Внешние запоминающие устройства

 

                                         Содержание.

Теоретическая часть:

Вопрос №1: «Внешние запоминающие устройства. Общие характеристики».

Вопрос №2: «Исследование  функций с помощью производных. Поиск экстремумов функции».

Практическая часть:

Задание №1: «Перевести данное число из десятичной системы счисления в двоичную, восьмеричную и шестнадцатеричную системы счисления.

а) 342₍₁₀₎; б) 374₍₁₀₎; в) 164,25₍₁₀₎; г) 52375₍₁₀₎; д) 9714₍₁₀₎.

Задание №2: «Перевести данное число в десятичную систему счисления.

а) 1000110110₍₂₎; б) 111100001₍₂₎; в) 1110010100,1011001₍₂₎; г) 1000000110,00101₍₂₎; д) 666,16₍₈₎; е) 1C7,68₍₁₆₎.

Задание №3: «Сложить числа.

а) 1101010000₍₂₎+1011101001₍₂₎; б) 100000101₍₂₎+1100001010₍₂₎; в) 110010000101001₍₂₎+1110111111 11₍₂₎; г) 2422₍₈₎+11535₍₈₎; д) 848₍₁₆₎+27E8₍₁₆₎.

Задание №4: «Выполнить вычитание.

а) 1111110₍₂₎-1111011₍₂₎; б) 1111100000₍₂₎-111110011₍₂₎; в) 11110111111001₍₂₎-101011110001₍₂₎; г) 124134₍₈₎-11243₍₈₎; д) 15FA₍₁₆₎-1594₍₁₆₎.

Примечание. В заданиях 3–4 проверять правильность вычислений переводом исходных данных и результатов в десятичную систему счисления. В задании 1 «д» получить пять знаков после запятой в двоичном представлении.

 

Список используемой литературы.

 

 

 

 

                        Теоретическая часть.

Вопрос №1.

Внешняя память компьютера. Носители информации (гибкие диски, жесткие  диски, диски CD-ROM, магнитооптические диски и др.)

Внешняя (долговременная память) – это место длительного хранения данных (программ, результатов расчетов, текстов и др.), не используемых в  данный момент оперативной памяти компьютера. Внешняя память в отличие от оперативной, является энергонезависимой. Носители внешней памяти, кроме того, обеспечивают транспортировку данных в тех  случаях, когда компьютеры не объединены в сети (локальные или глобальные).

Для работы с внешней памятью  необходимо наличие накопителя (устройства – обеспечивающего запись и (или) считывание информации) и устройства хранения – носителя.

Основные виды накопителей:

• Накопители на гибких магнитных дисках (НГМД);
• Накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД);
• Накопители на магнитной ленте (НМЛ).
• Накопители CD-ROM, CD-RW, DVD.

Им соответствуют основные виды носителей:

Гибкие магнитные диски (Flooppy Disk) (диаметром 3,5 и емкостью 1,44 Мб; диаметром 5,25 и емкостью 1,2 Мб (в  настоящее время устарели и практически  не используются, выпуск накопителей, предназначенных для дисков диаметром 5,25, тоже прекращен), диски для сменных  носителей;

Жесткие магнитные иски (Hard Disk); кассеты для стримеров и  других НМЛ; диски CD-ROM, CD-R, CD-RW,DVD.

Запоминающие устройства принято делить на виды и категории  в связи с принципами функционирования, эксплуатационно-техническими, физическими, программными и другими характеристиками. Так, например, по принципам функционирования различают следующие виды устройств: электронные, магнитные, оптические и  смешанные – магнитооптические. Каждый тип устройств организован  на основе соответствующей технологии хранения/воспроизведения/записи цифровой информации. Поэтому, в связи с  видом и техническим исполнением носителя информации, различают: электронные, дисковые и ленточные устройства.

