Накопители на гибких магнитных и на оптических дисках

Накопители на гибких магнитных дисках

Накопители на гибких магнитных и на оптических дисках

Накопители нагибких магнитных дисках (НГМД,флоппи-дисководы, FloppyDrive,FDD)– устройства, предназначенные длязаписи и чтения информации с гибкихмагнитных дисков (ГМД, дискет). Дискетыпозволяют переносить документы ипрограммы с одного компьютера на другой,а также хранить данные, не используемыепостоянно на компьютере.

На гибком магнитномдиске магнитный слой наносится на гибкуюоснову. Используемые в ПК ГМД имеютформ-фактор 5,25 дюйма (133 мм) и 3,5 дюйма(89 мм). Емкость ГМД колеблется в пределахот 180 Кбайт до 2,88 Мбайт.

Накопители на оптических дисках

Появившийся в 1982году благодаря фирмам Philipsи Sonyоптический компакт-диск произвелкардинальный переворот в областиперсональных компьютеров и индустрииразвлечений.

Компакт-диски расширилисферу применения инфор­мационныхтехнологий.

На сегодняшний денькомпакт-диск – недорогой, массо­вовоспроизводимый, надежный, одним словом,лучший носитель для звуковых записей,компьютерных игр и мультимедийныхпрограмм, установочных пакетов и наборовфотографий.

Сегодня накопителина оптических дисках (НОД) – обязательныйатрибут лю­бого персональногокомпьютера. Большая их емкость в сочетаниис весьма высо­кой надежностью иневысокой стоимостью как дисководов,так и дисков, делает НОД незаменимымидля сохранения и распространенияпрограмм (установоч­ных пакетов), атакже для долговременного хранениябольших объемов инфор­мации, базданных, например.

Основнымидостоинствами НОД являются:

  • сменяемость и компактность носителей;
  • большая информационная емкость;
  • высокая надежность и долговечность дисков и головок чтения-записи (до 50 лет);
  • меньшая (по сравнению с НМД) чувствительность к загрязнениям и вибра­циям;
  • нечувствительность к электромагнитным полям.

Оптическиенакопители выпускаются в несколькихмодификациях.

1. Классическиекомпакт-диски:

  • CD-ROM – Compact Disk Read Only Memory, неперезаписываемые лазерно-оптические диски или компакт-диски ПЗУ;
  • CD-R – Compact Disk Recordable, компакт-диски с однократной записью (их иногда называют также CD-WORM – CD Write Once, Read Many и CD-WO – CD Write Once);
  • CD-RW – CD Rewritable, компакт-диски перезаписываемые, с многократ­ной записью (их раньше называли CD-E – CD Erasable – стираемые).

2. Цифровыеуниверсальные диски:

  • DVD-ROM – Digital Versatile Disk Read Only Memory, неперезаписываемые цифровые универсальные диски;
  • DVD-R –DVD Recordable, цифровые универсальные диски с однократ­ной записью;
  • DVD-RW – DVD Rewritable или DVD-RAM — DVD Read Access Memory, цифровые перезаписываемые универсальные диски.

Неперезаписываемыелазерно-оптические диски CDROM

Массовоераспространение получили CD-ROM.Компакт-диск представляет со­бойпластиковый поликарбонатовый кругдиаметром 4,72 дюйма (встречаютсякомпакт-диски и диаметром 3,5; 5,25; 12 и 14дюймов) и толщиной 0,05 дюйма, с отверстиемв центре диаметром 0,6 дюйма и имеетдвухслойное покрытие: тончайшийотражающий металлический (обычноалюминиевый) слой и лаковое покрытие.

Эти диски поставляются фирмой-изготовителемс уже записанной на них информацией (вчастности, с программным обеспечением).Запись инфор­мации на них возможнатолько вне ПК, в лабораторных условиях,лазерным лучом большой мощности, которыйоставляет на поликарбонатной основеCDслед – дорожку с микроскопическимивпадинами (питами, pits).

Питы имеют ширину около 0,5 микрон иследуют друг за другом, образуя единуюспиральную дорожку с шагом 1,6 микрона(для сравнения: тонкий человеческийволос имеет диаметр 75 микрон). Каждыйпит в зависимости от своей длины можеткодиро­вать несколько битов информации.Таким образом создается первичный«мас­тер-диск».

