Принципы записи информации на внешние запоминающие устройства

Министерство образования  и науки Российской Федерации

Государственное образовательное  учреждение

Высшего профессионального  образования

Восточно-Сибирский Государственный  Университет

Технологий и Управления (ГОУ ВПО ВСГУТУ)

 

 

 

 

 

 

 

Реферат по дисциплине:

Офисные технологии

На тему:

«Принципы записи информации на внешние запоминающие устройства».

 

 

 

 

 

Выполнил:

Студент группы Б511-2

Кузьмин Андрей

Улан-Удэ.2012

Содержание.

1.накопители на жестких  дисках.

2.накопители на гибких  дисках.

3.накопители на компактных  дисках.

4.накопители на цифровых  дисках или DVD-диск.

5.Flash-память.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Внешние запоминающие устройства

 

В оперативной памяти данные хранятся до выключения питания. Однако существует информация, которую следует  хранить долгое время. Для этого  компьютеру необходима дополнительная память. Такого рода устройства называются периферийными или внешними запоминающими  устройствами (ВЗУ). Таковыми являются накопители на магнитной ленте (стримеры), накопители на дискетах, винчестеры, CD-ROM, магнитооптические диски.

 

1.Накопители на жестких дисках.

Объем записываемой информации многократно превосходит возможности гибких дисков, скорость чтения/записи также намного больше, надежность гораздо более высока. “Винчестеры” выполняются как в виде внутренних и внешних (переносных) устройств. Физические размеры дисков определяются так называемым форм-фактором. HDD с форм-фактором 3,5” имеют стандартные размеры корпуса 41.6х101х146 мм. Также они имеют несколько стандартных значений высоты 2,6”, 1”,3/4”, 0,5”. Чаще всего в компьютерах используются винчестеры 3,5”, 1” в высоту, так называемые Slimline. Винчестеры бывают нескольких типов: MFM, RLL, ESDI, IDE и SCSI. Диски типов MFM, RLL и ESDI уже не устанавливаются в современные машины. Их использовали на ПК типа ХТ и 286АТ. 
Одними из первых винчестеров, достигшими емкости 100 Мб были диски типа ESDI. Они использовались на сетевых серверах и высокоскоростных устройствах. 
Сегодня используются винчестеры типа IDE (Integrated Drive Electronics). Их главное отличие от предыдущих типов заключается в том, что управляющая электроника расположена не в контроллере, а на винчестере. Данное преимущество проявляется при приеме и передаче информации, так как в таких устройствах оптимально согласованы прием и передача сигналов. IDE HDD обрабатывают данные совместно с шиной ввода/вывода, поэтому частота тактового сигнала шины должна соответствовать быстродействию HDD. 
Винчестеры типа SCSI имеют самую высокую скорость обмена данными. Хотя их основные характеристики сопоставимы с IDE-винчестерами, они различаются тем, что SCSI-винчестеры могут хранить большие объемы информации за счет высокой скорости обмена данными, в то время как объем IDE-винчестеров ограничен их производительностью. 
Основной характеристикой винчестера является его емкость. Сегодня объем данных, которые можно записать должен быть не менее 4-5 Гб. Однако требования постоянно растут, поэтому жесткий диск приходится менять раз в 1-2 года. Частота смены зависит от то того насколько интенсивно и с какими целями используется компьютер. 
Следующая важная характеристика - время доступа необходимое HDD для поиска информации на диске. Сегодня среднее время доступа для лучших IDE и SCSI дисков - это значение меньше 10 мс. 
Среднее время поиска – время в течение которого магнитные головки перемещаются от одного цилиндра к другому. Эта характеристика зависит, в основном, от механизма привода головок, а не от интерфейса диска. 
Скорость передачи данных, зависит от числа байт в секторе, количестве секторов на дорожке и от скорости вращения дисков (3000-3600 об./мин).У самых современных HDD скорость достигает 7200 об/мин. 
Гарантированное производителями время безотказной работы обычно составляет 20000-500000 часов. Однако, наработка винчестера за год составит 8760 часов, что делает этот параметр не столь важным, так как винчестер устареет раньше чем испортится. 
На скорость работы винчестера существенно влияет кэш-память – ячейки памяти, размещенные на контроллере винчестера. Она работает по принципу кэш памяти 2-го уровня. Типичная величина может варьироваться от 64 Кб. до 1024 Кб. 
Съемные/внешние/переносные жесткие диски по своим характеристикам не отличаются от обычных. Альтернативой являются накопители со сменными дисками, в отличии от съемных винчестеров подвижным является лишь непосредственно носитель информации, функционально напоминают накопители на жестких дисках, но существенно превосходят их по характеристикам. Объем записываемой информации варьируется от 100 Мб, до 1 Гб, среднее время доступа 10-30 мс, средняя скорость обмена 4-6 Мб/сек. Производственных стандартов на данный вид ВЗУ не существует, однако наиболее распространены накопители серии Zip и Jaz фирмы iOmega.

