"Surfajte" po tvrdom disku. Vanjsko (dugoročno) pamćenje Prezentacija na temu

Trenutno su uobičajene tri vrste uređaja za pohranu podataka s magnetskim snimanjem informacija: tvrdi (neizmjenjivi) magnetski diskovi (HDD ili " tvrdi diskovi"), na savitljivim magnetskim diskovima (NGMD ili disketne jedinice) i na magnetskoj traci (NML ili vrpce).

HDD sadrži jedan ili više tvrdih aluminijskih ili staklenih diskova presvučenih slojem feromagnetskog materijala, koji su montirani na osovinu vretena. U načinu rada glave za čitanje ne dodiruju površinu ploča zbog tankog sloja zraka (frakcije mikrona) koji nastaje tijekom brze rotacije diskova. Brzina rotacije modernog tvrdi diskovi je 5400-15000 okretaja u minuti. Informacije se zapisuju na disk kao rezultat promjene orijentacije magnetskih domena na površini diska ispod glave za snimanje. Prvo kodirati informacije tvrdi diskovi korištena je MFM metoda 13 . U ovom slučaju, "1" se prevodi u kombinaciju "01", a "0" u kombinaciju "10" ako slijedi bit "0", ili u "00" ako slijedi bit "1", što ne daje više tri nule u nizu. Prilikom zapisivanja ovog niza na disk, logička "1" je kodirana promjenom magnetizacije u odgovarajućem području, a logička "0" je kodirana odsutnošću promjene (Sl. 16.3). To znači da jedan prijelaz magnetizacije odgovara 1-3 bita.

Riža. 16.3. MFM shema kodiranja

Nakon toga se počela koristiti shema kodiranja RLL 14. Algoritmi RLL osigurati kodiranu sekvencu tako da je duljina polja snimanja (broj bitova između prijelaza s "0" na "1" ili s "1" na "0") ograničena na određeni raspon. Parametri d i k određeni su modifikacijom algoritma (označeno RLL d,k). Za tvrdi diskovi koristi se RLL 2.7: 8 bitova podataka prekodirano je u 16 tako da u nizu nema manje od dvije niti više od sedam nula. Tada je uvedeno RLL 3.9 (Napredno RLL) i tako dalje. Većina modernih pogona koristi jednu ili drugu modifikaciju. RLL.

Površina magnetskog medija u svom izvornom obliku samo je magnetski premaz koji nije spreman za upotrebu. Struktura diska koja uključuje staze (koncentrične trake, ali koje su podijeljene sa svake strane ploče), cilindre (staze s obje strane ploče, raspoređene u krugove s istim radijusom) i sektore (odjeljci staze koji predstavljaju najmanji dio podataka koji se može promijeniti kao rezultat prepisivanja) formira se tijekom fizičkog formatiranja (niske razine). Tijekom ove operacije, kontroler pogona zapisuje servisne informacije na medij: sinkronizacijske bajtove koji označavaju početak svakog sektora, identifikacijska zaglavlja koja se sastoje od brojeva glave, sektora i cilindra, CRC bajtova kontrolne sume ( Ciklička provjera redundantnosti) i kodovi za otkrivanje grešaka ECC (Ispravak pogreške Kodirati); Istodobno, neispravni sektori također su označeni kako bi se spriječio pristup njima tijekom rada diska.

Sve moderno tvrdi diskovi podržava SMART tehnologiju (Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology), koja uključuje izvođenje interne dijagnostike tvrdi disk, koji određuje stanje motora, magnetskih glava, radnih površina medija i kontrolera.

Posebno su zanimljivi i pogoni s prijenosnim medijima: NGMD i NML (potonji se rjeđe koriste u stolnim sustavima).

Obično disketa ( disketa) je savitljiva plastična ploča presvučena feromagnetskim slojem. Ova se ploča nalazi u fleksibilnoj ili krutoj ovojnici koja štiti magnetski sloj od fizičkog oštećenja. Diskete se zapisuju i čitaju pomoću posebnog uređaja - disketne jedinice. Diskete obično imaju značajku zaštite od pisanja koja omogućuje pristup podacima samo za čitanje.

Prvu disketu od 200 mm (8 inča) s pripadajućim disketnim pogonom predstavio je IBM 1971. godine. Prvi IBM PC modeli koristili su diskete od 133 mm (5 inča). Godine 1982. Sony je predstavio 90 mm (3 inča) diskete i disk jedinice za njih. Ova vrsta disketa postala je raširena 1984. godine, kada je Apple koristio novi format za Macintosh računala. IBM je odlučio koristiti 3,5-inčne disketne jedinice tek 1987. godine u računalima serije PS/2. Najpopularniji formati disketa prikazani su u tablici. 16.3. Kod pisanja na disketu koristi se kodiranje MFM.

Interni pogoni povezani su pomoću sučelja SA-400, koje je ranih 1970-ih razvila tvrtka Shugart Associates. Sučelje spada u kategoriju sučelja na razini uređaja jer sadrži signale specifične za funkcije uređaja (Motor On - uključi motor, Index - prolazak indeksne oznake, Side 1 Select - odabir glave itd.) Sučelje omogućuje brzinu od oko 300 Kbps.

Dugoročnu pohranu korisničkih informacija osigurava vanjski uređaj za pohranu (ESD). Vanjska memorija uključuje: pogone tvrdog magnetskog diska (HDD), pogone disketa (FMD), magneto-optičke pogone kompaktnih diskova, pogone optičkih diskova, pogone magnetske trake itd.