Процесс массовоготиражирования CD-ROMпо «мастер-диску» вы­полняется путемлитья под давлением.

Дорожка на CD,в отличие от магнитных дисков, спиральнаяи очень узкая. Впа­дины имеют глубинупримерно 5 миллиардных долей дюйма иширину в 24 мил­лиардные доли дюйма;плотность дорожек – 16 000 дорожек надюйм. Длина всей спиральной дорожкиоколо 5 км.

В оптическом дисководе ПКинформация с дорожки читается лазернымлучом существенно меньшей мощности.Лазерный луч фокусируется на дорожкедиска и отражается от выпуклостей питов,меняя свою интенсивность.

Отраженныйлуч улавливается фотоприемником(фото­диодом) оптической читающейголовки.

CD-ROMввиду весьма плотной записи информацииимеют емкость от 250 Мбайт до 1,5 Гбайт(наиболее распространенная емкость 650Мбайт), время доступа в разных оптическихдисках колеблется от 50 до 350 мс, скоростьсчитывания информации – от 150 до 7800Кбайт/с. Приводы CD-ROMсущест­венно отличаются по скоростипередачи данных.

Она зависит от двухфакто­ров: плотности записи информациина поверхности диска и скорости вращениядиска. Последняя является параметром,указываемым в марке дисковода в видеNx-коэффициентакратности, сообщающего, во сколько разли­нейная скорость дисковода превышаеттак называемую «единичную» скорость,равную 150 Кбайт/с.

Сейчас имеются моделис любыми четными значениями этогокоэффициента от двух (2х) до 56 (56х),последние обеспечивают трансфер более6 Мбайт/с.

Следует заметить, что прямойлинейной зависимости между коэффициентомкратности и трансфером нет, напримерреальная скорость CD-ROMс кратностью 50х оказывается обычнонамного ниже теоретической – частосоответствующей 40х.

Дисководы CD-ROMменее чем с двадцатикратным уличениемскорости не позволят качественнореализовать многие современные технологиимультимедиа, да и многие программныеприложения вообще, этому они сейчас невыпускаются.

Дисковод обеспечиваетсчитывание информации «из глубины»диска, для этого лазер фокусируется нена внешней поверхности, а непосредственнона инфор­мационном слое. Грязь ицарапины на покрытии, таким образом,оказываются не в фокусе и до определенногопредела игнорируются.

Кроме того, дляобеспе­чения надежной работы информацияна компакт-дисках кодируется с боль­шойизбыточностью с использованиемкорректирующего кода Рида-Соломона(Reed-Solomoncode),обеспечивающего возможность восстановленияисходной информации при значительномчисле ошибок ее считывания.

Оптические дискис однократной записью

Накопители CD-Rпозволяют однократно записыватьинформацию на диски с форм-фактором4,72 и 3,5 дюйма. Для записи используютсяспециальные заготовки дисков, иногданазываемые мишенями (target).

На поверхность заготовок нанесено трислоя покрытия: непосредственно на основудиска из поликарбона­та нанесенактивный (регистрирующий) слой изпластика; активный слой покрыт тончайшейотражающей пленкой из золота (использоваласьв первых моделях, а сейчас в особонадежных моделях) или серебра (дешевлеи обладает лучшим светоотражением);сверху все полито слоем защитного лака.Заготовки также имеют нанесеннуюспираль­ную дорожку, на которойпозиционируется записывающая головка.

При записи лазерныйлуч непосредственно в дисководекомпьютера прожигает необратимыемикроскопические углубления – питы(pits)– в активном слое.

Ввиду разницы отраженияот ямок и от не выжженных участковповерхности при считывании происходитмодуляция интенсивности отраженноголуча, воспринимаемого головкой чтения.Запись в современных CD-Rможет выполняться на скорости более12х.

Чтение производится лазерным лучомтак же, как и у CD-ROM.Дисководы CD-Rсовместимы с обычными CD-ROM,естественно, при совпадении форматадиска.

Оптическиедиски с многократной записью

Накопители CD-RWпозволяют многократно записыватьинформацию на диски с отражающейповерхностью, под которую нанесен слойтипа Ag-In-Sb-Te(содержащий серебро, индий, сурьму,теллур) с изменяемой фазой состояния.

Фаза этого пластика, кристаллическаяили аморфная, изменяется в зависимостиот скорости остывания после разогреваповерхности лазерным лучом в процессезапи­си, выполняемой непосредственнов дисководе ПК.

