memory) – относится к полупроводникам электрически перепрограммируемой памяти (EEPROM).

Благодаря техническим решениям, невысокой стоимости, большому объёму, низкому энергопотреблению, высокой скорости работы, компактности и механической прочности, флеш-память встраивают в цифровые портативные устройства и носители информации.

 Основное достоинство этого устройства в том, что оно энергонезависимое и ему не нужно электричество для хранения данных. Всю хранящуюся информацию во флэш-памяти можно считать бесконечное количество раз, а вот количество полных циклов записи, к сожалению, ограничено.

У флеш-памяти есть как свои преимущества перед другими накопителями (жесткие диски и оптические накопители), так и свои недостатки, с которыми вы можете познакомиться из таблицы, расположенной ниже.

Тип накопителяПреимуществаНедостатки
Жесткий дискБольшой объём хранимой информации. Высокая скорость работы. Дешевизна хранения данных (в расчете на 1 Мбайт)Большие габариты. Чувствительность к вибрации. Шум. Тепловыделение
Оптический дискУдобство транспортировки. Дешевизна хранения информации. Возможность тиражированияНебольшой объём. Нужно считывающее устройство. Ограничения при операциях (чтение, запись). Невысокая скорость работы. Чувствительность к вибрации. Шум
Флеш-памятьВысокая скорость доступа к данным. Экономное энергопотребление. Устойчивость к вибрациям. Удобство подключения к компьютеру. Компактные размерыОграниченное количество циклов записи

Источник: https://mosmetod.ru/centr/proekty/pokoleniya-it/nositeli-informatsii.html

Внутренняя и внешняя память компьютера

Основное устройство долговременного хранения информации

Память компьютера

Системная память

Долговременная память

Системная (внутренняя) память компьютера

Для реализации функции хранения информации в компьютере используются следующие основные типы памяти:

  • Кэш память
  • ПЗУ
  • Оперативная память (ОЗУ )
  • Долговременная (внешняя) память .

Первые три типа памяти образуют внутреннюю (системную) память компьютера. Основными характеристиками любого типа памяти являются объем , время доступа и плотность записи информации .

Системная (внутренняя) память компьютера

Объем памяти — это максимальное количество информации, которое может быть помещено в эту память . Объем памяти из­ меряется в килобайтах, мегабайтах, гигабайтах.

Время доступа к памяти — это минимальное время, достаточное для размещения в памяти единицы информации . Время доступа обычно измеряется в наносекундах (наносекунда — это одна миллиардная часть секунды).

Плотность записи информации представляет собой количество информации, записанной на единице поверхности носителя .

Системная (внутренняя) память компьютера.Кэш-память

Кэш-память является элементом микропроцессора . (сказано ранее).

Физически кэш-память основана на микросхемах статической памяти SRAM.

Статическая память работает гораздо быстрее динамической , но к ее недостаткам относятся высокая стоимость и низкая плотность хранения информации .

Эти два недостатка не позволяют использовать статическую память в качестве ОЗУ .

Системная (внутренняя) память компьютера.

Постоянно запоминающее устройство (ПЗУ)

ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) — энергонезависимая память , используемая только для чтения.

Данный вид памяти используется для хранения только такой информации, которая обычно не меняется в ходе эксплуатации компьютера. Типичным примером использования ПЗУ является хранение в нем базового программного обеспечения, используемого при загрузке компьютера (BIOS). Микросхемы ПЗУ располагаются на материнской плате.

Из всех трех типов системной памяти ПЗУ имеет самое большое время доступа, т.е. является наиболее медленной. Ее объем равен 128 или 256 Кбайт.

Системная (внутренняя) память компьютера.

ОПЕРАТИВНОЕ запоминающее устройство (оЗУ)

ОЗУ (оперативное запоминающее устройство) — энергозависимая память, применяемая для временного хранения команд и данных, необходимых процессору для выполнения текущих операций.

Как вы уже знаете, наименьшей частицей памяти является бит , в котором хранится либо 0, либо 1.

