Внешняя память. Внешняя (долговременная) память Принцип изменения магнитной индукции поверхности носителя
Классификация и основные характеристики накопителей. В качестве ВЗУ используются устройства, различающиеся типом носителя, способом регистрации и характером использования информации, способом доступа и.т.
По типу носителя различают ВЗУ с подвижным и неподвижным носителем. Если поиск, запись и считывание информации сопровождается механическим перемещением носителя, то такие ВЗУ называют накопителями с подвижным носителем (накопители на магнитных дисках НМД), оптических дисках (НОД), магнитных лентах (НМЛ). Если при поиске, записи, считывании механического перемещения не происходит, то ВЗУ - накопитель с неподвижным носителем (накопители на основе цилиндрических магнитных доменов -ЦМД). Реже в ВЗУ используют объемную запись – полупроводниковые ЗУ, приборы с зарядовой связью.
По способу регистрации различают ВЗУ с магнитной и оптической (магнитооптической) записью.
По характеру использования информации - постоянные ВЗУ, которые допускают только чтение информации, ВЗУ с однократной записью (после чего только чтение) и многократной записью (произвольное число записей и чтения).
По способу доступа к информации - накопители с последовательным и прямым доступом.
ВЗУ принято характеризовать следующими параметрами:
− емкостью памяти;
− пропускной способность или скоростью чтения-записи;
− временем доступа, т.е. интервалом времени от момента запроса до момента выдачи блока.
Плотность записи ВЗУ b. Здесь понимают числа бит информации, записанных на единице поверхности носителя; это поверхностная плотность . Различают также продольную плотность bl, бит/мм, т.е. число бит на единице длины носителя вдоль вектора скорости перемещения, и поперечную плотность bq, бит/мм, т.е. число бит на единице длины носителя в направлении, перпендикулярном вектору скорости.
Плотность записи определяет геометрические размеры накопителя, параметры его быстродействия, а также объемами памяти.
Принцип записи информации на магнитную поверхность. В качестве запоминающей среды в устройствах магнитной записи используются порошковые и гальванические покрытия, нанесенные на немагнитную среду - подложку. В качестве подложки для магнитных лент используется лавсан. Метод записи/считывания в НМЛ контактный, магнитная головка находится в механическом контакте с магнитоносителем.
Магнитные диски и барабаны покрываются металлическими покрытиями на основе никеля, кобальта, вольфрама, наносимыми гальваническим способом. Толщина покрытия колеблется от 0,01 до 1 мкм.
Гибкие магнитные диски (дискеты) вырубаются из магнитной пленки. В накопителях на гибких магнитных дисках (НГМД) применяется также контактный метод, в отличие от накопителей на жестких магнитных дисках (НЖМД) и накопителей типа винчестер, где метод записи-считывания - бесконтактный.
Для намагничивания отдельных участков магнитного покрытия с целью записи используется магнитная головка или блок магнитных головок, состоящих из магнитного сердечника с зазором и намотанной на него катушки индуктивности.
Накопители на гибких магнитных дисках. Устройство (НГМД) (рисунок 1.19) включает ГМД, пять основных систем (приводной механизм, механизм позиционирования, механизм центрования и крепления, систему управления и контроля, систему записи-считывания) и три специальных датчика (датчик индексного отверстия, датчик запрета записи, датчик дорожки 00).
Полезная поверхность диска представляет собой набор дорожек, расположенных с определенным шагом. Нумерация дорожек начинается с внешней стороны (нулевой дорожки). Позиция дорожки 00 определяется в накопителе с помощью специального фотоэлектрического датчика. Сама дорожка разбивается на отдельные участки записи равной длины - секторы. Начало участков записи-считывания на дорожках определяется имеющимся на диске специальным круглым индексным отверстием. Когда индексное отверстие при вращении диска проходит под соответствующим окном кассеты, другой фотоэлектрический датчик вырабатывает короткий электрический импульс, по которому обнаруживается позиция начала дорожки.
В НГМД используют два основных метода записи: метод частотной модуляции (ЧМ) и метод модифицированной ЧМ.
Адаптеры накопителей на гибких магнитных дисках. Адаптер НГМД переводит команды, поступающие из ПЗУ BIOS, в электрические сигналы, управляющие НГМД, а также преобразует поток импульсов, считываемых с дискеты МГ, в информацию, воспринимаемую ПЭВМ. Конструктивно электронное оборудование адаптера может быть размещено на системной плате. Один из вариантов построения структурной схемы адаптера НГМД приведен на рисунке 1.20.
 |
Основным функциональным блоком адаптера НГМД является контроллер НГМД, реализуемый конструктивно обычно в виде БИС (интегральные микросхемы 8272 Intel, 765 NEC и др.). Данный контроллер обеспечивает управление операциями НГМД и определяет условия обмена с центральным процессором.
Контроллер НГМД выполняет следующий набор команд: позиционирование, форматирование, считывание, запись, проверка состояния НГМД и др. Каждая команда выполняется в три фазы: подготовительной, исполнения и заключительной.
Zip накопители. Накопители Zip выпускаются в виде внутренних SCSI- и ATAPI-моделей и внешних устройств, подключаемых через параллельный порт либо интерфейсы SCSI и USB. Диски Zip имеют максимальную емкость 250 Мбайт (поддерживается всеми дисководами, кроме USB-модели). Максимальная скорость обмена у первых моделей Zip достигала 1,4 Мбайт/с, в среднем время доступа было порядка 30 мс. Новые модели стали немного быстрее. По своим скоростным характеристикам они сопоставимы, скажем, с современными записывающими дисководами CD-RW, немного уступая им в скорости чтения и времени доступа к диску, но превосходя при этом в скорости записи.