При медленном остываниипластик переходит в кристаллическоесостояние и информация стирается(запи­сывается «0»); при быстромостывании (если разогрета толькомикроскопическая точка) элементикпластика переходит в аморфное состояние(записывается «1»).

Ввиду разницыкоэффициентов отражения от кристаллическихи аморф­ных микроскопических точекактивного слоя при считывании происходитмодуляция интенсивности отраженноголуча, воспринимаемого головкой чтения.

Лучшие образцыдисков CD-RWвыдерживают несколько сотен цикловперезаписи. Коэффициент кратностискорости при записи информации усовременных моделей не превосходит10х.

Читать CD-RWмогут только высокочувствитель­ныедисководы (чтение записи выполняетсялазерным лучом), поскольку отра­женныйлуч у них значительно слабее (отражающаяспособность их активного слоя составляет25-30% от уровня обычного CD),нежели у CD-ROMи CD-R.

Перезаписываемые диски целесообразноиспользовать для хранения большихобъемов обновляющихся данных (например,для создания резервных копий важнойинформации) и для обмена данными сдругими ПК.

Цифровые дискиDVD

Настоящий переворотв технике внешних запоминающих устройствготовы совершить, впервые появившиесяв 1996 году цифровые видеодиски, имеющиегабариты обычных CD-ROM,но значительно большей емкости, котораяу них достигает 24 Гбайт.

DVD– DigitalVersatileDisk,цифровой универсальный диск (иногдаего называют DigitalVideoDisk,цифровой видеодиск).

Физически DVD-диск– это тот же привычный диск диаметром4,72 дюйма (существует стандарт также на3,5 дюйма) и толщиной 0,05 дюйма.

Так же каки компакт-диск, он не изнашива­йся(или почти не изнашивается) со временем,не чувствителен к магнитному иинфракрасному излучениям и малочувствителен к повышенным температурам.

Но в DVDиспользуются однослойная и двухслойная,односторонняя и двухсторонняя уплотненнаязапись.

Уплотнение записи данных на DVDбыло достигнуто путем уменьшениядиаметра пишущего-читающего луча(зелено-голубой лазер) в два раза, приэтом уменьшаются сами точки (питы),сокращается расстояние между соседнимиточками на дорожке и увеличиваетсяколичество дорожек.

Только за счетповышения плотности записи удалосьдостичь более чем четырехкратного ростаемкости. А за счет других ресурсов, такихкак большая область данных, болееэффективная битовая модуляция каналов,более эффективное исправление ошибок,меньшее перекрытие секторов, емкостьпо сравнению с CDувеличилась в семь раз:

  • стандартный однослойный односторонний диск DVD может хранить 4,7 Гбайт данных,
  • двухслойный накопитель имеет емкость в 8,5 Гбайт (относительное уменьшение емкости по сравнению с двухкратной однослойной связано с необходимостью снижения помех, наводимых верхним слоем при считывании нижнего).

Скорость чтенияу DVDлежит в пределах 1,4-14 Мбайт/с. Наличиеболее сложной оптической системызамедляет время доступа к нужнойинформации на диске от 100 мс у современныхCD-ROMдо 170 мс – у DVD-ROM.Ситуацию, впрочем, несколько выправляетнаращенный до 512 Кбайт кэш, сохраняющийтеперь больше считанной в процессеработы информации.

Фирма Sony,выпустила двухсторонний, двухслойныйDVDс голубым лазером емкостью 24 Гбайт.

Самый простой типзаписываемого DVD – это DVD-R, которыйпредусматривает однократную записьинформации на носитель с последующиммногократным чтением.

В DVD-R используетсяорганическая полимерная технология, восновном подобная применяемой в CD-R, иэтот формат совместим практически совсеми дисководами DVD.

На сегодняшнийдень емкость подобных дисков еще недостигла значений, присущих DVD-ROM, однакопринципиальных проблем нет, и в обозримомбудущем емкости сравняются. Во всякомслучае, формат 4,7 Гбайт DVD-R уже объявленфирмами Matsushita, Mitsubishi и Hitachi (Maxell).

