Устройства ввода-вывода информации

Содержание

1.Типы устройств ввода-вывода….….….….….….….….….….….….….….….….…3

   1.1.Устройства ввода….….….….….….….….….….….….….….….….….….……..3

   1.2.Устройства вывода. ….…….…….…….…….…….…….…….…….…….…….4

   1.3.Устройства ввода/вывода. ….…….…….…….…….…….…….…….…….……4

2. Характеристика устройств ввода/вывода и их эволюция. ….…….…….…….…..5

   2.1.Магнитный барабан. ….…….…….…….…….…….…….…….…….…….……5

   2.2.Стример….…….…….…….…….…….…….…….…….…….…….…….……...6

       2.2.1.Достоинтсва  и недостатки….…….…….…….…….…….…….…….……..7

       2.2.2.Базовые способы  записи. ….…….…….…….…….…….…….…….……...7

       2.2.3.История. ….…….…….…….…….…….…….…….…….…….…….………8

       2.2.4.Технология  DLT….…….…….…….…….…….…….…….…….…….……8

      2.2.5.Технология LTO….…….…….…….…….…….…….…….…….…….……9

       2.2.6.Технология IBM 3592. ….…….…….…….…….…….…….…….…….….11

      2.2.7.Ленточная библиотека….…….…….…….…….…….…….…….…….…..13

   2.3.Дисковод….…….…….…….…….…….…….…….…….…….…….…….……14

       2.3.1.Характеристики….…….…….…….…….…….…….…….…….…….…...15

       2.3.2.Производители….…….…….…….…….…….…….…….…….…….…….17

       2.3.3.Устройство….…….…….…….…….…….…….…….…….…….…….…..18

3.История прогресса накопителей. ….…….…….…….…….…….…….…….…….25

Выводы………………………………………………………………………………...27

Список использованной литературы………………………………………………...28

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Устройства ввода-вывода информации

1.Типы устройств ввода-вывода.

Устройство ввода-вывода — компонент типовой архитектуры ЭВМ, предоставляющий компьютеру возможность взаимодействия с внешним миром и, в частности, с пользователями и другими компьютерами.

Подразделяются на:

• Устройство ввода;
• Устройство вывода;
• Устройства ввода-вывода — компоненты ЭВМ с переносными носителями (дисководы), двунаправленные интерфейсы (различные порты компьютера, различные сетевые интерфейсы)

      1.1. Устройства ввода — приборы для занесения (ввода) данных в компьютер во время его работы.

Разновидности устройств ввода:

Основным, и обычно необходимым, устройством ввода текстовых символов и последовательностей (команд) в компьютер остаётся клавиатура.

Устройства ввода графической информации:

• Сканер;
• Видео- и Веб-камера;
• Цифровой фотоаппарат;
• Плата видеозахвата;

Устройства ввода звука:

• Микрофон;
• Цифровой диктофон;
• Модем;
• Диск;

Устройства ввода текстовой информации:

• Клавиатура;

Указательные (координатные) устройства:

С относительным указанием позиции (перемещения):

• Мышь;
• Трекбол;
• Трекпоинт;
• Тачпад;
• Джойстик;
• Roller Mouse;

С возможностью указания абсолютной позиции:

• Графический планшет;
• Световое перо;
• Аналоговый джойстик;
• Клавиатура;

Игровые устройства ввода:

• Джойстик;
• Педаль;
• Геймпад;
• Руль;
• Рычаг для симуляторов полёта (штурвал, ручка управления самолётом);
• Танцевальная платформа;

      1.2. Устройства вывода — периферийные устройства, преобразующие результаты обработки цифровых машинных кодов в форму, удобную для восприятия человеком или пригодную для воздействия на исполнительные органы объекта управления.

Устройства для вывода визуальной информации:

• Монитор (дисплей);
• Проектор;
• Принтер;
• Графопостроитель;
• Оптический привод с функцией маркировки дисков;
• Светодиоды (на системном блоке или ноутбуке, например информирующие о чтении/записи диска);

Устройства для вывода звуковой информации:

• Встроенный динамик;
• Колонки;
• Наушники;

Устройства для вывода прочей информации:

• Игровой джойстик .

