Внешние запоминающие устройства

Терминология :
Флоппи-диск(дискета) - съемный гибкий магнитный диск.
Винчестер - не съемный жесткий магнитный диск(пакет дисков).
Дорожка - концентрические окружности на магнитной поверхности диска, где располагается информация.Дорожки нумеруются с 0-ой (дорожка с самым большим радиусом)
Цилиндр - объединение дорожек с одним и тем же номером, расположенных на разных поверхностях диска(для флоппи-диска под цилиндром подразумевается 2 дорожки)
Сектор - каждая дорожка, размещенная на диске, делится на секторы. Каждый сектор имеет размер = 512 байт (для MS DOS)
Кластер - это минимальная порция информации, которую MS DOS считывает/записывает за одно обращение диску.Кластер "содержит" только последовательно расположенные сектора(цель - увеличить скорость обмена с диском).
Размер Кластера = N*(РазмерСектора)= N * 512 байт, где N = 2,4,8 и т.д.
FAT - Таблица размещения файлов

1. Про это.
2. Немного истории.
3. Гибкие магнитные диски.
4. Жёсткие магнитные диски.

НАКОПИТЕЛИ НА МАГНИТНЫХ ДИСКАХ

Магнитные диски используются как запоминающие устройства,позволяющие хранить информацию долговременно, при отключенном питании.
Для работы с Магнитными Дисками используется устройство, называемое накопителем на магнитных дисках(НМД).
Обычно НМД состоит из следующих частей : Контроллер дисковода управляет обменом информацией между CPU и ОЗУ, с одной стороны, и НМД - с другой.
Контроллер дисковода вставляется в один из свободных разъемов системной платы IBM PC (MotherBoard).

Дисковод содержит головки чтения/записи,механический привод перемещения головок и электронную схему для управления движением головок, и чтением/записью данных.
Магнитный диск представляет собой основу с магнитным покрытием, которая вращается внутри дисковода вокруг оси.
Магнитное покрытие используется в качестве запоминающего устройства.

Магнитные Диски : жесткие(Винчестер) и гибкие(Флоппи).
Накопитель на жестких магнитных дисках - НЖМД(HDD).
Накопитель на гибких магнитных дисках - НГМД(FDD).
Винчестер(HDD) - накопитель на несъемном магнитном диске
Магнитный диск Винчестера(на металлической основе) "имеет" большую плотность записи и большое число дорожек. Винчестер может иметь несколько Магнитных Дисков.
Все магнитные диски Винчестера(объединенные в пакет Дисков) - герметически "упакованы" в общий кожух. Магнитные диски НЕ могут изыматься из HDD и заменяться на аналогичные !!!
Магнитные головки объединены в единый блок(блок магнитных головок). Этот блок по отношению к дискам перемещается радиально.
Во время работы PC Пакет Дисков все время вращается с постоянной скоростью(3600 об/мин).При считывании/записи информации блок магнитных головок перемещается(позиционируется) в заданную область, где производиться посекторное считывание/запись информации. В силу инерционности процесса обработки информации и большой ско- рости вращения пакета дисков возможна ситуация, когда блок магнит- ных головок не успеет считать очередной сектор. Для решения этой проблемы используется метод чередования секторов(секторы нумеруются не по порядку, а с пропусками). Например, вместо того,чтобы нумеро- вать секторы по порядку : 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 ... , их нумеруют так : 1 7 13 2 8 14 3 9 ... В последнее время появились более скоростные SCSI-контроллеры, которые обеспечивают достаточную скорость обработки информации, и необходимость в чередовании секторов - отпадает.

1. Краткая информация
2. То же прописью
3. Таблички

Немного истории.
Первым носителем данных в компьютерах, как известно, была перфокарта. Затем появились перфорационные бумажные ленты или просто перфоленты. Во времена моего детства перфокарты использовались уже в основном для производства плёток или, если фонтазия побогаче, то всевозможных орнаментов и узоров.
Можно ещё назвать накопители на магнитных лентах, НМЛ, в простонародье - это просто аудиокассеты, на которые записывались данные. Скорость чтения с аудиокассет составляет примерно 10 килобайт в минут, сопровождается специфичными звуками (как и при работе модемов), но самый большой недостаток заключался в том, что приходилось до изнеможения перематывать кассету вперёд-назад, выискивая необходимый файл, ориентируясь в основном на слух. Ёмкость 60-ти минутной кассеты примерно 640 Кб

Всё о дисководах.

