Інформація, закодована за допомогою природних і формальних мов, а також інформація у формі зорових і звукових образів зберігається в пам'яті людини. Однак для довготривалого зберіганняінформації, її накопичення і передачі з покоління в покоління використовуються носіїінформації.

Носій інформації(Інформаційний носій) - будь-який матеріальний об'єкт або середовище, що використовується для зберігання або передачі інформації.

Матеріальна природа носіїв інформації може бути різною: молекули ДНК, які зберігають генетичну інформацію; папір, на якій зберігаються тексти і зображення; магнітна стрічка, на якій зберігається звукова інформація; фото- і кіноплівки, на яких зберігається графічна інформація; мікросхеми пам'яті, магнітні і лазерні диски, на яких зберігаються програми і дані в комп'ютері, і так далі.

Всі носії інформації застосовуються для: записи, зберігання, читання, передачі інформації. Найпоширенішим носієм інформації до недавнього часу був папір. Але час йде, і якість паперових носіїв перестало влаштовувати сучасне суспільство, заклопотане все зростаючим і зростаючою кількістю інформації.

За оцінками фахівців, обсяг інформації, що фіксується на різних носіях, Перевищує один ексабайт на рік (1018 байт / рік). Приблизно 80% всієї цієї інформації зберігається в цифровій форміна магнітних і оптичних носіяхі тільки 20% - на аналогових носіях (папір, магнітні стрічки, фото- і кіноплівки).

Будь-яка комп'ютерна інформаціяна будь-якому носії зберігається в довічним (цифровому) вигляді. Незалежно від виду інформації (текст, графіка, звук) - її обсяг можна виміряти в бітах і байтах.

Цифрові носії інформації- пристрої, призначені для запису, зберігання та зчитування інформації, представленої в цифровому вигляді.

На перших комп'ютерах для цифрового представлення даних, що вводяться використовувалися паперові носії - перфокарти (картонні картки з отворами) і перфострічки.

Магнітні цифрові носії інформації

У XIX столітті була винайдена магнітний запис. Спочатку вона використовувалася лише для зберігання звуку.

На ЕОМ першого і другого поколінь магнітна стрічка використовувалася як єдиний вид змінного носіядля пристроїв зовнішньої пам'яті. На одну котушку з магнітною стрічкою містилося приблизно 500 Кб інформації.

З початку 1960-х років з'являються магнітні диски: алюмінієві або пластмасові диски, покриті тонким магнітним порошковим шаром товщиною в кілька мікрон. Інформація на диску розташовується по кругових концентричних доріжках.

Пристрій, який забезпечує запис / зчитування інформації, називається накопичувачем інформації або дисководом. Магнітні диски бувають жорсткими і гнучкими, змінними і вбудованими в дисковод комп'ютера (традиційно називаються вінчестерами).

Магнітний принцип запису та зчитування інформації

У накопичувачах на гнучких магнітних дисках(НГМД) і накопичувачах на жорстких магнітнихдисках (НЖМД), або вінчестерах, в основу записи інформації покладено намагнічування феромагнетиків в магнітному полі, Зберігання інформації грунтується на збереженні намагніченості, а зчитування інформації базується на явищі електромагнітної індукції.

В процесі запису інформації на гнучкі і жорсткі магнітні диски головка дисковода з сердечником з магнітомягкого матеріалу (мала залишкова намагніченість) переміщається уздовж магнітного шару магнітожорстких носія (велика залишкова намагніченість). На магнітну головку надходять послідовності електричних імпульсів (послідовності логічних одиниць і нулів), які створюють в головці магнітне поле. В результаті послідовно намагнічуються (логічна одиниця) або НЕ намагнічуються (логічний нуль) елементи поверхні носія. При зчитуванні інформації при русі магнітної головки над поверхнею носія намагнічені ділянки носія викликають в ній імпульси струму (явище електромагнітної індукції). Послідовності таких імпульсів передаються по магістралі в оперативну пам'ять комп'ютера.

За відсутності сильних магнітних полів і високих температур елементи носія можуть зберігати свою намагніченість протягом довгого часу (років і десятиліть).

Гнучкі магнітні диски

Персональні комп'ютери до недавнього часу комплектувалися накопичувачем на гнучких магнітних дисках (НГМД), який в прайс-листах називається FDD - Floppy Disk Drive (дисковод для флоппі-дисків). Самі флоппі-диски називають дискетами. Найбільш поширений тип гнучкого диска діаметром 3,5 дюйма (89 мм) вміщує 1,44 Мб інформації.

Сам 3.5-дюймовий гнучкий диск з нанесеним на нього магнітним шаром укладений в жорсткий пластмасовий конверт, який оберігає дискету від механічних пошкоджень і пилу.

Для доступу магнітних головок читання-запису до дискеті в її пластмасовому корпусі є проріз, яка закривається металевою засувкою. Засувка автоматично відсувається при установці дискети в дисковод.

У центрі дискети є пристосування для захоплення і забезпечення обертання диска всередині пластмасового корпусу. Дискета вставляється в дисковод, який обертає її з постійною кутовою швидкістю. При цьому магнітна головка дисковода встановлюється на певну концентричну доріжку диска (трек), на яку і робиться запис або з якої виробляється зчитування інформації.

Обидві сторони дискети покриті магнітним шаром і на кожній стороні є по 80 концентричних доріжок (треків) для запису даних. Кожна доріжка розбита на 18 секторів, і в кожен сектор можна записати блок даних розміром 512 байт.

При виконанні операцій читання або запису дискета обертається в дисководі, а головки читання-запису встановлюються на потрібну доріжку і отримують доступ до зазначеного сектору.

Швидкість запису і зчитування інформації становить близько 50 Кбайт / с. Дискета обертається в дисководі зі швидкістю 360 оборотів / хв.

З метою збереження інформації гнучкі магнітні диски необхідно оберігати від впливу сильних магнітних полів і нагрівання, так як такі фізичні впливу можуть призвести до розмагнічування носія і втрати інформації.

Гнучкі диски в даний час виходять з ужитку.

Жорсткі магнітні диски

Накопичувач на жорсткому магнітному диску (НЖМД) або, як його частіше називають, вінчестер або жорсткий диск (Hard Disk), Є основним місцем зберігання даних в персональному комп'ютері. У прайс-листах вінчестери вказуються як НDD - Hard Disk Drive(Дисковод жорсткого диска).

Походження назви "вінчестер" має дві версії. Згідно з першою, фірма IВM розробила накопичувач на жорсткому диску, на кожній зі сторін якого вміщувалося по 30 Мбайт інформації, і який мав кодову назву 3030. Народна легенда розповідає, що гвинтівка типу «Вінчестер 3030» завоювала Захід. Такі ж наміри були і у розробників пристрою.

За іншою версією, назва пристрою походить від назви міста Вінчестер в Англії, де в лабораторії IBM була розроблена технологія виготовлення плаваючою головки для жорстких дисків. Виготовлена ​​за цією технологією головка читання-запису завдяки своїм аеродинамічним властивостям як би пливе в потоці повітря, який утворюється при швидкому обертанні диска.

вінчестерявляє собою один або кілька жорстких (алюмінієвих, керамічних або скляних) дисків, розміщених на одній осі, покритих магнітним матеріалом, які разом з головками читання-запису, електронікою і всієї механікою, необхідної для обертання дисків і позиціонування головок укладені в нерозбірний герметичний корпус.

Укріплення на шпинделі електродвигуна, диски обертаються з високою швидкістю (7 200 оборотів в хвилину), а інформація читається / записується магнітними головками, кількість яких відповідає числу поверхонь, використовуваних для зберігання інформації.

Швидкість запису і зчитування інформації з жорстких дисків досить велика - може досягати 300 Мбайт / с.

Ємність сучасних жорстких дисків(На листопад 2010 р) досягає 3 000 ГБ (3 Терабайт).

Існують переносні вінчестери - вони встановлюються не всередині системного блоку, а підключаються до комп'ютера через паралельний порт або через порт USB.

В жорстких дискахвикористовуються досить крихкі і мініатюрні елементи (пластини носіїв, магнітні головки та ін.), тому з метою збереження інформації і працездатності жорсткі диски необхідно оберігати від ударів і різких змін просторової орієнтації в процесі роботи.

Пластикові картки

У банківській системі великого поширення набули пластикові картки. На них теж використовується магнітний принцип запису інформації, з якою працюють банкомати, касові апарати, пов'язані з інформаційною банківською системою.

У нас найбільша інформаційна базав рунеті, тому Ви завжди можете знайти походіть запити

Ця тема належить розділу:

Інформатика

Відповіді до заліку. Інформатика як наукова дисципліна. Поняття інформації. Інформаційні послуги і продукти. Правопорушення в інформаційній сфері. Дискретне (цифрове) подання інформації. Принцип роботи комп'ютера.