     1.3. Устройства ввода/вывода

• Магнитный барабан;
• Стример;
• Дисковод;
• Жёсткий диск;
• Различные порты;
• Различные сетевые интерфейсы.

2.Характеристика  устройств ввода/вывода и их  эволюция.

          2.1. Магнитный барабан — ранняя разновидность компьютерной памяти, широко использовавшаяся в 1950—1960-х годах. Изобретена Густавом Таушеком в 1932 году в Австрии. Для многих вычислительных машин барабан являлся основной памятью, в которой располагались программы и данные, записываемые или считываемые с барабана при помощи таких носителей информации, как перфолента или перфокарты. Барабаны применялись настолько широко, что содержащие их вычислительные машины часто называли «барабанными компьютерами». В дальнейшем магнитный барабан был вытеснен памятью на магнитных сердечниках, которая работала быстрее, не имела движущихся частей и использовалась до самого появления полупроводниковой памяти.

Барабан представляет собой большой металлический цилиндр, наружная поверхность которого покрыта ферромагнитным регистрирующим материалом. Упрощённо можно сказать, что это пластина жёсткого диска, имеющая форму цилиндра, а не плоского диска. Ряд считывающих головок движется по окружности барабана, каждая по отдельной дорожке.

Ключевое отличие между барабаном  и диском заключается в том, что  на барабане головки не могут перемещаться произвольно для поиска необходимой  дорожки. Это означает, что время  чтения и записи любого одиночного фрагмента информации меньше, чем оно было бы на диске. Контроллер просто ждёт когда данные появятся под нужной головкой при повороте барабана. Производительность магнитных барабанов полностью определяется скоростью их вращения, в то время как у диска важны как скорость вращения, так и скорость перемещения головок.

Тем не менее, проблемы с производительностью  были заметны, и программисты часто брались за ручное написание кода на поверхности барабана особым способом для уменьшения количества времени, необходимого для поиска следующей инструкции. Они делали это, тщательно измеряя время поиска определённой инструкции для выполнения и готовности компьютера к выполнению следующей инструкции, затем располагали эту инструкцию на барабане таким образом, чтобы она в нужный момент «подъезжала» точно под считывающую головку. Такой метод компенсации временны́х задержек называется коэффициентом пропуска (англ. Skip Factor) или чередованием и всё ещё используется в современных контроллерах жёстких дисков.

В настоящее время в операционных системах семейства BSD устройством /dev/drum (то есть «барабаном») по умолчанию называется устройство для свопа виртуальной памяти.

Своп —один из способов представления виртуальной памяти, при этом подразумевается, что данные из виртуальной памяти частично располагаются на внешних запоминающих устройствах

        2.2.Стример (также ленточный накопитель) — запоминающее устройство на принципе магнитной записи на ленточном носителе, с последовательным доступом к данным, по принципу действия аналогичен бытовому магнитофону.

Основное назначение: запись и воспроизведение информации, архивация и резервное копирование данных.

2.2.1. Достоинства и недостатки

    Технология хранения данных на магнитной ленте в ходе развития вычислительной техники претерпела значительные изменения, и в разные периоды характеризовалась различными потребительскими свойствами. Использование современных стримеров имеет следующие отличительные черты.

Достоинства:

• большая ёмкость;
• низкая стоимость и широкие условия хранения информационного носителя;
• стабильность работы;
• надёжность;
• низкое энергопотребление у ленточной библиотеки большого объёма.

Недостатки:

• низкая скорость произвольного доступа к данным из-за последовательного доступа (лента должна прокрутиться к нужному месту);
• сравнительно высокая стоимость накопителя.

2.2.2.Базовые способы записи:

Существует два базовых  метода занесения информации на магнитную ленту в стримерах:

• линейная магнитная запись;
• наклонно-строчная магнитная запись.

Линейная магнитная запись.

    При использовании данного метода записи, данные записываются на ленту в виде нескольких параллельных дорожек. Лента имеет возможность двигаться в обоих направлениях. Считывающая головка во время чтения неподвижна, также как и записывающая во время записи. По достижении конца ленты считывающая/записывающая головка сдвигается на следующую дорожку, а лента начинает двигаться в противоположном направлении.. Возможно применение нескольких головок, которые работают с несколькими дорожками одновременно (многодорожечный стример). В современных устройствах этот метод доминирует.