Princip promjene magnetske indukcije nosača koristi se u pogonima “ Winchester"(HDD). Tvrdi diskovi su dizajnirani za trajnu pohranu informacija koje se koriste pri radu s računalom: programi operacijskog sustava, često korišteni programski paketi, uređivači dokumenata itd. (slika 6).

Riža. 6. Tvrdi disk.

Glavni parametri tvrdog diska (tvrdog diska) su: kapacitet diska, broj površina, brzina vretena, ugrađena cache memorija, sučelje.

Kapacitet diska . Za korisnika, tvrdi diskovi se međusobno razlikuju prvenstveno po kapacitetu, tj. koliko informacija stane na disk. Danas su računala uglavnom opremljena tvrdim diskovima od 80 GB ili više.

Informacije na magnetskim diskovima bilježe se duž koncentričnih staza i sektora koji nastaju na disku kao rezultat operacije formatiranja.

Prva velika računala, pa čak i prva osobna računala radila su bez tvrdog diska. U modernim upravljačkim računalima, programi se mogu "ukopčati" izravno u sklopove, a takva računala rade bez tvrdih diskova.

USB flash pogoni (flash kartice) koriste elektroničku trajnu memoriju koja se može prepisivati. Flash memorija je izgrađena na poluvodičkim elementima. Njegova raznolikost temeljena na ćelijama s NAND elementima (NAND) ima najveću gustoću i performanse.

Streamer (od engleskog streamer), također i magnetofon - uređaj za pohranu podataka koji se temelji na principu magnetskog zapisa na medij trake, sa sekvencijalnim pristupom podacima (slika 7); Načelo rada slično je kućnom magnetofonu.

Riža. 7. Streamer i uložak za njega.

CD čitač dizajniran za čitanje zapisa na CD-u. Prednosti uređaja su veliki kapacitet diska, brz pristup, pouzdanost, svestranost, niska cijena. Glavni koncept koji karakterizira rad ovog uređaja je brzina. Glavni nedostatak je nemogućnost snimanja informacija. Ovo zahtijeva druge uređaje.

Optički disk s neizbrisivim informacijama namijenjen samo uzastopnom čitanju od strane korisnika je CD-ROM ( Kompaktni disk – memorija samo za čitanje). CD-ROM pogon obično se koristi za pohranu komercijalnih programa i podataka. Ne možete dodavati ili brisati podatke na CD-ROM-u.

DVD-R i CD-R optičke diskove korisnik može zapisivati ​​više puta (svako snimanje naziva se sesijom), ali datoteke se ne mogu brisati s diska. Svaki unos je trajan. Snimanje na ovim diskovima provodi se zbog prisutnosti posebnog fotoosjetljivog sloja na njima, koji izgara pod utjecajem laserske zrake visoke temperature.

Možete zapisivati ​​datoteke na CD-RW disk više puta. Također možete izbrisati nepotrebne datoteke s diska kako biste oslobodili prostor i napisali dodatne datoteke. Na CD-RW disk se može pisati i brisati mnogo puta.

Riža. 8. Optički disk (CD ili DVD).

Jedan od glavnih parametara svake vrste računalne memorije je vrijeme pristupa memoriji, koje se definira kao minimalno vrijeme dovoljno za smještaj jedinice informacije u memoriju. Performanse uređaja za pohranu informacija su brzina čitanja i pisanja podataka u uređaju za pohranu. Karakteriziraju ga dva parametra: prosječno vrijeme pristupa i brzina prijenosa podataka.

Izravni pristup memoriji (DMA) način je razmjene podataka između uređaja ili između uređaja i glavne memorije (RAM) bez sudjelovanja središnje procesorske jedinice (CPU).

1.3 Magnetska pohrana

Podjela i glavne karakteristike pogona. Kao VSD koriste se uređaji koji se razlikuju po vrsti medija, načinu registracije i prirodi korištenja informacija, načinu pristupa itd.

Ovisno o vrsti nosača, razlikuju se VSD s pomičnim i nepokretnim nosačima. Ako pretraživanje, snimanje i čitanje informacija prati mehaničko kretanje medija, tada se takvi VSD-ovi nazivaju pogoni s pokretnim medijima (magnetski diskovi NMD), optički diskovi (ODD), magnetske vrpce (NMT). Ako se tijekom pretraživanja, pisanja ili čitanja ne dogodi nikakvo mehaničko pomicanje, tada je VSD pogon sa stacionarnim nosačem (pogoni temeljeni na cilindričnim magnetskim domenama - CMD). Rjeđe se volumetrijsko snimanje koristi u VSD-ovima - poluvodičkim memorijama, uređajima s nabojem.

Na temelju načina snimanja razlikuju se VCD s magnetskim i optičkim (magnetooptičkim) zapisom.

Po prirodi uporabe informacija - trajni memorijski uređaji, koji omogućuju samo čitanje informacija, memorijski uređaji s jednim upisivanjem (nakon čega samo čitanje) i višestrukim upisivanjem (proizvoljan broj zapisa i čitanja).

Prema načinu pristupa informacijama - pogoni sa sekvencijalnim i izravnim pristupom.