Другим вариантом сменных накопителей, основанных на использовании мягких магнитных дисков, является так называемая флоптическая технология. Это решение подразумевает, что позиционирование головки чтения/записи осуществляется при помощи луча лазера на служебную дорожку (servo-track), а сами операции чтения и записи - стандартным магнитным способом.
У современных устройств скорость передачи данных составляет 1,1 Мбайт/с (ATAPI). У SCSI-накопителей этот показатель еще выше - до 4 Мбайт.
Стримеры. Они используются для архивирования или резервного копирования, потому что носителем информации в них служит магнитная лента (лавсан, полиэфирной или ацетатной пленки), покрытой ферролаком, нанесенным в магнитном поле с целью ориентации плоских доменов по оси легкого намагничивания.
В зависимости от типа накопителя и, соответственно, носителя, применяются ленты разной ширины и длины, начиная от 3,61 мм для миникассет до 35 мм для катушек (бобин). Чаще используется лента ширины 12,7 мм; при большей ширине возникают перекосы ленты и усложняется блок магнитных, головок. Размещение информации зависит от ширины ленты. На узких лентах информация записывается последовательным кодом, на широких - параллельным. Применяется также запись параллельно-последовательным кодом.
На рисунке 1.21 показано размещение информации на МЛ при последовательно-параллельной записи на 11 дорожках. Каждой дорожке соответствует своя магнитная головка: 8 информационных, головка синхроимпульсов, головка начала зоны. Наибольшее время тратится на поиск зоны - оно может достигать нескольких минут в зависимости от расположения искомой зоны на ленте. Лентопротяжные механизмы обеспечивают продвижение ленты со скоростями от 0,9 до 6,3 м/с. и скорость обмена информацией от 30 Кбайт/с до 1,5 Мбайт/с. Для обеспечения быстрого пуска и останова ленты в лентопротяжном механизме НМЛ имеются вакуумные колонки, которые являются буферными устройствами, содержащими определенный запас ленты в виде компенсационной петли.
а ) размещение на ленте зон произвольной длины;
б ) размещение информации в зоне
Рисунок 1.21 - Размещения информации при последовательно-параллельной форме размещения информации на магнитной ленте НМЛ
Контроллеры НМЛ выполняют функции управления режимами работы накопителя по командам, поступающим от ЭВМ. Контроллеры НМЛ стандартизованы и позволяют подключать до 8-ми накопителей разных типов в любом сочетании к каналу ЭВМ.
НМЛ подключаются к контроллеру с помощью стандартного интерфейса. Наиболее часто используются 8 шин управления, 4 шины признаков состояния и 8 шин ответа. Шины управления и шины признаков являются общими для всех НМЛ, подключенных к контроллеру.
Оптические и магнитооптические накопители. Оптические внешние ЗУ имеют высокую плотность записи информации, на несколько порядков большую плотности магнитных ВЗУ, так как для регистрации одного бита достаточно участка на носителе с размерами порядка длины волны излучаемого лазером света(порядка 0,5 мкм). Этот тип внешних ЗУ имеет высокое быстродействие и надежность.
Как запись на оптический носитель - оптический диск, так и воспроизведение с него, осуществляются лазерным лучем. Лазеры способны генерировать и усиливать электромагнитные колебания в диапазонах 0,4 мм...0,78 мкм (инфракрасная часть оптического спектра, это мазеры), 0,78 ...0,38 мкм (волны видимого света) и 0,38...2 нм (ультрафиолетовая часть спектра).
Цифровой оптический диск состоит из рабочего (регистрирующего, информационного) слоя, на который наносится информационная сигналограмма в виде определенных чередований его состояний, и основы, на которой находится этот рабочий слой. На рисунке 1.22 показана конструкция двухстороннего компакт-диска фирмы Philips, в котором две прозрачные основы с рабочими слоями соединены вместе и образуют замкнутое пространство для рабочих слоев.
Рисунок 1.22 - Конструкция двустороннего оптического диска
Имеются отражающий зеркальный слой и воздушный промежуток. Подложка выполнена из пластика. В качестве материала рабочего слоя применяются теллур и его сплавы, сплав селена, индия, меди, алюминия, никеля и цинка.
Конструкция оптической головки, предназначенной для записи и считывания дисков, приведена на рисунке 1.23. Наиболее распространены компакт-диски диаметром 119 мм (4,7 дюймов). На однократно записываемом диске такого диаметра располагается 550 либо 680 Мбайт. Производятся так же диски диаметром 80 мм емкостью 200 Мбайт
Рисунок 1.23 - Оптическая головка комбинированного типа для дисков с перезаписью
Устройства записи работают в трех режимах. В односеансном режиме запись всего диска должна осуществляться за один проход без перерывов. Многосеансный режим позволяет записывать данные за несколько сеансов, в результате чего информация на диске представляется в виде отдельных томов, напоминающих логические разделы жесткого диска и инкрементный режим позволяет записать часть данных, остановиться, а затем продолжить запись.
Оптическое дисковое ВЗУ состоит из двух частей: накопителя на оптических дисках (НОД) и устройства управления (УУ), приведенных на рисунке 1.24.
Рисунок 1.24 - Обобщенная структурная схема оптического дискового ВЗУ
В накопителе осуществляются процессы записи, хранения, считывания, стирания и поиска информации.
Связь УУ и НОД осуществляется по шинам: команд, состояния, адреса и по линиям: данных записи, данных воспроизведения, синхронизации данных воспроизведения.
Канал записи - воспроизведения (КЗВ) представляет собой часть информационного канала ВЗУ на ОД. С его помощью реализуется запись и воспроизведение информации на ОД. Он состоит из оптической и электрической части. Оптическую часть канала называют оптической головкой (ОГ).
