Устройства долговременного хранения данных на ПК

     По  словам Портера, компания Wang Laboratories работала над настольным компьютером, который  мог бы выполнять функции текстового процессора, и восьмидюймовая дискета  для него была, очевидно, слишком  велика. Компания в сотрудничестве с Shugart Associates приступила к работе над  устройством меньшего размера. "Размер дискеты мы обсуждали очень горячо - целую ночь просидели в одном из баров Бостона. Ответ нам подсказал случай - кто-то обратил внимание на салфетку, подложенную под стакан с коктейлем, ее размер был как раз 5,25 дюйма, - вспоминал Портер. -Мы похитили ее, привезли в Бостон и сказали нашим инженерам: "Раз подобный пустячок пользуется спросом, пусть наша дискета будет такого же размера"".

     Совершенствование дискет не остановилось на размере  салфетки, впоследствии появилась столь  популярная трехдюймовая дискета, разработанная корпорацией Sony. Такой размер был выбран не случайно: размер в точности равен размеру кармана рубашки. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Жесткий диск 

     НЖМД - это основное устройство для долговременного  хранения больших объемов данных и программ. Другие названия: жесткий  диск, винчестер, HDD (Hard Disk Drive). Внешне, винчестер  представляет собой плоскую, герметически закрытую коробку, внутри которой находятся  на общей оси  несколько жестких  алюминиевых или стеклянных пластинок  круглой формы. Поверхность любого из дисков покрыта тонким ферромагнитным слоем (вещество, которое реагирует  на внешнее магнитное поле), собственно на нем хранятся записанные данные. При этом запись проводится на обе  поверхности каждой пластины (кроме  крайних) с помощью блока специальных  магнитных головок. Каждая головка  находится над рабочей поверхностью диска на расстоянии 0,5-0,13 мкм. Пакет  дисков вращается непрерывно и с  большой частотой (4500-10000 об/мин), поэтому  механический контакт головок и  дисков недопустим.

     Существует  огромное количество разных моделей  жестких дисков многих фирм, таких  как Seagate, Maxtor, Quantum, и т.д. Для обеспечения  совместимости винчестеров, разработаны  стандарты на их характеристики, определяющие номенклатуру соединительных проводников, их размещение в переходных разъемах, электрические параметры сигналов. Распространенными являются стандарты  интерфейсов IDE (Integrated Drive Electronics) или ATA и более продуктивные EIDE (Enhanced IDE) и SCSI (Small Computer System Interface). Характеристики интерфейсов, с помощью которых  винчестеры связаны с материнской  платой, в значительной степени определяют производительность современных жестких  дисков.

     Среди других параметров, которые влияют на быстродействие HDD, следует отметить следующие: 

     

• скорость  обращения дисков - в наше время  выпускаются накопители EIDE с частотой обращения 4500-7200 об/мин, и накопители SCSI - 7500-10000 об/мин;
• емкость кэш-памяти - во всех современных дисковых накопителях устанавливается кэш-буфер, ускоряющий обмен данными; чем больше его емкость, тем выше вероятность того, что в кэш-памяти будет необходимая информация, которую не надо считывать с диска (этот процесс в тысячи раз медленней); емкость кэш-буфера в разных устройствах может изменяться в границах от 64 Кбайт до 2Мбайт;
• среднее время доступа - время (в миллисекундах), на протяжении которого блок головок смещается с одного цилиндра на другой. Зависит от конструкции привода головок и составляет приблизительно 10-13 миллисекунд;
• время задержки - это время от момента позиционирования блока головок на нужный цилиндр до позиционирования конкретной головки на конкретный сектор, другими словами, это время поиска нужного сектора;
• скорость обмена - определяет объемы данных, которые могут быть переданы из накопителя к микропроцессору и в обратном направлении за определенные промежутки времени; максимальное значение этого параметра равно пропускной способности дискового интерфейса и зависит от того, какой режим используется: PIO или DMA; в режиме PIO обмен данными между диском и контроллером происходит при непосредственном участии центрального процессора, чем больше номер режима PIO, тем выше скорость обмена; работа в режиме DMA (Direct Memory Access) разрешает передавать данные непосредственно в оперативную память без участия процессора; скорость передачи данных в современных жестких дисках колеблется в диапазоне 30-60 Мбайт/с.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Flash-память 

     Flash-память (зачастую просто Flash, флэш или флэшка) — микросхема постоянной памяти в блоке процессора. Название пришло к нам из английского языка: flash — вспышка, миг, мгновение. Технически правильное название — электрически программируемое постоянное запоминающее устройство (ЭППЗУ). Главное отличие FLASH-памяти от других видов ПЗУ — возможность многократного программирования микросхемы в составе устройства. Появилась же flash-память благодаря усилиям японских ученых. В 1984 г. компания Toshiba объявила о создании нового типа запоминающих устройств, а годом позже начала производство микросхем емкостью 256 Кbit. Правда, событие это, вероятно в силу малой востребованности в то время подобной памяти, не всколыхнуло мировую общественность. Второе рождение flash-микросхем произошло уже под брэндом Intel в 1988 г., когда мировой гигант радиоэлектронной промышленности разработал собственный вариант flash-памяти. Однако в течение почти целого десятилетия новинка оставалась вещью, широко известной лишь в узких кругах инженеров-компьютерщиков. И только появление малогабаритных цифровых устройств, требовавших для своей работы значительных объемов памяти, стало началом роста популярности flash-устройств. Начиная с 1997 г. flash-накопители стали использоваться в цифровых фотоаппаратах, потом “ареал обитания” твердотельной памяти с возможностью хранения и многократной перезаписи данных стал охватывать MP3-плейеры, наладонные компьютеры, цифровые видеокамеры и прочие миниатюрные “игрушки” для взрослых любителей цифрового мира. Флеш-память хранит информацию в массиве транзисторов с плавающим затвором, называемых ячейками (англ. cell). В традиционных устройствах с одноуровневыми ячейками (англ. single-level cell, SLC), каждая из них может хранить только один бит. Некоторые новые устройства с многоуровневыми ячейками (англ. multi-level cell, MLC) могут хранить больше одного бита, используя разный уровень электрического заряда на плавающем затворе транзистора.