   Наклонно-строчная магнитная запись («Helical Scan»)

Если используется данный метод, то блок головок записи-воспроизведения (БГЗВ) размещается на вращающемся барабане, мимо которого механизм протягивает ленту, при чтении и записи. Запись при этом ведётся в одном направлении. В зависимости от используемого формата записи лента проходит вокруг БВГ под некоторым углом, причём ось самого цилиндра БГЗВ также наклонена под небольшим углом к ленте. Лента при записи-чтении движется в одном направлении. Здесь применяется так называемая металлопорошковая лента (metal-particle tape). Данный способ записи предполагает наличие коротких поперечных дорожек на поверхности ленты. Технология по сути аналогична бытовому видеомагнитофону. Наклонно-строчный метод был изобретён, чтобы добиться более высокой плотности записи, чем при линейном методе, без необходимости уменьшения зазора в головках и увеличения скорости движения ленты (однако в настоящее время эти технические ограничения преодолены и в рамках линейного метода).

2.2.3.История.

Магнитная лента была впервые использована для записи компьютерных данных в 1951 году в компании Eckert-Mauchly Computer Corporation на ЭВМ UNIVAC I. В качестве носителя использовалась тонкая полоска металла шириной 12,65 мм, состоящая из никелированной бронзы (называемая Vicalloy). Плотность записи была 128 символов на дюйм (198 микрометров / символ) на восемь дорожек.

В ЭВМ, выпускавшихся до момента появления и широкого распространения жестких дисков, накопители на магнитной ленте (НМЛ), аналогичные стримерам, использовались как основной долговременный носитель информации. В дальнейшем, в мейнфреймах НМЛ стали использоваться в системах иерархического управления носителями для хранения редко используемых данных. Некоторое время они достаточно широко применялись в качестве съёмного ЗУ при переносе большого количества информации.

2.2.4.Технология DLT

Технология DLT была представлена фирмой Quantum в начале 1990-х годов на основе более ранней технологии CompacTape для компьютеров VAX фирмы Digital Equipment Corporation, ленточное подразделение которой приобрела Quantum. Дальнейшим развитием DLT явилась технология Super DLT (SDLT). 
Линейка стандартов CompacTape/DLT/SDLT определяет носители физической ёмкостью от 100 Мбайт до 800 Гбайт.

С 2007 года развитие стандарта SDLT фирмой Quantum прекращено в пользу LTO, но оборудование и носители записи ещё выпускаются.

Современные стандарты

Современные стримеры, как правило, подключаются через высокопроизводительный интерфейс SAS, обеспечивающий передачу данных со скоростью 3 или 6 Гбит/с. Старшие модели IBM имеют возможность подключения через интерфейс FICON.

2.2.5.Технология LTO

   В настоящее время на рынке доминируют стримеры, соответствующие линейке стандартов LTO (Linear Tape-Open).

LTO (Linear Tape-Open) — стандарт записи на магнитную ленту, которому удовлетворяет большинство современных стримеров. Практически используемым форматом записи данных в этом стандарте является Ultrium.

Представленный фирмой IBM стример LTO-5 TS2350 оснащён, помимо двух интерфейсов SAS, также интерфейсом Ethernet. Однако, в настоящее время (июнь 2010-го) этот интерфейс не может использоваться, он объявлен зарезервированным для будущих версий прошивок.

Совместимость:

Накопители и носители информации LTO различных производителей совместимы между собой, с учётом поколения.

Стандарт LTO регламентирует поддержку в накопителях чтения на 2 поколения назад и записи на 1 поколение назад (то есть, например, накопитель LTO-5 должен иметь возможность читать картриджи LTO-5, LTO-4 и LTO-3 и писать картриджи LTO-5 и LTO-4).

Современное состояние:

В современных устройствах  используется технология Ultrium LTO пятого поколения (LTO-5). LTO-5 обеспечивает запись на одну кассету 1.5 Тбайт несжатых данных, что условно соответствует 3 Тбайт с применением аппаратного сжатия (в маркетинговых целях для поколений 1-5 предполагается средний коэффициент сжатия 2:1, для поколений 6-8 — 2.5:1).