Электрическая часть КЗВ в процессе записи преобразует информационные сигналы, поступающие из контроллера, в форму, пригодную для записи на ОД, и управляет непосредственно реализацией процесса записи путем изменения интенсивности лазерного луча, падающего на точку записи ОД, в соответствии с информационными сигналами. При воспроизведении электрическая часть КЗВ обрабатывает электрические сигналы, поступающие из фотоприемника: формирует, детектирует, распознает и передает их в контроллер.
В быстродействующих МО-накопителях в режимах записи и чтения используется буферная кэш-память большого объема (от 4 Мбайт).
Система поиска информации в НОД включает в себя позиционер оптической головки, привод ОД а также в случае многодисковых НОД систему хранения, выбора и смены ОД.
Позиционер ОГ служит для перемещения ОГ на заданную дорожку ОД и удержания светового луча на дорожке в процессе записи и воспроизведения.
На рисунке 1.25 показана структурная схема CD ROM.
Рисунок 1.25 - Структурная схема CD-ROM
Состав:
- сервосистема управления вращением диска;
- сервосистема позиционирования лазерного считывающего устройства;
- сервосистема автофокусировки;
- сервосистема радиального слежения;
- система считывания;
- схема управления лазерным диодом.
Сервосистема управления вращением диска обеспечивает постоянство линейной скорости движения дорожки считывания на диске относительно лазерного пятна. Характерными признаками исправной работы являются четко прослеживающиеся фазы:
– старт и разгон вращения диска;
– установившийся режим вращения;
– интервал торможения до полной остановки;
– съем диска лотком каретки и вынос его наружу из дисковода.
На рисунке 1.26 показана структура связей оптико-электронной системы считывания информации.
Рисунок 1.26 - Структура связей оптико-электронной системы
считывания информации
Сервосистема позиционирования головки считывания информации обеспечивает плавное подведение головки к заданной дорожке записи с ошибкой, не превышающей половины ширины дорожки в режимах поиска требуемого фрагмента информации и нормального воспроизведения. Сервосистема радиального слежения обеспечивает удержание луча лазера на дорожке и оптимальные условия считывания информации.
Контроль и управление вертикальным перемещением фокусирующей линзы осуществляется под воздействием сервофокуса. Эта система обеспечивает точную фокусировку лазерного луча в процессе работы на рабочей поверхности диска.
Система считывания информации содержит фотодетекторную матрицу и дифференциальные усилители сигналов. О нормальной работе этой системы можно судить по наличию высокочастотных сигналов на ее выходе при вращении диска.
Система управления лазерным диодом обеспечивает номинальный ток возбуждения диода в режимах пуска диска и считывания информации. Признаком нормальной работы системы является наличие ВЧ-сигнала амплитудой около 1 В на выходе системы считывания.
ВЗУ на ЦМД – содержащих материалах. Цилиндрические магнитные домены (ЦМД) представляют собой изолированные однородно намагниченные области магнетика в форме круговых цилиндров, направление вектора намагниченности в которых противоположно направлению намагниченности остальной части магнетика.
Для создания ЦМД на практике используются нанесенные на подложку тонкие плоскопараллельные пластины - пленки (толщиной от 1 до 100 мкм) магнитных материалов с наведенной в процессе изготовления анизотропией, обладающие малой остаточной индукцией порядка 0,01 - 0,02 тесла.
ВЗУ на основе голографии. Использование лазерной техники для ввода, хранения и выдачи информации в форме объемных изображений позволило создать голографические средства отображения (СО). Объем памяти голографических ЗУ практически неограничен: теоретически достижимая плотность записи с помощью двумерных голограмм - 410 8 бит/см2, а с помощью объемных голограмм - 41012 бит/см 3 .
Длительное хранение информации пользователя обеспечивает ВЗУ (внешнее запоминающее устройство). К внешней памяти относятся: накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД), накопители на гибких магнитных дисках (НГМД), накопители на магнитооптических компакт дисках, накопители на оптических дисках, накопители на магнитной ленте и др.
Принцип изменения магнитной индукции носителя используется в накопителях типа «винчестер » (HDD).Винчестеры предназначены для постоянного хранения информации, используемой при работе с компьютером: программ операционной системы, часто используемых пакетов программ, редакторов документов и т.д. (рис. 6).
Рис. 6. Жёсткий диск.
Основными параметрами винчестера (жёсткого диска) являются: ёмкость диска, количество поверхностей, скорость вращения шпинделя, объём встроенной кэш-памяти, интерфейс.
Ёмкость диска. Для пользователя накопители на жёстком диске отличаются друг от друга прежде всего своей ёмкостью, т.е. тем, сколько информации помещается на диске. Сейчас компьютеры в основном оснащаются винчестерами от 80 Гбайт и более.
Информация на магнитных дисках записывается по концентрическим дорожкам и секторам, которые формируются на диске в результате операции форматирования.
Первые универсальные ЭВМ и даже первые персональные компьютеры функционировали без винчестера. В современных управляющих компьютерах программы могут быть «зашиты» сразу в схемы и такие компьютеры функционируют без винчестеров.
В USB флеш-накопителях (флеш-картах) используется электронная энергонезависимая перезаписываемая память. Флэш-память строится на полупроводниковых элементах. Наибольшей плотностью и быстродействием обладает её разновидность на основе ячеек с И-НЕ элементами (NAND).
Стриммер (от англ. streamer), также ленточный накопитель – запоминающее устройство на принципе магнитной записи на ленточном носителе, с последовательным доступом к данным (рис. 7); по принципу действия аналогичен бытовому магнитофону.