VZU se obično karakterizira sljedećim parametrima:

− kapacitet memorije;

− propusnost ili brzina čitanja i pisanja;

− vrijeme pristupa, tj. vremenski interval od trenutka zahtjeva do trenutka izdavanja blokade.

VSD gustoća snimanja b. Ovdje podrazumijevamo broj bitova informacija snimljenih na jedinici površine medija; Ovaj površinska gustoća. Postoje također uzdužna gustoća bl, bit/mm, tj. broj bitova po jedinici duljine medija duž vektora brzine, i unakrsna gustoća bq, bit/mm, tj. broj bitova po jedinici duljine medija u smjeru okomitom na vektor brzine.

Gustoća snimanja određuje geometrijske dimenzije pogona, njegove parametre performansi i kapacitet memorije.

Princip snimanja informacija na magnetskoj površini. Kao medij za pohranjivanje, uređaji za magnetsko snimanje koriste praškaste i galvanske prevlake nanesene na nemagnetski medij – podlogu. Dacron se koristi kao podloga za magnetske trake. Metoda snimanja/očitavanja u NML je kontaktna, magnetska glava je u mehaničkom kontaktu s magnetskim nosačem.

Magnetski diskovi i bubnjevi presvučeni su metalnim premazima na bazi nikla, kobalta, volframa, nanesenim galvanizacijom. Debljina premaza je od 0,01 do 1 mikrona.

Fleksibilni magnetski diskovi (floppy diskovi) izrezani su iz magnetskog filma. Floppy magnetic disk drives (FMD) također koriste kontaktnu metodu, za razliku od tvrdih magnetskih diskova (HDD) i tvrdih diskova, gdje je metoda pisanja-čitanja beskontaktna.

Za magnetiziranje pojedinih dijelova magnetske prevlake u svrhu snimanja koristi se magnetska glava ili blok magnetskih glava koji se sastoji od magnetske jezgre s razmakom i zavojnice induktora namotane na nju.

Pogoni za diskete. Uređaj (NGMD) (slika 1.19) uključuje GMD, pet glavnih sustava (pogonski mehanizam, mehanizam za pozicioniranje, mehanizam za centriranje i pričvršćivanje, sustav upravljanja i nadzora, sustav za snimanje-čitanje) i tri posebna senzora (senzor otvora indeksa, senzor zabrane pisanja). , staza senzora 00).

Korisna površina diska je skup tragova koji se nalaze na određenom koraku. Numeriranje staza počinje izvana (nulta staza). Položaj staze 00 određuje se u pogonu pomoću posebnog fotoelektričnog senzora. Sama staza je podijeljena na zasebne dijelove snimanja jednake duljine - sektore. Početak odjeljaka za čitanje i pisanje na stazama određen je posebnim okruglim indeksnim otvorom na disku. Kada indeksna rupa prođe ispod odgovarajućeg prozora kasete dok se disk rotira, drugi fotoelektrični senzor generira kratki električni impuls koji detektira položaj početka staze.

U HDMI-ju se koriste dvije glavne metode snimanja: metoda frekvencijske modulacije (FM) i modificirana FM metoda.

Adapteri za pogon disketa. Adapter plutajućeg pogona prevodi naredbe koje dolaze iz BIOS ROM-a u električne signale koji upravljaju plutajućim pogonom, a također pretvara tok impulsa očitanih s diskete u informacije koje percipira PC. Strukturno, elektronička oprema adaptera može se postaviti na matičnu ploču. Jedna od opcija za izradu blok dijagrama pogonskog adaptera s ravnom stopom prikazana je na slici 1.20.

Glavni funkcionalni blok adaptera plovnog pogona je regulator plovnog pogona, koji je obično strukturno implementiran u obliku LSI (integrirani krugovi 8272 Intel, 765 NEC, itd.). Ovaj kontroler osigurava kontrolu nad radom pogona plovka i određuje uvjete razmjene sa središnjim procesorom.

Kontroler plovnog pogona izvodi sljedeći skup naredbi: pozicioniranje, formatiranje, čitanje, pisanje, provjera statusa plovnog pogona itd. Svaka naredba se izvršava u tri faze: pripremnoj, izvedbenoj i završnoj.

Zip pogoni.Zip pogoni dostupni su u internim SCSI i ATAPI modelima i vanjskim uređajima povezanim preko paralelnog porta ili SCSI i USB sučelja. Zip diskovi imaju maksimalni kapacitet od 250 MB (podržavaju ga svi pogoni osim USB modela). Maksimalna brzina prijenosa prvih Zip modela dosegla je 1,4 MB/s, uz prosječno vrijeme pristupa od oko 30 ms. Novi modeli su malo brži. Što se tiče njihovih brzinskih karakteristika, oni su usporedivi s, recimo, modernim CD-RW pogonima za snimanje, malo su im inferiorni u brzini čitanja i vremenu pristupa disku, ali su bolji od njih u brzini pisanja.

Druga opcija za prijenosne pogone koji se temelje na upotrebi mekih magnetskih diskova je takozvana floptic tehnologija. Ovo rješenje podrazumijeva da se pozicioniranje glave za čitanje/pisanje provodi pomoću laserske zrake na servisnoj stazi (servo-stazi), a same operacije čitanja i pisanja provode se standardnom magnetskom metodom.

Moderni uređaji imaju brzinu prijenosa podataka od 1,1 MB/s (ATAPI). Za SCSI pogone ta je brojka još veća - do 4 MB.

