Внешняя память компьютера

Дисковод  представляет собой устройство  чтения/записи с/на носитель – дискету. Каждый тип носителя (дискет), как правило, требует собственного устройства – для чтения 5.25 и 3.14 дюймовых дискет, хотя выпускаются и смешанные дисководы, соединяющие в себе устройства для чтения 3.14 и 5.25 дюймовых дискет. Дисководы, как правило, располагаются внутри системного блока, однако, выпускаются и внешние варианты. Снаружи системного блока находится передняя панель дисковода на которой располагаются управляющие элементы – ручка или кнопка фиксации/извлечения дискеты внутри дисковода, отверстие для помещения/извлечения дискеты, индикатор обращения к устройству, светящийся во время операций обращения к дисководу. Внутри дисковод состоит из двигателя, системы управления вращением носителя, двигателя, системы управления позиционированием головок чтения/записи, схем формирования и преобразования  сигналов и др. электронных устройств. Дисководы подключаются к другим схемам компьютера посредством интерфейсного кабеля – шлейфа. На концах и/или по длине шлейфа находятся разъемы, один из которых служит для соединения шлейфа с дисководом или дисководами, другой с интерфейсом дискового устройства, находящемся на плате контроллера (интерфейсной карте, плате адаптера) дисковых устройств или на материнской плате. Дисковод также нуждается в подключении питающего напряжения при помощи кабеля питания.

В настоящий  момент, технологии хранения и чтения/записи информации на обычную дискету дают невысокие скорости обмена и позволяют  добиться плотности записи для объема информации до 2 мегабайт. Такой объем  и быстродействие считаются малыми и поэтому дискеты используют лишь как средство транспортировки и архивного хранения небольших объемов информации. Надежность дискет, также, оставляет желать лучшего. Они подвержены вредным воздействиям температурных, гидрометрических, магнитных, механических и др. факторов. Поэтому, с дискетами следует обращаться аккуратно.

Во избежание  потери данных или повреждения носителя недопустимо: хранение дискет в местах подверженных воздействию магнитных  полей, влаги, сильных механических воздействий, обильного количества пыли, резких температурных перепадов. Необходимо осторожно вставлять и извлекать дискету из дисковода только после того, как индикатор обращения к диску погаснет. В зависимости от интенсивности использования дискеты, ее необходимо проверять на предмет целостности и правильности логической и физической структуры при помощи специального программного обеспечения с различной частотой, но не реже одного раза в два месяца. Также, необходимо производить чистку головок чтения/записи дисковода при помощи специальной чистящей дискеты и очистителя. Срок службы носителя зависит не только от способа его эксплуатации, но и от его исходного качества. Дискеты высокого качества известных крупных производителей способны форматироваться на максимальные объемы и выдерживают при эксплуатации до 70 млн. проходов головки чтения/записи по дорожке, что, практически, означает срок интенсивной эксплуатации до 20 лет. Дискеты безымянных производителей и просто плохого качества, как правило, подвержены таким вредным процессам как высыпанию частичек магнитного покрытия и размагничиваемости. Не следует экономить на носителях информации, если она вам дорога. На практике, нужно стараться использовать только высококачественные дискеты известных производителей. 

Магнитооптические диски. 

Первые  оптические лазерные диски появились  в 1972  году и продемонстрировали большие возможности  по  хранению  информации. Объемы хранимой на них  информации позволяли использовать  их  для хранения огромных массивов данных (таких как базы данных, энциклопедии, коллекции видео и аудио данных). Легкая замена этих дисков позволяла, «носить с собой» все материалы требуемые для работы, в любом объеме.  Оптические  диски имели очень высокую надежность и долговечность, что позволяло использовать  их  для архивного хранения информации.

Но трудоемкая процедура  записи и невозможность  перезаписи сильно ограничивала применение оптических дисков, как  устройства для  каждого компьютера.

Наиболее  жизнеспособными оптическими дисками, обладающие свойствами перезаписи, на сегодняшний день являются  магнитооптические  (МО) диски. Впервые МО диски появились в 1988 году и соединили в  себе компактность гибких дисков и накопителя Bernoulli  Box, скорость среднего жесткого диска, надежность стандартного Компакт Диска и емкость сравнимую с DAT лентами. Но широкому  распространению  МО дисков  мешает  сравнительно дорогая  стоимость и конкуренция современных жестких дисков. По сравнению с современными жесткими дисками, они более медленны и уступают им  по  максимальным объемам хранимой информации. Это делает невозможным применение МО дисков вместо традиционных винчестеров. При этом МО  диски  имеют большие перспективы как  вторичные  накопители,  применяемые  для резервного хранения информации. 

