Аппаратные средства ЭВМ
|
Скачать 2.52 Mb.
|
Другие виды накопителей
До настоящего времени приводами для флоппи-дисков оснащается большинство PC-совместимых компьютеров. Они используются как для архивирования и хранения небольших объемов информации, так и для ее переноса с одного компьютера на другой. История гибкого магнитного (флоппи) диска началась с того момента, когда магнитный слой нанесли на тонкую майларовую основу, подобную той, что используется в магнитной ленте. Чтобы не поцарапать и не испачкать поверхность носителя, диск поместили в достаточно жесткий пластиковый конверт, внутри которого он мог свободно вращаться. Первые флоппи-диски имели диаметр 8 дюймов (около 200 мм) и использовались на больших и мини-компьютерах. Уже на первых IBM PC использовались приводы для дисков диаметром 5,25 дюйма (133 мм), которые впервые появились в 1976 году. Первоначально на одном таком диске можно было записать всего 160 Кбайт информации, причем магнитный слой был нанесен только с одной стороны основы носителя. После того как магнитный слой стали наносить на пластиковую основу с обеих сторон, емкость носителя удвоилась. Соответственно привод стал использовать уже две головки. По мере развития технологии стала увеличиваться плотность записи, появились дискеты емкостью 360 Кбайт, а затем и1,2 Мбайта. Следующим этапом стали дискеты диаметром 3,5 дюйма (89.мм). Емкость этих "малюток" сначала составляла 720 Кбайт, но вскоре достигла величины 1,44 Мбайта. При такой плотности записи защита магнитного слоя становится особенно актуальной, поэтому сам магнитный диск был спрятан в прочный пластмассовый корпус, а зона контакта головок с его поверхностью закрыта от случайных прикосновений специальной шторкой, которая отодвигается только внутри накопителя. Вообще говоря, первый 3,5-дюймовый привод и (соответствующий микрофлоппи-диск (micro floppy disk) были разработаны в 1980 году фирмой Sony. Несколько позже эта система была принята в качестве стандарта такими организациями, как ISO и ANSI. Кстати, фирма IBM приняла решение использовать 3,5-дюймовые приводы в компьютерах серии PS/2 только в 1987 году. Привод флоппи-диска (или просто дискеты) во многом похож на привод жесткого, диска. Здесь также имеется два двигателя: один обеспечивает стабильную скорость вращения вставленной в накопитель дискеты, а второй перемещает головки записи-чтения. Скорость вращения первого двигателя зависит от типа дискеты и составляет от 300 до 360 об/мин. Двигатель для перемещения головок в этих приводах всегда шаговый. С его помощью головки перемещаются по радиусу от края диска к его центру дискретными интервалами. В отличие от привода винчестера головки в данном устройстве не "летят" над поверхностью флоппи-диска, а касаются ее. Работой всех узлов привода управляет соответствующий контроллер. Он включает и выключает двигатель вращения диска, задерживает его выключение на несколько секунд для ускорения доступа к данным в случае повторного обращения. Контроллер по индексной метке находит нужную дорожку и устанавливает на нее головку записи-чтения, а также проверяет, закрыт или заклеен вырез в пластиковом конверте диска, запрещая в положительном случае операцию записи. Стандартным интерфейсом для всех приводов в IBM PC-совместимых компьютерах является SA-400 (Shugart Associates), который был разработан еще в начале 70-х годов. Контроллер соединен с накопителями посредством 34-контактного кабеля. К одному контроллеру обычно подключается два привода, но вообще-то данный интерфейс позволяет подключать до четырех приводов. Большинство приводов с форм-фактором 3,5 дюйма используют так называемое распределенное согласование. Делается это следующим образом. Общее согласующее сопротивление должно находиться в пределах от 100 до 300 Ом. На контроллере и накопителе с форм-фактором 5,25 дюйма установлены согласующие резисторы номиналом 330 Ом, а на 3,5-дюймовом приводе — 1500 Ом. Поскольку согласующие резисторы приводов и контроллера включены параллельно, то общее сопротивление определяется по формуле 1/R =1/R1+1/R2+1/R3 и т.д. Итак, IBM PC-совместимые компьютеры оперируют данными, записанными на дискетах размерами 5,25 и/или 3,5 дюйма. Вообще говоря, в современных компьютерах накопители для 5,25-дюймовых дискет уже не устанавливаются. Разумеется, для каждого из типоразмеров дискет существуют специальные приводы соответствующего форм-фактора. Информация на дискеты записывается с двойной плотностью записи методом модифицированной частотной модуляции (MFM). Некоторая информация о носителях, используемых в IBM PC-совместимых компьютерах, приведена в таблице 3. Таблица 3. Параметры дисководов для флоппи-дисков