Streamers.Koriste se za arhiviranje ili backup jer koriste magnetsku vrpcu kao medij za pohranu. (lavsan, poliesterski ili acetatni film), obložen ferolakom nanesenim u magnetskom polju za usmjeravanje ravnih domena duž osi lakog magnetiziranja.

Ovisno o vrsti pogona i, sukladno tome, medija, koriste se vrpce različitih širina i duljina, od 3,61 mm za mini-kazete do 35 mm za kolute (kolut). Najčešće korištena traka je širine 12,7 mm; S većom širinom dolazi do izobličenja trake i blok magnetskih glava postaje kompliciraniji. Postavljanje informacija ovisi o širini trake. Na uskim vrpcama informacije se snimaju u serijskom kodu, na širokim vrpcama - paralelno. Također se koristi snimanje u paralelno-serijski kod.

Slika 1.21 prikazuje smještaj informacija na ML tijekom serijsko-paralelnog snimanja na 11 staza. Svaka staza ima vlastitu magnetsku glavu: 8 informacijskih glava, sinkropulsnu glavu i zonsku početnu glavu.Najviše vremena troši se na traženje zone - može doseći nekoliko minuta ovisno o položaju željene zone na vrpci. Mehanizmi za transport trake osiguravaju napredovanje trake brzinama od 0,9 do 6,3 m/s. a brzina razmjene informacija od 30 KB/s do 1,5 MB/s. Kako bi se osiguralo brzo pokretanje i zaustavljanje trake, NML transportni mehanizam trake ima vakuumske stupce, koji su međuspremnici koji sadrže određenu količinu trake u obliku kompenzacijske petlje.

A) postavljanje zona proizvoljne duljine na vrpcu;

b) postavljanje informacija u zoni

Slika 1.21 - Postavljanje informacija u serijsko-paralelnom obliku postavljanja informacija na NML magnetsku vrpcu

NML kontroleri obavljaju funkcije upravljanja načinima rada pogona prema naredbama primljenim od računala. NML kontroleri su standardizirani i omogućuju povezivanje do 8 pogona različitih tipova u bilo kojoj kombinaciji na računalni kanal.

NML su povezani s kontrolerom pomoću standardnog sučelja. Najčešće se koriste 8 kontrolnih sabirnica, 4 sabirnice statusne zastavice i 8 sabirnica odgovora. Upravljačke sabirnice i sabirnice značajki zajedničke su svim NML-ovima spojenim na kontroler.

Optički i magneto-optički uređaji za pohranu podataka. Optički vanjski memorijski uređaji imaju visoku gustoću zapisa informacija, nekoliko redova veličine veću od gustoće magnetskih memorijskih uređaja, budući da je za registraciju jednog bita potreban dio na mediju s dimenzijama reda valne duljine svjetlosti emitirane laserom ( oko 0,5 mikrona) je dovoljno. Ova vrsta vanjske memorije ima visoke performanse i pouzdanost.

Kako snimanje na optički medij - optički disk, tako i reprodukcija s njega provode se laserskom zrakom. Laseri su sposobni generirati i pojačati elektromagnetske oscilacije u rasponima od 0,4 mm...0,78 mikrona (infracrveni dio optičkog spektra, to su maseri), 0,78...0,38 mikrona (valovi vidljive svjetlosti) i 0,38 ..2 nm (ultraljubičasti dio spektra).

Digitalni optički disk sastoji se od radnog (zapisnog, informacijskog) sloja, na koji je nanesen informacijski signalgram u obliku određenih izmjena njegovih stanja, i podloge na kojoj se taj radni sloj nalazi. Slika 1.22 prikazuje dizajn Philipsovog dvostranog CD-a u kojem su dva prozirna pozadinska sloja spojena zajedno da tvore zatvoreni prostor za radne slojeve.

Slika 1.22 - Dizajn dvostranog optičkog diska

Postoji reflektirajući zrcalni sloj i zračni raspor. Podloga je izrađena od plastike. Kao materijal radnog sloja koriste se telur i njegove legure, legura selena, indija, bakra, aluminija, nikla i cinka.

Izvedba optičke glave namijenjene upisivanju i čitanju diskova prikazana je na slici 1.23. Najčešći CD-i su promjera 119 mm (4,7 inča). Disk za jednokratno pisanje ovog promjera sadrži 550 ili 680 MB. Također se proizvode diskovi promjera 80 mm i kapaciteta 200 MB.

Slika 1.23 - Optička glava kombiniranog tipa za višekratno zapisive diskove

Uređaji za snimanje rade u tri načina. U načinu rada s jednom sesijom, cijeli disk mora biti zapisan u jednom prolazu bez prekida. Način rada s više sesija omogućuje vam snimanje podataka tijekom nekoliko sesija, zbog čega se informacije na disku prikazuju u obliku zasebnih volumena, koji podsjećaju na logičke particije na tvrdom disku, a inkrementalni način rada omogućuje snimanje dijela podatke, zaustavite i zatim nastavite snimanje.

OSD optičkog diska sastoji se od dva dijela: pogona optičkog diska (ODS) i kontrolnog uređaja (CU), prikazanog na slici 1.24.

Slika 1.24 - Generalizirani blok dijagram OSD-a optičkog diska

Pogon provodi procese snimanja, pohranjivanja, čitanja, brisanja i dohvaćanja informacija.