Принципы  работы МО накопителя. 

МО накопитель построен на совмещении магнитного и  оптического принципа хранения информации. Записывание информации производится при помощи луча лазера и магнитного поля, а считывание при помощи одного только лазера.

В процессе записи на МО диск лазерный луч нагревает определенные точки на диски, и под  воздействием  температуры сопротивляемость изменению полярности, для нагретой точки, резко падает, что позволяет магнитному полю изменить полярность  точки.

После окончания нагрева сопротивляемость снова  увеличивается  но полярность нагретой точки остается  в  соответствии с магнитным полем  примененным  к  ней  в  момент  нагрева.  В  имеющихся  на сегодняшний день МО накопителях для записи информации применяются два цикла, цикл стирания  и  цикл  записи.  В процессе  стирания магнитное поле  имеет одинаковую   полярность,   соответствующую двоичным  нулям.  Лазерный луч нагревает последовательно весь стираемый участок и таким образом записывает на диск последовательность нулей. В цикле записи  полярность магнитного поля меняется на противоположную,  что  соответствует  двоичной единице. В этом цикле  лазерный  луч  включается  только на тех участках, которые должны содержать двоичные единицы,  и  оставляя участки с двоичными нулями без изменений.

    В процессе чтения  с  МО  диска  используется  эффект  Керра, заключающийся  в   изменении  плоскости  поляризации   отраженного лазерного луча, в   зависимости  от  направления   магнитного  поля отражающего   элемента.  Отражающим  элементом   в  данном случае является намагниченная при записи точка на  поверхности диска, соответствующая одному биту хранимой  информации.  При считывании используется лазерный луч небольшой интенсивности, не  приводящий к нагреву считываемого  участка,  таким образом  при  считывании хранимая информация не разрушается.

Такой способ в отличии от обычного применяемого в  оптических дисках не деформирует  поверхность  диска  и  позволяет  повторную запись без дополнительного  оборудования. Этот способ также  имеет  преимущество  перед  традиционной  магнитной  записью   в   плане надежности. Так как  перемагничивание  участков диска возможно только под действием высокой температуры, то вероятность случайного перемагничивания очень низкая, в отличии от традиционной магнитной записи, к потери  которой  могут  привести случайные магнитные поля.

Механизмы МО накопителей строятся на базе механизмов обычных дисководов с небольшими конструктивными усовершенствованиями. В качестве интерфейса МО накопители оснащаются SCSI адаптерами (16 или 8 битными) драйвера диска и утилиты форматирования низкого уровня. Многие поставщики также оснащают свои изделия  специальными  программами для резервного копирования.

В  настоящее  время существуют несколько форматов для форматирования МО дисков CCS (непрерывное   комбинированное слежение) и SS (шаблонное  слежение). Первый  из  форматов разрешен стандартом ANSI, а второй также и ISO. В настоящее время формат CCS более популярен  и  имеет  большее  распространение.  К сожалению два эти формата несовместимы и перенос дисков из  одной системы в другую невозможен.

Это не единственная проблема  переносимости  связанная  с  МО дисками. Стандартами  определено два размера сектора 512  и1024 байт. Некоторые  производители  смогли сделать чтение секторов любого размера,  но их меньшинство. Большинство  производителей поддерживают размер сектора равный 512 байтам.

Область применения.

Область  применения  МО  дисков  определяется  его  высокими характеристиками по надежности, объему  и  сменяемости. МО диск необходим для задач, требующих большого дискового объема, это такие задачи,  как САПР, обработка изображений звука. Однако небольшая скорость доступа  к данным, не дает   возможности применять МО диски для задач с критичной  реактивностью  систем. Поэтому применение МО дисков в таких задачах сводится к  хранению на них временной или резервной информации.

Для  МО  дисков  очень выгодным использованием является  резервное  копирование  жестких дисков или баз данных. Применение  МО  дисков,  также  целесообразно  при  работе  с приватной информацией больших объемов. Легкая сменяемость  дисков позволяет использовать их только во время работы, не заботясь  об охране компьютера в нерабочее  время,  данные  могут  хранится  в отдельном, охраняемом месте. Это  же  свойство  делает  МО  диски незаменимыми  в  ситуации  когда  необходимо  перевозить  большие объемы с места на место, например с работы домой и обратно. 
 

