Устройства хранения данных

3 Июл 2014 | Автор: | Комментариев нет »

Содержание

1. Понятие и виды устройств хранения данных
2. Накопители на жестких дисках
3. Накопители на сменных носителях
4. Миниатюрные накопители
5. Накопители CD-ROM, CD-R, CD-RW, DVD
Список литературы

1. Понятие и виды устройств хранения данных

Каждый ПК нуждается в хранении как оперативной информации, так и программ и данных, необходимых для предстоящей работы. Хранения также требуют документы, которые понадобятся пользователю спустя продолжительное время. Множество информации переносится с одного ПК на другой. Для непродолжительного, длительного, архивного хранения и переноса данных служат накопители различных технологий.
Подобных хранилищ очень много и служат они различным целям. Накопители на сменных дисках незаменимы для переноса программ и данных на другой компьютер. Существуют технологии переноса непосредственно на накопителе. Для хранения рабочей информации на отдельном ПК используются винчестеры. Эти же устройства, объединенные в массивы и кластеры, служат накопителями в системах отказоустойчивости. Для создания небольших архивов идеально подходят емкие накопители оптического хранения данных.
Для всех современных накопителей приемлемы два типа носителей - диск и магнитная лента. Вместе с тем, в недалеком прошлом использовались накопители на магнитных барабанах, перфокартах, перфолентах. Теперь эти массивные металлоемкие конструкции поражают ничтожно малой емкостью и огромным энергопотреблением.
Современные винчестеры для массового использования ежегодно преодолевают очередной гигагерцовый рубеж емкости. Повышается надежность этих устройств, снижается время доступа, появляются новые интерфейсы. Вместе с тем, далеко не все устройства попадают на компьютерный рынок и занимают места в технологических отсеках наших ПК.

2. Накопители на жестких дисках

Накопитель на жестких магнитных дисках (НЖМД), или винчестер относится к числу наиболее важных периферийных устройств ПК. Выход винчестера из строя может стать досадным финалом вашей напряженной и утомительной работы. На этом устройстве хранится вся информация, в том числе и архивная, которая в случае неисправности винчестера может быть безвозвратно потеряна. Вот почему к выбору НЖМД следует относиться очень серьезно.
Постоянное внедрение новых технологических решений позволило повысить надежность НЖМД и улучшить его показатели. Наравне с микропроцессором, винчестер - самое удивительное из устройств ПК, если сопоставить двухсоткилограммовый накопитель 80-х годов емкостью 29 Мбайт с современным бесшумным компактным устройством емкостью 120 Гбайт.
Название "жесткие диски" накопители получили в связи с основой носителей, представляющей жесткие металлические (или стеклянные) дискообразные пластины. Другое название - "винчестер" - более краткое, применяется наравне с первым и имеет отношение к накопителю емкостью 30 дорожек на 30 секторов. Это название полуавтоматической винтовки калибра 30/30 было попросту перенесено из оружейной сферы в компьютерную.
Устройства подобной конструкции были разработаны компанией IBM в 1956 году. В частности, в ЭВМ IBM-305 и RAMAC-650 впервые применялись устройства дисковой памяти с магнитными головками, плавающими на воздушной подушке над 50 металлическими пластинами с магнитным покрытием, которые вращались со скоростью 1200 об/мин. В 1957 году в ЭВМ IBM-350 RAMAC появилась дисковая память на алюминиевых дисках диаметром 61 см.
Привычный для современного пользователя облик винчестеры приобрели благодаря усилиям разработчиков во главе с предпринимателями Аланом Шугартом (Alan Shugart) и Финисом Коннером (Finis Conner). В результате деятельности коллектива (в дальнейшем компания ST — Seagate Technology) были выпущены первые НЖМД с формфактором 5,25 дюймов, а также разработан соответствующий интерфейс. Созданный ST в 1979 году дисковод с интерфейсом ST-506 (5 Мбайт форматированной емкости) считается первым устройством для ПК семейства IBM PC. В ПК IBM PC/XT в 1983 году был установлен накопитель с интерфейсом ST-412 (10 Мбайт форматированной емкости). На основе этих дисковых интерфейсов был разработан дисковый интерфейс ESDI (Enhanced Small Device Interface), а затем периферийный интерфейс IDE.
Винчестеры характеризуются следующими габаритными размерами (формфакторами): горизонтальными — свыше 1,8; 2,5; 3,5; 5,25 дюйма и вертикальными: Full Height 3,25; Half Height 1,63; Low Profile 1 дюйм. Кроме механики накопитель содержит корпус, разъемы и плату электроники.
Крышка корпуса винчестера предохраняет устройство от загрязнения, повреждений, полей электромагнитных излучений (ЭМИ). Под крышкой содержится очень точный (прецизионный) механизм, представленный современными технологиями, которые заимствованы из аэрокосмической отрасли и области точного приборостроения.
Крышка винчестера гарантирует устройству герметичность, но не вакуум. Внутри металлического корпуса вращается жестко закрепленный на оси шпиндельного двигателя диск, или пакет, собранный из нескольких дисковых пластин.
В накопителях данные записываются и считываются с дисков универсальными головками. Для каждой поверхности пластины предназначена собственная универсальная головка записи/считывания, которая стирает, читает и записывает. Головки записи/считывания винчестера механически объединены в один узел - блок головок. При выборе любой из головок они одновременно вдвигаются в пакет дисков.
Дисковые данные хранятся в дисковом адресном пространстве. Объем дискового пространства составляют емкости дисковых пластин. Система обращается к ним, а следовательно и к дисковому пространству с помощью команд, в которых указываются не адреса ячеек, а номера цилиндров, номера головок и секторов.
Таким образом, для обмена данными служит логическая структура диска - цилиндры, дорожки и секторы. Поверхность пакета дисков логически разделена на концентрические дорожки (треки) для записи данных. Все одноименные дорожки пластин можно условно пересечь цилиндрическими поверхностями, которые называются цилиндрами (cylinder).

Рис. 1. Схема винчестера
Быстродействие дисковода зависит от скорости вращения шпинделя, продольной и поперечной плотности записи и технологий, обеспечивающих точность записи/считывания информации с магнитного носителя. Наиболее конфликтным участком в этой цепочке является механическая связка магнитный диск и головка записи/считывания.
В качестве подложки, или основы диска винчестера применяются алюминиевые или стеклянные круглые полированные пластины с золотой, серебряной или никелевой металлизацией.
Внешний НЖМД - дополнительное устройство ПК, которое применяется для хранения и переноса данных благодаря высокой емкости, надежности, быстроте и удобству работы с ним. Существуют и другие решения, но, к примеру, автономное личное хранилище на базе дорогой подсистемы SCSI нельзя назвать удачной альтернативой устройствам подобного типа.
Внешние винчестеры, широко известные специалистам, обходятся дешевле любого из накопителей подобной емкости и быстродействия. Внешний винчестер можно подключить к любому ПК через стандартный порт без перезагрузки, установки драйверов и прочих неудобств, связанных с инсталляцией устройств.
Что касается скорости и удобства переноса больших объемов любых документов, то внешние НЖМД - лучший выбор, включая CD-RW-диски.

3. Накопители на сменных носителях

Если технологическому феномену - винчестерам - уделяется много внимания, то приводы флоппи-дисков мы редко замечаем. Как ни парадоксально, эти медленные и малоемкие устройства если и не забыты вовсе, то лишь оттого, что представляют самые распространенные на ПК устройства внешней памяти (УВП).
С 1996 года ниша устройств внешней памяти переноса файлов и резервного копирования данных начала постепенно заполняться накопителями на сменных магнитных дисках (НСМД). Подобные устройства способны хранить большие массивы мультимедиа-информации, что очень важно для пользователей, которые занимаются дизайном, журналистикой или работают в издательстве. В этом случае важно располагать резервной копией материалов, которые часто обновляются. Дискеты для подобных документов заняли бы десятки боксов. Разумней работать с одним картриджем, обладающим высоким ресурсом использования и надежностью.
Современные накопители на сменных дисках (НСД) отличаются большим разнообразием. Они могут работать с гибкими (floppy) и негнущимися жесткими (rigid) носителями, помещенными в твердый прямоугольный контейнер - картридж, либо конверт. Картридж винчестером не назовешь, он должен храниться вне дисковода и призван защитить поверхность носителя от царапин, пыли и прочих механических повреждений. Вместе с тем, он не предохраняет магнитную запись от воздействия электромагнитных полей. В отличии от них, диски комбинированной, т.е. магнитооптической технологии (МО-диски), обладают более высокой надежностью. Если срок хранения информации на магнитных носителях порядка 10 - 20 лет, то МО-диски сохраняют информацию 100 лет.
Существуют две технологии производства НСД - флоптиковая и винчестерная, устройства которых очень похожи. Флоптиковая технология предполагает работу привода с гибким носителем, а винчестерная - с жестким. Традиционный накопитель на гибких магнитных дисках (НГМД) - это типичное флоптиковое устройство.
Между этими технологиями существуют некоторые отличия. В частности, угловая скорость вращения шпиндельного двигателя диска НГМД порядка 400 об/мин. На подобной скорости головка записи/считывания привода не способна создавать аэродинамический момент и "парить" над диском, в силу чего она контактирует с толстым магнитным слоем диска. Этим объясняется, что условия, связанные с наличием в окружающем головку пространстве НГМД слоя пыли, менее жесткие, чем для винчестера.
В винчестерной технологии пакет жестких дисков раскручивается как минимум до скорости 3600 об/мин. Благодаря специальным аэродинамическим элементам легкая головка записи/считывания летит над поверхностью тонкого высококоэрцитивного магнитного покрытия жесткого диска. Это позволяет достичь высокой продольной и поперечной плотности записи информации на диске и способствует повышению внутреннего быстродействия дисковода. Толщина зазора между головкой и диском винчестера составляет микроны. Вот почему поверхность диска должна быть идеально чистой, как и окружающая воздушная среда.
В НГМД головка позиционируется посредством очень медленного шагового двигателя, который поступательно перемещает головки, позволяя позиционировать их на нужных дорожках (треках). Поскольку продольная и поперечная плотность размещения элементов на НГМД невысоки, то механический люфт и перекосы в области контакта головки не мешают точному считыванию информации с диска.
В винчестерной технологии высоких скоростей и сверхмалых расстояний необходимо точно позиционировать головку на узкую дорожку. Такую операцию выполняет следящий сервопривод с контуром обратной связи. Он постоянно держит в "своем поле зрения" положение головки относительно записи на дорожке и мгновенно реагирует на малейшие отклонения гоЛовки в ту или иную сторону.
При необходимости сервосистема позволяет исполнительному устройству накопителя откорректировать положение головки относительно трека. Блок головок приводится в движение не шаговым двигателем, а высокоточным электромеханическим соленоидным приводом. Винчестерная система позиционирования головки на поверхности диска повышает точность позиционирования и уменьшает время доступа к записи на диске.
Большинство современных НСМД — это устройства винчестерной технологии, независимо от того, работают они с гибкими или жесткими дисками.
Модернизированные флоппиподобные дисководы принадлежат к числу устройств не флоптиковой, а именно винчестерной технологии. Для примирения этих технологий шпиндельный двигатель флоппи-дисковода раскручивается до угловой скорости порядка 3000 об/мин. Центробежная сила "прессует" диск, делая его жестким. Благодаря этому поверхность гибкого диска становится ровной и жесткой, что обеспечивает бесконтактный способ считывания информации. Плотность записи, а также ресурс работы головки и диска резко возрастают. В модернизированных флоппиподобных дисководах используется механизм позиционирования головок, устроенный аналогично электромеханизму винчестера.