 FDD 5,25''Прежде всего дискеты это носители информации, а уже потом флопики, дискетки или ГМД как кому больше нравится.
Первые диски были 8-дюймовыми и имели ёмкость 128 Кб. Родились они в лабораториях IBM. Вращался он довольно медленно, но прелесть была в том, что вставив диск в дисковод, можно было выбрать любой файл сразу, без его продолжительных поисков. Кстати один дюйм равет 255 мм, а 8 дюймов=20,4 сантиметра!!!

Следом за этими монстрами появились "миниатюрные" 5-ти дюймовые дискеты, точный размер 5 целых и 1/4 дюйма или 13,4 см. Ёмкости у этих дисков росли начиная со 160 и 180 килобайт, до 320 и 360 КБ (так называемые диски SD или одинарной плотности) и в конце концов выросли до 720 КБ (DD диски - двойная плотность), а самыми ёмкими были диски на 1,2 Мб (HD диски, высокой плотности). Кроме того диски различались на односторонние и двухсторонние, примечательно, что системный диск не мог иметь больше 360 Кб, и должен был быть односторонним, но наши умельцы быстро придумали маленький драйвер (DM8.COM), который добавлял недостающую сторону, называя вторую сторону диска А - С, а диска B - D.FDD 3,5''

Затем диск стал катастрофически уменьшаться в размерах, появилось несколько новых стандартов для дискет, но пальму первенства взяли трёхдюймовые дискеты, а точнее 3,5 дюйма (89 мм). Стартовали они с ёмкостью 720 Кб, и подросли затем до 1,2 Мб, но быстро поднялись до 1,44 Мб, а в последствии энтузиасты довели его ёмкость до 2,88 Мб.

Гибкие диски (дискеты) изначально предназначались для хранения информации, так как при выключении компьютера вся информация из его ОЗУ стиралась. С появлениев винчестеров дискеты стали служить только для переноса документов и программ с одного компьютера на другой,


Устройство дисков.

Эти дискеты заключены в жёсткий пластмассовый конверт, что значительно повышает их надёжность и долговечность. На дискетах 3,5 дюйма имеется специальный переключатель - защёлка, разрешающая или запрещающая запись на дискету. Запись разрешена, если отверстие закрыто.

Флоппи(FDD)(разработка фирмы IBM) - накопитель на съемном гибком магнитном диске(флоппи). Флоппи-диск имеет пластиковую основу и находится в спец.пластиковом кожухе. Флоппи-диск вставляется в FDD вместе с кожухом. Флоппи-диск(в FDD) вращается внутри кожуха со скоростью 300 об/мин.

Нанаибольшее распространение получили 2 типа FDD : 5.25" и 3.5"
Дискета 5.25" заключена в гибкий пластиковый кожух.
Дискета 3.5" заключена в жесткий пластиковый кожух.

МАГНИТНЫЕ ДИСКИ

Флоппи-диски(дискеты)

В качестве носителя информации используется магнитная поверхность диска. Магнитная поверхность "разбита" на дорожки(концентрические окружности. Дорожки нумеруются начиная с 0-ой(максимальный радиус). Магнитная поверхность "разбита" также на секторы. Секторы нумеруются начиная с 1-го.
Размер каждого сектора = 512 байт(для MS DOS).
diskinside
Рисунок 1: диск 160 Кб изнутри

Диски другой ёмкости имеют аналогичное строение
Если Дискета является системной, то ядро MS DOS размещается начиная с 0-й дорожки, как более надежной(меньшая плотность записи).