Кстати, для того чтобы продлить срок службы приводов флоппи-дисков, рекомендуется хотя бы раз в неделю производить их профилактику, используя для этого специальную "чистящую" дискету; для каждого типоразмера существует своя дискета. В большинстве случаев именно загрязнение магнитных головок приводов приводит к ошибкам при записи или считывании информации с дискеты.
Носители на магнитной ленте применяются в компьютерах еще с начала 50-х годов. В те времена подобные устройства стали приходить на смену "бумажным" носителям информации — перфолентам и перфокартам. Как устройство длительного хранения данных магнитная лента до сих пор сохраняет свое значение. В настоящее время чаще всего применяется несколько типов устройств, использующих в качестве носителя информации магнитную ленту. Более всего известны, конечно, накопители, использующие полудюймовые ленты, намотанные на бобины или катушки (half-inch reel-to-reel). Остальные типы устройств (кстати, более современные) используют для намотки ленты не отдельные бобины, а специальные кассеты — картриджи, или компакт - кассеты. Как известно, полудюймовые ленты, используемые в соответствующих накопителях, называют также девятидорожечными. Накопители на полудюймовых лентах в основном используются в составе мини и универсальных ЭВМ (mainframes). Под стримером (streamer) понимается просто лентопротяжный механизм, работающий в инерционном режиме, и не более того. Так что то, намотана лента на бобину или заключена в кассету (картридж), к названию "стример" ровно никакого отношения не имеет. Но поскольку практически во всех лентопротяжных механизмах современных средств резервного копирования используется именно этот режим работы, сами накопители и называют стримерами (иногда "потоковыми" лентами).
Специалисты американской фирмы Iomega нашли красивое решение для минимизации расстояния между магнитным слоем носителя и головкой записи-считывания. Они использовали для регулирования этого расстояния известное соотношение Бернулли: давление на поверхность, создаваемое потоком движущейся жидкости или газа, зависит от скорости этого потока. Причем чем быстрее движется газ или (жидкость), тем меньше давление на поверхность, то есть подъемная сила. Внешне новый носитель данных — Bernoulli Cartridge — выглядит как увеличенная до 5,25 дюйма обычная 3,5-дюймовая дискета. Движение воздуха в системе привод-носитель создается благодаря быстрому вращению диска в накопителе. Неподвижный гибкий диск с магнитным носителем прогибается под тяжестью собственного веса и, поскольку он расположен ниже головки, отдаляется от нее. При оптимальной скорости вращения магнитный слой носителя и головку разделяет крошечная прослойка воздуха (три миллионных миллиметра). Головка "летит" над рабочей поверхностью носителя, и, как следствие, отсутствует ее износ. При снижении количества оборотов (например, из-за отключения электропитания), ударах и вибрациях расстояние между поверхностью магнитного носителя и универсальной головкой автоматически увеличивается. Первые модели накопителей Bernulli были выпущены фирмой Iomega в 1986 году. Тогда каждый сменный диск имел емкость всего 20 Мбайт. Сравнительно быстро миновав рубеж в 90 Мбайт, в 1992 году она достигла уже 150 Мбайт. Сегодня же речь идет о сменных удароустойчивых носителях емкостью примерно 1,5 Гбайт. Как и для многих других накопителей, для устройств типа Bernulli имеется несколько вариантов исполнения: встраиваемое, внешнее, с одиночным и сдвоенным приводами. В качестве интерфейса связи между накопителем и компьютером чаще всего используется SCSI. Однако есть варианты, рассчитанные и на интерфейс IDE. Довольно популярным типом привода, использующим эффект Бернулли, стал накопитель Zip. Вес этого компактного устройства не превышает 400 г. В зависимости от версии к компьютеру оно может подключаться либо через параллельный, либо через SCSI-интерфейс. Причем скорость передачи данных достигает 1,1 Мбайта/с, емкость 3,5-дюймового картриджа составляет от 100 Мбайт, скорость вращения диска — около 3 тысяч оборотов в минуту, а время доступа — около 30 мс.