Среди перезаписываемыхDVDсегодня конкурируют два равновесомыхформата – DVD-RAMи DVD-RW.Первый формат, продвигаемый фирмамиHitachi,Matsushitaи Toshiba,поддержан большинством членов DVDForum(конвенции фирм, стоящих у истоковсоздания DVD)и, таким образом, официально одобрен.Второй продвигается компаниямиHewlett-Packard,Philips,Ricohи Sony.

В основе обоихстандартов лежит одна и та же технологияизменения фазы. Диск покрыт слоемспециального материала, который можетнаходиться в аморфном или кристаллическомсостоянии. При этом светоотражающаяспособность материала в разных фазахразличается примерно на 20%, что позволяеткодировать информацию.

Основное различиестандартов в том, каким образом головканакопителя считывает данные с диска.

Вустройствах DVD-RAM считывающую головкунеобходимо переключать между режимамичтения канавки и площадки (пространствамежду канавками) при каждом оборотедиска, в то время как в накопителяхDVD-RW информация считывается только сканавки диска так же, как это делаетсяв стандартных дисководах для чтенияDVD-ROM.

Существуют и другиеформаты перезаписываемых DVD-дисков.Это ASMO(ранее МО7), способный хранить до 6 Гбайтданных, и MMVF(MultiMediaVideoFormat)фирмы NECс емкостью в 5,5 Гбайт. Оба типа дисководовспособны читать DVD-ROMи DVD-R,однако несовместимы ни с DVD-RAM,ни с DVD-RW.

Основные достоинстваDVD:

  • значительно большая по сравнению с CD емкость. В частности, достаточная для хранения полнометражного фильма самого высокого качества;
  • совместимость с CD. Устройства DVD-ROM смогут считывать существующие библиотеки данных на CD-ROM;
  • высокая скорость обмена данными с дисководом DVD;
  • высокая надежность хранения данных.

Диски DVDполучили широкое распространение нетолько в компьютерах, но и в аудио- ивидеомагнитофонах. В частности, дляхранения одного часа усредненноговидеофильма требуется приблизительнодва гигабайта данных.

Основными локальнымиинтерфейсами для DVDявляются интерфейсы IDE-ATAPI,SCSI,USB,SerialATA.

Для маркировкискоростных характеристик накопителейна оптических дисках часто используетсяскоростная формула.

В частности, дляCD-накопителей она выглядит так: KxMxNx,где: Кх – кратность скорости записи наCD-R; Мх – кратность скорости записи наCD-RW; Nx – кратность скорости чтения.

В последние годыстали популярными комбинированныеприводы, объединяющие накопители CD иDVD. Скоростная формула комбо-приводавыглядит так: LxKxMxNx, где: Lx – кратностьскорости чтения DVD; Кх – кратностьскорости записи на CD-R; Мх – кратностьскорости записи на CD-RW; Nx – кратностьскорости чтения CD.

Однократнаяскорость для CD равна 150 Кбайт/с, а дляDVD – 1350 Кбайт/с.

Например, формуласкорости комбинированного привода8х12х8х32х означает: скорость чтения DVD 10800 Кбайт/с; скорость записи на CD-R 1800Кбайт/с; скорость записи на CD-RW 1200 Кбайт/с;скорость чтения CD – 4800 Кбайт/с.

Источник: https://studfile.net/preview/5966622/page:24/

Накопители на гибких магнитных и на оптических дисках

Накопители на гибких магнитных и на оптических дисках

Определение 1

Носитель в накопителях на гибких магнитных дисках (НГМД) – магнитный диск на полимерной основе в пластиковом корпусе, который принято называть дискетой или флоппи-диском. Для чтения и записи информации на дискету используется дисковод, содержащий магнитную головку и двигатель, который приводит в движение диск и головку.

НГМД одно из старейших внешних устройств, которое входило в стандартный набор устройств с началом выпуска ПК в $1981$ г. фирмой IBM, так как первые ПК могли работать даже без жестких дисков, не говоря об оптических накопителях.

Дискеты позволяли хранить небольшие объемы информации, использовались для переноса информации между ПК, часто применялись при сбоях или заражениях вирусом для перезагрузки операционной системы, особенно если это можно было сделать именно с дискеты, а не с жесткого диска.При обращении к НГМД используют имя логического диска $A:$, а при наличии двух дисководов – $B:.$

Ничего непонятно?

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

Недостатками НГМД является их низкая емкость, недостаточное быстродействие и низкая надежность.