До цього матеріалу відносяться розділи:

Інформатика як наукова дисципліна

поняття інформації

Інформатизація. Комп'ютеризація. Роль інформаційної діяльності в сучасному суспільстві

Інформаційні революції. індустріальне суспільство

Інформаційне суспільство. інформаційна культура

Інформаційні ресурси суспільства

Інформаційні послуги і продукти. Етапи розвитку технічних засобів та інформаційних ресурсів

Види професійної інформаційної діяльності людини з використанням технічних засобів і інформаційних ресурсів

Правові норми, які стосуються інформації, правопорушення в інформаційній сфері, заходи щодо їх запобігання

Повнотекстовий пошук:

Де шукати:

всюди
тільки в назві
тільки в тексті

виводити:

опис
слова в тексті
тільки заголовок

Головна> Реферат> Інформатика

введення 2

ГЛАВА I. ПАМ'ЯТЬ КОМП'ЮТЕРА. Зовнішніх запам'ятовуючих пристроїв 3

1.1 Пам'ять комп'ютера і її види 3

1.2. Зовнішня пам'ять комп'ютера 4

1.2.1. магнітні дискові накопичувачі 6

1.2.2. .Жорсткі диски(Вінчестери) 8

1.2.3. Накопичувач на гнучких магнітних дисках 11

1.2.4. CD-ROM 14

1.2.6. Флеш-пам'ять 18

1.2.7. Голографічні пристрої 19

1.2.8. MODS-диски 19

ГЛАВА II. ІСТОРІЯ І ПЕРСПЕКТИВИ РОЗВИТКУ ПРИСТРОЇВ ЗБЕРІГАННЯ ІНФОРМАЦІЇ 20

2.1. Історія розвитку пристроїв зберігання інформації 20

2.2. Перспективи розвитку пристроїв зберігання інформації 26

висновок 30

Список використаної літератури 32

Додаток 1 33

Вступ

Всі персональні комп'ютери використовують три види пам'яті: оперативну, постійну і зовнішню (різні накопичувачі). Пам'ять потрібна як для вихідних даних, так і для зберігання результатів. Вона необхідна для взаємодії з периферією комп'ютера і навіть для підтримання образу, видимого на екрані. Вся пам'ять комп'ютера ділиться на внутрішню і зовнішню. У комп'ютерних системах робота з пам'яттю ґрунтується на дуже простих концепціях. В принципі, все, що потрібно від комп'ютерної пам'яті - це зберігати один біт інформації так, щоб потім він міг бути витягнутий звідти.

Пристрої, що запам'ятовують можна класифікувати за наступними критеріями:

за типом запам'ятовуючих елементів

за функціональним призначенням

за типом способу організації обігу

за характером зчитування

за способом зберігання

за способом організації

Об'єктом курсової роботи є сучасні пристрої зберігання інформації.

Мета дослідження - вивчити історію і перспективи розвитку пристроїв зберігання інформації в сучасному світі.

розглянути поняття пам'яті, її види;

розглянути поняття пристроїв зберігання інформації, їх види, принципи запису, зберігання, зчитування, основні призначені для користувача характеристики;

вивчити історію і подальші перспективи розвитку пристроїв зберігання інформації.

ГЛАВА I. ПАМ'ЯТЬ КОМП'ЮТЕРА. Зовнішніх запам'ятовуючих пристроїв

1.1 Пам'ять комп'ютера і її види

Пам'яттю комп'ютера називається сукупність пристроїв для зберігання програм, що вводиться, проміжних результатів і вихідних даних. Класифікація пам'яті представлена ​​в Додатку 1. Пам'ять поділяється на наступні види 1:

Внутрішня пам'ять призначена для зберігання відносно невеликих обсягів інформації при її обробці мікропроцесором. Зовнішня пам'ять призначена для тривалого зберігання великих обсягів інформації незалежно від того включений або виключений комп'ютер.

Енергозалежною називається пам'ять, яка стирається при виключенні комп'ютера. Незалежній називається пам'ять, яка не стирається при виключенні комп'ютера.

До незалежній внутрішньої пам'яті відноситься постійний запам'ятовуючий пристрій (ПЗУ). Вміст ПЗУ встановлюється на заводі і не змінюється. У ПЗУ записуються програми, що забезпечують базовий набір функцій керування пристроями комп'ютера.

До енергозалежною внутрішньої пам'яті відносяться оперативний пристрій (ОЗУ), відеопам'ять і кеш-пам'ять. ОЗУ забезпечує режими записи, зчитування і зберігання інформації, причому в будь-який момент часу можливий доступ до будь-якої довільно вибраної комірки пам'яті. частина оперативної пам'ятівідводиться для зберігання зображень (відеопам'ять). Високошвидкісна кеш-пам'ять служить для збільшення швидкості виконання операцій комп'ютером і використовується при обміні даними між мікропроцесором і RAM.

Зовнішня пам'ять може бути з довільним доступом і послідовним доступом. Пристрої пам'яті з довільним доступом дозволяють отримати доступ до довільного блоку даних приблизно за один і той же час доступу.

1.2. Зовнішня пам'ять комп'ютера

За типом доступу до інформації пристрої зовнішньої пам'яті діляться на: пристрої прямого (довільного) доступу і пристрої послідовного доступу. При прямому доступі час доступу до інформації не залежить від її місця розташування на носії. При послідовному доступі - залежить від місця розташування інформації.

ВЗП служать для запам'ятовування великих масивів інформації - наборів даних, програм користувачів і операційних систем. В процесі роботи обчислювальної системив міру необхідності проводиться оперативний обмін інформаційними масивами між ВЗП і основною пам'яттю.

Для роботи з зовнішньою пам'яттю необхідна наявність накопичувача (пристрою, що забезпечує запис і (або) зчитування інформації) та пристрої зберігання - носія.

Основні види накопичувачів 2:

накопичувачі на гнучких магнітних дисках (НГМД);

накопичувачі на жорстких магнітних дисках (НЖМД);

накопичувачі на магнітній стрічці (НМЛ);

накопичувачі CD-ROM, CD-RW, DVD.

Їм відповідають основні види носіїв:

гнучкі магнітні диски (Floppy Disk) (діаметром 3,5 '' і ємністю 1,44 Мб), диски для змінних носіїв;

жорсткі магнітні диски (Hard Disk);

касети для стримерів та інших НМЛ;

диски CD-ROM, CD-R, CD-RW, DVD.

Пристрої, що запам'ятовують прийнято ділити на види і категорії у зв'язку з їх принципами функціонування, експлуатаційно-технічними, фізичними, програмними та ін. Характеристиками. Так, наприклад, за принципами функціонування розрізняють наступні види пристроїв: електронні, магнітні, оптичні і змішані - магнітооптичні. Кожен тип пристроїв організований на основі відповідної технології зберігання / відтворення / запису цифрової інформації. Тому, в зв'язку з видом і технічним виконанням носія інформації, розрізняють: електронні, дискові та стрічкові пристрої.

Основні характеристики накопичувачів і носіїв 3:

інформаційна ємність;

швидкість обміну інформацією;

надійність зберігання інформації.

Зупинимося докладніше на розгляді перерахованих вище накопичувачів і носіїв.

1.2.1. Магнітні дискові накопичувачі

Принцип роботи магнітних запам'ятовуючих пристроїв засновані на способах зберігання інформації з використанням магнітних властивостей матеріалів. Як правило, магнітні запам'ятовуючі пристрої складаються з власне пристроїв читання / запису інформації і магнітного носія, на який, безпосередньо, здійснюється запис і з якого зчитується інформація. Магнітні запам'ятовуючі пристрої прийнято ділити на види у зв'язку з виконанням, фізико-технічними характеристиками носія інформації і т.д. Найбільш часто розрізняють: дискові і стрічкові пристрої. Загальна технологія магнітних запам'ятовуючих пристроїв полягає в намагнічуванні змінним магнітним полем ділянок носія і зчитування інформації, закодованої як області змінної намагніченості. Дискові носії, як правило, намагнічуються вздовж концентричних полів - доріжок, розташованих по всій площині дискоїдальне обертового носія. Запис проводиться в цифровому коді. Намагнічення досягається за рахунок створення змінного магнітного поля за допомогою головок читання / запису. Головки представляють собою два або більше магнітних керованих контуру з сердечниками, на обмотки яких подається змінна напруга. Зміна полярності напруги викликає зміна напрямку ліній магнітної індукції магнітного поля і, при намагнічуванні носія, означає зміну значення біта інформації з 1 на 0 або з 0 на 1.

Дискові пристрої ділять на гнучкі (Floppy Disk) і жорсткі (Hard Disk) накопичувачі та носії. Основною властивістю дискових магнітних пристроїв є запис інформації на носій на концентричні замкнуті доріжки з використанням фізичного і логічного цифрового кодування інформації. Плоский дисковий носій обертається в процесі читання / запису, чим і забезпечується обслуговування всієї концентричній доріжки, читання і запис здійснюється за допомогою магнітних головок читання / запису, які позиціонують по радіусу носія з однієї доріжки на іншу. Дискові пристрої, як правило, використовують метод запису званий методом без повернення до нуля з інверсією (Not Return Zero - NRZ). Запис за методом NRZ здійснюється шляхом зміни напрямку струму підмагнічування в обмотках головок читання / запису, що викликає зворотне зміна полярності намагніченості сердечників магнітних головок і відповідно попеременное намагнічування ділянок носія уздовж концентричних доріжок з плином часу і просуванням по колу носія. При цьому, зовсім неважливо, чи відбувається зміна магнітного потоку від позитивного напрямку до негативного або назад, важливий тільки сам факт зміни полярності.