Отдельные биты объединяются в ячейки, каждая из которых имеет свой адрес, поэтому процессор при необходимости может обратиться к любой ячейке за одну операцию. Минимальной адресуемой ячейкой оперативной памяти является байт .

Для выбора нужной ячейки используется ее адрес, передаваемый по адресной шине.

Системная (внутренняя) память компьютера.

ОПЕРАТИВНОЕ запоминающее устройство (оЗУ)

Физически ОЗУ строится на микросхемах динамической памяти DRAM . В динамической памяти ячейки построены на основе областей с накоплением зарядов (конденсаторов), занимающих гораздо меньшую площадь, чем триггеры, и практически не потребляющих энергии при хранении.

При записи бита в такую ячейку в ней формируется электрический заряд, сохраняющийся в течение 2-4 миллисекунд. Но для сохранения заряда ячейки необходимо постоянно регенерировать (перезаписывать) ее содержимое .

Системная (внутренняя) память компьютера.

ОПЕРАТИВНОЕ запоминающее устройство (оЗУ)

В связи с этим скорость доступа к ячейкам ОЗУ ниже, чем к статической памяти . Для создания ячейки динамической памяти достаточно всего одного транзистора и одного конденсатора, поэтому она дешевле статической памяти и имеет большую плотность упаковки .

Системная (внутренняя) память компьютера.

ОПЕРАТИВНОЕ запоминающее устройство (оЗУ)

Оперативная память изготавливается в виде небольших печатных плат с рядами контактов, на которых размещаются интегральные схемы памяти.

Модули памяти различаются по размеру и количеству контактов (в зависимости от типа используемой памяти), а также по быстродействию и объему.

Объемы оперативной памяти современных компьютеров могут измеряться несколькими гигабайтами (в среднем от 1 до 8 Гбайт).

Долговременная (внешняя) память компьютера

Долговременная (внешняя) память — это энергонезависимая память , предназначенная для длительного хранения информации.

Процессор не имеет прямого доступа к содержимому внешней памяти. Чтобы процессор мог обработать данные из долговременной памяти, они должны быть сначала загружены в оперативную память. В настоящее время к основным устройствам долговременной памяти относятся жесткие магнитные диски, накопители на оптических дисках, устройства флеш-памяти.

Ранее для длительного хранения информации использовались также магнитные ленты, дискеты, магнитооптические диски.

Долговременная (внешняя) память компьютера

Жесткий магнитный диск

Основным устройством внешней памяти является жесткий магнитный диск . Внутри жест-кого диска находятся одна или несколько плас-тин, насаженных на общий шпиндель . Данные записываются на обеих сторонах каждой пластины.

Запись и чтение информации осуществляются с помощью головок чтения/записи . Под пластинами располагается двигатель, который вращает их с достаточно большой скоростью.

Первые жесткие диски имели скорость вращения 3600 rpm. В современных жестких дисках скорость вращения возросла до 7200, 10 000 и 15 000 оборотов в минуту.

Долговременная (внешняя) память компьютера

Жесткий магнитный диск

В процессе записи цифровая информация, хранящаяся в оперативной памяти , преобразуется в переменный электрический ток , который поступает на магнитную головку, а затем передается на магнитный диск , но уже в виде магнитного поля .

Перед использованием жесткого диска необходимо выполнить операцию его форматирования, которое включает в себя три этапа:

  • Низкоуровневое форматирование диска
  • Разбиение на разделы
  • Высокоуровневое форматирование

Долговременная (внешняя) память компьютера

Жесткий магнитный диск

  • Низкоуровневое форматирование диска

При этом процессе на жестком диске создаются физические структуры: дорожки, секторы, управляющая информация. Этот процесс выполняется заводом-изготовителем на пластинах, которые не содержат еще никакой информации .

2. Разбиение на разделы

Этот процесс разбивает жесткий диск на логические диски (С:, D: и т.д.). Эту функцию выполняет операционная система.