Odnos između upravljačke jedinice i gcd-aprovodi se preko sabirnica: naredbe, status, adrese i duž linija: podaci o snimanju, podaci o reprodukciji, sinkronizacija podataka o reprodukciji.

Kanal za snimanje- reprodukcija (KZV) je dio informacijskog kanala VZU na OD. Uz njegovu pomoć ostvaruje se snimanje i reprodukcija informacija na OD. Sastoji se od optičkog i električnog dijela. Optički dio kanala naziva se optička glava (OG).

Elektrotehnički dio KZV tijekom procesa snimanja pretvara informacijske signale koji dolaze iz kontrolera u oblik prikladan za snimanje na OD, te izravno upravlja provedbom procesa snimanja mijenjajući intenzitet laserske zrake koja pada na točku snimanja OD u skladu s informacijama signali. Tijekom reprodukcije, električni dio KZV-a obrađuje električne signale koji dolaze iz fotodetektora: generira, detektira, prepoznaje i prenosi ih na upravljač.

MO pogoni velike brzine koriste veliku međuspremničku memoriju (od 4 MB) u načinima pisanja i čitanja.

Sustav za pronalaženje informacija u GCD-u uključuje pozicioner optičke glave, OD pogon i, u slučaju GCD-a s više diskova, sustav za pohranu, odabir i promjenu OD-ova.

OG pozicioner se koristi za pomicanje OG na zadanu OD stazu i zadržavanje svjetlosne zrake na stazi tijekom snimanja i reprodukcije.

Slika 1.25 prikazuje blok dijagram CD ROM-a.

Slika 1.25 - Blok dijagram CD-ROM-a

Spoj:

- sustav kontrole rotacije servo diska;

- Servo sustav za pozicioniranje za laserski uređaj za očitavanje;

- servo sustav autofokusa;

- servo sustav radijalnog praćenja;

- sustav čitanja;

- upravljački krug laserske diode.

Sustav kontrole rotacije servo diska osigurava konstantnu linearnu brzinu staze za čitanje na disku u odnosu na lasersku točku. Karakteristični znakovi ispravnog rada su jasno vidljive faze:

– početak i ubrzanje rotacije diska;

– stacionarno stanje rotacije;

– interval kočenja do potpunog zaustavljanja;

– izvadite disk pomoću nosača i izvadite ga iz pogona.

Slika 1.26 prikazuje strukturu veza optičko-elektroničkog sustava za očitavanje informacija.

Slika 1.26 - Struktura veza optičko-elektroničkog sustava

čitanje informacija

Servo sustav za pozicioniranje glave za čitanje informacija osigurava nesmetan pristup glave zadanoj stazi za snimanje s greškom koja ne prelazi polovicu širine staze u modovima traženja tražene informacije i normalne reprodukcije. Servo sustav radijalnog praćenja osigurava da laserska zraka ostane na stazi i pruža optimalne uvjete za očitavanje informacija.

Praćenje i kontrola okomitog kretanja leće za fokusiranje provodi se pod utjecajem servofokusa. Ovaj sustav osigurava precizno fokusiranje laserske zrake tijekom rada na radnoj površini diska.

Sustav za očitavanje informacija sadrži fotodetektorsku matricu i diferencijalna pojačala signala. O normalnom radu ovog sustava može se suditi po prisutnosti visokofrekventnih signala na njegovom izlazu kada se disk okreće.

Sustav upravljanja laserskom diodom osigurava nazivnu struju pobude diode u načinu pokretanja diska i čitanja informacija. Znak normalnog rada sustava je prisutnost RF signala amplitude oko 1 V na izlazu sustava za očitavanje.

VZU na materijalima koji sadrže CMD. Cilindrične magnetske domene (CMD) su izolirana jednoliko magnetizirana područja magneta u obliku kružnih cilindara, u kojima je smjer vektora magnetizacije suprotan smjeru magnetizacije ostatka magneta.

Za izradu CMD-ova u praksi se koriste tanke planparalelne ploče na podlozi - filmovi (debljine od 1 do 100 mikrona) magnetskih materijala s anizotropijom induciranom tijekom proizvodnog procesa, koji imaju nisku zaostalu indukciju reda veličine 0,01 - 0,02 tesla.

VCU temeljen na holografiji. Korištenje laserske tehnologije za unos, pohranu i izlaz informacija u obliku trodimenzionalnih slika omogućilo je stvaranje medija za holografski prikaz (SD). Memorijski kapacitet holografskih memorija praktički je neograničen: teoretski ostvariva gustoća zapisa pomoću dvodimenzionalnih holograma je 410 8 bita/cm2, a pomoću volumetrijskih holograma - 41012 bita/cm 3 .

Prezentacija na temu: Magnetski princip snimanja/čitanja informacija

1 od 13

Prezentacija na temu:

Slajd br

Opis slajda:

Slajd br

Opis slajda:

Magnetski princip snimanja i očitavanja informacija Za dugotrajnu pohranu informacija, njihovo nakupljanje i prijenos s koljena na koljeno koriste se materijalni nositelji informacija. Materijalna priroda nositelja informacija može biti različita: molekule DNA koje pohranjuju genetske informacije; papir na kojem su pohranjeni tekstovi i slike; magnetska vrpca na kojoj su pohranjene audio informacije; fotografski i filmski filmovi na kojima su pohranjeni grafički podaci; memorijski čipovi, magnetski i laserski diskovi na kojima se pohranjuju programi i podaci u računalu itd.

