Лекция 6 и проверочная работа по дисциплине Технические средства информатизации


Лекция 6. Внешняя память компьютера
Внешняя память (ВЗУ) предназначена для длительного хранения программ и данных, и целостность ее содержимого не зависит от того, включен или выключен компьютер. В отличие от оперативной памяти, внешняя память не имеет прямой связи с процессором. Информация от ВЗУ к процессору и наоборот циркулирует, примерно, по следующей цепочке:

В состав внешней памяти компьютера входят:
накопители на гибких магнитных дисках;
накопители на жестких магнитных дисках;
накопители на магнито-оптических компакт-дисках;
накопители на магнитной ленте (стримеры);
Flash – диски (карты) и др.
Накопители на гибких магнитных дисках
Гибкий диск, дискета (англ. floppy disk) — устройство для хранения небольших объемов информации, представляющее собой гибкий пластиковый диск в защитной оболочке. Используется для переноса данных с одного компьютера на другой и для распространения программного обеспечения.
Дискета состоит из круглой полимерной подложки, покрытой с обеих сторон магнитным окислом и помещенной в пластиковую упаковку, на внутреннюю поверхность которой нанесено очищающее покрытие. В упаковке сделаны с двух сторон радиальные прорези, через которые головки считывания/записи накопителя получают доступ к диску.

5149850490855Информация 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. Емкость сектора постоянна и составляет 512 байтов.
На дискете можно хранить от 360 Килобайт до 2,88 Мегабайт информации.
В настоящее время наибольшее распространение получили дискеты со следующими характеристиками: диаметр 3,5 дюйма (89 мм), емкость 1,44 Мбайт, число дорожек 80, количество секторов на дорожках 18.
11430053340Дискета устанавливается в накопитель на гибких магнитных дисках (англ. floppy-disk drive), автоматически в нем фиксируется, после чего механизм накопителя раскручивается до частоты вращения 360 об./мин. В накопителе вращается сама дискета, магнитные головки остаются неподвижными. Дискета вращается только при обращении к ней.
Накопитель связан с процессором через контроллер гибких дисков.
Накопители на жестких магнитных дисках