В ПК использовалось более $30$ типов НГМД, которые различались диаметром диска, высотой НГМД, плотностью записи данных и другими параметрами.

Применялись дискеты с диаметром:

  • $5,25″$:
    • с одинарной плотностью – емкость $180$ Кб, давно не встречаются;
    • с двойной плотностью – $40$ дорожек на $2$ поверхности дискеты, емкость $360$ Кб, скорость вращения дискет $300$ об/мин, использовались только в очень старых ПК $286$;
    • с высокой (учетверенная) плотность – $80$ дорожек на $2$ поверхности, емкость $1,2$ Мб, скорость вращения диска $360$ об/мин;
  • $3,5″$:
    • нормальная плотность – емкость $720$ Кб, давно не встречается;
    • высокая плотность – $80$ дорожек на $2$ поверхностей дискеты, емкость $1,44$ Мб, наиболее часто использовавшиеся в ПК;
    • высшая плотность – емкость $2,44$ Мб, не стали серийными в виду ненадежности хранения информации.

Дисководы $5,25″$ и дискеты для них уже давно сняты с производства и встречаются только в очень старых ПК. Дисководы $3,5″$ на сегодняшний день уже тоже не перспективны, т.к. их практически полностью вытеснили более емкие, надежные, совершенные устройства обмена информацией между ПК – компакт-диски, DVD-диски и миниатюрные устройства флэш-памяти.

Работа НГМД

После помещения гибкого диска в накопитель включается двигатель, который начинает вращать дискету внутри ее пластмассового кожуха. Головка, которая предназначена для чтения и записи, перемещается по радиусу, прижимаясь к поверхности диска при выполнении операции. Скорость вращения диска составляет $300–360$ об/мин.

НГМД состоит из:

  • рабочего двигателя, который служит для вращения дискеты, и включается только при вставленной дискете внутрь дисковода;
  • двух рабочих головок, по одной на каждую поверхность дискеты;
  • шаговых двигателей для перемещения головок;
  • управляющей электроники, ответственной за работу механизма.

Для защиты от записи на дискете расположен индикатор, окошко которого должно быть закрыто.

Накопители на гибких оптических дисках

Носителем в накопителях на гибких оптических дисках (НГОД) является оптический (лазерный) диск, в котором используется оптический принцип записи и чтения информации с помощью лазерного луча. В настоящее время популярность данного вида носителей заметно упала.

Принцип работы накопителей на гибких оптических дисках

Информация записывается на лазерный диск на одну спиралевидную дорожку, которая начинается в центре диска и содержит чередующиеся участки впадин и выступов с разной отражающей способностью.

Установленный в дисководе луч лазера, который предназначен для считывания информации с оптических дисков, попадает на поверхность вращающегося диска и отражается.

Поверхность оптического диска состоит из участков с различными коэффициентами отражения, вследствие чего отраженный луч также меняет свою интенсивность (логические $0$ или $1$).

С помощью фотоэлементов отраженные световые импульсы преобразуются в электрические импульсы.

Для записи информации на оптические диски применяются различные технологии: от простой штамповки до изменения отражающей способности участков поверхности диска при помощи мощного лазера.

Типы оптических дисков

  • $CD$-диски (Compact Disk, компакт диск) емкостью до $700$ Мб информации;
  • $DVD$-диски (Digital Versatile Disk, цифровой универсальный диск) со значительно большей емкостью ($4,7$ Гб), т.к. оптические дорожки на них имеют меньшую толщину и размещены более плотно.
  • $HP \ DVD$ – Toshiba, компания-разработчик дисков, отказалась от дальнейшей поддержки HD-дисков в $2008$ г.
  • $Blu-Ray \ Disc$ (BD) – однослойный диск может хранить $25$ Гб, двухслойный – $50$ Гб, трехслойный – $100$ Гб, четырехслойный – $128$ Гб. Диск может иметь и больше слоев. В $2008$ г. были продемонстрированы $20$-слойные диски емкостью $500$ Гб. Скорость считывания информации (однократная скорость) составляет $4.5$ Мб/с.

CD и DVD-приводы для записи и чтения информации используют красный и инфракрасный лазеры с длиной волны $650$ нм и $780$ нм.

Использование лазера в сине-фиолетовом диапазоне с более короткой длиной $405$ нм позволило кардинально повысить объем записываемой информации на диски HP DVD и Blu-Ray.

