Файл: Хранение информационных объектов различных видов на разных цифровых носителях..pdf

Цифровыми запоминающими устройствами называют устройства, предназначенные для записи, хранения и считывания информации, представленной в цифровом коде.

Постоянное запоминающее устройства-память только для чтения применяется для беспрерывный хранения данные, в частности микросхемы ПЗУ содержимый программу, которая инициирует запуск операционной системы, программу самотестирование (Post — Power On Self Test) устройств компьютера при включении питания, базовую систему ввода-вывода (Bios — Basic Input/Output System), представляющую собой интерфейс между аппаратной частью и операционной системой, данные системной конфигурации (Setup Bios).

Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ, англ. Ram — Random Access Memory — память произвольного доступа, энергозависимая память) предназначено для записи, считывания и хранения программ, исходных данных, промежуточных и завершительных результатов.

Кэш память – это сверхбыстрый массив обработки данных, который превышает показатели стандартной оперативной памяти.

Внешнее запоминающее устройство (ЗУ), предназнач. для длит. хранения очень больших массивов информации в ЭВМ и вычислит. системах. В качестве внешних используют ЗУ на магн. лентах, магн. и оптич. дисках, дискетах (магн. дисках в неразборной кассете), перфорац. и магн. картах. По орг-ции хранения информации различают В. з. у. с несменяемым носителем, или постоянной ёмкости (на осн. магн. барабанов, магн. дисков), и В. з. у. со сменным носителем (на осн. магн. лент, дискетов, магн. карт), позволяющие создавать библиотеки и архивы с практически неогранич. объёмом данных.

Запоминающие устройства

1.1 К основным параметрам запоминающих устройств (ЗУ) относятся

Цифровым запоминающими устройствами называют устройства, предназначенные для записи, хранения и считывания информации, представленной в цифровом коде

Информационная емкость, определяемая числом ячеек памяти ЗУ и указывающая на максимальный объем хранимой информации. Если ЗУ рассчитано на хранение п чисел, каждое из которых имеет m разрядов, то информационная емкость определяется выражением N = п х т. Емкость ЗУ выражается в байтах и может составлять от десятков до нескольких миллионов бит.

Потребляемая мощность — это мощность, используемая ЗУ в установившемся режиме.

Время хранения информации — интервал времени, в течение которого ЗУ сохраняет информацию в заданном режиме.

Быстродействие — промежуток времени, необходимый для записи или считывания информации.

Запоминающие устройства принято разделять на внутренние и внешние.

Классификация ЗУ приведена на рис. 1.

Рисунок 1. Классификация ЗУ

Внутренние запоминающие устройство

2.1 Постоянное запоминающее устройство

Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ, англ. - ROM — Read-Only Memory — память только для чтения) используется для постоянного хранения информации, в частности, микросхемы ПЗУ содержат программу, которая инициирует запуск операционной системы, программу самотестирования (POST — Power On Self Test) устройств компьютера при включении питания, базовую систему ввода-вывода (BIOS — Basic Input/Output System), представляющую собой интерфейс между аппаратной частью и операционной системой, данные системной конфигурации (Setup BIOS). Все, что находится в ПЗУ, записано промышленным способом на этапе изготовления и не может быть изменено пользователем.

2.2 Оперативное запоминающее устройство

Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ, англ. RAM — Random Access Memory — память произвольного доступа, энергозависимая память) предназначено для записи, считывания и хранения программ, исходных данных, промежуточных и окончательных результатов. Используется для временного хранения информации. При выключении или перезагрузке компьютера все содержимое оперативной памяти (ОП) исчезает, поэтому рекомендуется периодически сохранять результаты своей деятельности на компьютере (обычно на жестком диске). Объем оперативной памяти является одной из важнейших характеристик компьютера. Типичные размеры ОП: 1 Гбайт — 4 Гбайт.

Под памятью произвольного доступа подразумевают ее свойство доступа к информации, которое не зависит от расположения в ней данных.

ОЗУ делятся на динамические (DRAM — Dynamic RAM), использующие конденсатор в качестве базового логического элемента, и статические (SRAM — Static RAM), использующие триггер как элемент памяти.

Динамические. Конденсатор — это элемент, способный накапливать и удерживать электрические заряды. Именно так (наличием или отсутствием зарядов) и кодируются биты. Недостатком данного типа памяти является процесс регенерации (восстановления) заряда, который отнимает время у центрального процессора, соответственно, уменьшается быстродействие.

Проблемы, связанные с памятью этого типа, вызваны тем, что она динамическая, т. е. должна постоянно регенерироваться (восстанавливаться), так как в противном случае электрические заряды в конденсаторах памяти будут «стекать» и данные будут потеряны. Достоинствами микросхем типа DRAM считается дешевизна их изготовления за счет использования конденсаторов и большая емкость.