Для запису інформації, як правило, використовують різні методи кодування інформації, але всі вони припускають використання в якості інформаційного джерела не саме напрямок ліній магнітної індукції елементарної намагніченої точки носія, а зміна напрямку індукції в процесі просування по носію уздовж концентричній доріжки з плином часу. Такий принцип вимагає жорсткої синхронізації потоку біт, що і досягається методами кодування. Методи кодування даних не впливають на зміну напрямку потоку, а лише задають послідовність їх розподілу в часі (спосіб синхронізації потоку даних), так, щоб, при зчитуванні, ця послідовність могла бути перетворена до вихідних даних 4.

1.2.2. .Жесткіе диски (вінчестери)

Накопичувачі на жорстких дисках об'єднують в одному корпусі носій (носії) і пристрій читання / запису, а також, нерідко, і інтерфейсну частину, яка називається власне контролером жорсткого диска. Типовою конструкцією жорсткого диска є виконання у вигляді одного пристрою - камери, всередині якої знаходиться один або більше дискових носіїв насаджених на один шпиндель і блок головок читання / запису з їх спільним що призводить механізмом. Зазвичай, поряд з камерою носіїв і головок розташовуються схеми управління головками, дисками і, часто, інтерфейсна частина та / або контролер. На інтерфейсній карті пристрою розташовується власне інтерфейс дискового пристрою, а контролер з його інтерфейсом розташовується на самому пристрої. З інтерфейсним адаптером схеми накопичувача з'єднуються за допомогою комплекту шлейфів.

Інформація заноситься на концентричні доріжки, рівномірно розподілені по всьому носію. У разі більшого, ніж один диск, числа носіїв все доріжки, що знаходяться одна під інший, називаються циліндром. Операції читання / запису проводяться поспіль над усіма доріжками циліндра, після чого головки переміщаються на нову позицію.

Герметична камера охороняє носії не тільки від проникнення механічних частинок пилу, але і від впливу електромагнітних полів. Необхідно зауважити, що камера не є абсолютно герметичній тому з'єднується з навколишнім атмосферою за допомогою спеціального фільтра, зрівнює тиск всередині і зовні камери. Однак, повітря всередині камери максимально очищено від пилу, тому що найменші частинки можуть призвести до псування магнітного покриття дисків та втрати даних і працездатності пристрою.

Диски обертаються постійно, а швидкість обертання носіїв досить висока (від 4500 до 10000 об / хв), що забезпечує високу швидкість читання / запису. За величиною діаметра носія частіше за інших виробляються 5.25, 3.14, 2.3 дюймові диски. На діаметр носіїв незмінних жорстких дисків не накладається ніякого обмеження з боку сумісності і переносимості носія, за винятком форм-факторів корпусу ПК, тому, виробники вибирають його відповідно до власних міркувань.

В даний час, для позиціонування головок читання / запису, найбільш часто, застосовуються крокові і лінійні двигуни механізмів позиціонування і механізми переміщення головок в цілому.

У системах з кроковим механізмом і двигуном голівки переміщаються на певну величину, відповідну відстані між доріжками. Дискретність кроків залежить або від характеристик крокового двигуна, або задається серво-мітками на диску, які можуть мати магнітну чи оптичну природу. Для зчитування магнітних міток використовується додаткова серво-головка, а для зчитування оптичних - спеціальні оптичні датчики.

У системах з лінійним приводом голівки переміщаються електромагнітом, а для визначення необхідного положення служать спеціальні сервісні сигнали, записані на носій при його виробництві і зчитується при позиціонуванні головок. У багатьох пристроях для серво-сигналів використовується ціла поверхню і спеціальна голівка або оптичний датчик. Такий спосіб організації серво-даних носить назву виділена запис серво-сигналів. Якщо серво-сигнали записуються на ті ж доріжки, що і дані і для них виділяється спеціальний серво-сектор, а читання проводиться тими ж головками, що і читання даних, то такий механізм називається вбудована запис серво-сигналів. Виділена запис забезпечує більш високу швидкодію, а вбудована - підвищує ємність пристрою.

Лінійні приводи переміщують головки значно швидше, ніж крокові, крім того, вони дозволяють виробляти невеликі радіальні переміщення «всередині» доріжки, даючи можливість відстежити центр окружності серводорожкі. Цим досягається становище голівки, найкраще для зчитування з кожної доріжки, що значно підвищує достовірність зчитувальних даних і виключає необхідність тимчасових витрат на процедури корекції. Як правило, всі пристрої з лінійним приводом мають автоматичний механізм паркування головок читання / запису при відключенні живлення пристрою.

Паркуванням головок називають процес їх переміщення в безпечне положення. Це - так зване «паркувальне" положення головок в тій області дисків, де лягають голівки. Там, як правило, не записано жодної інформації, крім серво-даних, це спеціальна «посадкова зона» (Landing Zone). Для фіксації приводу головок в цьому положенні в більшості ЖД використовується маленький постійний магніт, коли головки беруть паркувальне положення - цей магніт стикається з підставою корпусу і утримує позицію головок від непотрібних коливань. При запуску накопичувача схема управління лінійним двигуном «відриває» фіксатор, подаючи на двигун, який позиціонує головки, посилений імпульс струму. У ряді накопичувачів використовуються й інші способи фіксації - засновані, наприклад, на повітряному потоці, що створюється обертанням дисків. У запаркованому стані накопичувач можна транспортувати при досить поганих фізичних умовах (вібрація, удари, струси), тому що немає небезпеки пошкодження поверхні носія головками. В даний час на всіх сучасних пристроївах парковка головок накопичувачів виробляється автоматично внутрішніми схемами контролера при відключенні харчування і не вимагає для цього ніяких додаткових програмних операцій, як це було з першими моделями.

Під час роботи всі механічні частини накопичувача піддаються тепловому розширенню, і відстані між доріжками, осями шпинделя і позиционером головок читання / запису змінюється. У загальному випадку це ніяк не впливає на роботу накопичувача, оскільки для стабілізації використовуються зворотні зв'язки, проте деякі моделі час від часу виконують рекалібровку приводу головок, супроводжувану характерним звуком, що нагадує звук при первинному старті, підлаштовуючи систему до змінених відстаней.

Плата електроніки сучасного накопичувача на жорстких магнітних дисках є самостійний мікрокомп'ютер з власним процесором, пам'яттю, пристроями введення / виводу і іншими традиційними атрибутами властивими комп'ютера. На платі можуть розташовуватися безліч перемикачів і перемичок, однак не всі з них призначені для використання користувачем. Як правило, керівництва користувача описують призначення лише перемичок, пов'язаних з вибором логічного адреси пристрої і режиму його роботи, а для накопичувачів з інтерфейсом SCSI - і перемички, що відповідають за управління резисторной складанням (стабілізуючою навантаженням в ланцюзі) 5.

1.2.3. Накопичувач на гнучких магнітних дисках

Основні внутрішні елементи дисковода - діскетная рама, шпиндельний двигун, блок головок з приводом і плата електроніки.

Шпиндельний двигун - плоский багатополюсний, з постійною швидкістю обертання 300 об / хв. Двигун приводу блоку головок - кроковий, з черв'ячною, зубчастої або стрічкової передачею.

Для впізнання властивостей дискети на платі електроніки біля переднього торця дисковода встановлено три механічних натискних датчика: два - під отворами захисту і щільності запису, і третій - за датчиком щільності - для визначення моменту опускання дискети. Вставляється в щілину дискета потрапляє всередину діскетной рами, де з неї зсувається захисна шторка, а сама рама при цьому знімається зі стопора і опускається вниз - металеве кільце дискети при цьому лягає на вал шпиндельного двигуна, а нижня поверхня дискети - на нижню голівку (сторона 0 ). Одночасно звільняється верхня головка, яка під дією пружини притискається до верхньої стороні дискети. На більшості дисководів швидкість опускання рами ніяк не обмежена, через що головки завдають відчутного удару по поверхнях дискети, а це сильно скорочує термін їх надійної роботи. У деяких моделях дисководів (Teac, Panasonic, ALPS) передбачений сповільнювач-мікpоліфт для плавного опускання рами. Для продовження терміну служби дискет і головок в дисководах без мікроліфта рекомендується при вставлянні дискети притримувати пальцем кнопку дисковода, не даючи рамі опускатися занадто різко. На валу шпиндельного двигуна є кільце з магнітним замком, який на початку обертання двигуна щільно захоплює кільце дискети, одночасно центруючи її на валу. У більшості моделей дисководів сигнал від датчика опускання дискети викликає короткочасний запуск двигуна з метою її захоплення і центрування.