Кол-во поверхностей "задается" при изготовлении Дискеты(может быть 1-а или 2-е). Кол-во дорожек и кол-во секторов на дорожке "задается" при форматировании дискеты.
В табл.1 приведен перечень стандартных форматов флоппи-дисков, применяемых в IBM PC.

Табл.1

Кол-во поверх-ностей

Кол-во дорожек на поверхности

Кол-во секторов на дорожке

Емкость диска,

Кб

Дискета

1

40

8

160

5.25"

2

40

8

320

5.25"

1

40

9

180

5.25"

2

40

9

360

5.25"

2

80

9

720

3.5"

2

80

15

1200

5.25"

2

80

18

1440

3.5"

2

80

36

2880

3.5"

В зависимости от технологии изготовления дискеты 5.25" могут иметь различные характеристики магнитной поверхности и,следовательно, различные допустимые форматы.
Маркировка Дискет :
DS - Double Side (две стороны,поверхности),
DD - Double Density (удвоенная плотность)
HD - High Density (высокая плотность)
ED - Extra High Density (особо высокая плотность)
Если Дискета имеет маркировку DS/DD, то это значит - 360 Кб,
Если Дискета имеет маркировку DS/HD, то это значит - 1200 Кб,
Односторонние дискеты в настоящее время практически не встречаются.
В случае, если по каким-либо причинам маркировки нет на дискете, то емкость дискеты можно определить косвенно по следующим признакам:
1. магнитная поверхность дискет на 1200 Кб более темная, чем у дискет на 360 Кб,
2. ободок на внутреннем центральном отверстии дискет на 360 Кб более заметен, чем у дискет на 1200 Кб.
Важнейшими характеристиками дискеты являются:
- тип (5.25" или 3.5")
- формат(и,соответственно,емкость)

Форматы дисков.

Приведу только таблицу возможностей программы FFORMAT.EXE: 

     360 Кб дисковод
     +      180 Kb  40 дорожек  9 секторов 1 сторона
            200 Kb  40 дорожек 10 секторов 1 сторона
     +      320 Kb  40 дорожек  8 секторов
     +      360 Kb  40 дорожек  9 секторов
            400 Kb  40 дорожек 10 секторов
            420 Kb  42 дорожки 10 секторов
            430 Kb  43 дорожки 10 секторов (может не поддержи-
                                           ваться дисководом)
     720 Кб дисковод (3'5" и 5'25")
     +      720 Kb  80 дорожек  9 секторов
     +      747 Kb  83 дорожки  9 секторов (Чуть-чуть, но
                                            по больше)
            800 Kb  80 дорожек 10 секторов
            820 Kb  82 дорожки 10 секторов
            830 Kb  83 дорожки 10 секторов (может не поддержи-
                                           ваться дисководом)
     1.2 Мб дисковод
     +      180 Kb  40 дорожек  9 секторов 1 сторона
            200 Kb  40 дорожек 10 секторов 1 сторона
     +      320 Kb  40 дорожек  8 секторов
     +      360 Kb  40 дорожек  9 секторов
            400 Kb  40 дорожек 10 секторов
            420 Kb  42 дорожки 10 секторов
            430 Kb  43 дорожки 10 секторов (может не поддержи-
                                           ваться дисководом)
     +      720 Kb  80 дорожек  9 секторов
     +      747 Kb  83 дорожки  9 секторов (Чуть-чуть,
                                           но по-больше)
            800 Kb  80 дорожек 10 секторов
            820 Kb  82 дорожки 10 секторов
            830 Kb  83 дорожки 10 секторов (может не поддержи-
                                           ваться дисководом)
     +      1.2 Mb  80 дорожек 15 секторов
           1.36 Mb  80 дорожек 17 секторов
           1.39 Mb  82 дорожки 17 секторов
           1.41 Mb  83 дорожки 17 секторов
           1.44 Mb  80 дорожек 18 секторов (*)
           1.47 Mb  82 дорожки 18 секторов (*)
           1.49 Mb  83 дорожки 18 секторов (*)
                                           (может не поддержи-
                                           ваться дисководом)
    1.44 Мб дисковод
    +       720 Kb  80 дорожек  9 секторов
            800 Kb  80 дорожек 10 секторов
            820 Kb  82 дорожки 10 секторов
            830 Kb  83 дорожки 10 секторов (может не поддержи-
                                           ваться дисководом)
    +      1.44 Mb  80 дорожек 18 секторов
    +      1.52 Mb  80 дорожек 19 секторов
           1.60 Mb  80 дорожек 20 секторов
           1.64 Mb  82 дорожки 20 секторов
           1.68 Mb  83 дорожки 20 секторов
           1.68 Mb  80 дорожек 21 сектор   (*)
           1.72 Mb  82 дорожки 21 сектор   (*)
           1.74 Mb  83 дорожки 21 сектор   (*)
                                           (может не поддержи-
                                           ваться дисководом)
    (*) - 800.COM не форматирует такие форматы
          При форматировании используется Interlive=2
     +  - форматы,  для  которых FFORMAT позволяет восстановить 0
          дорожку и остальные дорожки тоже