Статические. Триггер как элемент управления построен на транзисторах — устройстве, которое служит для усиления, генерирования и преобразования электрических сигналов и, соответственно, не требует регенерации. Плюсом является и высокое быстродействие. Но поскольку транзистор обходится дороже в изготовлении и имеет большие размеры, чем конденсатор, очевидно, что в качестве основы для использования в динамической памяти он использоваться не может.

Несмотря на это, память типа SRAM находит свое применение в персональных компьютерах в качестве кэш-памяти.

2.3 Кеш-память

Кэш-память или по-другому память немедленного доступа интегрирована непосредственно в процессор. Контроллер кэша способен предугадывать, какие данные понадобятся процессору в ближайшее время. Естественно, что считывание информации, которая расположена в высокоскоростном буфере непосредственно на кристалле процессора, происходит гораздо быстрее, чем обращение к микросхемам ОЗУ, расположенным на материнской плате. Следует отметить, что из-за небольшого объема кэш-области (как правило, несколько десятков Мбайт) различают кэш-попадания и кэш-промахи. Понятно, что в случае кэш- попадания процессор быстро получает необходимые ему данные и не находится в состоянии ожидания, а вот в случае кэш-промаха процессор вынужден обратиться к оперативной памяти.

Внешнее запоминающее устройство

3.1 НЖМД (Накопитель на жестких магнитных дисках)

К внешним запоминающим устройствам (ВЗУ) относятся накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД, в том числе внешние), накопители на компакт-дисках (CD-ROM), DVD-накопители, Blu-Ray-накопители, флэш- накопители, магнитооптические накопители. Назначение ВЗУ — хранение больших объемов информации пользователя, запись и выдача хранимой информации по запросу в оперативное запоминающее устройство.

Жесткие магнитные диски Представленный впервые компанией IBM в 1956 г. накопитель на жестких магнитных дисках (HDD — Hard Disk Drive) позволяет хранить документы, фотографии, музыку, видео, программы, настройки операционной системы. Винчестер состоит из одной или нескольких пластин несъемного пакета жестких магнитных дисков, причем это устройство находится в едином герметичном корпусе, который называется HDA (Head Disk Assembly) — блок головок и дисков. Емкость винчестеров различна и составляет в среднем 160-750 Гбайт, хотя фирма Seagate уже выпустила жесткий диск объемом 3 Тб.

Информация на дисках записывается концентрическими кольцами — дорожками. В свою очередь, каждая дорожка разбита на определенное число секторов по 512 байт. Сектор является минимальным фрагментом, содержащим информацию. Совокупность дорожек, равноотстоящих от центра, на всех рабочих поверхностях пластин жесткого диска называется цилиндром.

Дорожки и сектора формируются в результате процедуры, которая называется форматированием. При форматировании несколько секторов объединяются в кластеры, и для операционной системы минимальным фрагментом является уже кластер. В рабочем состоянии над поверхностями диска движутся считывающие/записывающие головки. Чтобы головка получила доступ к нужной информации (сектору), ей нужно указать путь в виде номеров (Сторона/Дорожка/Сектор).

Жесткий диск обладает рядом характеристик, которые оказывают влияние, прежде всего, на скорость чтения/записи информации.

Скорость вращения диска — чем больше скорость вращения диска, тем больше скорость передачи данных.

Время поиска/время переключения головок — все магнитные головки диска находятся в каждый момент времени над одним и тем же цилиндром, и время переключения определяется тем, насколько быстро выполняется переключение между головками при чтении или записи.

Задержка позиционирования — после того, как головка оказывается над желаемой дорожкой, она ждет появления требуемого сектора на этой дорожке. Это время называется задержкой позиционирования и также измеряется в миллисекундах.

Время доступа к данным — общее время доступа к информации, которое определяется временем поиска нужной дорожки на диске и временем позиционирования внутри этой дорожки.

Кэш-память жесткого диска — у винчестера есть собственная буферная память, называемая кэш-памятью или просто кэшем. Организация обмена данными с кэшем важна для повышения быстродействия диска.

Важным параметром накопителя является используемая система обмена информацией между диском и материнской платой. Такая система называется интерфейсом жесткого диска.

Внешние (переносные) жесткие диски

Сегодня возможность хранения данных только на обычных жестких дисках ПК уже недостаточна для многих пользователей. Они хотят не только хранить любые данные, но и получить возможность брать их с собой в любое место. Поэтому можно определить следующие цели использования переносных HDD дисков:

Резервное копирование.

Как и любое электронное устройство, жесткий диск ПК в любой момент может выйти из строя, поэтому периодическое копирование информации является хорошим стилем работы пользователя.

Дополнительное устройство хранения.

Несмотря на значительные объемы современных стационарных жестких дисков, с течением времени происходит заполнение его архивами электронной почты, цифровыми фотографиями, музыкой, фильмами и т. д. Поэтому очевидно, что наличие дополнительного источника хранения информации очень уместно.