Если гибкие диски — это средство переноса данных между компьютерами, то жесткий диск — информационный склад компьютера.
ЖЕСТКИЙ ДИСК– устройство хранения данных, основанное на принципах магнитной записи. Основное устройство в вашем компьютере, на котором располагается вся информация, начиная с установленной операционной системы и заканчивая вашими личными файлами.
Накопитель на жестких магнитных дисках (англ. HDD — Hard Disk Drive) или винчестер — это наиболее массовое запоминающее устройство большой емкости, в котором носителями информации являются круглые алюминиевые пластины — платтеры, обе поверхности которых покрыты слоем магнитного материала. Используется для постоянного хранения информации — программ и данных.
23050551435Как и у дискеты, рабочие поверхности платтеров разделены на кольцевые концентрические дорожки, а дорожки — на секторы.
Винчестеры имеют очень большую емкость: от сотен Мегабайт до десятков Гбайт. У современных моделей скорость вращения шпинделя достигает 12000 оборотов в минуту, среднее время поиска данных — 10 мс, максимальная скорость передачи данных до 40 Мбайт/с.
В отличие от дискеты, винчестерский диск вращается непрерывно.
Винчестерский накопитель связан с процессором через контроллер жесткого диска.
Основными характеристиками этого устройства являются:
Емкость - количество данных, которые могут храниться на накопителе. Еще недавно весь модельный ряд жестких дисков укладывался в диапазон от 80 до 1000 Гигабайт. Но уже сейчас современные накопители, благодаря технологии перпендикулярной записи, имеют размеры в 3 Терабайта (3000 Гб).
Физический размер. Накопители, имеющие ширину 3,5 дюйма (редко 2,5 дюйма) используются в настольных компьютерах, а  2,5 или 1,8 дюйма – в мобильных устройствах (ноутбуки или нетбуки).
Скорость вращения шпинделя.  Важная характеристика, от которой зависят время доступа и средняя скорость передачи данных. Чем больше скорость вращения, тем быстрее жесткий диск. Измеряется в оборотах в минуту и в основном имеет значения: 5400 об/мин (в основном ноутбуки или высокоемкостные диски шириной 3,5”), 7200 об/мин (настольные ПК, реже ноутбуки), 10000 и 15000 об/мин (высокопроизводительные ПК или серверы). Любителям тишины следует помнить, что уровень шума накопителя сильно возрастает на высоких оборотах и при сборке тихой системы выбирать диск со скоростью выше 7200 об/мин не рекомендуется.
Интерфейс подключения – тип разъема и шины, которые используются для подключения и обмена данными с жестким диском. Долгое время, самым распространённым интерфейсом в настольных и мобильных компьютерах являлся Parallel ATA (он же IDE, ATA, Ultra ATA, UDMA 133) с максимальной пропускной способностью 133 Мбайт/сек, в котором использовался принцип параллельной передачи данных. Из-за этого разъем подключения был достаточно широким и имел 40 контактов, а громоздкие 80-жильные кабели подключения всегда мешались в корпусе и мешали нормальному охлаждению. И хотя многие современные системные платы до сих пор оснащаются разъемом IDE, дни этого интерфейса сочтены, а на смену ему уже давно пришел новый стандарт – Serial ATA (SATA), использующий последовательный интерфейс передачи данных. Пропускная способность современной 3-ей ревизии SATA III составляет 600 Мбайт/сек и превышает возможности PATA в 4,5 раза. Более того, SATA использует миниатюрный 7-контактный разъем, и соответственно, кабель гораздо меньшей площади, чем IDE, за счёт чего уменьшается сопротивление воздуху, обдувающему комплектующие компьютера и упрощается разводка проводов внутри системного блока.
Время произвольного доступа - среднее время, за которое осуществляется позиционирование головки чтения/записи на произвольный участок магнитного диска. Как правило, у дисков, предназначенных для установки в настольные и портативные компьютеры, оно составляет от 8 до 16 миллисекунд и является основным тормозом скорости работы магнитного накопителя. Для сравнения, у новомодных твердотельных накопителей (SSD) оно равно 1 мсек.
Буфер - промежуточная память (кэш), предназначенная для сглаживания различий скорости чтения/записи и передачи по интерфейсу. В современных носителях варьируется от 8 до 64 Мб. В подробных описаниях жестких дисков можно встретить и дополнительные их параметры, такие как: уровень шума, надежность, потребление энергии, время ожидания, сопротивление ударам и скорость передачи данных с внутренней и внешней зоны диска.
Совсем недавно на современном рынке магнитных накопителей вся продукция была представлена четырьмя производителями: крупнейшими в мире Western Digital (WD) и Seagate, а так же Hitachi и Samsung. Но в 2011 году ситуация изменилась, WD приобрела подразделение компании Hitachi по производству жестких дисков, а Seagate купила подразделение Samsung. Таким образом, к двум сегментам компьютерного рынка (производство центральных и графических процессоров), прибавился  третий (производство жестких дисков), где разработкой и производством продукции занимаются только две конкурирующие компании.
Накопители на компакт-дисках
Компакт-диск — носитель информации в числовом виде, записанной на оптический (лазерный) диск.
76327090805
left8255CD-ROM – постоянное запоминающее устройство на основе компакт диска - состоит из прозрачной полимерной основы диаметром 12 см и толщиной 1,2 мм. Одна сторона покрыта тонким алюминиевым слоем, защищенным от повреждений слоем лака.