Рис. 7. Стример и картридж к нему.
Устройство для чтения компакт-дисков предназначено для чтения записей на компакт-дисках. Достоинства устройства – большая ёмкость дисков, быстрый доступ, надежность, универсальность, низкая стоимость. Основное понятие, характеризующее работу данного устройства, – скорость. Главный недостаток – невозможность записи информации. Для этого необходимы другие устройства.
Оптический диск с нестираемой информацией, предназначенный только для многократного чтения пользователем, – это CD-ROM (Compact Disk – Read Only Memory). Диск CD-ROM обычно используется для того, чтобы хранить коммерческие программы и данные. Нельзя добавлять или стирать данные на диске CD-ROM.
На оптические диски DVD-R и CD-R пользователь может записывать файлы более одного раза (каждая запись называется сеансом), но нельзя стирать файлы с диска. Каждая запись является постоянной. Запись на эти диски осуществляется благодаря наличию на них особого светочувствительного слоя, выгорающего под воздействием высокотемпературного лазерного луча.
На диск CD-RW можно записывать файлы многократно. Можно также удалять ненужные файлы с диска, чтобы освободить пространство и записать дополнительные файлы. Диск CD-RW можно многократно записывать и стирать.
Рис. 8. Оптический диск (CD или DVD).
Один из основных параметров любого типа памяти компьютера – время доступа к памяти, которое определяется как минимальное время, достаточное для размещения в памяти единицы информации. Быстродействие накопителя информации – скорость чтения – записи данных в накопителе. Оно характеризуется двумя параметрами: средним временем доступа и скоростью передачи данных.
Прямой доступ к памяти (англ. Direct Memory Access, DMA) – режим обмена данными между устройствами или же между устройством и основной памятью (RAM) без участия центрального процессора (ЦП).
Презентация на тему: Магнитный принцип записи/считывания информации
1 из 13
Презентация на тему:
№ слайда 1
Описание слайда:
№ слайда 2
Описание слайда:
Магнитный принцип записи и считывания информации Для долговременного хранения информации, её накопления и передачи из поколения в поколение используются материальные носители информации. Материальная природа носителей информации может быть различной: молекулы ДНК, которые хранят генетическую информацию; бумага, на которой хранятся тексты и изображения; магнитная лента, на которой хранится звуковая информация; фото- и киноплёнки, на которых хранится графическая информация; микросхемы памяти, магнитные и лазерные диски, на которых хранятся программы и данные в компьютере и т.д.
№ слайда 3
Описание слайда:
Запись/считывание информации В процессе записи информации на гибкие и жёсткие магнитные диски головка дисковода с сердечником из магнитомягкого материала (малая остаточная намагниченность) перемещается вдоль магнитного слоя магнитожёсткого носителя (большая остаточная намагниченность). В процессе записи информации на магнитную головку поступают последовательности электрических импульсов (последовательности логических единиц и нулей), которые создают в головке магнитное поле. В результате последовательно намагничиваются (логическая единица) или не намагничиваются (логический нуль) элементы поверхности носителя. При считывании информации, наоборот, намагниченные участки носителя вызывают в магнитной головке импульсы тока (явление электромагнитной индукции). Последовательности таких импульсов передаются по магистрали в оперативную память компьютера.
№ слайда 4
Описание слайда:
Жёсткие магнитные диски Накопитель на жёстких магнитных дисках, НЖМД, жёсткий диск, хард, харддиск, HDD, HMDD или винчестер, (англ. Hard (Magnetic) Disk Drive, HDD, HMDD) - энергонезависимое, перезаписываемое компьютерное запоминающее устройство. Является основным накопителем данных практически во всех современных компьютерах. В отличие от «гибкого» диска (дискеты), информация в НЖМД записывается на жёсткие (алюминиевые или стеклянные) пластины, покрытые слоем ферромагнитного материала, чаще всего двуокиси хрома.
№ слайда 5
Описание слайда:
Характеристики Ёмкость- количество данных, которые могут храниться накопителем. Ёмкость современных устройств достигает 2000 Гб. Физический размер (форм-фактор) (англ. dimension) - почти все современные (2002-2008 гг.) накопители для персональных компьютеров и серверов имеют размер либо 3,5, либо 2,5 дюйма. Время произвольного доступа (англ. random access time) - время, за которое винчестер гарантированно выполнит операцию чтения или записи на любом участке магнитного диска. Скорость вращения шпинделя (англ. spindle speed) - количество оборотов шпинделя в минуту. Надёжность (англ. reliability) - определяется как среднее время наработки на отказ. Количество операций ввода-вывода в секунду - у современных дисков это около 50 оп./сек при произвольном доступе к накопителю и около 100 оп./сек при последовательном доступе.
№ слайда 6
Описание слайда:
Характеристики Потребление энергии - важный фактор для мобильных устройств. Уровень шума - шум, который производит механика накопителя при его работе. Сопротивляемость ударам (англ. G-shock rating) - сопротивляемость накопителя резким скачкам давления или ударам, измеряется в единицах допустимой перегрузки во включённом и выключенном состоянии. Скорость передачи данных (англ. Transfer Rate): Внутренняя зона диска: от 44,2 до 74,5 Мб/с Внешняя зона диска: от 60,0 до 111,4 Мб/с Объём буфера: Буфером называется промежуточная память, предназначенная для сглаживания различий скорости чтения/записи и передачи по интерфейсу.