Основные характеристики накопителей и носителей:

• Информационная емкость
• Скорость обмена информацией
• Надежность хранения информации
• Стоимость

Остановимся подробнее на рассмотрении вышеперечисленных накопителей  и  носителей. Принцип работы магнитных  запоминающих устройств основан  на способах хранения информации с  использованием магнитных свойств  материалов. Как правило, магнитные  запоминающие устройства состоят из собственно устройства чтения/записи информации и магнитного носителя, на который, непосредственно  осуществляется запись и которого считывается информация. Магнитные запоминающие устройства принято делить на виды в связи  с исполнением, физико-техническими характеристиками носителя информации и т д. Наиболее часто различают: дисковые и ленточные устройства. Общая технология магнитных запоминающих устройств состоит в намагничивании переменным магнитным полем  участков носителя и считывание информации, закодированной как области переменной намагниченности. Дисковые носители, как  правило, намагничивают вдоль концентрических  полей – дорожек, расположенных  по всей плоскости дискоидального вращающегося носителя. Запись производится в цифровом коде. Намагничивание достигается за счет создания переменного магнитного поля при помощи головок чтения/записи. Головки представляют собой два  или более магнитных управляемых  контура с сердечниками, на обмотки  которых подается переменное напряжение. Изменение величины напряжения вызывает изменение направления линий  магнитной индукции магнитного поля и, при намагничивании носителя, означает смену значения бита информации с 1 на 0 или с 0 на 1.

Дисковые устройства делят  на гибкие (Flooppy Disk) и жесткие (Hard Disk) накопители и носители. Основным свойством  дисковых магнитных устройств является запись информации на носитель на концентрические  замкнутые дорожки с использованием физического и логического цифрового  кодирования информации. Плоский  дисковой носитель вращается в процессе чтения/записи, чем и обеспечивается обслуживание всей концентрической  дорожки, чтение и запись осуществляется при помощи магнитных головок чтения/записи, которые позиционируют по радиус носителя с одной дорожки на другую.

Для операционной системы  данные на дисках  организованы в  дорожки и секторы. Дорожки (40 или 80) представляют собой узкие концентрические  кольца на диске. Каждая дорожка разделена  на части, называемые секторами. При  чтении или записи устройство всегда считывает или записывает целое  число секторов независимо от объема запрашиваемой информации. Размер сектора  на диске равен 52 байт. Цилиндр –  это общее количество дорожек, с  которых можно считать информацию, не перемещая головок. Поскольку  гибкий диск имеет только две стороны, а дисковод для гибких дисков –  только две головки, в гибком диске  на один цилиндр приходится две дорожки. В жестком диске может быть много дисковых пластин, каждая их которых  имеет две (или больше) головки, поэтому  одному цилиндру соответствует множество  дорожек. Кластер (или ячейка размещения данных) – наименьшая область диска, которую операционная система использует при записи файла. Обычно кластер  – один или несколько секторов. Пред использованием  дискета должна быть форматирована, т.е. должна быть создана  ее логическая и физическая структура. Дискеты требуют аккуратного  обращения. Они могут быть повреждены если

• Дотрагиваться до записывающей поверхности;
• Писать на этикетки дискеты карандашом или шариковой ручкой;
• Сгибать дискету;
• Перегревать дискету;
• Подвергать дискету воздействию магнитных полей.

Накопители на жестких  дисках объединяют в одном корпусе  носитель (носители) и устройство чтения/записи, а также нередко и интерфейсную часть, называемую контролером жесткого диска. Типичной конструкцией жесткого  диска является исполнение в виде одного устройства – камеры, внутри которой находится один или более  дисковых носителей, помещенных на одну ось, и блок головок чтения/записи с их общим приводящим механизмом. Обычно, рядом с камерой носителей  и головок располагаются схемы  управления головками, дисками и, часто  интерфейсная часть и (или) контроллер. На интерфейсной карте устройства располагается  собственно  интерфейс дискового  устройства, котроллер с его интерфейсом  располагается на самом устройстве. С интерфейсным адаптером схемы  накопителя соединяются при помощи комплекта  шлейфов. Принцип функционирования жестких дисков аналогичен этому  принципу для НГМД.

Основные физические и  логические параметры жестких дисков.

Диаметр дисков. Наиболее распространены накопители с диаметром дисков 2.2, 2.3, 3.14 и 5.25 дюймов.

 Число поверхностей  – определяет количество физических  дисков, нанизанных на ось.

Число цилиндров – определяет, сколько дорожек будет располагаться  на одной поверхности.

Число секторов – общее  число секторов на всех дорожках всех поверхностей накопителя.

Число секторов на дорожке  – общее число секторов на одной  дорожке. Для современных накопителей  показатель условный, т.к. они имеют  неравное число секторов на внешних  и внутренних дорожках, скрытое от системы и пользователя интерфейсом  устройства.