Благодаря малым размерам, большой емкости (до 600 Мбайт) надежности и долговечности компакт-дисков (Compact Disk ROM или CD-ROM) подобные накопители с успехом применяются в качестве устройств внешней памяти. Стоит отметить, что в последнее время CD-ROM используются как стандартное средство для распространения пакетов программ (CD-ROM Edition). Таким образом, накопители на компакт-дисках стали фактически стандартным устройством для персональных компьютеров. Процесс изготовления самого компакт-диска состоит из нескольких этапов, включающих в себя подготовку информации для мастер - диска (первых образцов), изготовление мастер - диска и матриц, тиражирование компакт-дисков. Закодированная информация наносится на мастер-диск лазерным лучом, который создает на его поверхности микроскопические впадины, разделяемые плоскими участками. Цифровая информация представляется чередованием впадин (неотражающих пятен) и отражающих свет островков. Копии негатива мастер - диска (матрицы) используются для прессования самих компакт-дисков. Тиражируемый компакт-диск состоит из поликарбонатной основы, отражающего и защитных слоев. В качестве отражающей поверхности обычно используется напыленный алюминий. Диаметр такого диска — либо 5,25, либо 3,5 дюйма. В отличие, например, от винчестеров, дорожки которых представляют концентрические окружности, компакт-диск имеет всего одну физическую дорожку в форме непрерывной спирали, идущей от наружного диаметра диска к внутреннему. Выпускаются устройства, которые позволяют пользователю самостоятельно записывать (или дописывать) специальные компакт-диски. В отличие от обычных данные диски имеют отражающий слой, выполненный из золота. Это так называемые перезаписываемые компакт-диски CD-R (CD-Recordable). Устройства для записи выпускаются фирмами Pinnacle Micro и Ricoh. Читать дописанные CD-ROM можно на обычных приводах компакт-дисков, удовлетворяющих спецификации CD-ROM XA. Считывание информации с компакт-диска происходит при помощи лазерного луча, который, попадая на отражающий свет островок, отклоняется на фотодетектор, интерпретирующий это как двоичную единицу. Луч лазера, попадающий во впадину, рассеивается и поглощается — фотодетектор фиксирует двоичный ноль. Основным стандартом, который определяет логический и файловый форматы записи компакт-дисков, является международная спецификация ISO 9660. Имеется и ряд ее расширений, например CD-ROM ХА. (extended Architecture). Ряд других стандартов, касающихся компакт-дисков, изложен в документах, называемых "книгами". Так, "Белая Книга" (White Book) определяет основные параметры видео СD — компакт-диска, на котором можно было хранить 72 минуты высококачественного видео вместе со стереозвуком. В то время как все магнитные диски вращаются с постоянным числом оборотов в минуту, то есть с неизменной угловой скоростью (CAV, Constant Angular Velocity), компакт-диск в своем приводе вращается обычно с переменной угловой скоростью, чтобы обеспечить постоянную линейную скорость при чтении (CLV, Constant Linear Velocity). Таким образом, чтение внутренних секторов осуществляется с увеличенным, а наружных — с уменьшенным числом оборотов. Именно этим обуславливается достаточно низкая скорость доступа к данным для компакт-дисков по сравнению, например, с винчестерами. Для различных моделей она колеблется от 50 до 400 мс. Скорость передачи данных для привода, определяемая скоростью вращения диска и плотностью записанных на нем данных, составляет не менее 150 Кбайт/с. С появлением мощных малогабаритных двигателей предыдущие модели накопителей начали постепенно вытесняться приводами, которые используют технологию увеличения скорости вращения диска в несколько раз, например в 24, 48, 60. В этих случаях скорость передачи достигает 3600, 7200, 9000 Кбайт/с. Коэффициент увеличения скорости не обязательно является целым числом. Свой резерв создатели компакт-дисков высокой емкости HD-CD (High Density CD) видят в уменьшении длины волны лазера. Этот же параметр во многом связан со скоростью передачи информации.
