Конспект лекций для специальностей 23020165 Информационные системы и технологии, 08080165 Прикладная информатика в экономике Шахты 2011г

Вид материала

Конспект

Содержание Интерфейсные модули и компоненты, используемые в современном персональном компьютере Дисковые ВЗУ Накопитель на жестком диске Оптические запоминающие устройства. Накопители на магнитооптических дисках

Подобный материал:

• Учебно-методический комплекс для студентов специальностей 080801 «Прикладная информатика, 455.9kb.
• Рабочая программа по дисциплине "алгоритмизация и программирование" для специальности, 136.39kb.
• Конспект лекций по дисциплине «Информационные системы в экономике», 1286.5kb.
• Конспект лекций по дисциплине «информационные технологии» для студентов направления, 912.74kb.
• Рабочая программа дисциплины: интеллектуальные информационные системы для специальностей:, 369.71kb.
• Методические рекомендации по выполнению курсовых работ по дисциплинам «Моделирование, 276.48kb.
• Методические рекомендации по изучению дисциплины для студентов специальностей 080801, 180.47kb.
• Учебно-методический комплекс по дисциплине "информационные технологии финансового анализа, 108.22kb.
• Рабочая программа по курсу «Мировые информационные ресурсы» 351400 «Прикладная информатика, 315.91kb.
• Магистерская программа «Информационные технологии и информационные системы» по направлению, 34.28kb.

Интерфейсные модули и компоненты, используемые в современном персональном компьютере

Устройства хранения информации

Устройства долговременного хранения информации являются важной составной частью персонального компьютера и представляют собой весьма разнообразный ассортимент. Их можно классифицировать по различным признакам: по конструктивному исполнению, по виду носителя информации, по многоразовости записи данных, по формату записи и способу чтения данных, по типу интерфейса передачи данных и т.д.

Один из вариантов классификации устройств хранения информации (по типу носителя [22]) приведен на рис. 33.



Первый накопитель на магнитной ленте (модель IBM 726) появился в 1953 г. Плотность записи составляла 100 символов на дюйм, скорость 75 дюймов в секунду. Носители информации на магнитной ленте по внешнему виду похожи на магнитофонные кассеты и бобины. Отсюда и их название. Для сохранения данных на персональном компьютере используются кассетные накопители на магнитной ленте (КНМЛ). Устройство, предназначенное для записи и считывания данных с КНМЛ, называется стримером. Сами же КНМЛ принято называть картриджами для стримера. Накопители на магнитной ленте относятся к устройствам с последовательным доступом к данным. Иными словами, поиск начала файла для его считывания или поиск начала свободного места для записи файла осуществляется примерно так же, как и поиск фонограмм на аудио/видео кассете – методом последовательного просмотра. Для описания характеристик ВЗУ в дальнейшем будем использовать следующие понятия:

• емкость – максимально возможный объем хранимой информации (Мбайт, Гбайт);
  
• время доступа – средний временной интервал, в течение которого накопитель находит требуемые данные (мс);
  
• скорость обмена данными: передача и запись данных (Кбайт/сек, Мбайт/сек, Гбайт/сек).
  

Характеристики типичных представителей современных стримеров:

• среднее время доступа к данным: 30 – 45 сек;
  
• скорость передачи данных: 165 – 330 Мбайт/мин.
  

Характеристики одного из современных картриджей для стримеров (модель 24Gb dds-3):

• число полных перезаписей – 100;
  
• скорость записи 1 Мбайт/сек (до 2 Мбайт/сек при компрессии 2:1);
  
• вместимость (ёмкость) картриджа – 12 Гбайт данных без использования компрессии или до 24 Гбайт при применении сжатия данных.
  

Дисковые ВЗУ. В 1956 г. фирмой IBM были разработаны плавающие магнитные головки на воздушной подушке. Изобретение позволило создать новый тип памяти – дисковые запоминающие устройства, которые имеют более разнообразный ряд моделей по сравнению с накопителями на магнитной ленте.

К дисковым ВЗУ, используемым в составе ПК, можно отнести:

• накопители на жестких магнитных дисках;
  
• накопители на гибких магнитных дисках;
  
• накопители на оптических компакт-дисках (CD – Compact Disk, DVD – Digital Video Disk);
  
• накопители на магнитооптических дисках.
  