Выпускаются диски BD-ROM для чтения, BD-R для однократной записи и BD-RE для многократной записи. Также имеются двухслойные диски, которые в названии содержат символы DL с емкостью до $50$ Гб.

Рисунок 1. Плотность записи на CD и DVD-диски

DVD-диски могут быть двухслойными (емкость $8,5$ Гб), при этом оба слоя имеют отражающую поверхность, несущую информацию.Кроме того, информационная емкость DVD-дисков может быть еще удвоена (до $17$ Гб), так как информация может быть записана на двух сторонах.

Накопители оптических дисков бывают трех видов:

  • Только чтение – CD-ROM и DVD-ROM (ROM – Read Only Memory, память только для чтения). На таких дисках можно хранить информацию, которая была записана на них в процессе изготовления. Дальнейшая запись информации невозможна.
  • Однократная запись и многократное чтение – CD-R и DVD±R (R – Recordable, записываемый). Информация может быть записана только $1$ раз. При записи данных лучом лазера повышенной мощности разрушается органический краситель записывающего слоя и меняются его отражательные свойства. В результате изменения мощности лазера на записывающем слое получают чередование темных и светлых пятен, которые при чтении интерпретируются как логические $0$ и $1$.
  • Возможность перезаписи – CD-RW и DVD±RW (RW – ReWritable, перезаписываемый). Информацию можно многократно записывать и вытирать. Записывающий слой, изготовленный из специального сплава, нагреванием приводится в два различные устойчивые агрегатные состояния с различной степенью прозрачности. При записи (стирании) луч лазера, нагревая участок дорожки, переводит его в одно из таких состояний. При чтении луч лазера меньшей мощности не изменяет состояние записывающего слоя, при этом чередующиеся участки различной прозрачности интерпретируются как логические $0$ и $1$.

Виды накопителей для Blu-Ray дисков:

  • Blu-Ray:
    • только для чтения дисков;
    • для чтения и записи всех видов дисков, включая CD и DVD;
    • для чтения только BD-дисков;
  • Blu-Ray RE:
    • для чтения и записи CD, DVD и BD-дисков (однослойных, для многослойных нужно ознакомиться с инструкцией).

Основные характеристики дисководов оптических дисков

  • емкость (CD – до $700$ Мб, DVD – до $17$ Гб);
  • скорость передачи данных:
    • для CD-дисководов – $150$ Кб/сек (скорость считывания информации первых CD-дисководов);
    • для DVD-дисководов – $1,3$ Мб/сек (скорость считывания информации первых DVD-дисководов);
  • время доступа – время, необходимое для поиска информации на диске (для CD $80-400$ мс).

Источник: https://spravochnick.ru/informatika/arhitektura_personalnogo_kompyutera/nakopiteli_na_gibkih_magnitnyh_i_na_opticheskih_diskah/

Накопители на гибких магнитных дисках (нгмд)

Накопители на гибких магнитных и на оптических дисках

НГМД или дисковод вмонтирован в системный блок. Гибкие носители для НГМД выпускают в виде дискет (другое название флоппи-диск). Собственно, носитель — это плоский диск со специальной, достаточно плотной пленкой, покрытой ферромагнитным слоем и помещенной в защитный конверт с подвижной задвижкой в верхней части.

Дискеты используются, в основном, для оперативного переноса небольших объемов информации с одного компьютера на другой. Данные, записанные на дискете можно защитить от стирания или перезаписи. Для этого нужно передвинуть маленькую защитную задвижку в нижней части дискеты таким образом, чтобы образовалось открытое окошко.

Для того, чтобы разрешить запись, эту задвижку следует переместить назад и закрыть окошко.

Лицевая панель дисковода выведена на переднюю панель системного блока, на ней расположены карман, закрытый шторкой, куда вставляют дискету, кнопка для вынимания дискеты и лампочка-индикатор.

Дискета вставляется в дисковод верхней задвижкой вперед, ее нужно вставить в карман накопителя и плавно продвинуть вперед до щелчка. Правильное направление вставления дискеты помечено стрелкой на пластиковом корпусе. Чтобы вынуть дискету из накопителя, нужно нажать на его кнопку.

Световой индикатор на дисководе показывает, что устройство занято (если лампочка горит, вынимать дискету не рекомендуется). В отличие от жесткого диска, диск в НГМД приводится во вращение только при команде чтения или записи, в другое время он находится в покое.