Дисковод з'єднується з контролером за допомогою 34-пpоводного кабелю, в якому парні проводу є сигнальними, а непарні - спільними. Загальний варіант інтерфейсу передбачає підключення до контролеру до чотирьох дисководів, варіант для IBM PC - до двох. В узагальненому вигляді дисководи підключаються повністю паралельно один одному, а номер дисковода (0..3) задається перемичками на платі електроніки; у варіанті для IBM PC обидва дисковода мають номер 1, але підключаються за допомогою кабелю, в якому сигнали вибору (дроти 10-16) перевернуті між роз'ємами двох дисководів. Іноді на роз'ємі дисковода видаляється контакт 6, який грає в цьому випадку роль механічного ключа. Інтерфейс дисковода досить простий і включає сигнали вибору пристрою (чотири пристрої в загальному випадку, два - у варіанті для IBM PC), запуску двигуна, переміщення головок на один крок включення запису, що прочитуються / записувані дані, а також інформаційні сигнали від дисковода - початок доріжки , ознака установки головок на нульову (зовнішню) доріжку, сигнали з датчиків і т.п. Вся робота з кодування інформації, пошуку доріжок і секторів, синхронізації, корекції помилок виконується контролером.

Дискета або гнучкий диск - компактний низькошвидкісний малої місткості засіб зберігання і перенесення інформації. Розрізняють дискети двох розмірів: 3.5 ", 5.25", 8 "(останні два типи вийшли з ужитку).

Конструктивно дискета являє собою гнучкий диск з магнітним покриттям, укладений у футляр. Дискета має отвір під шпиль приводу, отвір у футлярі для доступу головок запису-читання (в 3.5 "закрито залізної шторкою), виріз або отвір захисту від записи. Крім дискета 3.5 "- дискета високої щільності - отвір зазначеної щільності (висока / низька). 3,5 дискета захищена від запису, якщо отвір захисту відкрито.

Для дискет використовуються наступні позначення:

SS single side - односторонній диск (одна робоча поверхня).

DS double side - двосторонній диск.

SD single density - одинарна щільність.

DD double density - подвійна щільність.

HD high density - висока щільність.

Накопичувач на гнучких дисках принципово схожий на накопичувач на жорстких дисках. Швидкість обертання гнучкого диска приблизно в 10 разів повільніше, а головки стосуються поверхні диска. В основному структура інформації на дискеті, як фізична так і логічна, така ж як на жорсткому диску. З точки зору логічної структури на дискеті відсутня таблиця розбиття диска 6.

1.2.4. CD-ROM

Найпоширенішим представником оптичної технології є CD-ROM, який характеризується:

Велика надійність в порівнянні з вінчестером

Велика ємність, порядку 700 Мб

CD-ROM практично не зношується

Мінімальна швидкість передачі даних у CD-ROM складає 150 Кбайт / с і зростає в залежності від моделі приводу, тобто 52-х швидкісний CD-ROM, буде мати 52 * 150 = 7,8 Мб / с.

Типовий привід складається з плати електроніки, шпиндельного двигуна, системи оптичної голівки, що зчитує і системи завантаження диска. На платі електроніки розміщені всі керуючі схеми приводу, інтерфейс з контролером комп'ютера, роз'єми інтерфейсу і виходу звукового сигналу.

Шпиндельний двигун служить для приведення диска в обертання з постійною або змінною лінійною швидкістю. Збереження постійної лінійної швидкості вимагає зміни кутової швидкості диска в залежності від положення оптичної головки. При пошуку фрагментів диск може обертатися з більшою швидкістю, ніж при зчитуванні, тому від шпиндельного двигуна потрібна хороша динамічна характеристика; двигун використовується як для розгону, так і для гальмування диска.

На осі шпиндельного двигуна закріплена підставка, до якої після завантаження притискається диск. Поверхня підставки звичайно покрита гумою або м'яким пластиком для усунення проковзування диска. Притиск диска до підставці здійснюється за допомогою шайби, розташованої з іншого боку диска; підставка і шайба містять постійні магніти, сила, тяжіння яких притискає шайбу через диск до підставки.

Система оптичної головки складається з самої головки і системи її переміщення. У голівці розміщені лазерний випромінювач, на основі інфрачервоного лазерного світлодіода, система фокусування, фотоприймач і попередній підсилювач. Система фокусування являє собою рухливу лінзу, що приводиться в рух електромагнітної системою voice coil (звукова котушка), зробленої за аналогією з рухомою системою гучномовця. Зміна напруженості магнітного поля викликають переміщення лінзи і пере фокусування лазерного променя.

Система завантаження диска виконується в двох варіантах: з використанням спеціального футляра для диска (caddy), що вставляється в прийомний отвір приводу, і з використанням висувного лотка (tray), на який кладеться сам диск.

Стандартний диск складається з трьох шарів: підкладка з полікарбонату, на якій відштампований рельєф диска, намилене на неї відображає покриття з алюмінію, золота, срібла або іншого сплаву, і більш тонкий захисний шар полікарбонату або лаку, на який наносяться написи і малюнки. Інформаційний рельєф диска складається з спіральної доріжки, що йде від центру до периферії, уздовж якої розташовані заглиблення (піти). Інформація кодується чергуванням питов і проміжків між ними.

Зчитування інформації з диска відбувається за рахунок реєстрації змін інтенсивності відбитого від алюмінієвого шару випромінювання малопотужного лазера. Приймач або фотодатчик визначає, відбився промінь від гладкої поверхні, чи був він неуважний або поглинений. Розсіювання або поглинання променя відбувається в місцях, де в процесі запису були нанесені поглиблення (штрихи). Сильне відображення променя відбувається там, де цих заглиблень немає. Фотодатчик, розміщений у накопичувачі CD - ROM, сприймає розсіяний промінь, відбитий від поверхні диска. Потім ця інформація у вигляді електричних сигналів надходить на мікропроцесор, який перетворює ці сигнали в двійкові дані або звук.

Глибина кожного штриха на диску дорівнює 0.12 мкм, ширина - 0.6 мкм. Вони розташовані уздовж спіральної доріжки, відстань між сусідніми витками якої становить 1.6 мкм, що відповідає щільності 16000 витків на дюйм або 625 витків на міліметр. Довжина штрихів уздовж доріжки запису може коливатися від 0.9 до 3.3 мкм. Доріжка починається на деякій відстані від центрального отвору і закінчується приблизно в 5 мм від зовнішнього краю.

Якщо на компакт-диску необхідно відшукати місце запису певних даних, то його координати попередньо зчитуються з змісту диска, після чого пристрій, що зчитує переміщається до потрібного витка спіралі і чекає появи певної послідовності бітів.

У кожному блоці диска, записаного в форматі CD - DA (аудиокомпакт - диск), міститься 2352 байт. На диску CD - ROM 304 з них використовується для синхронізації, ідентифікації і корекції кодів помилок, а що залишилися 2048 байт - для зберігання корисної інформації. Оскільки за секунду зчитується 75 блоків, швидкість зчитування даних з дисків CD - ROM складає 153 600 байт / с (одношвидкісний CD - ROM), що дорівнює 150 Кбайт / с. Оскільки на компакт - диску може міститися максимальний обсяг даних, що зчитується 74 хв, а за секунду зчитується 75 блоків по 2048 байт, неважко підрахувати, що максимальна ємність диска CD - ROM складе 681 984 000 байт (близько 650 Мбайт).

Алгоритм роботи накопичувача CD-ROM.

Напівпровідниковий лазер генерує малопотужний інфрачервоний промінь, який потрапляє на відбиває дзеркало.

Серводвигун по командах вбудованого мікропроцесора, зміщує рухому каретку з відбиваючим дзеркалом до потрібної доріжки на компакт - диску.

Відбитий від диска промінь фокусується лінзою, розташованої під диском, відбивається від дзеркала і потрапляє на розділову призму.

Роздільна призма направляє відбитий промінь на іншу фокусуються лінзу.

Ця лінза направляє відбитий промінь на фотодатчик, який перетворює світлову енергію в електричні імпульси.

Сигнали з фотодатчика декодуються вбудованим мікропроцесором і передаються в комп'ютер у вигляді даних.

Оскільки для програмних файлів і файлів з даними важливий кожен біт, в накопичувачах CD-ROM використовуються дуже складні алгоритми виявлення і корекції помилок. Завдяки таким алгоритмам ймовірність неправильного зчитування даних складає менше 0.125.

Для реалізації цих методів корекції помилок до кожних 2048 корисним байтам додається 288 контрольних. Це дозволяє відновлювати навіть сильно пошкоджені послідовності даних (довжиною до 1000 помилкових бітів). Використання таких складних методів виявлення і корекції помилок пов'язано, по-перше, з тим, що компакт - диски дуже схильні до зовнішніх впливів, а, по-друге, тому, що подібні носії спочатку розроблялися лише для запису звукових сигналів, вимоги до точності яких не настільки високі 7.