Жёсткие диски.

Накопители на жёстких дисках. В 1973 году фирма IBM выпустила жёсткий диск IBM 3340. Ёмкость диска составляла 16 Кб, он содержал 30 магнитных цилиндров по 30 дорожек в каждом. Из-за этого и был назван “винчестером” (30/30” – марка знаменитой винтовки).

Накопители на жёстком диске (винчестеры) предназначены для постоянного хранения информации, используемой при работе с компьютером: программ операционной системы, часто используемых пакетов программ, редакторов документов, трансляторов с языков программирования и т.д. Наличие жёсткого диска значительно повышает удобство работы с компьютером. Для пользователя накопители не жёстком диске отличаются друг от друга, прежде всего, своей ёмкостью, т.е. тем, сколько информации помещается на диске. Скорость работы диска характеризуется двумя показателями: временем доступа к данным на диске и скоростью чтения и записи данных на диск. Эти характеристики соотносятся друг с другом приблизительно так же, как время разгона и максимальная скорость автомобиля. При чтении или записи коротких блоков данных, расположенных в разных участках диска, скорость работы определяется временем доступа к данным - подобно тому, как при движении автомобиля по городу в час пик с постоянными разгонами и торможениями не так уж важна максимальная скорость, развиваемая автомобилем. Зато при чтении или записи данных (в десятки и сотни килобайт) файлов гораздо важнее пропускная способность тракта обмена с диском - точно также, как при движении автомобиля по скоростному шоссе важнее скорость автомобиля, чем время разгона. Диски хранят данные в последовательной форме, а процессор считывает и записывает данные по параллельной шине данных. Функции преобразования данных выполняет интерфейсная система. В семействе IBM PC накопителями управляет контроллер диска, подключенный плоским кабелем к накопителю. Перед передачей данных накопитель подает сигнал на одну из четырех линий запроса контроллера. Контроллер отвечает выходным сигналом на соответствующей линии подтверждения. После этого контроллер передает сигнал в остальные устройства ввода-вывода. Затем в контроллер загружаются начальный адрес и число передаваемых байтов. Данные начинают передаваться с диска через плату контроллера на шину данных и в запоминающее устройство. После передачи данных управление шиной данных возвращается процессору. В интерфейсе диска необходима микросхема, которая преобразует данные из последовательной формы в параллельную и наоборот. С одной стороны платы имеется вход с шины данных компьютера, а с другой - вход от дискового накопителя. Между ними находится микросхема сдвига, которая преобразует данные.

Винчестеры

Организация хранения информации на Винчестере, с точки зрения Пользователя, не сильно отличается от Флоппи-дисков.
Разница лишь в том, что количество поверхностей,дорожек и секторов значительно больше(соответственно больше и емкость).
Важнейшими характеристиками Винчестера являются:
- емкость(от 10 Мб до 80 Гб),
- быстродействие(время произвольного доступа к информации, чем меньше этот показатель, тем "быстрее" Винчестер) (8-24 милисек)
Когда говорят (о Винчестере) 1 физический диск - имеется в виду весь пакет дисков данного Винчестера.
С помощью спец.программ 1 физический диск Винчестера можно "разбить" на несколько разделов(логических дисков).