Долговременная (внешняя) память компьютера

Жесткий магнитный диск

3. Высокоуровневое форматирование

Этот процесс также выполняется операционной системой и зависит от ее типа. При высокоуровневом форматировании создаются логические структуры, ответственные за правильное хранение файлов, а также, в некоторых случаях, системные загрузочные файлы в начале диска.

Емкость современных жестких дисков измеряется сотнями гигабайтов. Существуют жесткие диски объемом 1 терабайт (1 терабайт = 1024 гигабайта) и более.

Долговременная (внешняя) память компьютера

Оптические диски

Жесткие диски изначально создавались в качестве внутренних устройств и не были предназначены для резервного копирования и переноса информации с одного компьютера на другой. Около 10-15 лет назад самым распространенным устройством, предназначенным для этих целей, были дискеты (гибкие магнитные диски).

Однако их емкость по современным меркам была очень мала (1,44 Мбайт), поэтому на смену им пришли оптические диски CD (компакт-диски), позволяющие хранить достаточно большие объемы информации (650-800 Мбайт) и намного превосходящие дискеты по степени надежности.

Долговременная (внешняя) память компьютера

Оптические диски

Диски только для чтения – CD-ROM

Для чтения и многократной записи CD-RW

ДискиDVDс более высокой плотностью записи данных (4,7 Гб или 8,5 Гб).

Blu-rayдиски (синий лазер) – емкость от 25 до 50 Гб.

Долговременная (внешняя) память компьютера

Флеш-память

По устройству флеш-память (flash-память) напоминает микросхему динамической энергозависимой памяти, в которой вместо конденсаторов в ячейках памяти установлены транзисторы.

При подаче напряжения транзистор принимает одно из фиксированных положений — закрытое или открытое.

Он остается в этом положении до тех пор, пока на него не будет подан новый электрический заряд, изменяющий его состояние.

Таким образом, последовательность логических нулей и единиц формируется в этом типе памяти подобно статической памяти: закрытые для прохождения электрического тока ячейки распознаются как логические единицы, открытые — как логические нули.

Долговременная (внешняя) память компьютера

Флеш-память

Можно сказать, что флеш-память объединяет в себе качества статической и динамической памяти: она позволяет сравнительно быстро записывать и считывать данные и хранит их даже после выключения питания. Эта особенность позволяет использовать микросхемы флеш-памяти в качестве альтернативы компакт-дискам и жестким дискам.

USB flash drive — устройство на основе флеш-памяти для хранения и переноса данных с одного компьютера на другой. Флеш-память заключена в корпус, напоминающий по внешнему виду брелок. Ин­терфейс подключения к компьютеру — USB.

Емкость современных флеш-накопителей дости­гает 16-64 Гб и продолжает расти быстрыми темпами.

Литература:

Л-2, стр. 61-68

Семакин И.Г. Информатика.

10 кл. часть 2.

Самостоятельная (внеаудиторная) работа:

Источник: https://videouroki.net/razrabotki/vnutrienniaia-i-vnieshniaia-pamiat-komp-iutiera.html

Основные устройства, применяемые для долговременного хранения данных на ПК

Основное устройство долговременного хранения информации

Тема №2. Технические средства хранения информации

Цель: Дать основные понятия по физической и логической организации хранения данных на персональном компьютере.

Задачи обучения:Ознакомление c внутренними и внешними устройствами компьютеров, основными средствами хранения документов.

Основные вопросы темы:

1. Основные устройства, применяемые для долговременного хранения данных на ПК.

2. Логическая организация хранения данных на магнитных дисках.

3. Физическая организация хранения данных на магнитных дисках.

Методы обучения и преподавания:семинар

Теоретический блок

Основные устройства, применяемые для долговременного хранения данных на ПК

Устройства, используемые для хранения информации на ПК относятся к внешним и весьма разнообразны по конструкции. Если в качестве классификационного признака использовать тип носителя (носитель – материальный объект, способный хранить информацию), применяемого для хранения информации то их можно разделить на следующие условные категории.

Устройства ленточного типа называются – стримерами.