Практически все представители дисковых запоминающих устройств по конструктивному исполнению разделяются на внутренние (встраиваемые непосредственно в системный блок или в устройства быстрой установки в системный блок – Mobil Rack) и внешние (подключаемые к системному блоку через внешние интерфейсы, например, через порт USB).

Накопитель на жестком диске (HDD – Hard Disk Drive). Первый жесткий диск имел диаметр 24 дюйма, вмещал 5 Мбайт данных и стоил несколько десятков тысяч долларов. Первые ЗУ на дисках появились в машинах IBM 305 и RAMAC-650. Последняя имела пакет, состоящий из 50 металлических дисков с магнитным покрытием, которые вращались со скоростью 1200 об/мин. На поверхности диска размещалось 100 дорожек для записи данных, по 10000 знаков каждая. В 1957 г. в модели IBM 350 RAMAC впервые появилась ЗУ на основе алюминиевых намагниченных дисков диаметром 61 см. В 1962 г. фирма IBM выпустила первые устройства внешней памяти со съемными дисками.

Накопитель на жестком диске (винчестер) предназначен для постоянного хранения информации, используемой при работе с компьютером. Первые накопители такого класса рассчитывались на два диска по 30 Мбайт каждый. Емкость таких накопителей обозначалась 30/30, подобно калибру охотничьего ружья «Винчестер». Современные винчестеры для ПК имеют емкость десятки Гбайт. Среднее время доступа к данным: чтение – 8.5 мс, запись – 8.8 мс. Внешний вид встраиваемого различными способами в системный блок винчестера представлен на рис. 35.

Накопители на дискетах (FDD – Floppy Disk Drive). В 1971 г. коллектив фирмы IBM под руководством Алана Шугарта выпускает первый восьмидюймовый гибкий магнитный диск емкостью 80 Кбайт. Дискета диаметром 5,25 дюйма появилась в 1976 г. Говорят, что ее размеры соответствуют размерам салфеток для коктейля, которыми пользовались разработчики, обсуждавшие детали нового проекта в одном из бостонских баров. В настоящее время наиболее распространены дискеты размером 3,5 дюйма (89 мм), имеющие емкость 1,44 Мбайт. Среднее время доступа к данным – 84 мс. Скорость вращения диска – 300 об/мин. Скорость передачи данных – 63 Кбайт/сек. Дискеты позволяют переносить документы и программы с одного компьютера на другой, хранить информацию, не используемую постоянно на ПК, делать архивные копии информации, содержащейся на жестком диске [3]. Для работы с данными на дискетах переназначено специальное устройство часто называемое дисковод (рис. 36). Перед первым использованием дискеты необходимо форматировать (разметить).

98/95/ME/XP/2000.

Оптические запоминающие устройства. В настоящее время растущей популярностью у владельцев персональных компьютеров пользуются накопители на оптических дисках. В 1982 г. появились музыкальные оптические компакт-диски, которые пришли на смену виниловым пластинкам. Фирмы Sony и Philips сыграли ведущую роль при разработке первой спецификации цифровых компакт-дисков и устройств CD-ROM – Compact Disk Read Only Memory для чтения больших объемов информации с оптических (лазерных) дисков, изготовляемых методом литья под давлением со специального шаблона, называемого «мастер–диском». Скорость считывания информации в современных CD-ROM составляет 24х и выше (х – 150 Кбайт/сек). Емкость оптического диска – 650 (700) Мбайт. Усилиями альянса этих же фирм в 1990 г. появилась возможность записывать CD непосредственно на ПК. Современные компьютеры все чаще комплектуются устройствами для DVD (Digital Versatile Disk, рис. 38). Емкость DVD-дисков измеряется в Гбайт. В 1997 г. появились однократно записываемые диски DVD-R, а в 1998 г. разработан первый стандарт перезаписываемых DVD дисков. Обратите внимание, что аббревиатура для оптических носителей схожа с названием обслуживающих их устройств (приводов).

В том случае, если устройство позволяет не только читать, но и записывать информацию на оптический диск, оно обозначается одним из следующих способов:

CD-R, DVD-R (R – Recordable) – возможность однократной записи или дозаписи (мультисессия);

CD-RW, DVD-RW (RW – ReWritable) – возможность многократной перезаписи.