На одном дюйме (2,54 см) по радиусу диска размещается 16 тысяч дорожек с информацией. Для сравнения — на дюйме по радиусу дискеты всего лишь 96 дорожек. Емкость CD-ROM до 780 Мбайт. Информация заносится на диск на заводе и не может быть изменена.
Достоинства CD-ROM:
При малых физических размерах CD-ROM обладают высокой информационной емкостью, что позволяет использовать их в справочных системах и в учебных комплексах с богатым иллюстративным материалом; один CD, имея размеры примерно дискеты, по информационному объему равен почти 500 таким дискетам;
Считывание информации с CD происходит с высокой скоростью, сравнимой со скоростью работы винчестера;
CD просты и удобны в работе, практически не изнашиваются;
CD не могут быть поражены вирусами;
На CD-ROM невозможно случайно стереть информацию;
В отличие от магнитных дисков, компакт-диски имеют не множество кольцевых дорожек, а одну — спиральную, как у грампластинок. В связи с этим, угловая скорость вращения диска не постоянна. Она линейно уменьшается в процессе продвижения читающей магнитной головки к центру диска.
Для работы с CD-ROM нужно подключить к компьютеру накопитель CD-ROM (CD-ROM Drive), в котором компакт-диски сменяются как в обычном проигрывателе.
Многие накопители CD-ROM способны воспроизводить обычные аудио CD. Это позволяет пользователю, работающему за компьютером, слушать музыку в фоновом режиме.
Главный недостаток накопителей CD-ROM по сравнению с винчестерскими накопителями — невозможность перезаписи информации.
Перезаписывающие накопители CD
В настоящее время массовому пользователю стали доступны приводы CD-ROM с возможностью записи (CD-R) и перезаписи (CD-RW) информации. Благодаря невысокой цене привода и чистых носителей для однократной записи, эти устройства стали широко применяться для архивирования данных, резервного копирования, хранения больших объемов информации и т. п. Привод CD-R позволяет также создать (или скопировать) аудиодиск, который можно будет воспроизводить на любой бытовой аудиоаппаратуре. Это позволяет, например, самостоятельно создавать диски со сборниками композиций любимых исполнителей без потери качества при переписи, поскольку запись осуществляется в цифровом виде. Важным достоинством CD-R дисков является возможность их чтения на любом приводе CD-ROM.
Технология перезаписываемых компакт-дисков CD-RW позволяет не только записывать, но и стирать информацию.
Накопители на DVD дисках
DVD (Digital Versatile Disc, цифровой многоцелевой, или универсальный, диск) — это оптические диски нового поколения с большой емкостью, которые применяются для хранения не только полнометражных фильмов или музыки сверхвысокого качества, но и компьютерных программ.
Высокая информационная емкость DVD-диска обусловлена увеличением плотности записи, по сравнению с обычным оптическим диском. Увеличение достигнуто благодаря уменьшению геометрических размеров пит (углублений) и шага спирали между соседними дорожками.
-88900144145
Существует несколько вариантов DVD, отличающихся по емкости: односторонние и двухсторонние, однослойные и двухслойные. Односторонние однослойные DVD имеют емкость 4,7 Гбайт информации, двухслойные — 8,5 Гбайт; двухсторонние однослойные вмещают 9,4 Гбайт, двухслойные — 17 Гбайт. Луч лазера в обычном приводе CD-ROM имеет длину волны 780 нм, а в устройствах DVD — от 635 нм до 650 нм, благодаря чему плотность записи существенно возросла.
Помимо чтения данных с DVD со скоростью порядка 1,2 Мбайт/с, накопители DVD способны читать обычные CD-ROM со скоростью, примерно соответствующей 8-10-скоростным приводам CD-ROM.
Накопители на Blu Ray – дисках
Blu-ray Disc, BD (англ. blue ray — синий луч и disc — диск; написание blu вместо blue — намеренное) — формат оптического носителя, используемый для записи с повышенной плотностью и
хранения цифровых данных, включая видео высокой чёткости. Стандарт Blu-ray был совместно разработан консорциумом BDA. Первый прототип нового носителя был представлен в октябре 2000 года. Современный вариант представлен на международной выставке потребительской электроники Consumer Electronics Show (CES), которая прошла в январе 2006 года. Коммерческий запуск формата Blu-ray прошёл весной 2006 года. Ёмкость 25 ГБ (однослойный), 50 ГБ (двухслойный), 100/128 ГБ (BDXL)
Blu-ray получил своё название от использования для записи и чтения коротковолнового(405 нм) «синего» (технически сине-фиолетового )лазера. Буква «e» была намеренно исключена из слова «blue», чтобы получить возможность зарегистрировать товарный знак, так как выражение «blue ray» является часто используемым и не может быть зарегистрировано как товарный знак.
Накопители на магнитной ленте (стримеры)
Стример (англ. tape streamer) — устройство для резервного копирования больших объемов информации. В качестве носителя здесь применяются кассеты с магнитной лентой емкостью 1 - 2 Гбайта и больше.
133350168910Стримеры позволяют записать на небольшую кассету с магнитной лентой огромное количество информации. Встроенные в стример средства аппаратного сжатия позволяют автоматически уплотнять информацию перед ее записью и восстанавливать после считывания, что увеличивает объем сохраняемой информации.
Недостатком стримеров является их сравнительно низкая скорость записи, поиска и считывания информации.
В последнее время все шире используются накопители на сменных дисках, которые позволяют не только увеличивать объем хранимой информации, но и переносить информацию между компьютерами. Объем сменных дисков — от сотен Мбайт до нескольких Гигабайт.
Flash – диски (карты)
         
