1 Внешняя (долговременная) память

1.2.2. Внешняя (долговременная) память Основной функцией внешней памяти компьютера являет­ся способность долговременно хранить большой объем инфор­мации (программы, документы, аудио- и видеоклипы и пр.). Устройство, которое обеспечивает запись/считывание инфор­мации, называется накопителем, или дисководом, а хранит­ся информация на носителях (например, дискетах). Магнитный принцип записи и считывания информации. В накопителях на гибких магнитных дисках (НГМД) и на­копителях на жестких магнитных дисках (НЖМД), или винчестерах, в основу записи информации положено намаг­ничивание ферромагнетиков в магнитном поле, хранение информации основывается на сохранении намагниченности, а считывание информации базируется на явлении электро­магнитной индукции. В процессе записи информации на гибкие и жесткие маг­нитные диски головка дисковода с сердечником из магнито- мягкого материала (малая остаточная намагниченность) пе­ремещается вдоль магнитного слоя магнитожесткого носителя (большая остаточная намагниченность). На магнит­ную головку поступают последовательности электрических импульсов (последовательности логических единиц и нулей), которые создают в головке магнитное поле. В результате по­следовательно намагничиваются (логическая единица) или не намагничиваются (логический нуль) элементы поверхности носителя. В отсутствие сильных магнитных полей и высоких темпе­ратур элементы носителя могут сохранять свою намагничен­ность в течение долгого времени (лет и десятилетий). При считывании информации при движении магнитной головки над поверхностью носителя намагниченные участки носителя вызывают в ней импульсы тока (явление электро­магнитной индукции). Последовательности таких импуль­сов передаются по магистрали в оперативную память компь­ютера.Гибкие магнитные диски. Гибкие магнитные диски поме­щаются в пластмассовый корпус. Такой носитель информа­ции называется дискетой. В центре дискеты имеется приспо­собление для захвата и обеспечения вращения диска внутри пластмассового корпуса. Дискета вставляется в дисковод, ко­торый вращает диск с постоянной угловой скоростью. При этом магнитная головка дисковода устанавливается на определенную концентрическую дорожку диска, на кото­рую и производится запись или с которой производится счи­тывание информации. Информационная емкость дискеты невелика и составляет всего 1,44 Мбайт. Скорость записи и считывания информации также мала (составляет всего око­ло 50 Кбайт/с) из-за медленного вращения диска (360 об./мин). В целях сохранения информации гибкие магнитные дис­ки необходимо предохранять от воздействия сильных маг­нитных полей и нагревания, так как такие физические воз­действия могут привести к размагничиванию носителя и потере информации.Жесткие магнитные диски. Жест­кий магнитный диск представляет собой несколько десятков дисков, размещенных на одной оси, заклю­ченных в металлический корпус и вращающихся с большой угловой скоростью. За счет гораздо большего количе­ства дорожек на каждой стороне ди­сков и большого количества дисков информационная емкость жесткого диска может в сотни тысяч раз превышать информационную емкость дискеты и достигать 150 Гбайт. Скорость записи и считывания информации с жестких дисков достаточно вели­ка (может достигать 133 Мбайт/с) за счет быстрого враще­ния дисков (до 7200 об./мин). В жестких дисках используются достаточно хрупкие и миниатюрные элементы (пластины носителей, магнитные головки и пр.), поэтому в целях сохранения информации и работоспособности жесткие диски необходимо оберегать от ударов и резких изменений пространственной ориентации в процессе работы.