1.2.5. DVD

Подальший розвиток в області оптичного запису призвело до появи стандарту DVD. Компакт-диск цього формату має такі ж розміри (4,75 "), як і CD, але має велику ємність. Для того щоб досягти шести-семиразового збільшення щільності зберігання даних в порівнянні з CD-R (RW), потрібно було змінити дві ключових характеристики записуючих пристроїв: довжину хвилі записуючого лазера і відносний отвір об'єктиву, який його фокусує. В технології CD-R застосовується інфрачервоний лазер з довжиною хвилі 780 нанометрів (нм), в той час як DVD-R (RW) використовує червоний лазер з довжиною хвилі або 635, або 650 нм. У той же час, відносний отвір об'єктиву типового пристрою CD-R (RW) дорівнює 0,5, а пристрої DVD-R (RW) - 0,6. Такі характеристики апаратури дозволяють наносити на диски DVD-R(RW) мітки розміром всього лише 0,40 мкм, що набагато менше мінімального розміру мітки CD-R (RW) - 0,834 мкм.

DVD є носієм, який може містити будь-який тип інформації, який зазвичай розміщується на масово випускаються дисках DVD: відео, аудіо, зображення, файли даних, мультимедійні додатки і так далі. Залежно від типу записаної інформації диски DVD-R і DVD-RW можна використовувати на стандартних пристроях відтворення DVD, Включаючи більшість дисководів DVD-ROMі програвачів DVD-Video.

Характеристики деяких форматів DVD.

1.2.6. Флеш-пам'ять

З появою флеш-пам'яті виробники електроніки отримали можливість без особливих проблем і витрат оснастити свої пристрої новим типом накопичувачів. У наявності були вигоди - низьке енергоспоживання, висока надійність і стійкість до зовнішніх впливів і навантажень.

USB Flash Drive - портативний пристрій для зберігання і перенесення даних з одного комп'ютера на інший. Компактний, легкий, зручний і дивно простий в експлуатації. Для його роботи не потрібні ні сполучні кабелі, ні джерела живлення, ні додаткове програмне забезпечення. Особливості USB Flash Drive: висока швидкість обміну даними по USB, захист від запису перемикачем на корпусі, захист даних паролем, не потрібні драйвери і зовнішнє харчування, може бути відформатований як завантажувальний диск, зберігання даних до 10 років.

У 1994 році корпорація SanDisk представила першу ревізію специфікацій CompactFlash. Теоретична межа ємності накопичувачів на базі CompactFlash - 137 Гбайт. на даний моментна ринку доступні моделі місткістю від 16 Мбайт до 12 Гбайт 8.

1.2.7. голографічні пристрої

Голографічний запис дозволяє записати на диск стандартного розміру до 1,6 Тбайт даних. Суть ноу-хау досить проста. Для запису промінь лазера розділяється на опорний і сигнальний потоки, останній обробляється за допомогою просторового світлового модулятора (Spatial Light Modulator - SLM). Цей пристрій перетворює призначені для зберігання дані, що складаються з послідовностей 0 та 1, в «шахове поле» світлих і темних точок - кожне таке поле містить близько мільйона біт інформації.

Після перетину опорного променя і проекції «шахівниці» утворюється голограма, і на носій виробляється запис інтерференційної картини. Змінюючи кут нахилу опорного променя, а також довжину його хвилі або положення носія, на одну і ту ж площу можна записати кілька різних голограм одночасно - цей процес називається мультиплексированием. Для читання даних досить освітити диск відповідним опорним променем і «прочитати» вийшов зріз голограми, фактично - ту саму «шахівницю» - за допомогою сенсора. Так і відновлюються вихідні біти інформації. Крім обсягів зберігання, в технології вражають і інші характеристики. Так, наприклад, заявлена ​​швидкість передачі даних складає 960 Мбіт / с.

1.2.8. MODS-диски

Фізики з Імперського коледжу в Лондоні розробили оптичний диск розміром з CD або DVD, в якому міститься 1 терабайт даних (472 години високоякісного відео). Новий формат названий MODS (Multiplexed Optical Data Storage). Його секрет полягає не тільки в розмірах одного пита або їх щільній упаковці. Головне нововведення - один піт в MODS кодує не один біт (1 або 0, як у всіх систем запису), а десятки біт. Справа в тому, що кожен піт в новому форматі не симетричний. Він містить невелику додаткову впадинку, нахилену вглиб під одним з 332 кутів. Вони створили апаратуру і спеціальне програмне забезпечення, що дозволяє точно ідентифікувати тонкі відмінності у відображенні світла від таких питов. За прогнозом фізиків, серійні диски MODS і дисководи для них можуть прийти на ринок між 2010 і 2015 роками, за умови фінансування подальшої роботи групи. Цікаво, що ці приводи будуть назад сумісними з DVD і CD, хоча, зрозуміло, нинішні дисководи MODS-диски прочитати не зможуть 9.

Основні призначені для користувача характеристики розглянутих видів ВЗУ наведені в Додатку 2.

ГЛАВА II. ІСТОРІЯ І ПЕРСПЕКТИВИ РОЗВИТКУ ПРИСТРОЇВ ЗБЕРІГАННЯ ІНФОРМАЦІЇ

2.1. Історія розвитку пристроїв зберігання інформації

За точку відліку в розвитку магнітної пам'яті слід приймати далекий 1898 рік. Саме в тому році датський інженер В. Поулсен продемонстрував прилад, який міг записати мова на сталеву струну. Поулсен переміщався від одного кінця дроту до іншого, кажучи в мікрофон, приєднаний до електромагнітної котушці. Коли Поулсен повернув візок в вихідне положенняі замінив мікрофон динаміком, чутно було його голос в процесі руху візка. В основі сучасних пристроїв магнітного запису інформації лежить цей же принцип з тією лише різницею, що струна замінена тонкою магнітною плівкою. Застосовувані в даний час способи запису і зчитування інформації можна розбити на дві групи: магнітний і оптичний.

Технологія магнітного запису стала широко використовуватися в різних елементах пам'яті з початку 1950-х років. Саме ця технологія до цих пір застосовується в роботі більшості комп'ютерів.

В сучасних носіях один біт магнітної інформації - це один магнітний домен, напрямок вектора намагніченості в якому може бути змінено зовнішнім полем. В магнітного запису використовуються так звані подовжні домени, намагніченість яких орієнтована в площині диска. Запис одного біта інформації здійснюється шляхом подачі струму в електричну котушку. Зчитування інформації при такій схемі роботи може здійснюватися різними способами. Дана схема використовується в процесі роботи жорстких дисків комп'ютерів, флоппі-дисків і стриммеров. Для запису бітів з високою щільністю запису необхідно, щоб не тільки відстань між магнітною середовищем і зчитує / записуючої головкою було мало, але і щоб саме середовище була якомога більш тонкої і гладкою.

Одним з найбільш добре відомих магнітних матеріалів, використовуваних для запису, є порошок в зв'язує матриці (наприклад, лаку). Порошок є мікрочастинки з великою залишковою намагніченістю розміром від 0,05 до 1,0 мкм, температурою Кюрі від 125 до 770 К і коерцитивної силою Я з від 22 до 240 кА / м (0,4-3 кЕ) в залежності від матеріалу . З'єднання Y-Fe, O 3 в недалекому минулому було найбільш популярним матеріалом для стрічкових магнітних накопичувачів. Пізніше було показано, що твердий розчин з'єднань y-Fe-, O 3 і y-Fe 3 O 4, а також кобальтсодержащие y-Fe, O 3 мають істотно більшу коерцитивної силу, ніж з'єднання y-Fe, O .. Величина Н з істотно залежить від розміру і форми частинок і, наприклад, в разі фериту барію Н зможе змінюватися від 56 до 240 кА / м (700-3000 Е).

На відміну від порошкових матеріалів тонкі плівки - це практично повністю магнітний матеріал, і, отже, в процесі запису інформації весь матеріал плівки знаходиться в зоні дії великого магнітного поля. У той же час при зчитуванні поле, створюване окремими доменами, сконцентровано поблизу поверхні плівки (поблизу головки) і, отже, інформація може бути зчитана більш ефективно. Таким чином, використання плівок дозволяє домогтися більш високої в порівнянні з порошковими матеріалами щільності запису. Як матеріали для запису інформації використовуються, наприклад, плівки сплавів кобальту, нанесені на алюмінієві або скляні пластини. Причому швидкість їх обертання може досягати 7200 об. / Хв. Товщина магнітного шару в плівкових поздовжніх носіях становить близько 10-50 нм. Протягом останніх років комерційно доступними є диски з щільністю запису кілька Гбіт на 1 см 2, тобто один біт інформації має розмір 0,8 х 0,06 мкм і менше.