№ слайда 7
Описание слайда:
Жёсткий диск состоит из следующих основных узлов: корпус из прочного сплава, собственно жесткие диски (пластины) с магнитным покрытием, блок головок с устройством позиционирования, электропривод шпинделя и блок электроники. Устройство позиционирования головок состоит из неподвижной пары сильных, как правило неодимовых, постоянных магнитов и катушки на подвижном блоке головок. Вопреки расхожему мнению, жесткие диски не герметичны. Внутренняя полость жесткого диска сообщается с атмосферой через фильтр, способный задерживать очень мелкие (несколько мкм) частицы. Это необходимо для поддержания постоянного давления внутри диска при колебаниях температуры корпуса.
№ слайда 8
Описание слайда:
Принцип работы: Принцип работы жестких дисков похож на работу магнитофонов. Рабочая поверхность диска движется относительно считывающей головки (например, в виде катушки индуктивности с зазором в магнитопроводе). При подаче переменного электрического тока (при записи) на катушку головки, возникающее переменное магнитное поле из зазора головки воздействует на ферромагнетик поверхности диска и изменяет направление вектора намагниченности доменов в зависимости от величины сигнала. При считывании перемещение доменов у зазора головки приводит к изменению магнитного потока в магнитопроводе головки, что приводит к возникновению переменного электрического сигнала в катушке из-за эффекта электромагнитной индукции.
№ слайда 9
Описание слайда:
Пластиковые дискеты Первые дискеты представляли собой гибкие пластиковые диски диаметром 8 дюймов, покрытые оксидом железа и помещенные в защитную оболочку, к которой с внутренней стороны была приклеена специальная ткань, очищающая поверхность диска при его вращении. Эти давно устаревшие диски были выпущены корпорацией IBM в 1971 году специально для компьютеров с операционной системой System 370. Действительно, цветные квадраты из пластика со стороной 3,5 дюйма (а именно так выглядит большинство современных гибких дисков) на первый взгляд не имеют ничего общего со своим названием, однако следует помнить, что термин этот обозначает предмет, который выпускался много лет назад, а теперь давно уже скрыт от глаз и помещен в пластиковый корпус. Первые дискеты были в виде гибких пластиковых дисков диаметром 8 дюймов
№ слайда 10
Описание слайда:
По мере того как компьютеры становились все более компактными, то же самое происходило и с дисками. Дискета диаметром 5,25 дюйма появилась в 1976 году. Говорят, что ее размеры соответствуют размерам салфеток для коктейля, которыми пользовались разработчики, обсуждавшие детали нового проекта в одном из бостонских баров. Сегодня же наиболее популярными являются дискеты диаметром 3,5 дюйма, выпущенные корпорацией Sony в 1981 году. Несмотря на то что они уже практически не применяются для переноса файлов с одного компьютера на другой, большинство машин по-прежнему оснащено отсеками для размещения этих небольших накопителей. В результате некоторые мудрые (или, наоборот, сумасшедшие) пользователи до сих пор продолжают копировать на дискеты содержимое своих жестких дисков.
Логическое устройство Информация записывается по концентрическим дорожкам (трекам), которые делятся на секторы. Количество дорожек и секторов зависит от типа и формата дискеты. Сектор хранит минимальную порцию информации, которая может быть записана на диск или считана. Ёмкость сектора постоянна и составляет 512 байтов.
№ слайда 13
Описание слайда:
Принцип работы Дискета устанавливается в накопитель на гибких магнитных дисках (англ. floppy-disk drive), автоматически в нем фиксируется, после чего механизм накопителя раскручивается до частоты вращения 360 мин-1. В накопителе вращается сама дискета, магнитные головки остаются неподвижными. Дискета вращается только при обращении к ней. Накопитель связан с процессором через контроллер гибких дисков.
(около 287 - 212 до н. э.)
Архимед был одним из самых замечательных ученых Древней Греции. Наверное, вы слышали легенду о том, как был открыт один из законов физики.
Однажды, погрузившись в ванну в купальне, Архимед заметил, что своим телом он вытеснил часть воды и она выплеснулась, а при этом вода его как бы поддерживала. Ученый сразу понял, что здесь и заключается решение мучавшей его проблемы. С криком "Эврика!" (Нашел!") он выскочил из купальни и помчался по улице: ему не терпелось сделать вычисления. Так был открыт знаменитый архимедов закон выталкивающей силы. Этот человек соорудил невиданные до той поры метательные военные машины для обороны города Сиракузы на острове Сицилия (где он родился и жил), которые сеяли панику и ужас в рядах римских легионеров и обращали их в бегство. Придумал он и способ поджигать вражеские корабли - с помощью тысячи больших зеркал, которые держали в руках воины осажденного города. Этими зеркалами солнечные зайчики были сфокусированы в единый луч, который и воспламенил суда неприятеля.
Параллелограмм сил или скоростей, о котором говорят на уроках физики, также изобретение Архимеда. Теория простых механизмов, разработанная великим ученым, привела к развитию важных разделов механики. Винт Архимеда применяется в различных машинах, служит для подъема сыпучих грузов, перемещает детали на заводах. Огромный (по тем временам) корабль "Сиракосия" был спущен на воду с помощью системы блоков, которой управлял один воин. Архимедово правило рычага и сейчас называют иногда золотым правилом механики. И именно ему легенда приписывает слова: "Дайте мне точку опоры, и я переверну мир!"
Несколько менее известно, что Архимед был не только замечательным механиком и физиком, но и гениальным математиком. Что же сделал он в этой области знания, какие его мысли и теории вошли сегодня в золотой фонд науки? Здесь прежде всего нужно сказать о вычислении длин. Известно, что длина окружности с радиусом R равна 2?R, где? - некоторое число, несколько большее чем 3. Это видно из рассмотрения правильного вписанного шестиугольника: его периметр равен 6R, а длина окружности чуть больше! Как же поточнее вычислить значение?? Именно Архимед в своем изящном исследовании, связанном с рассмотрением вписанных и описанных многоугольников, дал замечательную для своего времени оценку числа л. Он установил, что это число заключено между 3 10/71 и 3 1/7 . Вооружитесь микрокалькулятором, и вы легко обнаружите, что эти числа записываются в виде 3,140845 и 3,142857. Таким образом, Архимедом было найдено приближенное значение? ? 3,14, которым мы и сейчас пользуемся для расчетов с не очень большой точностью.
