Накопители на гибких магнитных данных (дискетах)

Классификация, история развития

Средства хранения информации (внешняя память)

Хранение информации в ПЭВМ осуществляется в устройствах внешней памяти, называемых еще накопителями. Их емкость обычно на 2-3 порядка превышает емкость оперативной памяти. Накопители могут размещаться внутри центрального блока ПЭВМ или выполняться в виде отдельных конструктивов, присоединяемых к машине специальными кабелями.

Накопители состоят из устройств - приводов и собственно носителей информации. Носители могут быть сменными (съемными) и несменными. По способу доступа к информации они делятся на устройства прямого и последовательного доступа. В ПЭВМ устройствами прямого доступа являются различные диски, последовательного - магнитные ленты.

По принципам записи/чтения носители делятся на магнитные, оптические, магнито-оптические и флеш-карты.

По видам носителей внешняя память разделяется на:

- накопители на флоппи-дисках (дискетах);

- накопители на несъемных жестких дисках (винчестерах);

- накопители на сменных жестких дисках;

- накопители на флеш-картах;

- накопители на оптических дисках;

- накопители на магнитооптических дисках;

- накопители на бобинных магнитофонных лентах;

- стримеры.

История развития устройств внешней памяти начинается задолго до появления не только ПЭВМ, но и первых ЭВМ. Правда, первоначально такие устройства использовали бумажные носители информации (перфокарты, позже - перфоленты). После появления первых ЭВМ начинается развитие устройств внешней памяти на магнитной ленте, которые с середины 50-х годов используются для хранения цифровой информации. История применения жестких дисков начинается с 1973 г., когда фирмой IBM был выпущен первый несъемный жесткий диск общей емкостью 16 Кбайт, содержащий 30 дорожек по 30 секторов на каждой. Его обозначение 30/30 совпадало с обозначением американской автоматической винтовки марки "Винчестер", откуда и пошло название для диска. Кстати, до разработки магнитных дисков, на ЭВМ использовались магнитные барабаны, информация на которых записывалась на боковой цилиндрической поверхности.

Массовое применение жестких дисков началось только после 1980 г., когда был выпущен винчестер 5.25" емкостью 5 Мбайт. Эти жесткие диски широко использовались в ПЭВМ первых поколений.

Накопители на сменных гибких дисках (флоппи-дисках или дискетах) первоначально использовались на мини-ЭВМ. Они имели диаметр 8" и были заключены в пластиковом конверте, внутри которого могли свободно вращаться. В 1976 г. появились односторонние дискеты диаметром 5.25" (133 мм) емкостью 160 Кбайт. Позднее магнитный слой стали наносить с двух сторон, емкость была доведена до 360 Кбайт, а с переходом на высокую плотность записи - до 1.2 Мбайт.

В 1980 г. фирма Sony разработала 3.5" дисковод и соответствующую дискету емкостью 720 Кбайт. Этот стандарт был принят американскими (ANSI), а затем и международными (ISO) организациями. С 1987 г. эти накопители стали устанавливаться в ПЭВМ фирмой IBM. Почти сразу емкость этих дискет была доведена до 1.44 Мбайт.

Идея создания стримера была предложена фирмой IBM в 1978 г. В ее основе заложен принцип инерционного режима работы лентопротяжного механизма. В отличие от старт-стопного режима, используемого на бобинных (катушечных) магнитофонах, где участки магнитной ленты между записями (19 мм) должны обеспечивать останов и разгон магнитофона для чтения (записи) очередного блока, в стримерах эти участки существенно уменьшены, а при остановках осуществляется прогон ленты назад, чтобы попасть на начало очередного блока. Это позволило значительно повысить емкость ленты и скорость передачи информации (правда, при условии, что данные передаются большими порциями).

В 1983 г. появляются стримеры с накопителями на 8 и 4-х мм магнитной ленте в специальных кассетах - картриджах. Их емкость сначала составляла 40 Мбайт, но уже в 1993 г. фирмами Sony и 3M начинают выпускаться стримеры емкостью соответственно 4 и 1.3 Гбайт для 8 и 4 мм ленты, а с 1997 г. фирма 3М выпускает картриджи емкостью 15 Гбайт.

В настоящее время размеры картриджей достигают нескольких Тбайт.

Использование эффекта Бернулли, уменьшающего давление в быстрых потоках, позволило разработать накопители с очень маленькими расстояниями между головкой чтения/записи и магнитным покрытием дискеты. Зазоры в 0.003 мкм позволили достигнуть уже в 1986 г. емкости носителей в 20 Мбайт, еще через 6 лет – 150 Мбайт, а в настоящее время - 230 Мбайт (при диаметре 5.25") и 100 Мбайт для 3.5" носителей.

Наряду с развитием накопителей со сменными гибкими дисками, начиная с 1982 г. идет активная разработка устройств со сменными жесткими дисками. Здесь принято 3 стандартных типоразмера: 5.25", 3.5" и 1.8" (последние - в спецификации PCIMCIA для notebook).

Емкость таких сменных дисков составляет 650 - 1300 Мбайт.

Накопители на гибких магнитных дисках, или иначе приводы дискет появились уже на самых первых ПЭВМ, но в настоящее время почти не используются. В них имеется два двигателя: один для вращения дискеты со скоростью 300-360 об/мин, другой для шагового перемещения головок чтения/записи с дорожки на дорожку в радиальном направлении. Головки касаются поверхности дискеты, в отличие от головок винчестера. По диаметру дискеты накопители делились на 5.25" и 3.5", а по количеству дорожек - на сорока- и восьмидесяти дорожечные.

Дискеты для накопителей, упомянутых выше, представляют собой тонкий гибкий пластиковый диск, покрытый с обеих сторон магнитным слоем. Этот диск помещен в жесткий конверт, в котором имеется большое отверстие для закрепления диска на шпинделе привода вращения, овальное отверстие или прикрытая заслонкой прорезь для головок чтения/записи и прорезь или отверстие для закрытия дискеты от записи.

Пластиковый корпус (конверт) изнутри покрыт специальным слоем, уменьшающим трение и собирающим пыль с поверхности дискеты. Несмотря на это, дискеты являются расходным материалом, и при интенсивном использовании в течение нескольких месяцев выходят из строя. Обычно дискеты используют или для кратковременной записи информации с целью переноса с машины на машину, или для хранения заархивированной информации, разработанной пользователем.

Емкость дискет определяется не только количеством дорожек, но и количеством секторов на каждой дорожке. Последние дискеты 3.5 дюйма имели 80 дорожек по 18 секторов на дорожке и плотность записи по радиусу - 135 дорожек на дюйм, а по дорожке – 17500 бит/дюйм. Это обеспечивало емкость 1440 Кбайт.

Логическая структура дискеты состоит из 4-х областей:

- загрузочный (boot) сектор - 0 номер.

- Таблица FAT (с копией) – 1..18 сектора

- Корневой каталог (Root) – 19..32 сектора

- область данных – 33..2879 сектора

В настоящее время дискеты почти не используются, так как вытеснены устройствами памяти на флеш-картах.