 

2.накопители на  гибких дисках.

Одни из старейших периферийных устройств ПК - накопители на гибких дисках (Floppy Disk Drive), так называемые флоппи-диски. Носителем информации служат дискеты диаметрами 3,5”, 5,25”и 8”. В наши дни дискеты 5,25” используются крайне редко, 8” не используются совсем. Для всех форматов конструкция дискет одинакова. На пластмассовый диск, расположенный в пластиковом футляре наносится магнитный слой для записи информации. 
Существует понятие “плотность записи”. От нее зависит объем записываемой информации. Существуют стандарты SS/SD, DS/DD, DS/HD для 5/25” объем записываемой информации от 180 Кб до 1.2 Мб. DD, HD и ED для 3,5” дискет, объем записываемой информации от 720 Кб до 2,88 Мб. 
Чаще всего встречаются дискеты 3,5” HD. Как носители информации дискеты почти изжили себя. Малый объем, небольшая скорость чтения/записи, ненадежность делают их применение невыгодным. Однако, они обладают большой мобильностью.

 

3.накопители на компактных дисках.

Компакт-диск (англ. Compact Disc) — оптический носитель информации в видепластикового диска с отверстием в центре, процесс записи и считывания информации которого осуществляется при помощи лазера. Дальнейшим развитием компакт-дисков стали DVD.

Изначально компакт-диск был создан для хранения аудиозаписей в цифровом виде (известен как CD-Audio), однако в дальнейшем стал широко использоваться как носитель для хранения любых данных (файлов) в двоичном виде (т. н. CD-ROM (англ. Compact Disc Read Only Memory, компакт-диск только с возможностью чтения), или КД-ПЗУ — «Компакт-диск, постоянное запоминающее устройство»). В дальнейшем появились компакт-диски не только с возможностью чтения однократно занесённой на них информации, но и с возможностью их записи и перезаписи (CD-R, CD-RW).

Формат файлов на CD-ROM отличается от формата записи аудио-компакт-дисков и потому обычный проигрыватель аудио-компакт-дисков не может воспроизвести хранимую на них информацию, для этого требуется специальный привод (устройство) для чтения таких дисков (сейчас имеются практически в каждом компьютере).

Компакт-диск (CD-ROM) длительное время  был основным носителем для переноса информации между компьютерами (вытеснив с этой роли флоппи-диск). Сейчас он медленно уступает эту роль более перспективным твердотельным носителям, которые работают существенно быстрее, и занимают меньше места.

Существуют и диски, предназначенные  для записи в домашних условиях: CD-R (Compact Disc Recordable) для однократной и CD-RW (Compact Disc ReWritable) для многократной записи. В таких дисках используется специальный активный материал, позволяющий производить запись/перезапись информации. Различают диски с органическим (в основном диски CD-R-типа) и неорганическим (в основном CD-RW-диски) активным материалом.

При использовании органического  активного материала запись осуществляется путём разрушения химических связей материала, что приводит к его  потемнению (изменению коэффициента отражения материала). При использовании  неорганического активного материала  запись осуществляется изменением коэффициента отражения материала в результате его перехода из аморфногоагрегатного состояния в кристаллическое и наоборот. И в том и в другом случае запись производится модуляцией мощности лазера.