Для попередження пошкодження плівки, особливо коли диск починає рухатися, проводиться текстурирование дисків: імпульсним лазерним випромінюванням на обертовий диск наносяться кратероподібних шишки висотою близько 20 нм. Шишки розташовані по спіралі, що починається від внутрішнього радіуса диска, решта поверхні диска має мінімальну шорсткість, є робочою і використовується для магнітного запису. Очікується, що найближчим часом буде досягнуто практично прямий контакт між середовищем і голівкою. З цією метою необхідно використовувати практично гладкі матеріали товщиною 5-10 нм, вкриті шаром мастила, що забезпечує практично безфрікшюнное рух головки відносно площини диска.

До середах для магнітного запису пред'являються також наступні вимоги: стабільність властивостей при зміні температури, механічних впливах, радіації і вогкості; необмежену кількість циклів запису і збереження записаної інформації більше 30 років; можливість нанесення антифрикційних / захисних покриттів і використання підкладок з хорошою аеродинамікою і, що найголовніше, низька ціна виробництва.

До переваг магнітного запису можна віднести простоту і високу надійність запису (малу ймовірність помилки), більш високу швидкість запису / зчитування в порівнянні з оптичними системами; низьку ціну одного біта і порівняно низьку вартість подальшого збільшення щільності запису. Недоліками магнітних систем є обмеження швидкості запису индуктивностью використовуваного кільця, а також певне обмеження ємності диска. При використанні механічних систем обмеження накладаються також на час доступу до інформації і точність позиціонування головки.

В даний час для магнітного запису інформації використовуються індукційні головки. В процесі роботи головки поле, створюване електричної мікрокатушкой, концентрується за допомогою магни-топровода в безпосередній близькості від поверхні диска. На відміну від диска головка може переміщатися тільки в радіальному напрямку. Запис поздовжніх доменів різної орієнтації здійснюється за рахунок зміни напрямку струму в мікрокатушке. Існують універсальні головки, які поєднують як функцію запису, так і відтворення. Сучасні жорсткі комп'ютерні диски ємністю 120 Гбайт мають шість головок для запису і зчитування інформації.

Найбільш щільна магнітний запис досягнута із застосуванням тонкоплівкових головок для зчитування інформації, дія яких заснована на ефекті гігантського магнітоопору. Цей ефект полягає в зміні опору матеріалів під впливом магнітного поля. Він був відкритий лордом Кельвіном в 1856 році в звичайному залозі і становив 1/3000 частку від величини опору заліза в нормальних умовах. Вченим вдалося знайти речовини, в яких відносна зміна опору перевищує величину 1% / Е. Цей гігантський ефект і використовується в зчитувальних голівках комп'ютерів для реєстрації поля, створюваного одним доменом (магнітне поле на поверхні диска не перевищує 20- 25 Е). Відзначимо, що в сучасних комп'ютерах запис інформації здійснюється за допомогою індукційної голівки, а зчитування - екранованої магніторезистивної головкою.

В середині 1970-х - початку 1980-х р.р. фундаментальні дослідження в області оптичного запису досягли рівня, який дозволив таким промисловим гігантам, як RСА, «Sony» і «Philips», запустити у виробництво оптичні пристрої зберігання інформації. Перший оптичний диск для зберігання інформації був випущений в 1985 році. Найбільш відомими пристроями такого роду в Росії є компакт-диски (CD). У кожну з систем для зчитування інформації з CD вбудований лазерний діод, що працює в ближній інфрачервоній області спектра. Цей діод здатний легко детектувати вибиті на поверхні диска ями з характерним розміром близько 1 мкм і тим самим зчитувати записану інформацію. Збільшення щільності запису інформації на оптичних дисках в деякій мірі стримується відсутністю твердотільних лазерів з меншою довжиною хвилі. Випускаються CD дозволяють перезаписувати інформацію до ста разів. Оптичні системи (так звані Jukebox) найбільшої ємності можуть записувати до 1,45 Тбіт на 278 дисках.

Логічним продовженням цих робіт стало розвиток магнитооптического способу запису інформації. Крім обговорюваної вище поздовжньої записи, яка використовується при створенні магнітної пам'яті, існує також і перпендикулярна запис, при якій вектор намагніченості доменів орієнтований перпендикулярно до площини диска. Такий тип запису застосовується в магнітооптичних системах пам'яті. Перша комерційна версія магнитооптической системи була випущена тільки в 1994 році.

Магнітооптичні системи використовують в своїй роботі полярний ефект Керра. При цьому інформація про орієнтацію намагніченості домена виходить при аналізі ступеня обертання площини поляризації лазерного променя при відображенні від плівки (близько 0,3 °). Перші такі системи використовували феррімагнітниє аморфні сплави рідкоземельних і перехідних металів, що володіють перпендикулярного магнітного анізотропією. Склад плівок підбирається таким чином, щоб температура, при якій відбувається переагнічіваніе домену, була близька до точки магнітної компенсації або точці Кюрі, де величина Н з значно зменшується. Ефективними складами для магнитооптической записи вважаються GdFe, TbCo, TbFe, TbFeCo, Co / Pt, Co / Pd і ін.

В даний час існують, наприклад, 5,25-дюймові перезапису видаляються (переносні) магнітооптичні диски ємністю до 2,3 Гбай-та, 14-дюймові двосторонні диски мають ємність 12 Гбайт. Передбачається, що найближчим часом цифра зросте до 20 Гбайт навіть для 5,25-дюймового диска (при двосторонній записи).

Для здійснення запису необхідно виконання ряду магнітних, термомагнітних і магнітооптичних вимог: напрямок магнітного моменту домену має бути перпендикулярно площині плівки; розподіл намагніченості по плівці повинно бути стійке до дії розмагнічуються полів і малих температурних коливань; в матеріалі повинна існувати регулярна і відтворена доменна структура з розміром домена близько 1 мкм: можливість зменшення коерцитивної сили за величиною приблизно на порядок при нагріванні; відсутність змін в сусідніх доменах при нагріванні (порівняно погана теплопровідність); достатня (для зчитування) величина полярного ефекту Керра: максимально можливе ставлення сигналу ні галасу (більше 25 дБ) в усьому робочому інтервате температур і т.д. 10

2.2. Перспективи розвитку пристроїв зберігання інформації

Важливими напрямками наукових досліджень в цій області є вивчення ефектів, що впливають на сверхплотную запис інформації, таких, як теплові обмеження, так звані магнітні тимчасові ефекти і флуктуації різного характеру. Однак проблема полягає не тільки в тому, яку середу використовувати для запису інформації, але і яким чином цю інформацію записати і зчитати з даного носія. Наприклад, якщо для запису і зчитування інформації безпосередньо використовувати промінь лазера, то розмір одного біта інформації не може бути істотно менше половини довжини хвилі. Цифрові відеодиски вже використовують червоний лазер сλ ≈ 630-635 нм, недалека перспектива в цій області - широке використання блакитного напівпровідникового GaN-лазера з довжиною хвилі 410-415 нм.

Вченими розробляються кілька оптичних методів запису і зберігання інформації. До найбільш відомому з них можна віднести так звану DVD-технологію, яка вже частково прийшла на зміну звичайним CD. Використання DVD-носіїв дозволяє випускати, наприклад, двогодинні відеофільми, записані на одному диску.

Велика увага дослідників привертає оптична пам'ять ближнього поля. Оптика ближнього поля використовує той факт, що світло може проходити крізь отвори набагато меншого розміру, ніж довжина хвилі λ . Однак світло при цьому може поширюватися на дуже коротку дистанцію - так звану область ближнього поля. Вчені пропонують реалізувати дану схему шляхом, наприклад, перфорування отвори діаметром близько 250 нм на вкритому металом кінці лазерного діода. Технологія ж самому записі полягає в використанні літаючої на малій висоті від підкладки оптичної головки, що містить записуючий кільце для магнітного запису і два оптичних елементи. Одним з цих елементів є тверда імерсійна лінза. Лінза використовується для фокусування лазерного променя в пляма ультрамалих розміру, яке потім проектується на поверхню диска. За деякими оцінками, зменшення розміру отвору на лазері до 30 нм може дозволити досягти щільності запису більш ніж 80 Гбіт / см 2.

Активно розробляються пристрої, що дозволяють проводити запис і зчитування інформації в обсязі матеріалу, тобто здійснювати тривимірне зберігання інформації. Використання тривимірної (3.0-пам'ять) оптичної пам'яті дозволить записувати до 10 12 біт на 1 см 3. Місце біта в обсязі матеріалу може бути визначено за допомогою простих просторових, спектральних або тимчасових координат. Так, наприклад, при голографічного запису, концепція якої виникла ще в 1960-х роках, інформація зберігається в товщі середовища як «сторінки» електронних зображень.

