Внешняя память компьютера

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И  НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Всероссийский Заочный Финансово-Экономический  Институт

Филиал  в г. Барнауле 
 
 
 

Курсовая  работа

по  дисциплине «Информатика»

на  тему

«Внешняя  память компьютера» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Исполнитель:             

Группа                         

№ зачетной книжки  

Руководитель:              
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Барнаул 2005 

Содержание 

Введение            3

1. Внешняя память          5
2. жесткие диски           8
3. Дисковые массивы RAID         11
4. Компакт-диски          13
5. Практическая часть          17

Заключение           26

Список литературы          27 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение 

     Под внешней памятью компьютера подразумевают  обычно как носители информации (то есть устройства, где она непосредственно  хранится), так и устройства для чтения/записи информации, которые чаще всего называют накопителями.

     Как правило, для каждого носителя информации существует свой накопитель.

     Первые  носители информации для ЭВМ были бумажными (перфокарты, перфоленты). Для  работы с ними существовало 2 отдельных устройства: перфоратор – для записи информации, счетчик – для считывания информации и передачи ее в оперативную память. Позднее появились магнитные носители информации (магнитные ленты, магнитные барабаны, магнитные диски), накопители которых совмещали в себе и устройство считывания, и устройство записи. А такое устройство, как винчестер, совмещает в себе и носитель, и накопитель. Для оптических носителей информации (компакт-дисков, цифровых дисков) накопители могут как совмещать функции чтения/записи, так и быть специализированными, например, только для чтения.

     Накопители  на жестких магнитных дисках (НЖМД или винчестеры) представляют собой  внешние ЗУ, в которых носителем  информации являются жесткие несменные  магнитные диски, объединенные в  пакет.

     НЖМД предназначены для долговременного хранения информации, постоянно используемой при работе с ПК: программ операционной системы, часто используемых пакетов программ, редакторов документов, трансляторов с языков программирования, документов и программ, подготовленных пользователем и т. д.

     В настоящее время ПК без НЖМД практически  не выпускаются. Если компьютер включен  в локальную компьютерную сеть, то он может работать без собственного жесткого диска, но тогда он использует жесткий диск центрального сервера.

     Винчестер устанавливается внутри системного блока и внешне представляет собой  герметичную металлическую коробку, внутри которой расположены несколько  дисков, объединенных в один пакет, магнитные головки чтения/записи, механизм вращения диска и перемещения головок.

     Основными характеристиками винчестера являются:

     - емкость, то есть максимальный  объем данных, который можно записать  на носитель;

     - быстродействие, определяемое временем  доступа к нужной информации, временем ее считывания/записи  и скоростью передачи данных;

     - время безотказной работы, характеризующее  надежность устройства.

     Емкость НЖМД зависит от модели ПК. Первый винчестер (начало 80-х годов) имел «колоссальную  емкость» 10 Мбайт. Считается, что объем  современного винчестера должен быть не менее 2 – 3 Гбайт. Последние модели ПК имеют винчестеры емкостью свыше 120 Гбайт, ожидается появление винчестеров емкостью до 320 Гбайт.

     Чаще  всего винчестер имеет имя  С:. Однако емкость винчестера обычно очень велика, поэтому для удобства работы винчестер разбивают на участки. Каждый такой участок воспринимается операционной системой как отдельный диск и называется «логическим диском». Имена таких дисков – C:, D:, Е: и т. д. по алфавиту. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     ВНЕШНЯЯ ПАМЯТЬ

     Устройства  внешней памяти или, иначе, внешние  запоминающие устройства весьма разнообразны. Их можно классифицировать по целому ряду признаков: по виду носителя, типу конструкции, по принципу записи и считывания информации, методу доступа и т.д.

     Носитель - материальный объект, способный хранить  информацию.

     

     В зависимости от типа носителя все  ВЗУ можно подразделить на накопители на магнитной ленте и дисковые накопители.

     Накопители  на магнитной ленте, в свою очередь, бывают двух видов: накопители на бобинной магнитной ленте (НБМЛ) и накопители на кассетной магнитной ленте (НКМ- стриммеры). В ПК используются только стриммеры.

     Диски относятся к машинным носителям  информации с прямым доступом. Понятие  прямой доступ означает, что ПК может "обратиться" к дорожке, на которой начинается участок с искомой информацией или куда нужно записать новую информацию, непосредственно, где бы ни находилась головка записи/чтения накопителя.[2]

     Накопители  на дисках более разнообразны

     накопители  на гибких магнитных дисках (НГМД), иначе, на флоппи-дисках или на дискетах; накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД) типа "винчестер"; накопители на сменных жестких магнитных дисках, использующие эффект Бернулли; накопители на флоптических дисках, иначе, floptical-накопители; накопители сверхвысокой плотности записи, иначе, VHD-накопители; накопители на оптических компакт-дисках CD-ROM (Compact Disk ROM); накопители на оптических дисках типа СС WORM (Continuous Composite Write Once Read Many - однократная запись - многократное чтение);накопители на магнитооптических дисках (НМОД) и др.   