Slajd br

Opis slajda:

Zapis/čitanje informacija U procesu upisa informacija na diskete i tvrde magnetske diskove, glava pogona s jezgrom od mekog magnetskog materijala (niska zaostala magnetizacija) kreće se po magnetskom sloju tvrdog magnetskog medija (visoka zaostala magnetizacija). Tijekom procesa snimanja informacija magnetskoj glavi se šalju nizovi električnih impulsa (nizovi logičkih jedinica i nula) koji stvaraju magnetsko polje u glavi. Kao rezultat toga, elementi površine nosača su sekvencijalno magnetizirani (logička jedinica) ili nisu magnetizirani (logička nula). Kod čitanja informacija, naprotiv, magnetizirana područja nosača uzrokuju strujne impulse u magnetskoj glavi (fenomen elektromagnetske indukcije). Nizovi takvih impulsa prenose se autocestom u RAM računala.

Slajd br

Opis slajda:

Tvrdi magnetski diskovi Pogon tvrdog magnetskog diska, HDD, tvrdi disk, tvrdi disk, HDD, HMDD ili tvrdi disk, (engleski Hard (Magnetic) Disk Drive, HDD, HMDD) je trajni, prepisivi računalni uređaj za pohranu. To je glavni uređaj za pohranu podataka u gotovo svim modernim računalima. Za razliku od “floppy” diska (floppy diska), podaci u pogonu tvrdog diska su snimljeni na tvrdim (aluminijskim ili staklenim) pločama presvučenim slojem feromagnetskog materijala, najčešće krom dioksida.

Slajd br

Opis slajda:

Karakteristike Kapacitet - količina podataka koju pogon može pohraniti. Kapacitet modernih uređaja doseže 2000 GB. Fizička veličina (form faktor) - gotovo svi moderni (2002-2008) pogoni za osobna računala i poslužitelje veličine su 3,5 ili 2,5 inča. Vrijeme slučajnog pristupa je vrijeme tijekom kojeg je zajamčeno da tvrdi disk izvodi operaciju čitanja ili pisanja na bilo kojem dijelu magnetskog diska. Brzina vretena je broj okretaja vretena u minuti. Pouzdanost se definira kao srednje vrijeme između kvarova. Broj I/O operacija u sekundi - za moderne diskove to je oko 50 op./sek s nasumičnim pristupom pogonu i oko 100 op./s sa sekvencijalnim pristupom.

Slajd br

Opis slajda:

Značajke Potrošnja energije je važan faktor za mobilne uređaje. Razina buke - buka koju proizvodi mehanika pogona tijekom njegovog rada. Otpornost na udarce (engl. G-shock rating) - otpornost pogona na iznenadne skokove tlaka ili udarce, mjerena u jedinicama dopuštenog preopterećenja u uključenom i isključenom stanju. Brzina prijenosa podataka (engleski Transfer Rate): Zona unutarnjeg diska: od 44,2 do 74,5 MB/s Zona vanjskog diska: od 60,0 do 111,4 MB/s Volumen međuspremnika: Međuspremnik je međumemorija namijenjena izglađivanju razlika u čitanju/pisanju i prijenosu brzine preko sučelja.

Slajd br

Opis slajda:

Tvrdi disk sastoji se od sljedećih glavnih komponenti: kućišta izrađenog od izdržljive legure, stvarnih tvrdih diskova (ploča) s magnetskim premazom, glavne jedinice s uređajem za pozicioniranje, električnog pogona vretena i elektroničke jedinice. Uređaj za pozicioniranje glave sastoji se od stacionarnog para jakih, obično neodimijskih, trajnih magneta i zavojnice na pomičnom bloku glave. Suprotno uvriježenom mišljenju, tvrdi diskovi nisu zapečaćeni. Unutarnja šupljina tvrdog diska komunicira s atmosferom kroz filter koji može uhvatiti vrlo male (nekoliko mikrona) čestice. Ovo je neophodno za održavanje konstantnog tlaka unutar diska kada temperatura kućišta varira.

Slajd br

Opis slajda:

Princip rada: Princip rada tvrdih diskova sličan je principu magnetofona. Radna površina diska pomiče se u odnosu na glavu za čitanje (na primjer, u obliku induktora s razmakom u magnetskom krugu). Kada se izmjenična električna struja dovodi (tijekom snimanja) u zavojnicu glave, rezultirajuće izmjenično magnetsko polje iz razmaka glave utječe na feromagnet površine diska i mijenja smjer vektora magnetizacije domene ovisno o jačini signala. Tijekom očitavanja, kretanje domena na razmaku glave dovodi do promjene magnetskog toka u magnetskom krugu glave, što dovodi do pojave izmjeničnog električnog signala u zavojnici zbog učinka elektromagnetske indukcije.

Slajd br

Opis slajda:

Plastične diskete Prve diskete bile su savitljive plastične ploče promjera 8 inča, presvučene željeznim oksidom i smještene u zaštitni omotač, na koji je iznutra bila zalijepljena posebna krpa koja je čistila površinu diska dok se vrtio. . Ove davno zastarjele diskete IBM je izdao 1971. godine posebno za računala s operativnim sustavom System 370. Doista, obojeni plastični kvadrati sa stranicom od 3,5 inča (tako izgleda većina modernih disketa) na prvi pogled nemaju ništa. zajedničko s njegovim imenom, međutim, treba imati na umu da se ovaj izraz odnosi na predmet koji je proizveden prije mnogo godina, a sada je dugo bio skriven od pogleda i smješten u plastičnu kutiju. Prve diskete bile su savitljive plastične ploče promjera 8 inča.

