Емкость ВЗУ зависит от
плотности записи, т.е. от количества
информации, размещенной на единице
площади поверхности рабочего слоя
носителя.
Данные записываются на магнитные
носители в последовательной
или последовательно-параллельной
форме. При последовательной форме
записи машинные слова размещаются
на одной дорожке - разряд за
разрядом. При последовательно-параллельном
способе записи слова разбиваются
на строки, называемые кадрами
или слогами, разряды, которых
располагаются на нескольких
магнитных дорожках поперек движения
носителя. Группа машинных слов,
записанных на магнитном носителе
без промежутков, образует блок
данных. Место, занимаемое одним
блоком на носителе, называетсязоной.
Каждая зона нумеруется. Зоны разделяются
межзонными промежутками.
Совокупность упорядоченных записей,
объединенных по некоторому признаку
(т.е. по содержанию), хранится
на магнитных носителях в виде
файлов. Файлы могут иметь переменную
длину. Группа файлов образует том, который
обозначает стандартный для соответствующего
накопителя носитель информации, например
для НМЛ - это катушка
магнитной ленты.
В зависимости от способа поиска
информации на магнитном носителе
различают два типа ВЗУ: накопители
с последовательной и прямой
выборкой. К первому типу относятся
накопители на МЛ (НМЛ), так как
данные на магнитной ленте
размещаются упорядоченно в последовательном
виде. Накопителями на магнитных
дисках (НМД) являются ВЗУ с
прямым доступом, так как они
обеспечивают возможность непосредственного
обращения к данным. Это связано
с тем, что каждая запись
на диске имеет свой адрес,
по которому осуществляется прямой
доступ и к данным. Среднее
время доступа к данным в
НМД значительно меньше, чем в
НМЛ с последовательной выборкой.
Магнитные ленты бывают катушечными
и кассетными. Катушечная МЛ имеет ширину
12,7 мм. Длина МЛ, размещаемой на катушке,
может колебаться от 90 до 750 м. В нескольких
метрах от начала и конца МЛ на катушке
со стороны подложки приклеиваются маркеры
из тонкой фольги или металлизированного
пластика, которые называются маркерами
начала ленты (НЛ) и конца (КЛ). Запись производится
по девяти дорожкам. Стандартная плотность
записи - от 8 до 243 бит/мм. Максимальный
объем информации в сменной катушке достигает
500 Мбайт. Катушечные НМЛ применяются в
больших ЭВМ.Кассетные НМЛ используются
в микроЭВМ.Кассетная МЛ имеет ширину
3,71 мм. Емкость кассеты при 2048 зонах равна
5 Мбит. При этом информация записывается
на двух или четырех дорожках.
НМЛ
характеризуются большой емкостью,
низкой стоимостью хранения информации;
обеспечивают возможность многократной
записи и считывания данных
и длительного хранения информации.
Основным недостатком НМЛ является:
большое время поиска данных,
сравнительно невысокая скорость
обмена информацией и недостаточная
надежность.
Накопители на магнитных
дисках бывают с жесткими и гибкими,
постоянными или сменными дисками.
Жесткие
диски, используемые в больших
ЭВМ, выпускаются в виде пакетов,
насаженных на одном валу дисков.
Запись информации производится
последовательным кодом на концентрические
дорожки на поверхности диска.
Дорожки одного и того же
диаметра на разных дисках
образуют концентрические круговые
цилиндры. Количество цилиндров определяется
числом концентрических окружностей на
диске. Расположение файла на одном цилиндре
обеспечивает поиск и обработку записей,
входящих в файл, без радикального перемещения
головок. Начало дорожки указывается с
помощью метки начала оборота, представляющей
собой отверстие на одном из дисков пакета.
Накопители на магнитных
дисках делятся на две группы: НМД
на сменных магнитных дисках (НСМД)
и НМД на постоянных магнитных
дисках (НПМД).
Сменные пакеты позволяют наращивать
емкость внешней памяти, а также
обмениваться пакетами дисков
между различными вычислительными
системами без перезаписи информации.
В настоящее время наибольшее
распространение получили накопители
на жестких дисках, изготовленные
по технологии типа "винчестер".