     Преимущества flash-памяти:

• Для хранения данных не требуется дополнительной энергии, то есть flash-память является энергонезависимым устройством.
• Энергия, правда, требуется для записи данных, совсем без затрат тут не обойтись, в конце концов, вечный двигатель, как известно, создать невозможно. Зато по сравнению с компакт-дисками или дискетами затраты энергии при работе с flash-устройством минимальны. Поэтому flash-память является очень экономной с точки зрения энергозатрат. Как подтверждение – при записи данных на flash-микросхему требуется в 10-20 раз меньше энергии, чем при аналогичных действиях с компакт-диском или дискетой.
• Flash-микросхема позволяет многократно перезаписывать данные. То есть flash-память – перезаписываемое устройство хранения данных.
• Накопитель на основе flash-микросхемы не содержит в себе никаких движущихся механических узлов и устройств, поскольку это твердотельная память. А раз так, то flash-устройства отличаются устойчивостью к механическим воздействиям: нет механики – нечему и ломаться. К примеру, flash-накопитель способен выдержать удары в 10-20 раз более сильные, чем те, что просто “убили” бы компьютерный винчестер. Причем не только выдержать, но и работать в условиях тряски и довольно-таки жесткого “избиения”.
• Компактность – еще одно преимущество накопителей на flash-памяти, которое и предопределило использование flash-устройств в разнообразных малогабаритных гаджетах и “ручных” устройствах.
• Наконец, информация, записанная на флэш-память, может храниться очень длительное время (порядка 10, а по некоторым данным, и до 100 лет). То есть flash-микросхема является устройством для долговременного хранения данных.

     Недостатки flash-памяти:

• Для начала главный потребительский недостаток – flash-память стоит дороже, чем дискеты, компакт-диски и компьютерные винчестеры.
• Flash-память работает существенно медленнее, чем оперативная память на основе микросхем SRAM и DRAM. И даже по сравнению с жестким диском flash-накопитель является аутсайдером. К примеру, средняя скорость считывания данных с flash-накопителя составляет 5 Mb/s, а записи – 3 Mb/s. В то же время жесткий диск может обмениваться данными со скоростью около 30 Mb/s.
• Наконец, еще один серьезнейший недостаток, который уже упоминался выше – flash-память имеет ограничение по количеству циклов перезаписи. Предел колеблется от 10 000 до 1 000 000 циклов для разных типов микросхем. И хотя миллион операций записи/стирания – это совсем немало, однако наличие физического предела использования микросхемы памяти можно считать серьезным недостатком flash-устройств.

 
 
 
 
 
 
 
 

     Заключение

     В теоретической части курсовой работы были рассмотрены устройства долговременного  хранения данных на ПК.

     Внешняя (долговременная) память — это место  длительного хранения данных (программ, результатов расчётов, текстов и  т.д.), не используемых в данный момент в оперативной памяти компьютера. Носители внешней памяти обеспечивают транспортировку данных в тех  случаях, когда компьютеры не объединены в сети (локальные или глобальные).

     Объем информации в современное время  стремительно растет. Задача ее сохранения на всех этапах развития общества была одной из приоритетных, при решении  которой необходимо обеспечить для  будущих поколений как сохранность  знаний, накопленных предыдущими  поколениями, так и новой информации.

            Создаются и совершенствуются  различные устройства долговременного  хранения данных. В данной курсовой  работе были рассмотрены самые  основные накопители информации:

• Компакт-диск
• DVD-диск
• HD DVD-диск
• Blu-Ray Disc
• Дискета
• Жесткий диск
• Flash-память

            Создание условий для долговременного  и надежного хранения такой  информации решается не только  за счет использования специальных  носителей информации и соответствующих  технологий воспроизведения информации  с них, а и за счет использования  необходимых форматов представления  информации и программного обеспечения.  В частности, для долговременного  хранения информации предлагается  использовать простейшие цифровые  форматы. Так, значительное внимание  уделяется созданию универсального  формата хранения данных (UPF).

       Разработка универсального формата  хранения данных позволит избежать  операций их повторного копирования  и переформатирования и создать  условия для полного использования  физического ресурса носителей  по надежному хранению информации. 
 
 
 

Практика

Организация  ОАО «Триумф» предоставляет некоторые  виды кредитов как физическим, так  и юридическим лицам под процентные ставки (рис. 1).  На  фирме ведется  журнал учета кредитов и их возврата (рис. 2).  При этом за каждый просроченный день возврата начисляется штраф  в размере 1 % от суммы кредита.

1. Построить таблицы по приведенным ниже данным (рис. 1-2).
2. Организовать межтабличные связи для автоматического заполнения граф журнала регистрации кредитов (рис. 2): «Наименование кредита», «Сумма возврата по договору, тыс. руб.», «Штрафные санкции, тыс. руб.», «Общая сумма возврата, тыс. руб.».

      3. Определить наиболее востребованный вид кредита:

1. Подвести итоги в журнале регистрации кредитов;
2. Построить соответствующую сводную таблицу.

      4. Построить гистограмму по данным сводным таблицы.

     

Рис. 1. Список видов кредита и ставки по ним в ОАО «Триумф»