Slajd br

Opis slajda:

Kako su računala postajala sve kompaktnija, tako su postajali i diskovi. Disketa od 5,25 inča predstavljena je 1976. godine. Kažu da njegove dimenzije odgovaraju veličini koktel salveta koje koriste programeri koji su u jednom od bostonskih barova raspravljali o detaljima novog projekta. Danas su najpopularnije diskete promjera 3,5 inča, koje je Sony Corporation izdala 1981. godine. Iako se više ne koriste za prijenos datoteka s jednog računala na drugo, većina strojeva i dalje je opremljena pretincima za smještaj ovih malih pogona. Kao rezultat toga, neki mudri (ili, obrnuto, ludi) korisnici i dalje nastavljaju kopirati sadržaj svojih tvrdih diskova na diskete.

Logički uređaj Informacije se bilježe duž koncentričnih staza (staza), koje su podijeljene u sektore. Broj staza i sektora ovisi o vrsti i formatu diskete. Sektor pohranjuje minimalnu količinu informacija koje se mogu pisati ili čitati s diska. Kapacitet sektora je konstantan i iznosi 512 bajtova.

Slajd br

Opis slajda:

Princip rada Disketa se ugrađuje u disketni pogon, automatski fiksira u njemu, nakon čega se pogonski mehanizam vrti do brzine vrtnje od 360 min-1. Sama disketa se okreće u pogonu, ali magnetske glave ostaju nepomične. Disketa se okreće samo kada joj se pristupi. Pogon je povezan s procesorom preko kontrolera diskete.

Vanjsko (dugoročno) pamćenje

Glavna funkcija vanjske memorije računala je mogućnost dugotrajne pohrane velike količine informacija (programa, dokumenata, audio i video zapisa itd.). Naziva se uređaj koji omogućuje snimanje/čitanje informacija uređaj za pohranu, ili disk, a podaci su pohranjeni na medijima(na primjer, diskete).

Magnetski princip snimanja i očitavanja informacija. U pogonima za diskete (FMD) i tvrdim magnetskim diskovima (HDD), odnosno tvrdim diskovima, snimanje informacija temelji se na magnetizaciji feromagneta u magnetskom polju, pohranjivanje informacija temelji se na očuvanju magnetizacije, a čitanje informacija temelji se na o fenomenu elektromagnetske indukcije.

U procesu snimanja informacija na savitljive i tvrde magnetske diskove, glava pogona s jezgrom od mekog magnetskog materijala (niska rezidualna magnetizacija) kreće se duž magnetskog sloja tvrdog magnetskog medija (visoka rezidualna magnetizacija). Magnetska glava prima sekvence električnih impulsa (sekvence logičkih jedinica i nula), koji stvaraju magnetsko polje u glavi. Kao rezultat toga, elementi površine nosača su sekvencijalno magnetizirani (logička jedinica) ili nisu magnetizirani (logička nula).

U nedostatku jakih magnetskih polja i visokih temperatura, elementi nosača mogu zadržati svoju magnetizaciju dugo vremena (godinama i desetljećima).

Prilikom očitavanja informacija kada se magnetska glava kreće po površini nosača, magnetizirana područja nosača uzrokuju strujne impulse u njemu (fenomen elektromagnetske indukcije). Nizovi takvih impulsa prenose se autocestom u RAM računala.

Fleksibilni magnetski diskovi. Fleksibilni magnetski diskovi smješteni su u plastično kućište. Ovaj medij za pohranjivanje naziva se disketa. U središtu diskete nalazi se naprava za hvatanje i rotiranje diska unutar plastičnog kućišta. Disketa se umetne u pogon diska, koji disk rotira konstantnom kutnom brzinom.

U ovom slučaju, magnetska glava pogona diska postavljena je na određenu koncentričnu stazu diska, na koju se upisuju informacije ili s koje se informacije čitaju. Informacijski kapacitet diskete je mali i iznosi samo 1,44 MB. Brzina zapisivanja i čitanja informacija također je mala (samo oko 50 KB/s) zbog spore rotacije diska (360 okretaja u minuti).

Kako bi se sačuvale informacije, fleksibilni magnetski diskovi moraju biti zaštićeni od izlaganja jakim magnetskim poljima i toplini, jer takvi fizički učinci mogu dovesti do demagnetizacije medija i gubitka informacija.

Tvrdi magnetski diskovi. Tvrdi magnetski disk sastoji se od nekoliko desetaka diskova postavljenih na jednoj osi, zatvorenih u metalnom kućištu i rotirajućih velikom kutnom brzinom (slika 4.6).

Zbog puno većeg broja staza sa svake strane diskova i velikog broja diskova, informacijski kapacitet tvrdog diska može biti stotinama tisuća puta veći od informacijskog kapaciteta diskete i dosegnuti 150 GB. Brzina pisanja i čitanja informacija s tvrdih diskova prilično je visoka (može doseći 133 MB/s) zbog brze rotacije diskova (do 7200 okretaja u minuti).