CD-ROM.

Принцип работы дисковода напоминает принцип работы обычных дисководов для гибких дисков. Поверхность оптического диска (CD-ROM) перемещается относительно лазерной головки постоянной линейной скоростью, а угловая скорость меняется в зависимости от радиального положения головки. Луч лазера направляется на дорожку, фокусируясь при этом с помощью катушки. Луч проникает сквозь защитный слой пластика и попадает на отражающий слой алюминия на поверхности диска. При попадании его на выступ, он отражается на детектор и проходит через призму, отклоняющую его на светочувствительный диод. Если луч попадает в ямку, он рассеивается, и лишь малая часть излучения отражается обратно и доходит до светочувствительного диода. На диоде световые импульсы преобразуются в электрические, яркое излучение преобразуется в нули слабое - в единицы. Таким образом, ямки воспринимаются дисководом как логические нули, а гладкая поверхность как логические единицы.

Производительность CD-ROM обычно определяется его скоростными характеристиками при непрерывной передаче данных в течение некоторого промежутка времени и средним временем доступа к данным, измеряемыми соответственно в Кбайт/с. Существуют одно-, двух-, трех-, четырех-, пяти, шести и восьмискоростные дисководы, обеспечивающие считывание данных со скоростью 150, 300, 450, 600, 750, 900, 1200 Кбайт/с соответственно. В настоящий момент распространены двух- и четырехскоростные дисководы. В общем случае дисководы с четырехкратной скоростью обладают более высокой производительностью, однако, оценить чистое преимущество дисковода с четырехкратной скоростью по сравнению с дисководом с удвоенной скоростью бывает не так просто. Прежде всего, это зависит от того с какой операционной системой и с каким типом приложения ведется работа. При высокой интенсивности повторяющегося доступа к CD-ROM и считывании небольшого количества данных (например, при работе с базами данных) ”импульсная” скорость считывания информации приобретает важное значение. Например, по данным журнала InfoWorld, производительность дисководов с четырехкратной скоростью, по сравнению с дисководами с удвоенной скоростью, в случае операции доступа к базе данных в среднем повышается вдвое. В случае простого копирования данных выигрыш составляет от 10 до 30%. Однако, наибольшее преимущество получится при работе с полноформатным видео. Для повышения производительности дисководов их снабжают буферной памятью (стандартные объемы КЭШа: 64, 128, 256, 512, 1024 Кбайт). Буфер дисковода представляет собой память для кратковременного хранения данных, после считывания их с CD-ROM, но до пересылки в плату контролера, а затем в ЦП. Такая буферизация дает возможность дисковому устройству передавать данные в процессор небольшими порциями, а не занимать его время медленной пересылкой постоянного потока данных. Например, согласно требованиям стандарта MPC уровня 2 накопитель CD-ROM удвоенной скоростью должен занимать не более 60% ресурсов ЦП. Важной характеристикой дисковода является степень заполнения буфера, которая влияет на качество воспроизведения анимационных изображений и видеофильмов. Эта величина определяется как отношение числа блоков данных, переданных в буфер из накопителя и хранящихся в нем до момента начала их выдачи на системную шину, к общему числу блоков, которые способен вмещать буфер. Слишком большая степень заполнения может привести к задержкам при выдаче из буфера на шину; с дугой стороны, буфер со слишком малой степенью заполнения будет требовать больше внимания со стороны процессора. Обе эти ситуации приводят к скачкам и срывам изображения во время воспроизведения.

DVD-ROM
DVD - оптических диски, подобны CD. Под таким девизом уже начат выпуск новых устройств, знаменующих переход к 17-гигабайтным носителям данных и цифровому видео. О том, что обычные диски CD-ROM, рожденные для записи звука, не так уж хорошо подходят для компьютеров. 8 декабря 1995 года крупнейшие производители приводов CD-ROM и связанных с ними устройств подписали окончательное соглашение, утвердив не только ”тонкости” формата, но и название новинки DVD (Digital Video Disk), HDCD (High Den city CD - диск высокой плотности записи), MMCD (MultiMedia CD), SD (Super Density - сверхвысокой плотности). Впрочем, споры вокруг нового стандарта не завершились с принятием соглашения - даже название не находит единогласной поддержки в рядах основателей: весьма распространенной является версия расшифровки аббревиатуры как Digital Versatile Disk - цифровой многофункциональный диск.

