Внешние запоминающие устройства

Внешние запоминающие устройства можно классифицировать по ряду признаков, например, по виду носителя, по принципу записи/считывания информации, по конструктивному исполнению и др. В общем случае можно выделить 2 вида ВЗУ: ленточные накопители, использующиеся для архивного хранения данных и дисковые накопители. Последний из них более разнообразен, поскольку этот вид накопителей можно подразделить еще и на магнитныйпринцип действия иоптическийпринцип.

Накопители с магнитным носителем

Первая дискета диаметром в 200 мм (8 дюймов) с соответствующим дисководом была представлена фирмой IBM в 1971. В первых моделях ПК использовались дискеты диаметром 133 мм (5¼ дюйма). В 1982 году фирма Sony представила дискеты диаметром 90 мм (3½ дюйма) и дисководы для них. Широкое распространение этот тип дискет получил в 1984 году, когда ф. Apple использовала этот формат для компьютеров Macintosh. И только спусти 3 года фирма IBM также стала их использовать. Максимальные форматы - это 1,44 Мб и 2,88 Мб.

На флоппи-диске (ГМД) магнитный информационный слой наносится на гибкую основу (лавсан). Время доступа к информации на ГМД около 60 мсек, скорость передачи данных в пределах 150 Кбайт/сек. Существуют особые дискеты, например, Verbatim Data Life Plus , на которых магнитный слой защищен тефлоновым покрытием, предохраняющим его даже от растворителей типа ацетона; емкость таких дискет составляет 2,88 Мбайт. В России подобные диски распространялись под торговой маркой «Вездеход». Принцип записи основан на намагничивании заданных участков, которые в дальнейшем играют роль логических «1». Самая первая дорожка (нулевая) содержит необходимую служебную информацию, например, параметры, серийный номер диска и др.

Кроме обычных флоппи-дисков существуют так называемые флоптическиедиски, емкость которых достигает до 120 Мбайт. Такая возможность достигается за счет специальных серводорожек, нанесенных лазером, и служащих для сверхточного позиционирования магнитной головки. Типичный пример такого дисковода –LS120, имеющего интерфейсIDE,LPTилиSCSI. Пиковая скорость чтения/записи может достигать до 4 Мбайт/сек. Характерной особенностью этих дисководов является то, что они могут читать и обычные дискеты.

Другой разновидностью гибких дисков являются диски высокой плотности(VHD-VeryHighDensite) в которых кроме лазерного позиционирования используется еще и «перпендикулярный» способ записи вместо обычного «продольного». ФирмаIBMначала выпускать такие диски с емкостью до 10 Гбайт.

Самыми распространенными после флоппи-дисков являются Zip-диски и соответствующие дисководы, разработанные фирмойJomega. Конструктивное отличие этих дисководов состоит в более совершенном механизме позиционирования головок, который позволяет записывать и читатьzip-дискеты емкостью до 250 Мбайт. Такие дисководы имеют интерфейсыIDE,LPT,SCSIилиUSB. В комплект поставки кроме самого дисковода входит специальное программное обеспечение.

***

Накопители на жестких магнитных дисках (винчестеры)

Название произошло от охотничьего ружья калибра 30/30 – винчестер, а накопитель первой модели (емкость 16 Кбайт,IBM1973 г.) как раз имел 30 дорожек по 30 секторов. В корпусе накопителя жестких дисков могут располагаться один или несколько дисков, изготовленных из сплава алюминия или керамики вместе с блоком магнитных головок для считывания / записи. Современные винчестеры имеют форм-фактор 3,5 или 5,25 дюйма. Внешние дорожки диска естественно длиннее, чем внутренние, поэтому в винчестерах используется метод зонной записи, т.е. на внешних дорожках располагается больше данных, чем на внутренних.

Существует 2 основных режима обмена данными между винчестером и оперативной памятью:

- Programmed Input/Output(PIO- программируемый ввод-вывод) – режим при котором обмен данными между винчестером и оперативной памятью происходит под управлениемCPU. Самый быстрый режим –PIO0, а самый быстрый режим -PIO4 (до 16 Мбайт/сек);

- DMA– прямой доступ к памяти. В этом режиме винчестер напрямую общается с оперативной памятью без участияCPU.

Подключение винчестеров к контроллерам осуществляется посредством интерфейсов IDE(ATA),SCSI,USB,FireWire(IEEE1394) илиSerialATA. Например, современный интерфейсUltra2WideSCSI(тактовая частота 40 Мгц) обеспечивает пропускную способность 80 Мбайт/сек и подключение до 15 устройств к одному контроллеру. ТехнологияFC-ALSCSIиспользующая оптоволоконные каналы связи, обеспечивает передачу до 200 Мбайт/сек и подключение до 256 ус-в. Для повышения скорости работы винчестеров они имеют собственную кэш-память от 2 до 8 Мбайт.

Скорость вращения современных винчестеров составляет 5400-15000 об/мин. Информация записывается на диск путем намагничивания участков диска, находящихся под записывающей головкой.

Поверхность магнитного носителя в ее первозданном виде - это всего лишь магнитное покрытие, которое не готово к работе. Структура диска, включающая в себя дорожки, цилиндры и сектора, формируется при физическом (низкоуровневом) форматировании. В ходе этой операции контроллер записывает на магнитный носитель служебную информацию (байты синхронизации, указывающие на начало каждого сектора, номера головок, секторов и цилиндров, байты контрольной суммы и коды обнаружения ошибок ECC). При этом происходит также маркировка дефектных секторов для исключения обращения к ним в процессе эксплуатации диска.

Все современные винчестеры поддерживают технологию SMART (Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology), которая предполагает выполнение внутренней диагностики винчестера, определяющей состояние двигателя, магнитных головок, рабочих поверхностей диска и самого контроллера. Данная технология выполняет также перенос информации с дефектных участков на нормальные. При возникновении серьезных проблем система SMART заблаговременно сообщает о необходимости спасения данных.