Замечательно и другое открытие Архимеда, также связанное с измерением длин. Вам нужно по возможности точно измерить длину скамейки. Вы сначала определяете, сколько раз в скамейке откладывается метр; если имеется остаток - узнаете, сколько в нем дециметров; если снова есть остаток - находите, сколько в нем сантиметров, миллиметров. Такой процесс измерения был логически исследован Архимедом, который в связи с этим сформулировал аксиому, и сейчас называемую аксиомой Архимеда. Она состоит в том, что, взяв какой-либо отрезок (единицу измерения) и откладывая его на другом отрезке (каким бы большим он ни был), мы после некоторого числа откладываний обязательно дойдем до конца измеряемого отрезка и "перескочим" через его конец. Не правда ли, это настолько очевидно, что кажется, незачем и говорить об этом пустяке?! Но удивительное дело! Именно аксиома Архимеда сейчас особенно волнует умы ученых. Мы все чаще говорим теперь о "неархимедовой" геометрии, о "неархимедовых" системах чисел, о "неархимедовом" анализе. То, что Архимед сумел в седой древности вычленить и сформулировать именно такую аксиому, которая сегодня важна и актуальна, свидетельствует о большой его проницательности и научном предвидении. Еще одно открытие Архимеда связано с измерением площадей. Решая задачу, как построить отрезок, длина которого равна длине окружности данного круга, ученый вычислил отношение длины окружности к диаметру и нашел, что оно заключено 3 10/71 и 3 1/7. Созданный им метод вычисления длины окружности и площади фигуры, с помощью которого он получил результат, предвосхищает идеи особого интегрального исчисления, открытого (спустя два тысячелетия после Архимеда!) двумя другими гениями - И. Ньютоном и Г. В. Лейбницем. Именно Ньютон, который хорошо знал работы Архимеда и опирался на них, объяснял свои научные успехи тем, что "стоял на плечах гигантов". Много важных открытий имеется в научном наследии Архимеда. Он установил теорему о том, что три медианы треугольника пересекаются в одной точке; нашел замечательные свойства кривой, которую теперь называют спиралью Архимеда; вычислил объем шара; создал формулу суммы убывающей геометрической прогрессии. Существует предание, что римский воинзавоеватель наступил ногой на чертежи, которые Архимед делал на влажном песке. "Не смей трогать мои чертежи!" - воскликнул ученый. Римскому воину было невдомек, что перед ним гений, слава которого переживет тысячелетия. Он пронзил ученого мечом. Обливаясь кровью, упал Архимед на свои чертежи, возможно заключавшие новое открытие.
Модуль I. Принципы работы и компоненты персонального компьютера
1. В соответствии с классификацией параллельных архитектур компьютеры, построенные по принципам фон Неймана, относят к типу вычислительной системы с первым процессером
2. В слоты расширения могут подключаться видеокарты звуковые карты сетевые карты пост карты
3. Регенерация является атрибутом динамической оперативной памяти
4. Разрешением монитора является размер получаемого на экране изображения в пикселях
5. Гарвардская архитектура вычислительной системы отличается от принстонской гарвардская имеет единую память а принтская несколько
6. К основным характеристикам микропроцессора относятся объём оперативной памяти тактова частота
7. Программы начального тестирования и загрузки компьютера хранятся во внутреней памяти компьютера
8. К основным характеристикам монитора относятся время отклика угол обзора контрастность яркость размер диагонали
9. Минимальный набор устройств, необходимый для работы каждого компьютера архитектуры фон я Неймана, включает в себя системный блок клавиатура и мышь
10. Промежуточный буфер с быстрым доступом, содержащий копию той информации, которая хранится в памяти с менее быстрым доступом, но с наибольшей вероятностью может быть оттуда запрошена, называют кеш
11. Плоттер – это устройство, служащее для автомотического вычёркивания с большой точностью графических изображений
12. К основным компонентам вычислительных сетей относят канал связи узлы
13. Процессоры на основе x86 команд, вплоть до Pentium 4, имели ________cisc_ архитектуру.
14. Системная шина включает в себя набор коннектов для подключения устройств
15. Самой быстродействующей памятью является озу
16. Регистрацию изображений способны обеспечить сканеры
17. Один из физических каналов ввода-вывода компьютера – разъём – называется аппаратным (-ой) носителем
18. Характеристикой сканера, определяющей качество получаемых цифровых изображений, служит (-ат) число точек на дюйм
19. Архитектура процессора, основанная на концепции «более компактные и простые инструкции выполняются быстрее», – это _принтская_______ архитектура.
20. К устройствам координатного ввода данных относятся мышь джостик
21. К базовой конфигурации ПК относится системный блок клавиатура мышь
22. В USB флеш-накопителях используется электронная память
23. Логическая организация и структура аппаратных и программных ресурсов вычислительной системы составляет системный блок
24. Верными являются утверждения, что мышь это устройство кординатного ввода
25. Одним из параметров винчестера является ёмкость
26. Характеристикой жидкокристаллических мониторов ПК является тип матрицы
27. Функциональная схема ЭВМ
была предложена Нейманом
28. На материнской плате ПК размещаются процессор оперативная память пзу
29. Принцип записи на перезаписываемые оптические компакт-диски заключается в …
30. ОЗУ относится к виду памяти …
31. Разрешение принтера – это …
32. В фон-неймановской архитектуре компьютера часть процессора, которая выполняет команды, называется …
33. К устройствам только вывода информации относятся …
34. К принципам работы вычислительной системы, сформулированным Джоном фон Нейманом, относятся принципы …
35. Внешними запоминающими устройствами являются жёсткий диск
36. 1 Гбайт содержит _1024_______ байтов.