Их основная особенность - герметизация
накопителя, которая достигается
использованием единого блока
"головка-носитель". Герметически
закрытый пакет дисков устанавливается
в ЭВМ однократно. Такая конструкция
позволила значительно улучшить
технико-эксплуатационные характеристики
НМД. Благодаря уменьшению зазора
между диском и головкой удалось
повысить плотность записи информации.
Бесконтактная запись обеспечивает
высокую скорость вращения носителя,
что значительно увеличивает
быстродействие НМД при записи
и считывании информации.
Накопители на жестких магнитных
дисках (НЖМД) типа "винчестер"
выпускаются с максимальной емкостью
не менее 1 Гбайт. При скорости
вращения дисков 3600 об/мин достигается
передача информации со скоростью
до 5 Мбайт/с.
Накопители на гибких магнитных
дисках (НГМД) характеризуются малыми
размерами и низкой стоимостью.
Они весьма удобны и просты
в эксплуатации. НГМД имеют достаточно
большую емкость (в пределах
от 100 Кбайт до 20 Мбайт).
НГМД бывают односторонними и
двусторонними в зависимости
от количества поверхностей, которые
используются для записи информации.
Емкость НГМД зависит от плотности
записи информации. Применение поперечной
записи информации с плотностью
до 15 дорожек на 1 мм позволяет
иметь на дискете диаметром
133 мм неформатную емкость 6,6 Мбайт.
Гибкие магнитные диски,
или дискеты, выпускаются диаметром
8 дюймов (203 мм), 5,25 дюйма (133 мм), 3,5 дюйма
(8,9 мм) и 3 дюйма (7,6 мм).
Гибкий диск постоянно находится
в пластиковом чехле. Привод
зажимает центр диска и вращает
диск внутри чехла. Прорезь
в чехле обеспечивает доступ
головки записи-чтения к концентрическим
дорожкам. Вторая прорезь позволяет
оптически воспринимать индексное
отверстие на диске, которое
отмечает начальную точку каждой
дорожки. На чехол диска, на
который разрешена запись, помещается
отражающая этикетка. Схема "записи"
привода диска автоматически
отключается, если на диске
нет отражающей этикетки.
Частота вращения диска 360 об/мин.
Обмен данными с диском осуществляется
побитно с номинальной скоростью
250 000 бит/с. Обмен начинается, когда
головка записи-чтения подведена
к нужной ячейке конкретной
дорожки; для обмена данными
головка опускается и приводится
в соприкосновение с поверхностью
диска. Головка записи-чтения
контактирует с гибким диском,
поэтому и головка, и диск
подвержены износу. НГМД менее
надежен, чем дисковый накопитель
с плавающими головками.
Весьма перспективным направлением
развития новых типов ВЗУ является
создание внешней памяти на
оптических дисках. Принцип действия
ВЗУ на оптических дисках основан
на использовании свойств некоторых
материалов изменять свое физическое
состояние под влиянием лазерного луча.
Физической средой оптических дисков,
изменяющейся под воздействием лазерного
луча различной интенсивности излучения,
является тонкая светочувствительная
пленка (например, теллуровая или золотая),
которая наносится на стеклянные или пластмассовые
диски. Оптические диски имеют самую высокую
плотность записи информации, высокую
надежность и достаточно большое быстродействие.
Выпускаемые промышленностью оптические
диски имеют заранее подготовленные
дорожки и жесткий формат разметки.
Применение
оптических дисков достаточно велико:
настольное издательство, системы компьютерного
проектирования, большие базы данных,
хранение конфиденциальной информации,
сложные игровые системы и т.п.
Диски однократной
записи диаметром 300 мм обладают
емкостью памяти свыше 1,8 Гбайт
на сторону, при диаметре диска
120 мм - емкость 540 Мбайт. Фирмой
Verbatim, например, выпускаются 5,25-дюймовые
перезаписываемые оптические диски емкостью
от 600 Мбайт до 1,3 Гбайт с очень высокой
надежностью. Скорость считывания достигает
5 Мбит/с.
Накопители
с неподвижными носителями информации
характеризуются высокими показателями
надежности и быстродействия, так
как они не имеют механических
подвижных узлов. К таким накопителям
относятся ЗУ на цилиндрических
магнитных доменах (ЦМД). Эти устройства
энергонезависимы, информация на
них сохраняется и при снятии
поля намагниченности. В одном
корпусе обычно размещаются кристалл
с магнитной пленкой размером
около 10х10 мм и источник поля.