Riža. 4.6. Tvrdi magnetski disk

Tvrdi diskovi koriste prilično krhke i minijaturne elemente (medijske ploče, magnetske glave itd.), stoga, radi očuvanja informacija i performansi, tvrdi diskovi moraju biti zaštićeni od udaraca i naglih promjena u prostornoj orijentaciji tijekom rada.

Optički princip snimanja i očitavanja informacija. Laserski CD-ROM i DVD-ROM pogoni koriste optički princip snimanja i čitanja informacija.

U procesu snimanja informacija na laserske diskove koriste se različite tehnologije za stvaranje površina s različitim koeficijentima refleksije: od jednostavnog utiskivanja do promjene refleksije područja površine diska pomoću snažnog lasera. Informacije na laserskom disku snimaju se na jednu stazu spiralnog oblika (kao na gramofonskoj ploči), koja sadrži izmjenične dijelove s različitim reflektivnošću.

Podložno pravilnom skladištenju (u kućištima u okomitom položaju) i radu (bez nanošenja ogrebotina ili kontaminacije), optički mediji mogu čuvati informacije desetljećima.

U procesu čitanja informacija s laserskih diskova, laserska zraka instalirana u disk jedinici pada na površinu rotirajućeg diska i reflektira se. Budući da površina laserskog diska ima područja s različitim koeficijentima refleksije, reflektirana zraka također mijenja svoj intenzitet (logička 0 ili 1). Zatim se reflektirani svjetlosni impulsi pomoću fotoćelija pretvaraju u električne impulse i prenose autocestom do RAM-a.

Laserski pogoni i diskovi. Laserski pogoni (CD-ROM i DVD-ROM - sl. 4.7) koriste optički princip čitanja informacija.

Laserski CD-ROM (CD - Compact Disk) i DVD-ROM (DVD - Digital Video Disk) diskovi pohranjuju podatke koji su na njih snimljeni tijekom procesa proizvodnje. U njih je nemoguće upisati nove informacije, što se odražava u drugom dijelu njihovih naziva: ROM (Read Only Memory). Takvi diskovi se proizvode žigosanjem i imaju srebrnu boju.

Informacijski kapacitet CD-ROM pogona može doseći 650 MB, a brzina čitanja informacija u CD-ROM pogonu ovisi o brzini rotacije diska. Prvi CD-ROM pogoni bili su jednobrzinski i omogućavali su čitanje informacija brzinom od 150 KB/s. Trenutno su naširoko korišteni CD-ROM pogoni s 52 brzine koji omogućuju 52 puta veću brzinu čitanja informacija (do 7,8 MB/s).

DVD-ovi imaju puno veći informacijski kapacitet (do 17 GB) u usporedbi s CD-ima. Prvo se koriste laseri kraćih valnih duljina, što omogućuje gušće postavljanje optičkih tragova. Drugo, informacije na DVD-u mogu se snimati na dvije strane, s dva sloja na jednoj strani.

Riža. 4.7. CD-ROM i DVD-ROM

Prva generacija DVD-ROM pogona pružala je brzine čitanja informacija od približno 1,3 MB/s. Trenutno DVD-ROM pogoni sa 16 brzina postižu brzine čitanja do 21 MB/s.

Postoje CD-R i DVD-R diskovi (R - recordable) koji su zlatne boje. Informacije na takve diskove mogu se pisati, ali samo jednom. Na CD-RW i DVD-RW diskovima (RW - ReWntable, rewritable), koji imaju "platinastu" nijansu, informacije se mogu snimati mnogo puta.

Za snimanje i prepisivanje na diskove koriste se posebni CD-RW i DVD-RW pogoni koji imaju prilično snažan laser koji vam omogućuje promjenu refleksije površina tijekom procesa snimanja. Ovi pogoni omogućuju pisanje i čitanje informacija s diskova različitim brzinama. Na primjer, CD-RW pogon s oznakom "40x12x48" znači da se CD-R diskovi zapisuju brzinom od 40x, CD-RW diskovi se zapisuju brzinom od 12x, a CD-RW diskovi se čitaju brzinom od 48x.

Brza memorija. Flash memorija je trajna vrsta memorije koja omogućuje zapisivanje i pohranjivanje podataka na čipove. Flash memorijske kartice (Sl. 1.8) ne sadrže pokretne dijelove, što osigurava visoku sigurnost podataka kada se koriste u mobilnim uređajima (prijenosna računala, digitalne kamere, itd.).

Riža. 4.8. Flash memorijske kartice

Flash memorija je čip smješten u minijaturnom ravnom kućištu. Za čitanje ili pisanje informacija, memorijska kartica se umetne u posebne pogone ugrađene u mobilne uređaje ili spojena na računalo putem USB priključka. Informacijski kapacitet memorijskih kartica može doseći 512 MB.

Nedostaci flash memorije uključuju činjenicu da ne postoji jedinstveni standard i da različiti proizvođači proizvode memorijske kartice koje su međusobno nekompatibilne u veličini i električnim parametrima.

Pitanja za razmatranje

1. Koja su osnovna pravila za pohranjivanje i korištenje raznih vrsta medija za pohranu?

Praktični zadaci

4.4. Sastavite usporednu tablicu glavnih parametara uređaja za pohranu informacija (kapacitet, brzina razmjene, pouzdanost pohrane informacija, cijena pohrane jednog megabajta).