37. Основной характеристикой микропроцессора является тактовая частота
38. По виду вычислительного процесса вычислительные средства подразделяют на цифровую
39. К основным характеристикам микропроцессора относятся тактовую частоту
40. Единица, обозначаемая как dpi , характеризует указатель разрешённой способности
41. Для хранения программ, требующихся для запуска и тестирования компьютера при его включении, необходим (-о) пзу
42. Для сканирования с приемлемым качеством цветопередачи и хорошей детализацией в домашних условиях используются ____________ и _____________ виды сканеров.
43. Электронная вычислительная машина (ЭВМ) – это …
44. Из компакт-дисков для записи пользователем своих файлов предназначены …
45. Принцип изменения магнитной индукции поверхности носителя используется в накопителях типа …
46. Для долговременного хранения информации предназначены …
47. Возможность обмена данными между компьютерами по обычным телефонным линиям обеспечивают …
48. Наибольший объём информации может хранить (вид памяти) …
49. Использование красящей ленты лежит в основе работы ____________ и ____________ принтеров.
50. К устройствам ввода информации относятся …
51. К аппаратным средствам компьютера относятся …
52. Периферийные устройства выполняют функцию …
53. Электронная микросхема EPROM является …
54. Для вывода точечных (растровых) изображений, созданных пользователем, можно использовать …
55. Для увеличения скорости выполнения математических операций в ПК используется …
56. ПЗС-матрицы используются в таких периферийных устройствах, как …
57. В пустой блок общей схемы компьютера необходимо вписать устройство … 
58. Высокоскоростная память, которая принадлежит какому-либо функциональному блоку компьютера и служит для снижения нагрузки на основную память, называется …
59. Среди архитектур ЭВМ выделяют …
60. Архитектура современного персонального компьютера подразумевает такую логическую организацию аппаратных компонент компьютера, при которой …
61. Как известно, разрядность процессора определяется разрядностью регистров, в которые помещаются обрабатываемые данные. Если регистр имеет разрядность 4 байта, то разрядность процессора равна …
62. Такие параметры, как разрешающая способность и производительность, характерны для …
63. Во время выполнения прикладная программа хранится в …
64. Идею механической машины с идеей программного управления соединил …
65. Параметрами любого типа памяти компьютера являются …
66. Качество звука, оцифрованного звуковой картой, определяется такими параметрами, как …
67. Принцип однородности памяти заключается в том, что …
68. Сигналы, определяющие характер обмена информацией, передаются по шине …
69. Такие параметры, как разрешение и угол обзора, характерны для устройств …
70. Основными компонентами архитектуры персонального компьютера являются процессор, внутренняя память, видеосистема, устройства ввода-вывода, …
71. В компьютере с 64-разрядной шиной данных и 32-разрядной адресной шиной установлена память объемом 16 Мбайт. Разрядность этого процессора равна …
72. К основным параметрам лазерных принтеров относятся …
73. Быстродействие накопителя информации характеризуется …
74. К системе команд электронно-вычислительных машин не относятся …
75. Внутренней памятью процессора является _______________ память.
76. К положениям классической архитектуры (фон-неймановской) относятся …
77. Принтеры бывают …
78. К функциям процессора относятся …
79. В аппаратном подключении периферийных устройств участвуют …
80. Прямым доступом к памяти (DMA) называется режим, при котором …
81. Разрядность центрального процессора определяется …
82. BIOS (Basic Input Output System) является …
83. Для ввода точечных изображений можно использовать …
84. Во флэш-накопителях используется ____________ память.
85. В компьютере с 64-разрядной шиной данных и 32-разрядной адресной шиной установлена память объёмом 16 Мбайт. Исходя из данных этой конфигурации, можно утверждать, что процессор …
86. К основным параметрам планшетных сканеров относятся …
87. Наибольшую скорость обмена информацией имеет …
88. В режиме создания звука в звуковой карте используются методы …
89. При отключении питания компьютера информация не сохраняется в устройстве памяти …
90. Архитектура ПК, основными признаками которой являются наличие общей информационной шины, модульное построение, совместимость новых устройств и программных средств с предыдущими версиями по принципу «сверху-вниз», носит название …
91. Классические принципы построения архитектуры ЭВМ были предложены в 40-х годах ХХ века Дж. фон Нейманом. К этим принципам относятся …
92. Модемы бывают …
93. Длительное хранение информации пользователя обеспечивает …
94. Динамическая память служит базой для построения …
95. Информация на магнитных дисках записывается …
96. Чтобы процессор мог выполнить программу, она должна быть …
97. Стример – это устройство для …
98. Деление на дорожки и секторы характерно для …
99. Статическая память служит базой для построения …
В XIX веке была изобретена магнитная запись. Первоначально она использовалась только для хранения звука.
На ЭВМ первого и второго поколений магнитная лента использовалась как единственный вид сменного носителя для устройств внешней памяти. На одну катушку с магнитной лентой помещалось приблизительно 500 Кб информации.
С начала 1960-х годов появляются магнитные диски: алюминиевые или пластмассовые диски, покрытые тонким магнитным порошковым слоем толщиной в несколько микрон. Информация на диске располагается по круговым концентрическим дорожкам.