Головка чтения-записи во время работы механически контактирует с поверхностью дискеты, что приводит к быстрому изнашиванию дискет.

Как и в случае жесткого диска, поверхность гибкого диска разбивается на дорожки, которые в свою очередь разбиваются на секторы. Секторы и дорожки получаются во время форматирования дискеты. Сейчас дискеты поставляются отформатироваными.

Основными параметрами дискеты является технологический размер (в дюймах), плотность записи и полная емкость. По размерам различают 3,5-дюймовые дискеты и 5,25-дюймовые дискеты (сейчас уже не используются).

Плотность записи может быть простой SD (Single Density), двойной DD (Double Density) и высокой HD (High Density). Стандартная емкость 3,5-дюймовой дискеты — 1,44 Мбайт, возможно использование дискет емкостью 720 Кбайт.

В настоящее время стандартом являются дискеты размером 3,5 дюйма, высокой плотности HD, имеющие емкость 1,44 Мбайта.

Во время пользования дискетой следует придерживаться таких правил:

  • не касаться рабочей поверхности дискеты;
  • не выгибать дискету;
  • не снимать металлическую задвижку, загрязненная дискета может повредить головки ;
  • сохранять дискеты подальше от источника магнитных полей;
  • перед использованием проверить дискету на наличие вирусов с помощью антивирусной программы.

Накопители на оптических дисках

Накопитель CD-ROM

Начиная с 1995 года в базовую конфи-гурацию персонального компьютера вместо дисководов на 5,25 дюймов начали включать дисковод CD-ROM. Аббревиатура CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory) переводится как постоянное запоминающее устройство на основе компакт-дисков.

Принцип действия этого устройства состоит в считывании цифровых данных с помощью лазерного луча, который отражается от поверхности диска. В качестве носителя информации используется обычный компакт-диск CD. Цифровая запись на компакт-диск отличается от записи на магнитные диски высокой плотностью, поэтому стандартный CD имеет емкость порядка 650-700 Мбайт.

Такие большие объемы характерны для мультимедийной информации (графика, музыка, видео), поэтому дисководы CD-ROM относятся к аппаратным средствам мультимедиа.

Кроме мультимедийних изданий (электронные книги, энциклопедии, музыкальные альбомы, видеофильмы, компьютерные игры) на компакт-дисках распространяется разнообразное системное и прикладное программное обеспечения больших объемов (операционные системи, офисные пакеты, системы программирования и т.д.)

Компакт-диски изготовляют из прозрачного пластика диаметром 120 мм. и толщиной 1,2 мм. На пластиковую поверхность напыляется слой алюминия или золота. В условиях массового производства запись информации на диск происходит путем выдавливания на поверхности дорожки, в виде ряда углублений.

Такой подход обеспечивает двоичную запись информации. Углубление (pit — пит), поверхность (land — лэнд). Логический нуль может быть представлен как питом, так и лэндом. Логическая единица кодируется переходом между питом и лэндом.

От центра к краю компакт-диска нанесена единственная дорожка в виде спирали шириной 4 микрона с шагом 1,4 микрона. Поверхность диска разбита на три области. Начальная (Lead-In) расположена в центре диска и считывается первой.

В ней записано содержимое диска, таблица адресов всех записей, метка диска и другая служебная информация. Средняя область содержит основную информацию и занимает большую часть диска. Конечная область (Lead-Out) содержит метку конца диска.

Для штамповки существует специальная матрица-прототип (мастер-диск) будущего диска, которая выдавливает дорожки на поверхности. После штамповки, на поверхность диска наносят защитную пленку из прозрачного лака.

2.2 Накопитель CD-ROM содержит:

  • электродвигатель, который вращает диск;
  • оптическую систему, состоящую из лазерного излучателя, оптических линз и датчиков и предназначенную для считывания информации с поверхности диска;
  • микропроцессор, который руководит механикой привода, оптической системой и декодирует прочитанную информацию в двоичный код.

Компакт-диск раскручивается электродвигателем. На поверхность диска с помощью привода оптической системы фокусируется луч из лазерного излучателя. Луч отражается от поверхности диска и сквозь призму подается на датчик. Световой поток превращается в электрический сигнал, который поступает в микропроцессор, где он анализируется и превращается в двоичный код.