 Flash-память - это энергонезависимый тип памяти, позволяющий записывать и хранить данные в микросхемах.     Устройства на основе flash-памяти не имеют в своём составе движущихся частей, что обеспечивает высокую сохранность данных при их использовании в мобильных устройствах.     Flash-память представляет собой микросхему, помещенную в миниатюрный корпус. Для записи или считывания информации накопители подключаются к компьютеру через USB-порт. Информационная емкость карт памяти от 256 Мбайт до 64 Гбайт. Устройства для чтения – картридер. 
Картридер
Устройство для чтения всевозможных карт памяти, использующихся в цифровых и мобильных устройствах. Как правило, в современных компьютерах устанавливается вместо флоппи-дисковода.

Виртуальная память компьютера
Виртуальная память является стандартным элементом большинства операционных систем настольных компьютеров. Она получила столь широкое распространение благодаря низкой стоимости и большим преимуществам, которые получают пользователи. В современных компьютерах в распоряжение центрального процессора выделяется 32 или 64 Мбайт оперативной памяти. К сожалению, такого количества памяти недостаточно для работы всех программ, от которых пользователи требуют высокого быстродействия. 
Например, при одновременной загрузке в оперативную память операционной системы, программы электронной почты, Web-браузера и текстового редактора объема памяти не хватает. Если бы не было такой вещи, как виртуальная память, при заполнении имеющейся оперативной памяти компьютер должен был бы выдать сообщение: «Извините, но больше нет возможности загружать в оперативную память новые приложения. Пожалуйста, для загрузки нового приложения закройте одно из работающих приложений». В случае применения виртуальной памяти компьютер находит в оперативной памяти данные, которые в последнее время не использовались, и копирует их на жесткий диск. Такая операция освобождает место в оперативной памяти для загрузки нового приложения. 
Однако скорость записи / считывания у жесткого диска значительно меньше, чем у оперативной
памяти, к тому же технология жесткого диска не рассчитана на одновременный доступ к небольшим объемам данных, расположенным на разных участках диска. Если системе придется часто обращаться к виртуальной памяти, пользователь отметит значительное падение производительности компьютера. Ключевым условием обеспечения нормальной работы является наличие достаточного объема оперативной памяти для всех приложений, с которыми пользователю приходится работать одновременно – в таком случае медлительность работы виртуальной памяти будет «ощущаться» лишь по небольшой паузе при смене задач. При выполнении таких условий виртуальная память будет работать идеально. 
В противном случае операционной системе придется постоянно переносить информацию из оперативной памяти на жесткий диск и обратно. Такое явление называется пробуксовкой (thrashing) и характеризуется невероятно медленной работой компьютера.
Область на жестком диске, на которой хранится информация из оперативной памяти, называется файлом подкачки. В нем содержатся страницы оперативной памяти, перенесенные на жесткий диск, а операционная система осуществляет обмен данными между файлом подкачки и оперативной памятью. В ОС Windows файлам подкачки присваивается расширение .SWP. 

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
Киселев С.В. Оператор ЭВМ. 3-е издание. Издательский центр “Академия”, 2010.
http://to.pcabc.ru/ - техническое обеспечение компьютера
http://infoza.narod.ru/inf/1.htm - учебное пособие
http://www.uhlib.ru/kompyutery_i_internet/samouchitel_sovremennogo_polzovatelja_pk/p2.php - учебное пособие Глава 1, Глава 2


Проверочная работа № 6.
Тема: «Внешняя память компьютера»

Устройство, которое обеспечивает запись/считывание информации, называется_______________
Перечислите магнитные диски
Как накопитель на жёстких магнитных дисках связан с процессором?
Чему равна рекомендуемая скорость вращения шпинделя ЖД?
Как называются устройства для резервирования информации на кассеты с магнитной лентой?
Как называется формат оптического носителя для записи видео высокой чёткости?
Что такое файл подкачки?
Для чего нужен картридер?
Сколько дорожек имеет оптический диск?
Дорожки с одинаковыми номерами, расположенные одна над другой на разных дисках образуют_______________________________________

Приложенные файлы

  • docx lecziy6
    Размер файла: 537 kB Загрузок: 0
  • docx prov6
    Размер файла: 24 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий