1.5 Устройства хранения данных

Очевидно, что помимо оперативной памяти необходимо оснащать компьютер еще и другими устройствами памяти, рассчитанными на долговременное хранение данных. К ним относятся дискеты, винчестеры, CD-ROM и др. Укажем важнейшие достоинства и недостатки таких запоминающих устройств.

Время доступа к информации для этих запоминающих устройств составляет миллисекунды, а для элементов оперативной памяти — наносекунды.

При правильной эксплуатации накопителей данные, которые на них размещены, будут доступны в течение длительного времени и возможен обмен данными между компьютерами.

Все приводы PC не могут самостоятельно управлять обменом данных. В качестве посредника между приводом и PC используется специальный контроллер.

Дисководы

Дисководы (Floppy Disk Drive, FDD) являются старейшими периферийными устройствами PC. В качестве носителя информации в них применяются дискеты (Floppy) диаметрами 3,5" и размерами 5,25". Дискета представляет собой гибкий лавсановый диск, на который нанесено магнитное покрытие.

Информация на дискете запоминается путем изменения ее намагниченности. Изменение поля ориентирует магнитные частицы дискеты в направлении север-юг или юг—север. Так представляются логические состояния "1" или "О".

Дискеты различаются друг от друга по своей емкости, то есть количеству информации, которое на них можно записать. Трехдюймовые дискеты чаще всего имеют емкость 1,44 Мбайта, хотя встречаются старые дискеты емкостью 720 Кбайт. Пятидюймовые дискеты чаще всего имеют емкость 360 Кбайт (обозначение - Double Side /Double Density, DS/DD) или 1,2 Мбайта (Double Side/High Density, DS/HD).

Однако дискеты не предоставляют свой теоретический объем полностью в наше распоряжение. Операционная система с целью манипулирования данными должна резервировать определенные области. Нулевая дорожка нулевой стороны первого сектора - это так называемый Boot-сектор (загрузочный). В этом месте загрузочной (системной) дискеты, содержащей компоненты операционной системы, находится программа для загрузки системы. Таблица размещения файлов FAT (File Allocation Table) помещается два раза подряд (с копией) и требует также определенное количество секторов. Эта таблица необходима для того, чтобы система могла узнать, какая информация располагается на дискете и в каких областях она находится. Таким образом, FAT содержит как бы опись дискеты. В FAT отмечается каждое изменение состояния данных дискеты.

Дискеты являются ненадежными устройствами хранения информации. Дискеты могут быть легко повреждены, что приводит к потере информации, и обладают небольшой емкостью.

Винчестеры

Первый винчестер, также называемый накопителем на жестких дисках (Hard Disk Drive, HDD), установленный в PC, имел "колоссальную" емкость 10 Мб, а еще недавно PC были оснащены стандартными винчестерами Seagate ST225 емкостью 21 Мб. В настоящее время уже возможно приобрести винчестеры емкостью 70 Гб. Можно только удивляться крайне быстрым темпам развития этих аппаратных средств.

По сравнению с дискетами винчестеры имеют два важнейших достоинства и один незначительный недостаток:

- Емкость винчестеров едва ли можно сравнивать с емкостью дискет. Так, для того чтобы сохранить данные объемом 420 Мб, потребуется около 290 дискет 3,5" HD

- Время доступа для винчестеров на порядок меньше, чем для приводов дискет

- Винчестеры предназначены для стационарной установки в PC. Обычно они извлекаются из корпуса PC только при замене

В принципе жесткие диски подобны дискетам. В них информация также записывается на магнитный слой диска. Однако этот диск, в отличие от дискет, сделан из жесткого материала, чаще всего алюминия (отсюда и название Hard disk). В корпусе из прессованного алюминия (41,6*101*146) объединены такие элементы винчестера, как управляющий двигатель, носитель информации (диски), головки чтения/записи и электроника.

Рабочий двигатель приводит во вращение диски. Для каждого диска имеется пара головок, которые позиционируются и приводятся в движение шаговым двигателем, и считывают информацию.

Опасность для винчестеров представляют удары, тряска и перемещение во время процесса считывания/записи. Такие механические воздействия приводят к повреждению головкой поверхности диска.

Приводы CD-ROM

CD (Compact Disk - компакт-диск), пришедшие из области аудиоаппаратуры, были модифицированы для применения в PC и в настоящее время уже уверенно вошли в стандартную комплектацию современных компьютеров.

CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory) имеет ряд достоинств и недостатков:

- По сравнению с винчестерами CD значительно надежнее в транспортировке

- CD-ROM имеет огромную емкость. Объем данных достигают 500-700 Мб

- CD-ROM практически не изнашивается (при соответствующей эксплуатации)

- Основной недостаток относится к методам обработки информации. CD-ROM является накопителем, предназначенным только для чтения данных - носитель не позволяет записывать информацию на него (необходим пишущий CD-WORM - Write once-Read many)

Приводы CD-ROM работают не так, как все описанные выше электромагнитные носители информации. При записи компакт-диск обрабатывается лазерным лучом (без механического контакта), выжигающим тот участок, который хранит логическую единицу, и оставляет нетронутым тот участок, который хранит логический нуль. В результате чего на поверхности CD образуются маленькие углубления.

Компакт-диск представляет собой металлизированный пластмассовый диск диаметром 110 мм и толщиной 1,2 мм. На верхнюю сторону наносится светоотражающий алюминиевый слой, который покрыт защитным лаком для предотвращения повреждений.

CD-WORM (Write once-Read many) дают возможность однократной записи информации на CD. Такие CD, в основном, применяются там, где однократно должны запоминаться большие объемы данных и потом уже не изменяться, например, для целей архивации.

Устройства записи CD-WORM, или CD-ROM-Recorder, "прожигают" чистые диски CD-ROM, нанося на них до 650 Мб данных (74 минуты звучания цифрового аудио).

После этого CD-ROM можно использовать в любом стандартном приводе CD-ROM. С помощью CD-ROM-Recorder можно создавать собственные аудиодиски, делать резервные копии винчестера и т.д.