В просторечии такие записываемые диски называются «болванками» и  записываются на специальных пишущих  приводах для компакт-дисков (широко сегодня распространённых), на сленге именуемых «резаками». Процесс записи называется «прожигом» (отангл. to burn) или «нарезкой» диска.

 

4.накопители на цифровых  дисках.

 

Аббревиатура DVD расшифровывается как Digital Versatile Disk, т.е. универсальный цифровой диск. Имея те же габариты, что обычный компакт-диск, и весьма похожий принцип работы, он вмещает чрезвычайно много информации — от 4,7 до 17 Гбайт. Воз-можно, именно из-за большой емкости он и называется универсальным. Правда, на сего-дня реально применяется DVD-диск лишь в двух областях: для хранения видеофильмов (DVD-Video или просто DVD) и сверхбольших баз данных (DVD-ROM, DVD-R).

Разброс ёмкостей возникает так: в  отличие от CD-ROM, диски DVD записываются с обеих сторон. Более того, с  каждой стороны могут быть нанесены один или два слоя информации. Таким  образом, односторонние однослойные  диски имеют объем 4,7 Гбайт (их часто  называют DVD-5, т.е. диски емкостью около 5 Гбайт), двусторонние однослойные  — 9,4 Гбайт (DVD-10), односторонние двухслойные  — 8,5 Гбайт (DVD-9), а двусторонние двухслойные  — 17 Гбайт (DVD-18). В зависимости от объема требующих хранения данных и  выбирается тип DVD-диска. Если речь идет о фильмах, то на двусторонних дисках часто хранят две версии одной  картины — одна широкоэкранная, вторая в классическом телевизионном  формате.

 

 

5.Flash-память.

Флеш-память (англ. flash memory) — разновидность полупроводниковой технологии электрически перепрограммируемой памяти (EEPROM). Это же слово используется в электронной схемотехнике для обозначения технологически законченных решений постоянных запоминающих устройств в виде микросхем на базе этой полупроводниковой технологии. В быту это словосочетание закрепилось за широким классом твердотельных устройств храненияинформации.

Благодаря компактности, дешевизне, механической прочности, большому объему, скорости работы и низкому энергопотреблению  флеш-память широко используется в цифровых портативных устройствах и носителях информации.

 

 

Запись и чтение ячеек  сильно различаются в энергопотреблении: устройства флеш-памяти потребляют достаточно большой ток при записи для формирования высоких напряжений, тогда как при чтении затраты энергии относительно малы.

Изменение заряда сопряжено с накоплением  необратимых изменений в структуре  и потому количество записей для  ячейки флеш-памяти ограничено (обычно до 10 тыс. раз для MLC-устройств).

Одна из причин деградации — невозможность индивидуально контролировать заряд плавающего затвора в каждой ячейке. Дело в том, что запись и стирание производятся над множеством ячеек одновременно, — это неотъемлемое свойство технологии флеш-памяти. Автомат записи контролирует достаточность инжекции заряда по референсной ячейке или по средней величине. Постепенно заряд отдельных ячеек разбегается и однажды выходит за допустимые границы которые может скомпенсировать инжекцией автомат записи и воспринять устройство чтения. Понятно что на ресурс влияет степень идентичности ячеек. Забавное следствие: с уменьшением топологических норм полупроводниковой технологии создавать идентичные элементы все труднее, поэтому вопрос ресурса записи становится все острее.

MLC-устройства имеют гораздо  худшие параметры ресурса записи чем SLC (типично до 100 тыс. раз).

 

Скорость стирания варьируется  от единиц до сотен миллисекунд в  зависимости от размера стираемого блока. Скорость записи — десятки—сотни микросекунд.

Обычно скорость чтения для NOR-микросхем  нормируется в десятки наносекунд. Для NAND-микросхем скорость чтения десятки  микросекунд.