К дисковым устройствам относятся – магнитные: жесткие магнитные диски (винчестеры), гибкие магнитные диски; оптические: проигрыватели компакт-дисков CD-ROM, и др.

Рассмотрим дисковые устройства подробней.

Магнитные диски относятся к магнитным машинным носителям информации. В качестве запоминающей среды у них используется магнитные материалы со специальными свойствами, позволяющими фиксировать два магнитных состояния – два направления намагниченности.

Каждому из этих состояний ставятся в соответствие двоичные цифры: 0 и 1. Считывание магнитных состояний с диска производится специальной головкой. Магнитные диски наиболее широко распространенные устройства хранения информации на ПК.

Устройства для чтения и записи информации на магнитном диске называется дисководом.

Рассмотрим дисководы гибких магнитных дисков.

На гибком магнитном диске магнитный слой наносится на гибкую основу. По размеру гибкие магнитные диски (дискеты) бывают двух видов 3,5” и 5,25”. В зависимости от количества сторон дискеты, используемых для записи, и плотности записи на одну сторону они имеют следующую маркировку и емкость:

DS/DD-двухсторонняя (Double Sides), одинарной плотности (Single Density), 360 КБайт.

DS/DD-двухсторонняя (Double Sides), двойной плотности (Double Density), 720 КБайт.

DS/HD-двухсторонняя (Double Sides), высокой плотности (High Density), 1440 КБайт.

Чтобы дискету можно было использовать для хранения информации она должна быть отформатирована. Форматирование дискеты – это процесс записи на ее поверхность специальных меток определяющих расположение информационных записей на диске и участков не пригодных для записи, а также другой управляющей информации.

Накопители на жестких магнитных дисках или винчестеры.

Относятся к основным устройствам в ПК для долговременного хранения информации.
Название «винчестер» возникло случайно дело в том, что маркировка первых накопителей совпала с маркировкой очень популярного в Америке карабина системы Винчестера калибра 30/30.

Конструктивно “винчестер” представляет собой герметизированный металлический футляр, в котором расположен блок, управляющий накопителем электроники, и набор из нескольких дисков, изготовленных из алюминия или керамики и покрытых слоем магнитного материала, располагающихся на одной вращающейся оси, которая приводится в движение электродвигателем, а также блок считывающих головок.

Интерфейс SCSI (Small Computer Systems Interface). Базовый интерфейс малых компьютерных систем. Позволяет подключать до 7 устройств различных типов: “винчестеры”; сканеры и т.д. Скорость передачи данных колеблется в пределах 1,5-5 Мб/с.

Аппаратно реализован для использования в ПК в виде дополнительного адаптера, вставляемого в слот расширения материнской платы.

Существует модернизированный вариант SCSI – SCSI-2 в зависимости от модификации скорость передачи данных увеличена до 20-40 Мб/с..

Интерфейс IDE-ATA ( Integrated Drive Electronics – AT Attachment)

Создан в 1984 г. на базе SCSI с целью упростить и удешевить последний.

Отличается тем, что управляющая интерфейсом электроника находится не на отдельном адаптере, а находится в корпусе жесткого диска и на материнской плате ПК. Максимальное количество подключаемых устройств до 4.

Имеет несколько модернизированных вариантов отличающихся друг от друга максимальной емкостью используемых накопителей и скоростью передачи данных:

– EIDE или ATA-2 поддерживаются диски емкостью больше 540 Мб. Максимальная теоретическая скорость передачи 11,1-16,6 Мб/с.

– ATA-3 или UDMA-33 увеличена надежность работы накопителей (технология SMART – Self Monitoring Analyses And Report Technology – технология самостоятельного слежения, анализа и отчета, позволяющая накопителям сообщать системе о своих неисправностях и устранять их). Теоретическая скорость передачи данных увеличена до 33 Мб/с. Интерфейс EIDE стал стандартным для ПК.

Носители для хранения информации

Flesh – память – малогабаритная внешняя память, емкостью 128 Мб до 4 Гб, подключаемая в компьютеру через USB – порт.

Источник: https://megaobuchalka.ru/7/377.html

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.