Видимо, одними из самых жизнеспособных устройств, предназначенных для хранения данных, являются накопители, использующие магнитооптические диски. Здесь были объединены достижения магнитной и оптической технологий. Новые устройства сочетают портативность флоппи-диска, среднюю скорость работы винчестера, надежность оптического компакт-диска и емкость, сравнимую с кассетой хорошего стримера. Такие накопители записывают данные, представленные в виде колебаний магнитною поля, на соответствующий носитель при помощи дополнительного магнитного поля (поля смещения) и луча лазера. Поверхность носителя покрыта магнитным материалом (пленкой), который при обычной температуре (из-за высокой коэрцитивной силы) не может быть перемагничен приложенным к нему полем смещения. При нагревании, достигнув температуры Кюри (примерно 145 градусов), коэрцитивная сила ослабевает и соответствующий участок перемагничивается должным образом. Следует заметить, что запись обычно идет в два приема: стирание информации и затем новая запись. Правда, уже появились новые модели накопителей, осуществляющих запись за один проход. Считывание данных с носителя происходит только при помощи луча лазера, но уже меньшей мощности. Здесь, как правило, используется эффект Керра, заключающийся в изменении плоскости поляризации отраженного луча в зависимости от направления магнитного поля. У магнитооптического диска в отличие от компакт-диска обычно используются обе стороны. Емкость одного двустороннего носителя может достигать от сотен мегабайт до нескольких гигабайт, причем его геометрические размеры соответствуют флоппи-дискам 3,5 или 5,25 дюйма. Формат нижнего уровня магнитооптического носителя определяют жесткое разбиение на сектора, наличие таблиц дефектных секторов и число логических дисков. Наиболее распространенным стандартом такого формата служит спецификация ISO-ANSI. Диски размером 3,5 дюйма стандартизованы в большей степени и имеют один жесткий формат секторов — 512 байт. Количество секторов постоянно и равно 25. Согласно стандартам ISO/ECMA 3,5-дюймовый диск может хранить 128 или 230 Мбайт. Разумеется, для повышения емкости носителей существуют и специальные системные форматы. Например, на 3,5-дюймовый диск уже записывают до 650 Мбайт, а на 5,25-дюймовый — почти 3 Гбайта. В качестве примера можно привести магнитооптический накопитель Apex фирмы Pinnacle Micro, который использует 5,25-дюймовый картридж емкостью 4,6 Гбайта. За счет использования однопроходной записи время поиска составляет около 17,5 мс. Кстати, производительность магнитооптических накопителей существенно повышается за счет использования встроенной кэшпамяти, объем которой в ряде устройств может достигать нескольких мегабайт. Так как между головкой и поверхностью самого носителя нет непосредственного контакта, вероятность механического повреждения весьма мала. Стоит также отметить, что магнитооптические носители в отличие от обычных магнитных значительно меньше подвержены влиянию внешних электромагнитных полей. По разным оценкам, срок гарантированного хранения информации на магнитооптических носителях колеблется от 30 до 50 лет и более. Для работы с библиотеками оптических дисков выпускают так называемые дисковые автоматы (jukeboxes), которые обеспечивают автоматический поиск и подачу требуемых дисков. Вместимость такого устройства может составлять от нескольких единиц до сотен оптических дисков общей емкостью 1 Гбайт. Электромеханический привод управляется от компьютера и позволяет выбирать, переворачивать и устанавливать диски в пределах нескольких секунд. Наиболее известными производителями магнитооптических устройств являются фирмы Fujitsu, Maxoptix, Ricoh и другие. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Похожие:
 |
Тема Основные возможности компьютеров Эвм приводят к сглаживанию различий между этими классами ЭВМ. Поэтому наиболее существенным признаком классификации ЭВМ является... |
|
Задачами производственной Программирование мобильных устройств, Конструирование программного обеспечения, Проектирование и архитектура программных систем,... |
|
Техника управления очередями Эвм для ведения своих личных или профессиональных дел. Эта тенденция ускоряется по мере того, как все большее число организаций и... |
|
Лекция Автоматическое и автоматизированное управление. 5 Лекция Основные требования к scada-системам и их возможности. Аппаратные и программные средства scada-систем 17 |
 |
Управление звуковой картой компьютера Взаимодействие человека с ЭВМ должно быть прежде всего взаимным ( на то оно и общение ). Взаимность, в свою очередь, предуcматривает... |
|
Инструкция №7 по охране труда для пользователей и операторов ЭВМ К работам с персональными ЭВМ и внешними устройствами ЭВМ допускаются лица, прошедшие медицинское освидетельствование, вводный инструктаж,... |
|
Инструкция №8 по охране труда для пользователей и операторов ЭВМ К работам с персональными ЭВМ и внешними устройствами ЭВМ допускаются лица, прошедшие медицинское освидетельствование, вводный инструктаж,... |
|
Курс лекций по дисциплине «Аппаратные средства телекоммуникационных систем» Содержание Транспортные сети. Структура и технологии транспортных сетей. Модели транспортных сетей. Принципы построения транспортных сетей.... |
|
Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине «Сети ЭВМ и средства телекоммуникаций» Целью является спроектировать локальную вычислительную сеть csma/cd образовательного учреждения |
|
Программно-аппаратные средства ввода зрительных данных в память персонального компьютера Стз), построенных на базе ibm-совместимых персональных компьютеров (ПК). Среди этих устройств выделяются устройства, работающие с... |
|
Программно-аппаратные средства ввода зрительных данных в память персонального компьютера Стз), построенных на базе ibm-совместимых персональных компьютеров (ПК). Среди этих устройств выделяются устройства, работающие с... |
|
М. В. Матвеичев Печатается по решению редакционно-издательского совета Муромского института Персональные ЭВМ и Спец. Эвм / Сост.: М. Н. Кулигин – Муром: Изд полиграфический центр ми влГУ, 20011.– … с. Библиогр.: 19 назв |
|
На разработку программы для ЭВМ «Система расщепления платежей (срп)» утверждено Перечень документов, регламентирующих создание и функционирование Программы для ЭВМ 9 |
|
Инструкция для студентов по работе с компьютерными учебниками на ЭВМ Шаг Запускается файл компьютерного учебника «КомУч-ттд ч. 1», который находится на рабочем столе эвм, после его активизации появляется... |
|
Программа по дисциплине «Архитектура ЭВМ и систем» Учебная программа по дисциплине «Архитектура ЭВМ и систем» составлена в соответствии с требованиями гос впо. Предназначена для студентов... |
|
А. Д. Чередов организация ЭВМ и систем Организация ЭВМ и систем: учебное пособие / А. Д. Чередов; Томский политехнический университет. – 3-е изд., перераб и доп. – Томск:... |