Устройство, которое обеспечивает запись/считывание информации, называется накопителем информации или дисководом. Магнитные диски бывают жесткими и гибкими, сменными и встроенными в дисковод компьютера (традиционно называются винчестерами).
Магнитный принцип записи и считывания информации
В накопителях на гибких магнитных дисках (НГМД) и накопителях на жестких магнитных дисках (НЖМД), или винчестерах, в основу записи информации положенонамагничивание ферромагнетиков в магнитном поле , хранение информации основывается на сохранении намагниченности, а считывание информации базируется на явленииэлектромагнитной индукции .
В процессе записи информации на гибкие и жесткие магнитные диски головка дисковода с сердечником из магнитомягкого материала (малая остаточная намагниченность) перемещается вдоль магнитного слоя магнитожесткого носителя (большая остаточная намагниченность). На магнитную головку поступают последовательности электрических импульсов (последовательности логических единиц и нулей), которые создают в головке магнитное поле. В результате последовательно намагничиваются (логическая единица) или не намагничиваются (логический нуль) элементы поверхности носителя. При считывании информации при движении магнитной головки над поверхностью носителя намагниченные участки носителя вызывают в ней импульсы тока (явление электромагнитной индукции). Последовательности таких импульсов передаются по магистрали в оперативную память компьютера.
В отсутствие сильных магнитных полей и высоких температур элементы носителя могут сохранять свою намагниченность в течение долгого времени (лет и десятилетий).
Гибкие магнитные диски
Персональные компьютеры до недавнего времени комплектовались накопителем на гибких магнитных дисках (НГМД), который в прайс-листах называется FDD – Floppy Disk Drive (дисковод для флоппи-дисков). Сами флоппи-диски называют дискетами. Наиболее распространенный тип гибкого диска диаметром 3,5 дюйма (89 мм) вмещает 1,44 Мб информации.
Сам 3.5-дюймовый гибкий диск с нанесенным на него магнитным слоем заключен в жесткий пластмассовый конверт, который предохраняет дискету от механических повреждений и пыли.
Для доступа магнитных головок чтения-записи к дискете в ее пластмассовом корпусе имеется прорезь, которая закрывается металлической задвижкой. Задвижка автоматически отодвигается при установке дискеты в дисковод.
В центре дискеты имеется приспособление для захвата и обеспечения вращения диска внутри пластмассового корпуса. Дискета вставляется в дисковод, который вращает ее с постоянной угловой скоростью. При этом магнитная головка дисковода устанавливается на определенную концентрическую дорожку диска (трек), на которую и производится запись или с которой производится считывание информации.
О бе стороны дискеты покрыты магнитным слоем и на каждой стороне имеется по 80 концентрических дорожек (треков) для записи данных. Каждая дорожка разбита на 18 секторов, и в каждый сектор можно записать блок данных размером 512 байт .
При выполнении операций чтения или записи дискета вращается в дисководе, а головки чтения-записи устанавливаются на нужную дорожку и получают доступ к указанному сектору.
Скорость записи и считывания информации составляет около 50 Кбайт/с. Дискета вращается в дисководе со скоростью 360 оборотов/мин.
В целях сохранения информации гибкие магнитные диски необходимо предохранять от воздействия сильных магнитных полей и нагревания, так как такие физические воздействия могут привести к размагничиванию носителя и потере информации.
Гибкие диски в настоящее время выходят из употребления.
Жесткие магнитные диски
Накопитель на жестком магнитном диске (НЖМД) или, как его чаще называют, винчестер или жесткий диск (Hard Disk ), является основным местом хранения данных в персональном компьютере. В прайс-листах винчестеры указываются как НDD - Hard Disk Drive (Дисковод жесткого диска).
Происхождение названия «винчестер» имеет две версии. Согласно первой, фирма IВM разработала накопитель на жестком диске, на каждой из сторон которого умещалось по 30 Мбайт информации, и который имел кодовое название 3030. Легенда гласит, что винтовка типа «Винчестер 3030» завоевала Запад. Такие же намерения были и у разработчиков устройства.
По другой версии, название устройства произошло от названия города Винчестер в Англии, где в лаборатории IBM была разработана технология изготовления плавающей головки для жестких дисков. Изготовленная по этой технологии головка чтения-записи благодаря своим аэродинамическим свойствам как бы плывет в потоке воздуха, который образуется при быстром вращении диска.
Винчестер представляет собой один или несколько жестких (алюминиевых, керамических или стеклянных) дисков, размещенных на одной оси, покрытых магнитным материалом, которые вместе с головками чтения-записи, электроникой и всей механикой, необходимой для вращения дисков и позиционирования головок заключены в неразборный герметичный корпус.
Укрепленные на шпинделе электродвигателя, диски вращаются с высокой скоростью (7 200 оборотов в минуту), а информация читается/записывается магнитными головками, количество которых соответствует числу поверхностей, используемых для хранения информации.
Скорость записи и считывания информации с жестких дисков достаточно велика – может достигать 300 Мбайт/с.
Ёмкость современных жёстких дисков (на ноябрь 2010 г.) достигает 3 000 ГБ (3 Терабайт).
Существуют переносные винчестеры – они устанавливаются не внутри системного блока, а подключаются к компьютеру через параллельный порт или через порт USB.
В жестких дисках используются достаточно хрупкие и миниатюрные элементы (пластины носителей, магнитные головки и пр.), поэтому в целях сохранения информации и работоспособности жесткие диски необходимо оберегать от ударов и резких изменений пространственной ориентации в процессе работы.
Пластиковые карты
В банковской системе большое распространение получили пластиковые карты. На них тоже используется магнитный принцип записи информации, с которой работают банкоматы, кассовые аппараты, связанные с информационной банковской системой.