Оптический принцип записи и считывания информации. В лазерных дисководах CD-ROM и DVD-ROM используется оптический принцип записи и считывания информации. В процессе записи информации на лазерные диски для со­здания участков поверхности с различными коэффициента­ми отражения применяются различные технологии: от про­стой штамповки до изменения отражающей способности участков поверхности диска с помощью мощного лазера. Информация на лазерном диске записывается на одну спи­ралевидную дорожку (как на грампластинке), содержащую чередующиеся участки с различной отражающей способно­стью. При соблюдении правил хранения (в футлярах в верти­кальном положении) и эксплуатации (без нанесения цара­пин и загрязнений) оптические носители могут сохранять информацию в течение десятков лет. В процессе считывания информации с лазерных дисков луч лазера, установленного в дисководе, падает на поверх­ность вращающегося диска и отражается. Так как поверх­ность лазерного диска имеет участки с различными коэффи­циентами отражения, то отраженный луч также меняет свою интенсивность (логические 0 или 1). Затем отражен­ные световые импульсы преобразуются с помощью фотоэле­ментов в электрические импульсы и по магистрали переда­ются в оперативную память.Лазерные дисководы и диски. Лазерные дисководы используют оптический принцип чтения информации. На лазерных CD-ROM (CD — Compact Disk, компакт- диск) и DVD-ROM (DVD — Digital Video Disk, цифровой ви­деодиск) дисках хранится информация, которая была запи­сана на них в процессе изготовления. Запись на них новой информации невозможна, что отражено во второй части их названий: ROM (Read Only Memory — только чтение). Про­изводятся такие диски путем штамповки и имеют серебри­стый цвет. Информационная емкость CD-ROM диска может дости­гать 650 Мбайт, а скорость считывания информации в CD-ROM-накопителе зависит от скорости вращения диска. Первые CD-ROM-накопители были односкоростными и обес­печивали скорость считывания информации 150 Кбайт/с. В настоящее время широкое распространение получили 52-скоростные CD-ROM-накопители, которые обеспечивают в 52 раза большую скорость считывания информации (до 7,8 Мбайт/с). DVD-диски имеют гораздо большую информационную ем­кость (до 17 Гбайт) по сравнению CD-дисками. Во-первых, используются лазеры с меньшей длиной волны, что позволя­ет размещать оптические дорожки более плотно. Во-вторых, информация на DVD-дисках может быть записана на двух сторонах, причем в два слоя на одной стороне. Первое поколение DVD-ROM-накопителей обеспечивало скорость считывания информации примерно 1,3 Мбайт/с. В настоящее время 16-скоростные DVD-ROM-дисководы до­стигают скорости считывания до 21 Мбайт/с. Существуют CD-R и DVD-R-диски (R — recordable, запи­сываемый), которые имеют золотистый цвет. Информация на такие диски может быть записана, но только один раз. На дисках CD-RW и DVD-RW (RW — Rewritable, перезапи­сываемый), которые имеют «платиновый» оттенок, инфор­мация может быть записана многократно. Для записи и перезаписи на диски используются специ­альные CD-RW и DVD-RW-дисководы, которые обладают достаточно мощным лазером, позволяющим менять отра­жающую способность участков поверхности в процессе за­писи диска. Такие дисководы позволяют записывать и считывать информацию с дисков с различной скоростью. Например, маркировка CD-RW-дисковода «40x12x48» означает, что запись CD-R-дисков производится на 40-кратной скорости, запись CD-RW-дисков — на 12-крат- ной, а чтение — на 48-кратной скорости.Flash-память. Flash-память — это энергонезависимый тип памяти, позволяющий записывать и хранить данные в микросхемах. Карты flash-памяти не имеют в своем составе движущихся частей, что обеспечивает вы­сокую сохранность данных при их использовании в мо­бильных устройствах (порта­тивных компьютерах, циф­ровых камерах и др.) Flash-память представляет собой микросхему, помещен­ную в миниатюрный плоский корпус. Для считывания или записи информации карта памяти вставляется в специаль­ные накопители, встроенные в мобильные устройства или подключаемые к компьютеру через USB-порт. Информаци­онная емкость карт памяти может достигать 512 Мбайт. К недостаткам flash-памяти следует отнести то, что не су­ществует единого стандарта и различные производители из­готавливают несовместимые друг с другом по размерам и электрическим параметрам карты памяти.