Дисковые накопители внешней памяти

Устройства памяти на дисках относятся к устройствам с прямым доступом. Быстрый доступ к любой части диска обеспечивается:

· быстрым вращением диска (гибкий – около 300 об/мин, жесткий – около 3600 об/мин);

· быстрое перемещение магнитной головки по диску (1/6 с – гибкий, 1/25–1/70 с – жесткий)

Информация записывается на магнитные диски (МД) и считывается магнитными головками вдоль концентрических окружностей – дорожек (треков). Количество дорожек на МД и их информационная емкость зависят от типа МД, конструкции накопителя на МД, качества магнитных головок и магнитного покрытия (число дорожек – 80 на каждой стороне; всего 2 стороны на 3-дюймовой дискете).

Конструктивно гибкие диски различаются на 3-дюймовые (89 мм) и 5,25-дюймовые (133 мм). Дискета изготавливается из гибкого пластика (лавсана), покрытого устойчивым ферролаком.

Каждая дорожка разбита на секторы. В одном секторе дорожки может быть помещено 128, 256, 512 или 1024 байта.

Данные на дисках хранятся в файлах, которые обычно отождествляются с участком (областью, полем) памяти на этих носителях информации.

Файл – это именованная область внешней памяти, выделенная для хранения массива данных.

Кластер – это минимальная единица информации на диске, состоящая из одного или нескольких смежных секторов дорожки.

Создаваемому файлу выделяется поле памяти, кратное определенному количеству кластеров. Кластеры, выделяемые файлу, могут находиться в любом свободном месте накопителя, и они не обязательно должны быть смежными. Файлы, хранящиеся в разбросанных на диске кластерах, называются фрагментированными.

Цилиндр – совокупность дорожек МД, находящихся на одинаковом расстоянии от центра – для пакета МД и двухсторонних дисков.

Форматирование диска – это создание структуры записи информации на ее поверхности: разметка дорожек, секторов и другой информации.

Накопители на ЖМД. Термин «винчестер» возник из жаргонного названия первой модели жесткого диска емкостью 16 КБ (IBM, 1973 г.), имевшей 30 дорожек по 30 секторов, что совпадало с калибром известного охотничьего ружья «винчестер».

В этих накопителях имеется один или несколько жестких дисков, изготовленных из сплавов алюминия или керамики и покрытых ферролаком, вместе с блоком магнитных головок, помещенных в герметичном корпусе. Диаметр дисков чаще всего 3,5 дюйма (89 мм), бывают также диаметры 5,25 дюйма (133 мм) и 1,8 дюйма (45 мм).

Для того чтобы получить на магнитном носителе структуру диска, необходимо выполнить процедуру низкоуровневого форматирования – запись на носитель служебной информации, которая определяет разметку на секторы и нумерует их. Форматирование низкого уровня предусматривает и маркировку дефектных секторов.

Дисковые интерфейсы:

· Integrated Device Electronics (IDE, 1988 г.), скорость передачи данных 5 – 10 МБ/с.

· EIDE – Enhanced IDE – до 16 МБ/с.

К материнской плате может быть подключено до 4-х устройств при помощи IDE и EIDE.

Small Computer System Interface: SCSI, SCSI–2, SCSI–3. Высокая скорость передачи данных – до 40 МБ/с, поддержка до 7 накопителей, высокая стоимость, сложность установки и настройки.

Для ускорения работы с НЖМД его следует кэшировать. Существуют как встроенный в дисковод кэш, так и может быть создана кэш-память программным путем в оперативной памяти (утилита Microsoft Smartdrive). При использовании кэш-памяти скорость обмена данными между МП и НЖМД может достичь 100 МБ/с.

В ЭВМ-серверах БД часто применяются дисковые массивы RAID (Redundant Array of Independent Discs) – матрица с резервируемыми независимыми дисками, в которых несколько накопителей на жестких дисках объединены в один большой логический диск. При этом используются основанные на введении информационной избыточности методы обеспечения достоверности информации, существенно повышающие надежность работы системы (после обнаружения искомая информация автоматически корректируется, а неисправный накопитель в режиме Plug and Play – вставляй и работай – заменяется исправным).

Дискооптическая память. В настоящее время существуют 3 основных вида оптической памяти:

· CD-ROM;

· DVD;

· Магнитооптические диски.

Работа всех этих устройств опирается на лазерную технологию. Лазер представляет собой сильно сфокусированный и точно управляемый световой луч. Когда информация записывается на оптический носитель, луч выжигает тот участок, который хранит логическую единицу и оставляет нетронутым участок, хранящий логический ноль (CD-R).

Система многократной записи первоначально называлась CD-E (CD-Eraseable), но затем название было сменено на CD-RW (CD-ReWritable). В CD-RW используется промежуточный слой из органической пленки, изменяющей под воздействием лазерного луча свое фазовое состояние с аморфного на кристаллическое и обратно, в результате чего меняется прозрачность слоя.

DVD выглядит как обычный CD. Однако возможностей у DVD гораздо больше. Диски DVD могут хранить в 26 раз больше данных по сравнению CD-ROM. Стандартный однослойный односторонний диск может хранить 4.7 Gb данных. Но DVD могут изготавливаться по двухслойному стандарту, который позволяет увеличить количество хранимых на одной стороне данных до 8.5 Gb. Кроме этого, диски DVD могут быть двухсторонними, что увеличивает емкость диска до 17 Gb.

В МО-дисках используется явление изменения поляризации в магнитном материале при его нагреве лучом лазера. После охлаждения его поляризация сохраняется. В зависимости от направления поляризации участка магнитного материала он интерпретируется как логический ноль или единица.