 Время перехода от  одной дорожки к другой обычно  составляет от 3.5 до 5 миллисекунд,  а у самых быстрых моделей  может быть от 0.6 до 1 миллисекунды. Этот показатель является одним  из определяющих быстродействие  накопителя, т.к. именно переход  с дорожки на  дорожку является  самым длительным процессом в  серии процессов произвольного  чтения/записи на дисковом устройстве.

Время установки или время  поиска – врем, затрачиваемое устройством  на перемещение головок чтения/записи к нужному цилиндру из произвольного  положения.

Скорость передачи данных, называемая также пропускной способностью, определяет скорость, с которой данные считываются или  записываются на диск после того, как головки займут необходимое положение.

Измеряется  в мегабайтах в секунд (MBps) или мегабитах в секунду (Mbps) и является характеристикой котроллера и интерфейса.

В настоящее время используются в основном жесткие диски емкостью от 10Гб до 80Гб. Наиболее популярными  являются диски емкостью 20, 30, 40 Гб.

Кроме НГМД и НЖМД довольно часто используются сменные носители. Довольно популярным накопителем является Zip. Он выпускается в виде встроенных или автономных блоков, подключаемых к параллельному порту. Эти накопители могут хранить 100 и 250 Мб данных на картриджах, напоминающих дискету формата 3.5, обеспечивают время доступа, равное 29мс, и скорость передачи данных до 1Мб/с. Если устройство подключается к системе  через параллельный порт, то скорость передачи данных ограничена скоростью параллельного порта.

К типу накопителей на жестких  дисках относится накопитель Jaz. Недостаток – высокая стоимость картриджа. Основное применение – резервное  копирование данных.

В накопителях на магнитных  лентах (чаще всего в качестве таких  устройств выступают стримеры) запись производится на мини-кассеты. Емкость  таких кассет – от 40Мб до 13 Гб, скорость передачи данных – от 2 до 9 Мб в минуту, длина ленты – от 63.5 до 230 м, количество дорожек – от 20 до 144.

CD-ROM – это оптический носитель информации, предназначенный только для чтения, на котором может храниться до 650 Мб данных. Доступ к данным на CD-ROM осуществляется быстрее, чем к данным на дискетах, но медленнее чем на жестких дисках. Компакт-диск диаметром 120мм изготовлен из полимера и покрыт металлической пленкой. Информация считывается именно с этой металлической пленки, которая покрывается полимером, защищающим данные от повреждения. CD-ROM является односторонним носителем информации. Считывание  информации с диска происходит за счет регистрации изменений интенсивности отраженного от алюминиевого слоя излучения маломощного лазера. Преемник или фотоотдатчик определяет, отразился ли  луч от гладкой поверхности, был рассеян или поглощен. Рассеивание или поглощения луча происходит в местах, где в процессе записи были нанесены углубления. Фотоотдатчик воспринимает рассеянный луч, и эта информация в виде электрических сигналов поступает на микропроцессор, который преобразует эти сигналы в двоичные данные или звук. Скорость считывания информации с CD-ROM сравнивают со скоростью считывания информации с музыкального диска (150 Кб/с), которую принимают за единицу. На сегодняшний день наиболее распространенными являются 52х – скоростные накопители CD-ROM            (скорость считывания 7500Кб/с). Накопители CD-ROM позволяют записывать собственные компакт-диски.

Более популярными являются накопители CD-RW. Которые позволяют записывать и перезаписывать диски CD-RW, записывать диски CD-R, читать диски CD-ROM, т.е. являются в определенном смысле универсальными.

Аббревиатура DVD расшифровывается как Digital Versatile Disk, т.е. универсальный цифровой диск. Имея те же габариты, что и обычный компакт-диск, и весьма похожий принцип работы, он вмещает чрезвычайно  много информации – от 4.7 до 17 Гбайт. Возможно, именно из-за большой вместимости он называется универсальным. Правда, сегодняшний день реально применяется в двух областях: для хранения фильмов и сверх больших баз данных.

Разброс емкости 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, двусторонние однослойные – 9.4 Гбайт, односторонние двухслойные – 8.5 Гбайт, двусторонние двухслойные 17 Гбайт. В зависимости от объема требующих хранения данных 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.

Таким образом, здесь приведен обзор основных устройств внешней  памяти с указанием их характеристик.