Якщо згадані нами вище DVD мають на кожній стороні лише за два шару записи інформації, то розвивається зараз двухфотонная технологія запису дозволяє використовувати по кілька сот шарів на кожній стороні диска (створені прототипи мають 100 шарів при товщині 8 мм). При цьому методі записи атом або молекула можуть перейти з одного енергетичного стану в інший тільки при одночасній абсорбції двох фотонів. Використання двох лазерних променів дозволяє легко варіювати розташування біта інформації в товщі матеріалу. Індуковані зміни при цьому можуть бути зафіксовані як зміни абсорбції, флуоресценції, відбивної здатності або електричних властивостей матеріалу в точці розташування біта. Така технологія дозволить зберігати до 100 Гбайт інформації на одному диску того ж, що і CD і DVD, розміру. Однією з перспективних середовищ, яка може, наприклад, абсорбувати або флуоресцировать при запису бітів, є матеріал spirobenzopyran. Однак при кімнатній температурі записана в ньому інформація може зберігатися не більше 20 годин. Необмежено довго даний матеріал може зберігати інформацію тільки при температурі -32 ° С, тобто при температурі сухого льоду. Досліджується також можливість використання для двухфотонной записи фотохромного протеїну bacteriorhodopsin і нітронафтіальдегіда (rhodamine В).

Ведуться також дослідження нових можливостей тривимірного запису інформації, що роблять її в деякому сенсі чотиривимірної. При цьому способі записи пропонується крім звичайної використовувати також таку інформацію про кожну точку записи, як довжина хвилі, час або молекулярна структура (наприклад, записувати інформацію в одній і тій же точці простору на різних довжинах хвиль). Таким чином, можна буде записувати до 100 біт інформації в одній точці простору мікронного розміру.

Однак чисто оптичні методи запису, в яких середовище для запису розташована на помітному відстані від лазера, мають одне важливе обмеження - мінімальний розмір біта записуваної інформації обмежений величиною λ /2. Це обумовлено дифракційними обмеженнями. Навіть при використанні блакитного твердотільного лазера лінійний розмір одного біта інформації може бути лише близько 215 нм. Хоча принципових обмежень на створення твердотільних лазерів з довжиною хвилі менше 400 нм немає, але труднощі створення добре керованих компактних лазерів помітно зростають при подальшому зменшенні довжини хвилі. Таким чином, слід очікувати, що в разі навіть повного розвитку тривимірної пам'яті і при використанні блакитного лазера чисто оптичні методи дозволять записувати в одному кубічному сантиметрі не більше 10 "4 -10 15 біт інформації. Для досягнення в комп'ютерах щільності запису 10" 4 / см 3 знадобиться не менше 15-20 років.

В даний час розробляються і інші види оптичної пам'яті, що використовує, наприклад, в якості носія інформації вже окремі молекули або пропонують перейти до багаторівневої логіці замість загальноприйнятої зараз бінарної.

Обіцятиме інвестору здається і використання термомеханических процесів для зчитування і запису інформації на тонких полімерних органічних плівках. Вчені компанії IBM пропонують використовувати для цього так званий millipede - тисячі консолей (чутливих елементів), закріплених на одній кремнієвої похтожке, причому кожен з консолей може записувати і зчитувати інформацію на / з полімерної середовища.

Однак на відміну від розробок технології магнітної пам'яті доведення даних робіт до промислового прототипу вимагає величезних фінансових витрат. У той же час проведені до теперішнього часу дослідження магнітного методу запису вже зараз дозволяють збільшувати щільності запису в два рази за один рік. Подальший розвиток магнітної пам'яті не вимагає надмірно великих витрат. Ціна одного мегабайта магнітної інформації вже зараз знизилася приблизно в 500 разів від початкової його ціни і не перевищує декількох десятих цента. Таким чином, можна припустити, що в найближчі 7-10 років магнітні матеріали будуть залишатися найбільш використовуваної середовищем для запису інформації (принаймні для жорстких дисків комп'ютерів) і в найближчому майбутньому будуть успішно конкурувати з чисто оптичними та іншими методами 11.

висновок

Підіб'ємо підсумки вивченого в роботі.

Зовнішня пам'ять призначена для довготривалого зберігання програм і даних. Пристрої зовнішньої пам'яті (накопичувачі) є незалежними, вимикання живлення не призводить до втрати даних. Вони можуть бути вбудовані в системний блокабо виконані у вигляді самостійних блоків, пов'язаних з системним через його порти. Важливою характеристикою зовнішньої пам'яті служить її об'єм. Обсяг зовнішньої пам'яті можна збільшувати, додаючи нові накопичувачі. Не менш важливими характеристиками зовнішньої пам'яті є час доступу до інформації і швидкість обміну інформацією. Ці параметри залежать від пристрою зчитування інформації і організації типу доступу до неї.

Швидкість обміну інформацією залежить від швидкості її зчитування або запису на носій, що визначається, в свою чергу, швидкістю обертання або переміщення цього носія в пристрої.

Пристрої зовнішньої пам'яті - це, перш за все, магнітні пристрої для зберігання інформації. За способом запису і читання накопичувачі діляться, в залежності від виду носія, на магнітні, оптичні і магнітооптичні.

Раніше в обчислювальній техніці до зовнішніх пристроїв(ВЗУ) відносили пристрої зберігання цифрової інформації, головним чином, на магнітних стрічках, барабанах, дисках.

Уже зовсім скоро на ринку пристроїв зберігання інформації з'явиться новинка - це буде пристрій для накопичення інформації на спеціальних дисках зразок CD. Вони будуть підтримувати стандарт DVD і мати ємність 4.72 Гбайт, причому на них можна буде і записувати інформацію і природно зчитувати неодноразово. Ця розробка зробить переворот в теорії зберігання і накопичення інформації. Цей час уже зовсім близько.

Науково обгрунтовані прогнози стверджують, що вдосконалення електронної техніки і застосування нових високоефективних накопичувальних середовищ в поєднанні з широким використанням методів біоніки при вирішенні проблем, пов'язаних з синтезом запам'ятовуючих пристроїв, дозволять створювати пристрої, що запам'ятовують, близькі за параметрами пам'яті людини.

Список використаної літератури

Альянах І. Н. Зовнішні запам'ятовуючі пристрої. М, 1991.

Батигов М., Денисов О. Накопичувачі на жорстких магнітних дисках. М., 2001..

Гіляровський Р.С. Основи інформатики. - М .: Іспит, 2003.

Гук. М. Апаратні засоби IBM PC. Енциклопедія. - СПб: Питер, 2001.

Візників В.А. Інформатика в поняттях і термінах. - М .: Просвещение, 1997.

Інформатика / Под ред. Н.В. Макарової. , 2002.

Козирєв А.А. Інформатика. - М .: Видавництво Михайлова, 2003.

Лебедєв О. Н. Мікросхеми пам'яті та їх застосування. М., 1990..

Леонтьєв В.П. Новітня енциклопедія ПК. - М .: Проспект, 2003.

основи сучасних технологій/ Под ред. Хоманенко А.Д. Гофмана В.Е. Мальцевої П.Б. М., 1998..

Острейковскій В.А. Інформатика. - М .: Вища школа, 2005.

Сучасні інформаційні технології і мережі. Юніта 2. - М .: Сучасний гуманітарний університет, 2001..

Угриновича Н. Інформатика та інформаційні технології. - М .: БІНОМ, 2001..

Фігурне В.Е. IBM PC для користувача. М., 2003.

Бірюков В. Додай обертів // Компьютера.- 2004. - №5.

Симонов С. Сім тисяч двісті // Комп'ютера. - 1999. - №32.

Тішин А.М. Пам'ять сучасних комп'ютерів. - М .: Московський державний університетім. Ломоносова, 2001..

Додаток 1

види пам'яті

Додаток 2

Основні призначені для користувача характеристики ВЗУ

Характеристики				дискета	стримерний стрічка
проблема зберігання		сонячне світло		Розмагнічування, різні методи впливу	Застрявання і розрив		вплив полів
Термін зберігання: - Гарантія - Теорія
Проблеми з драйверами
помилки записи
цикли перезапису
Максимальна ємність	9,1 (5,25) 2,6 (3,5)
Ціна пристрою (в середньому, $)
Поширеність в РФ				надвисока		дуже низька

1 Сучасні інформаційні технології та мережі. Юніта 2. - М .: Сучасний гуманітарний університет, 2001. с. 15.

2 Гук. М. Апаратні засоби IBM PC. Енциклопедія. - СПб: Пітер, 2001. с. 521.

3 Угриновича Н. Інформатика та інформаційні технології. - М .: БІНОМ, 2001. с. 91-98.

пристрої пристрої зберігання інформаціїкомп'ютера. Внутрішня і зовнішня пам'ять... Список літератури: 10 Теоретичне завдання. пристрої зберігання інформаціїкомп'ютера. Внутрішня і зовнішня пам'ять комп'ютера ...

Пристрійвведення інформації

Курсова робота >> Інформатика

... інформації; миша - пристрій, Облегчаю- ний введення інформаціїв комп'ютер, і інші котрі маніпулюють пристрою. До пристроїввведення інформаціїналежать такі пристрою... реалізувати концепцію персонального зберігання інформації. Сучасні вінчестери ...