 

     Примечание  Время доступа - средний временной  интервал, в течение которого накопитель находит требуемые данные - представляет собой сумму времени для позиционирования головок чтения/записи на нужную дорожку  и ожидания нужного сектора. Трансфер - скорость передачи данных при последовательном чтении.

     Магнитные диски (МД) относятся к магнитным  машинным носителям информации. В  качестве запоминающей среды у них  используются магнитные материалы  со специальными свойствами (с прямоугольной  петлей гистерезиса), позволяющими фиксировать два магнитных состояния - два направления намагниченности. Каждому из этих состояний ставятся в соответствие двоичные цифры: 0 и 1. Накопители на МД (НМД) являются наиболее распространенными внешними запоминающими устройствами в ПК. Диски бывают жесткими и гибкими, сменными и встроенными в ПК. Устройство для чтения и записи информации на магнитном диске называется дисководом.

     Все диски: и магнитные, и оптические характеризуются своим диаметром  или, иначе, форм-фактором. Наибольшее распространение получили диски с форм-факторами 3,5" (89 мм) и 5,25" (133 мм). Диски с форм-фактором 3,5" при меньших габаритах имеют большую емкость, меньшее время доступа и более высокую скорость чтения данных подряд (трансфер), более высокие надежность и долговечность.

     Информация  на МД записывается и считывается  магнитными головками вдоль концентрическихокружностей - дорожек (треков). Количество дорожек  на МД и их информационная емкость  зависят от типа МД, конструкции  накопителя на МД, качества магнитных головок и магнитного покрытия.

     

     Каждая  дорожка МД разбита на сектора. В  одном секторе дорожки может  быть помещено 128, 256, 512 или 1024 байт, но обычно 512 байт данных. Обмен данными между НМД и ОП осуществляется последовательно целым числом секторов. Кластер - это минимальная единица размещения информации на диске, состоящая из одного или нескольких смежных секторов дорожки.[3] 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     2. Жесткие диски 

     В качестве накопителей на жестких  магнитных дисках (НЖМД) широкое  распространение в ПК получили накопители типа "винчестер".

     Термин  винчестер возник из жаргонного названия первой модели жесткого диска емкостью 16 Кбайт (IBM, 1973 г.), имевшего 30 дорожек по 30 секторов, что случайно совпало с калибром "30/30" известного охотничьего ружья "Винчестер".

     В этих накопителях один или несколько  жестких дисков, изготовленных из сплавов алюминия или из керамики и покрытых ферролаком, вместе с  блоком магнитных головок считывания/записи помещены в герметически закрытый корпус. Емкость этих накопителей благодаря чрезвычайно плотной записи, получаемой в таких несъемных конструкциях, достигает нескольких тысяч мегабайт; быстродействие их также значительно более высокое, нежели у НГМД.

     Максимальные  значения на 1995 г.:

     емкость 5000 Мбайт (стандарт емкости на 1995 г.-850 Мбайт); скорость вращения 7200 об./мин; время доступа - 6 мс; трансфер - 11 Мбайт/с. НЖМД весьма разнообразны. Диаметр дисков чаще всего 3,5" (89 мм), но есть и другие, в частности 5,25" (133 мм) и 1,8" (45 мм). Наиболее распространенная высота корпуса дисковода 25 мм у настольных ПК, 41 мм - у машин-серверов, 12 мм - у портативных ПК и др.

     В современных винчестерах стал использоваться метод зонной записи. В этом случае все пространство диска делится на несколько зон, причем во внешних зонах секторов размещается больше данных, чем во внутренних. Это, в частности, позволило увеличить емкость жестких дисков примерно на 30%.

     Для того чтобы получить на магнитном носителе структуру диска, включающую в себя дорожки и сектора, над ним должна быть выполнена процедура, называемая физическим, или низкоуровневым, форматированием (physical, или low-level formatting). В ходе выполнения этой процедуры контроллер записывает на носитель служебную информацию, которая определяет разметку цилиндров диска на сектора и нумерует их. Форматирование низкого уровня предусматривает и маркировку дефектных секторов для исключения обращения к ним в процессе эксплуатации диска.

     Максимальная емкость и скорость передачи данных существенно зависят от интерфейса, используемого накопителем.

     Распространенный  сейчас интерфейс AT Attachment (ATA), широкоизвестный  и под именем Integrated Device Electronics (IDE), предложенный в 1988 г. пользователям ПК IBM PC/AT, ограничивает емкость одного накопителя 504 Мбайтами (эта емкость ограничена адресным пространством традиционной адресации "головка - цилиндр - сектор": 16 головок * 1024 цилиндра * 63 сектора * 512 байт в секторе = 504 Кбайта = 528 482 304 байта) и обеспечивает скорость передачи данных 5-10 Мбайт/с.

     Интерфейс Fast ATA-2 или Enhanced IDE (EIDE), использующий как  традиционную (но расширенную) адресацию  по номерам головки, цилиндра и сектора, так и адресацию логических блоков (Logic Block Address LBA), поддерживает емкость диска до 2500 Мбайт и скорость обмена до 16 Мбайт/с. С помощью EIDE к материнской плате может подключаться до четырех накопителей, в том числе и CD-ROM, и НКМЛ. Для старых версий BIOS для поддержки EIDE нужен специальный драйвер.