Накопители на магнитооптических дисках. Магнитооптические накопители CD-MO (Compact Disk-Magneto Optical) сохраняют информацию на специальных носителях, сочетающих свойства магнитного и оптического дисков, с помощью переменного магнитного поля и луча лазера [10]. В настоящее время выпускаются дисководы для МО носителей размером 3,5 и 5,25 дюймов. Эти диски могут быть одно – либо двусторонними. Двухсторонние диски позволяют хранить до 5,2 Гбайт данных.

Магнитооптические носители отличаются высокими скоростью и степенью надежности: срок хранения информации на них достигает 100 лет. Производителями магнитооптических дисководов являются такие известные фирмы, как Fujitsu, Olympus, Sony и др. МО-накопители достаточно дороги, поэтому применяются, главным образом, на предприятиях, занимающихся обработкой графики, монтажом видео, издательской деятельностью и т.д. Магнитооптические дисководы также могут служить средством для резервного копирования данных. Ниже представлены характеристики одного из современных магнитооптических накопителей MO 1.3 Gb Fujitsu (рис. 39):

• время доступа 23 мс;
  
• носители – диски 3.5 дюйма емкостью 1.3 Гбайт, 640, 540, 230 и 128 Мбайт;
  
• скорость вращения при использовании дисков – от 3214 до 4558 об/мин.;
  
• скорость передачи данных до 5.92 Мбайт/сек, записи данных – до 1.5 Мбайт/сек, чтения данных – до 4.5 Мбайт/сек;
  
• время загрузки/выгрузки диска: загрузка дисков – от 8 до 12 сек, выгрузка дисков – 4 сек (для всех дисков);
  
• корректно работает под управлением операционных систем: DOS 6.x, Windows 3.1/3.11, 95/98, NT 4.0, OS/2.
  

Особо следует остановиться на устройствах хранения информации, использующих в качестве носителя данных Flash память. Флэш-память — разновидность электростатического программируемого постоянного запоминающего устройства. Ее полное название Flash Erase EEPROM (Electronically Erasable Programmable ROM) можно перевести как «быстро электрически стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство». Другими словами, флэш-память – это энергонезависимая (т.е. не потребляющая энергии при хранении данных) перезаписываемая (т.е. данные можно стереть и записать заново при помощи электрического тока) память, содержимое которой можно быстро стереть (Flash Erase). Первые образцы флэш-памяти были разработаны компанией Toshiba еще в 1984 г. [18]. Наибольшей популярностью флэш-память начала пользоваться только в последние годы с появлением цифровых фото и видео камер. Сейчас флэш-память с каждым годом все активнее применяется для хранения и переноса данных, и, несомненно, этот рынок будет активно развиваться в ближайшее время. Сегодня производители выпускают накопители на флэш-памяти двух основных типов: карты Compact Flash (CF), SmartMedia (SM), MultiMedia Card (MMC), SecureDigital (SD), Memory Stick PRO (MS PRO), Memory Stick (MS) и xD-Picture (xD), для работы с которыми необходим соответствующий флэш-накопитель (картридер) и USB-флэш-память (так называемые USB-«ключи»). Последняя «самодостаточна» и не требует применения дополнительных устройств (рис. 40).

Основными характеристиками перечисленных устройств являются быстродействие и емкость флэш-памяти. Проведенные тесты [18] продемонстрировали, что быстродействие флэш-памяти сильно варьируется и зависит от ее типа – разница может достигать 10 раз!

В табл. 9 устройства Flash-памяти распределены по убыванию характеристик быстродействия.

Таблица 9

Сравнительная характеристика Flash-карт

Модель Flash-карты	Скорость	Емкость
Чтения Мбайт/сек	Записи Мбайт/сек
USB-флэш-память	7.5	6.8	до 4 Гбайт
CF	6.4	4.2	до 4 Гбайт
SD	5.8	4.9	до 512 Мбайт
SM	3.9	0.77	до 128 Мбайт
xD	4.0	0.70	до 512 Мбайт
ММС	2.0	1.9	до 512 Мбайт
MS PRO	1.4	0.52	до 1Гбайт
MS	1.2	0.65	до 256 Мбайт

В этом разделе рассмотрены основные носители данных и устройства долговременного хранения информации наряду с которыми пользователи персональных компьютеров могут применять и другие ВЗУ: Jaz Drive, ORB Drive, CLIK! PC Card Drive и т.п.