Информационная емкость такого
элемента составляет десятки
мегабайт. ВЗУ на ЦМД может
включать до 500 подобных элементов.
Однако быстродействие ЗУ на
ЦМД пока сравнительно низко,
а конструкция достаточно сложна,
в связи с чем такие устройства
пока не нашли широкого распространения.
Устройства ввода-вывода
могут использовать машинные
носители информации или работать
непосредственно с документом.
Накопители на
гибких дисках служат для хранения
программ и данных небольшого
объема и удобны для перенесения
информации с одной ПЭВМ на
другую.
На рабочей
поверхности диска (дискеты) по
концентрическим окружностям, размещенным
на определенном расстоянии от
центрального отверстия, записываются
данные. Стандартный формат дискеты
для IBM PC и совместимых с ней
ПЭВМ имеет 40 (80) дорожек. Каждая
дорожка разделена на части,
называемые "секторами" или
"записями". Секторы представляют
собой основную единицу хранения
информации на дискете. При
чтении или записи устройство
всегда считывает или записывает
целое число секторов независимо
от объема запрашиваемой информации.
Емкость
сектора (число байтов или слов)
- основная характеристика формата
данных на носителе. Она определяется
наименьшим количеством данных,
которое может быть считано
или записано на дискету за
одну операцию ввода-вывода.
Данные на дискете могут
размещаться как на одной стороне,
так и на двух ее сторонах.
Важной характеристикой дискеты
является плотность записи. Дискеты
могут быть с одинарной, двойной
и повышенной (учетверенной) плотностью
записи. При одинарной плотности
записи на двусторонней дискете диаметром
5,25 дюйма сохраняется до 780 Кбайт, а при
повышенной плотности записи емкость
НГМД составляет до 1,2 Мбайт.
Существуют два способа разбивки
(разметки) дорожек на секторы:
фиксированный (или аппаратный) и
программный. Если размер сектора
задан жестко и определяется
механическими характеристиками
устройства, такая разметка называется
фиксированной. При фиксированной
разметке индексные отверстия,
расположенные по кругу, обозначают
начало каждого сектора и, следовательно,
его положение на дискете точно
определено.
Для стандартных дискет ПЭВМ
размером 133 мм (5,25 дюйма) расположение
дорожек на дискете и число
сторон неизменны: они определяются
характеристиками самих дискет.
Однако количество секторов на
дорожке и их размер могут
определяться программно в процессе
разметки (форматирования). Именно поэтому
гибкие диски называют также дисками с
программной разметкой секторов (soft-sector).
Форматирование выполняется либо программами
операционной системы, либо программами
BIOS.
Размер сектора
5,25-дюймового диска, поддерживаемого
системой BIOS, может составлять 128,256,512
и 1024 байт.
В последние
годы широкое распространение
получили НГМД диаметром 3 дюйма.
Их емкость достигает 1,44 Мбайт.
Достоинством этих НГМД по
сравнению с 5,25-дюймовыми дискетами
являются не только большая
компактность, но и наличие жесткого
пластикового корпуса со специальной
металлической сдвигающейся крышкой,
защищающего рабочие поверхности
дискеты от загрязнения и механических
повреждений. Специальные сдвигающиеся
рычажки на корпусе дискеты
обеспечивают ее механическую
защиту от записи.
Как правило,
современные настольные ПЭВМ
имеют ВЗУ для обоих типов
дискет, а портативные - лишь для
3-дюймовых.
Накопители на жестких
магнитных дисках ("винчестер")
содержат несколько дисков, объединенных
в пакет. Чаще всего такой пакет
включает 4-6 дисков диаметром 5,25 или (в
портативных ПЭВМ) 3 дюйма. НЖМД является
несменяемым, располагается внутри
системного блока.
В НЖМД магнитные
головки, объединенные в блок,
перемещаются одновременно в
радиальном направлении по отношению
к дискам. Дорожки с одинаковыми
номерами на разных поверхностях
дисков образуют цилиндр. Цилиндр имеет
тот же номер, что и объединенные им дорожки.
Любой диск имеет физический и логический
формат. Физический формат диска определяет
размер сектора (в байтах), число секторов
на дорожке (или - для жестких дисков -в
цилиндре), число дорожек (цилиндров) и
число сторон.
Логический формат
диска задает способ организации
информации на диске и фиксирует
размещение информации различных
типов.