Аппаратные средства.

DVD может существовать в нескольких модификациях. Самая простая из них отличается от обычного диска только тем, что отражающий слой расположен не на составляющем почти полную толщину (1,2 мм) слое поликарбоната, а на слое половинной толщины (0,6 мм). Вторая половина - это плоский верхний слой. Емкость такого диска достигает 4,7 ГБ и обеспечивает более двух часов видео телевизионного качества (компрессия MPEG-2). Кроме того, без особого труда на диске могут дополнительно сохраняться высококачественный стереозвук (на нескольких языках) и титры (также многоязычные). Если оба слоя несут информацию, то суммарная емкость составляет 8,5 ГБ (некоторое уменьшение емкости каждого слоя вызывается необходимостью сократить взаимные помехи при считывании дальнего слоя). Toshiba и Time Warner предлагают использовать также двухсторонний двухслойный диск. В этом случае его емкость составит 17 ГБ.

Уже этой характеристики достаточно, чтобы представить себе воздействие, которое может оказать такой диск на кино/видеоиндустрию. Цифровые системы, как известно, сохраняют качество сигнала при копировании и уже не служат препятствием для создания нелицензионных копий. Радикальная мера - модификация архитектуры ПК с целью принципиального исключения возможности попадания DVD-данных на системную шину, откуда они далее могут быть скопированы емкости самого простого однослойного DVD достаточно для воспроизведения более 2 часов видео телевизионного (студийного.) качества, при этом количество информации на диске составляет 4,7 ГБ. Двухслойный диск хранит 8,5 ГБ. Как же достигается столь значительное увеличение объема информации на DVD диске? Для ответа на этот вопрос сравним его со знакомым нам CD-ROM. Главное отличие, конечно, в повышенной плотности записи информации. За счет перевода считывающего лазера из инфракрасного диапазона (длина волны 780 нм) в красный (с длиной волны 650 нм или 635 нм) и увеличения числовой аппаратуры объектива до 0,6 (против 0,45 в CD) достигается более чем двух кратное уплотнение дорожек и укорочение длины питов (отражающих выступов/впадин).

Из неназванных еще характеристик отметим номинальную скорость передачи данных — 1108 Кб/с, поддерживаемую при постоянной линейной скорости (CLV — constant lineal velocity) 4 м/с. Но не следует особо обольщаться - увеличивается на порядок также и объем данных, которые нам хотелось бы прочитать без ошибок. Кроме того, резкое уменьшение отдельных элементов на отражающей поверхности неизбежно приведет к увеличению количества случайных сбоев при чтении.

Подавляющее большинство производителей готовит устройства способные считывать CD-ROM за счет использования специально сконструированной оптической головки, обладающей возможностью перенастройки, или даже за счет установки дополнительного объектива. Во всех случаях можно полагать, что новые устройства смогут читать привычные для нас ”старые” диски.

WORM-устройства.

Хотя дисководы WORM похожи на CD ROM, они способны записывать ”внутрь” диска. Как и в CD ROM, WORM-устройства запоминают данные с помощью физических изменений поверхности диска, но делают они это по-другому. Нанести ямки в WORM-среде трудно, так как поверхность защищена прозрачным пластиком. Вместо образования ямок в WORM-дисках применяется затемнение. То есть, WORM-системы просто затемняют поверхность или, точнее, испаряют ее часть. Однажды записав на диск информацию, в дальнейшем можно будет только считывать информацию с WORM-диска. Долговечность WORM-дисков оценивается, как минимум, в 10 лет. Объем данных, хранимых на одном диске WORM и CD ROM, составляет 650 Мбайт.

Сайт создан в системе uCoz