1.2 Накопители типа Bernoulli 

Этот  накопитель является, по-видимому, самым  уникальным. Вместо того, чтобы идти  по пути применения жесткого магнитного диска, который должен иметь защиту против неблагоприятных внешних факторов, в том числе загрязнений и вибраций, инженеры компании Iomega разработали на основе принципов динамики потоков, впервые сформулированных швейцарским математиков XVIII века Даниэлем Бернулли, оригинальный принцип действия системы “гибкий магнитный диск-головка чтения/записи”.

Головка чтения/записи, спроектированная с  учетом требований аэродинамики, “плавает”  над поверхностью гибкого диска Бернулли. Воздушные потоки, возникающие вследствие вращения диска с высокой скоростью, вызывает изгиб части поверхности диска, находящейся под головкой чтения/записи, в направлении к последней. Однако диск не соприкасается с головкой, между ними остается небольшой достаточно стабильный запор, который обеспечивается потоками воздуха,  уравнения для описания которых впервые предложил Бернулли.

Какое-либо изменение нормальных условий работы накопителя Бернулли (например, из-за удара  или появления пятнышка загрязнения на поверхности диска ) вызывается нарушение эффекта Бернулли и приводит к тому, что диск отходит от головки, вместо того чтобы соприкоснуться с ней (как это бы произошло на обычном винчестере). Благодаря этому исключается возможность отказов накопителя, поскольку вращающийся диск практически не может соприкоснуться с головкой. Поэтому диски Бернулли самые  удароустойчивые.

Сам накопитель Бернулли, хотя он является гибким и  по виду похож на обычную дискету, действительности может эксплуатироваться до пяти лет в режиме считывания/записи - т.е. характеризуется в 20 раз большей долговечностью, чем дискета, - согласно данным поставщика. Носитель с бариево-ферритовым покрытием не только позволяет записывать данные с втрое более высокой плотностью чем носитель с обычных винчестерских накопителей или НГМД, но и отличается существенно большей стойкостью к износу, чем у обычных дискет.

Накопители  Бернулли по скорости доступа не уступают ряду широко используемых накопителей  на жестких дисках со средним быстродействием. Так, например, Bernoulli230 имеет емкость одной кассеты 230 Mb, строенный кэш 256 Кб, интерфейс SCSI-2 или IDE и время доступа 12 мсек. 
 
 
 
 
 
 
 

1.3 CD-ROM 

Музыкальные оптические компакт-диски пришли на смену виниловым в 1982 году - примерно в то же время, когда появились первые персональные компьютеры фирмы IBM. Эти устройства явились результатом плодотворного сотрудничества двух гигантов электронной промышленности - японской фирмы Sony и голландской Philips. Строго определенная емкость компакт-дисков связана с такой интересной историей.

   Исполнительный директор фирмы  Sony Акио Морита решил, что компакт-диски  должны отвечать запросам исключительно  любителей классической музыки - не более и не менее. После  того, как группа разработчиков  провела опрос, выяснилось, что самым популярным классическим произведением в Японии в те времена была 9-я симфония Бетховена, которая длилась 72-73 минуты. Поэтому было решено, что компакт-диск должен быть рассчитан именно на 74 минуты звучания, а точнее, на 74 минуты и 33 секунды. Так родился стандарт, известный как “Красная Книга” (Red Book). Когда 74 минуты пересчитали в килобайты, получилось 640 Mb.

   Специалисты же Philips определили минимальные  требования к качеству записи  звука и регламентировали, например, такие характеристики аудио компакт-дисков, как их размер, метод кодирования данных и использование единой спиральной дорожки.

Две вышеназванные  фирмы сыграли также ведущую  роль при разработке первой спецификации цифровых компакт-дисков - так называемой “Желтой Книги” (Yellow Book), или просто CD-ROM. Она послужила основой для создания компакт-дисков с комплексным представлением информации, то есть способных хранить не только звуковые, но и текстовые и графические данные (CD-Digital Audio, CD-DA). При этом привод, читая заголовок диска, сам определял его тип - аудио- или цифровые данные. В этом формате, однако, не регламентировались логические и файловые форматы компакт-дисков, поскольку решение данных вопросов было полностью отдано на откуп фирмам-производителям. Это, в частности, означало, что компакт-диск, соответствующий требованиям “Желтой Книги”, мог работать только на конкретной модели накопителя. Такое положение дел, особенно в связи с большим коммерческим успехом компакт-дисков, разумеется, не могло удовлетворить производителей подобных устройств. В общих интересах необходимо было срочно найти компромисс.