Рис. 2. Схема флоппи-дисковода

В настоящее время НГМД и дискеты форматом 5,25 дюймов в ПК не используются. Дискета диаметром 3,5 дюйма содержится в жестком пластиковом конверте, который предохраняет дисковые поверхности от механических повреждений, перепадов температур, влаги, пыли и грязи.
Доступ к диску осуществляется через специальное отверстие в металлической заслонке. В левом нижнем углу конверта расположено окошко. Если оно открыто, то дискета защищена от записи. Дискеты, которые поставляются с записанными на них программами, обычно не содержат окна защиты записи.
Флоппи-диски удобно использовать для быстрого хранения небольшого объема важной информации, которую можно со временем удалить, а также для разнообразной работы, связанной с частыми операциями записи и удаления данных.
Поэтому для переноса данных и оперативной работы с различной информацией в конце 90-х годов было разработано множество накопителей на сменных магнитных дисках (гибких и жестких). Удельный вес разработок устройств на жестких дисках значительно превышает НГМД. Это, разумеется, связано с более высокой надежностью жестких дисков.
Накопители на сменных дисках (НСД) трудно систематизировать, поскольку они работают с гибкими и жесткими дисками, на магнитной и оптической основе, бывают внутренними и внешними, с параллельным портом, интерфейсами SCSI, IDE, USB, высокой и средней емкости, миниатюрными и сверхминиатюрными и т.д.
Дисковод Zip не имеет выдающихся показателей, однако информационная емкость его картриджа и быстродействие вполне приемлемы для использования в качестве накопителя для переноса и резервирования данных.
Накопитель Zip был разработан на базе накопителя Bernoulli фирмы Iomega. Он выпускается в виде встраиваемого (внутреннего) IDE- и SCSI-модуля, а также в виде автономных устройств, подключаемых к параллельному порту, портам USB и к PCMCIA.
Эти накопители могут хранить до 750 Мбайт данных на картриджах, напоминающих дискету формата 3,5 дюйма, обеспечивают время доступа 29 мс и скорость передачи данных, составляющую 7,5 Мбайт/с при использовании интерфейса USB 2.O.
Аналогичную Zip-технологию бесконтактного метода записи поддерживает другой дисковод — UHC-130 (Ultra High Capacity). Накопитель UHC-130 также содержит аналогичный диску Бернулли механизм, который может работать и по контактной технологии, что делает его более универсальным, чем дисковод Zip. UHC-130 способен работать с флоппи-дискетами как обычный НГМД.
Примером другой интересной технологии флоппилодобных дисководов может служить накопитель LS-120 SuperDisk, продвигаемый на рынок усилиями консорциума в составе Compaq, Matsushita, Kotobuki и Imation. Устройства на базе подобной технологии создаются многими компаниями: QPS, Addonics, O.R. Technology (a:drive, SLS-120) и т.д. Дисковод LS-120 может работать как с обычными 3,5-дюймовыми дискетами, так и с дискетами емкостью 120 и 240 Мбайт.
Дисководы типа Iomega Jaz, SyQuest, Orb работают с жесткими дисками, заключенными в картриджи, которые несовместимы с дискетами НГМД или картриджами флоппиподобных устройств. Накопители Iomega Jaz емкостью 1 и 2 Гбайт могут быть подключены только через интерфейс SCSI, в то время как SyQuest позволяют работать" через параллельный интерфейс, а также ATA IDE.
Принцип действия НСМД имеет очень много общего с НЖМД. В накопителях использованы магниторезистивные головки, а для позиционирования применяется соленоидный двигатель. Скорость вращения шпиндельного двигателя составляет 5400 об/мин, время доступа колеблется в пределах от 10 до 12 мс, а скорость записи — от 5,4 Мбайт/с до 40 Мбайт/с.

Страниц: 1 2
Здесь вы можете написать комментарий

* Обязательные для заполнения поля
Все отзывы проходят модерацию.
Навигация
Связаться с нами
Наши контакты

vadimmax1976@mail.ru

8-908-07-32-118

8-902-89-18-220

О сайте

Magref.ru - один из немногих образовательных сайтов рунета, поставивший перед собой цель не только продавать, но делиться информацией. Мы готовы к активному сотрудничеству!