Пристрійвиведення інформації (2)

Реферат >> Інформатика

Тема " пристроївиведення інформації". Комп'ютер є універсальним пристроємдля переробки інформації. ... друку, вона призначена для зберіганняданих в процесі створення ... команд, а також для тимчасового зберіганняконтурів шрифтів і інших даних. ...

інформація

(від лат. informatio- «роз'яснення, виклад, обізнаність») - відомості про що-небудь, незалежно від форми їх подання.

Види інформації:

• Звукова
• Текстова
• числова
• Відеоінформація
• графічна

графічна

Перший вид, для якого був реалізований спосіб зберігання інформації про навколишній світ у вигляді наскальних малюнків, а пізніше у вигляді картин, фотографій, схем, креслень на папері, полотні, мармурі і ін. Матеріалах, що зображують картини реального світу.

Звукова

- світ навколо нас сповнений звуків і завдання їх зберігання і тиражування була вирішена з винаходом звукозаписних пристроїв в 1877 р Її різновидом є музична інформація - для цього виду був винайдений спосіб кодування з використанням спеціальних символів, що робить можливим зберігання її аналогічно графічній інформації.

Текстова

- спосіб кодування мови людини спеціальними символами - буквами, причому різні народи мають різні мови і використовують різні набори букв для відображення мови.

числова

- кількісна міра об'єктів і їх властивостей в навколишньому світі. Аналогічно текстової інформації для її відображення використовується метод кодування спеціальними символами - цифрами, причому системи кодування (числення) можуть бути різними.

Носій інформації

- будь-який матеріальний об'єкт або середовище, здатний досить тривалий час зберігати в своїй структурі занесену в / на нього інформацію. Носієм інформації може бути будь-який об'єкт, з якого можливо читання (зчитування) наявної на ньому інформації.

Види цифрових носіїв інформації:

• Стрічкові носії інформації
• Накопичувачі на гнучких магнітних дисках
• Накопичувачі на жорстких магнітних дисках
• Накопичувачі на оптіческх дисках
• Флеш-пам'ять

Магнітна стрічка

- носій магнітного запису, що представляє собою тонку гнучку стрічку, що складається з основи і магнітного робочого шару. Робочі властивості магнітної стрічки характеризуються її чутливістю при запису і спотвореннями сигналу в процесі запису і відтворення.

дискета

- портативний магнітний носій інформації, використовуваний для багатократного запису і зберігання даних порівняно невеликого обсягу. Зазвичай дискета являє собою гнучку пластикову пластинку, покриту феромагнітним шаром. Ця платівка поміщається в пластмасовий корпус, що захищає магнітний шар від фізичних ушкоджень.

Жорсткий диск

- пристрій довільного доступу, засноване на принципі магнітного запису. Є основним накопичувачем даних в більшості комп'ютерів. Ємність сучасних жорстких дисків досягає 4000 Гб (4 терабайт) і наближається до 5 Тб.

Оптичні диски мають зазвичай полікарбонатну або скляну термооброблену основу. інформаційна поверхню оптичних дисківпокрита міліметровим шаром міцного прозорого пластика (полікарбонату). В процесі запису і відтворення на оптичних дисках роль перетворювача сигналів виконує лазерний промінь. інформаційна ємність оптичного дискадосягає 1 Гбайт (при діаметрі диска 130 мм) і 2-4 Гбайт (при діаметрі 300 мм).

Флеш-пам'ять

- різновид твердотільної напівпровідникової незалежної перезаписуваної пам'яті. Флеш-пам'ять може бути прочитана скільки завгодно раз, але писати в таку пам'ять можна лише обмежене число раз (зазвичай близько 10 тисяч разів). Обсяг пам'яті від 200 мегабайт до 1 Тбайта.

Інформаційний об'єкт являє собою узагальнене поняття, за допомогою якого можна описати різні види матеріальних об'єктів. Під ними можна мати на увазі процеси, явища, що володіють матеріальними або нематеріальними властивостями. Розглядати інформаційні об'єкти можна з позиції їх позитивних характеристик.

особливості класифікації

Існує їх підрозділ на кілька груп. Всі інформаційні об'єкти класифікують за видами розглянутих об'єктів, виду зображення, наявності (відсутності) звуку. Проаналізуємо деякі варіанти подібного підрозділу. Так, простий інформаційний об'єкт можна розглянути як зображення, число, звук, текст. Для комплексних варіантів характерно присутність гіпертексту, таблиць, бази даних, гіпермедіа.

Передача інформації

Будь-який інформаційний об'єкт передбачає наявність певних відомостей. Наприклад, дерево має генетичну інформацію, перенесення якої дозволяє отримувати через певний часовий проміжок від маленького насіннячка доросле дерево. В якості основного в такій ситуації виступає повітря. Залежно від його стану дерево визначає час для розпускання бруньок, появи зеленого листя. Окремі зграї перелітних птахів прекрасно знають свої маршрути, при перельотах вони їм чітко слідують, не збиваються з наміченого шляху.

Способи зберігання інформації

Розглядаючи різні види інформаційних об'єктів, відзначимо, що людина завжди шукав способи для збереження якихось важливих відомостей про явище, об'єкті. Мозок відповідає за різноманітну інформацію, їм застосовуються свої способи передачі даних іншим людям. Основою для цього може бути що аналогічно сучасним персональним комп'ютерам. Для того щоб об'єкт був використаний за призначенням, в даний час можна вибрати кілька видів його передачі і тривалого зберігання. Крім власної пам'яті, можна розміщувати важливу інформаціюна різноманітних магнітних носіях.

Види для зберігання

Будь-який інформаційний об'єкт можна зберегти різними способами. Найпростішим є графічний або образотворчий вид. Саме так первісні люди намагалися передавати з покоління в покоління інформацію про природні явища, об'єктах. До нашого часу зберегти деякі наскальні малюнки, зроблені первісними людьми. Потім їх змінили картини, схеми, фотографії, креслення.

передача звуку

Також можна зберегти об'єкт інформаційних технологійза допомогою звуків. У навколишньому людини світі існує безліч звуків, які можна зберігати і тиражувати. У 1877 році було придумано спеціальне диктофон. В якості різновиду звукової інформації можна розглянути музичне кодування. Воно передбачає шифрування за допомогою певних символів звуків, подальшу передачу тексту за допомогою звуків (у вигляді мелодії).

передача тексту

Такий вид кодування людської мови за допомогою спеціальних символів - букв - застосовується різними народами. Кожна національність має свою мову, використовує певні набори букв (алфавіти), завдяки яким відображається мова. В результаті даного виду кодування інформації з'явилося перше книгодрукування.

Кількісною мірою об'єктів і їх характеристик в сучасному світі виступає числова передача інформації. З появою торгівлі, грошового обігу, економіки даний вид інформаційних об'єктів став особливо актуальним і затребуваним.

Системи числовий кодування можуть бути різними. Серед поширених варіантів в наші дні відзначимо відеоінформацію. Вона має на увазі збереження певної інформації у вигляді «живих» картин. Такий спосіб кодування став можливий тільки після появи кіно. Але, не дивлячись на те що більшість інформаційних об'єктів можна якимось чином передавати іншим поколінням, навіть в нашому столітті комп'ютерних технологій залишилися такі джерела, для яких поки не винайдено способи збереження, кодування, трансляції інформації. Як наочний приклад розглянемо Йдеться про передачу органолептичних якостей, відчуттів, запахів, смаків. Тактильні відчуття неможливо уявити в кодованому вигляді, можна тільки словами передати свої відчуття і емоції. До того як було винайдено електрику, на великі відстані важливу інформацію передавали за допомогою кодованих світлових сигналів. Потім процедура була істотно спрощена, на зміну складним сигналам прийшли радіохвилі.

Двійкова кодування як спосіб передачі інформації

Творцем такої теорії, т. Е. Основоположником сучасного цифрового зв'язку є Клод Шеннон. Саме їм була обгрунтована можливість використання двійкового коду для трансляції інформації. Після появи комп'ютерів (ЕОМ) спочатку було розроблено засіб для проведення обробки числової інформації. У міру вдосконалення персональних комп'ютерів варіанти обробки, пошуку, передачі числової, звуковий, образотворчої інформації істотно змінилися. В наші дні важливі відомості зберігають на магнітних стрічках або дисках, знімних носіях інформації, лазерних дисках. В якості особливого джерела сучасної інформації виділимо відомості, які можна знайти в глобальної мережіІнтернет. Для пошуку, обробки, зберігання відомостей в цьому випадку застосовують особливі прийоми.

висновок

Будь-який інформаційний об'єкт має певні споживчі характеристики. Можна з ним вчиняти певні дії, наприклад застосовувати як програмний засібкомп'ютера. Інформацію на цифровому носії можна розглядати як самостійну інформаційну одиницю (папку, архів, файл). При вмілому і своєчасному застосуванні різних інформаційних об'єктів можна створювати комплексне враження про розглянутому природному або громадському процесі, явищі, а також визначати шляхи подальшого розвитку, модернізації аналізованого явища.