Основные характеристики CD-ROM:

  • скорость передачи данных — измеряется в кратных долях скорости проигрывателя аудио компакт-дисков (150 Кбайт/сек) и характеризует максимальную скорость с которой накопитель пересылает данные в оперативную память компьютера, например, 2-скоростной CD-ROM (2x CD-ROM) будет считывать данные с скоростью 300 Кбайт/сек., 50-скоростной (50x) — 7500 Кбайт/сек.;
  • время доступа — время, нужное для поиска информации на диске, измеряется в миллисекундах.

Основной недостаток стандартных CD-ROM — невозможность записывания данных, но существуют устройства однократной записи CD-R и многоразовой записи CD-RW.

:

Источник: http://csaa.ru/nakopiteli-na-gibkih-magnitnyh-diskah-ngmd/

Глава 2 — Общие принципы организации и работы компьютеров

Накопители на гибких магнитных и на оптических дисках

[ домой ][ следующий ] [ начало главы ] [ предыдущий ][ содержание ]

Внешняя память (ВЗУ) предназначена для длительного хранения программ и данных, и целостность её содержимого не зависит от того, включен или выключен компьютер. В отличие от оперативной памяти, внешняя память не имеет прямой связи с процессором. Информация от ВЗУ к процессору и наоборот циркулирует примерно по следующей цепочке:

В состав внешней памяти компьютера входят:

  • накопители на жёстких магнитных дисках;
  • накопители на гибких магнитных дисках;
  • накопители на компакт-дисках;
  • накопители на магнито-оптических компакт-дисках;
  • накопители на магнитной ленте (стримеры) и др.
Гибкий диск (англ. floppy disk), или лискета, — носитель небольшого объема информации, представляющий собой гибкий пластиковый диск в защитной оболочке. Используется для переноса данных с одного компьютера на другой и для распространения программного обеспечения.

    Устройство дискеты

Дискета состоит из круглой полимерной подложки, покрытой с обеих сторон магнитным окислом и помещенной в пластиковую упаковку, на внутреннюю поверхность которой нанесено очищающее покрытие. В упаковке сделаны с двух сторон радиальные прорези, через которые головки считывания/записи накопителя получают доступ к диску.      

Способ записи двоичной информации на магнитной среде называется магнитным кодированием. Он заключается в том, что магнитные домены в среде выстраиваются вдоль дорожек в направлении приложенного магнитного поля своими северными и южными полюсами. Обычно устанавливается однозначное соответствие между двоичной информацией и ориентацией магнитных доменов.

Информация записывается по концентрическим дорожкам (трекам), которые делятся на секторы. Количество дорожек и секторов зависит от типа и формата дискеты. Сектор хранит минимальную порцию информации, которая может быть записана на диск или считана. Ёмкость сектора постоянна и составляет 512 байтов.

Рис. 2.7. Поверхность

магнитного диска

В настоящее время наибольшее распространение получили дискеты со следующими характеристиками: диаметр 3,5 дюйма (89 мм), ёмкость 1,44 Мбайт, число дорожек 80, количество секторов на дорожках 18.

Дискета устанавливается в накопитель на гибких магнитных дисках (англ.

floppy-disk drive), автоматически в нем фиксируется, после чего механизм накопителя раскручивается до частоты вращения 360 мин-1.

В накопителе вращается сама дискета, магнитные головки остаются неподвижными. Дискета вращается только при обращении к ней. Накопитель связан с процессором через контроллер гибких дисков.

В последнее время появились трехдюймовые дискеты, которые могут хранить до 3 Гбайт информации. Они изготовливаются по новой технологии Nano2 и требуют специального оборудования для чтения и записи.

Если гибкие диски — это средство переноса данных между компьютерами, то жесткий диск — информационный склад компьютера.

Накопитель на жёстких магнитных дисках (англ.

HDD — Hard Disk Drive) или винчестерский накопитель — это наиболее массовое запоминающее устройство большой ёмкости, в котором носителями информации являются круглые алюминиевые пластины — платтеры, обе поверхности которых покрыты слоем магнитного материала. Используется для постоянного хранения информации — программ и данных.

Рис. 2.8. Винчестерский накопитель

со снятой крышкой корпуса

Как и у дискеты, рабочие поверхности платтеров разделены на кольцевые концентрические дорожки, а дорожки — на секторы. Головки считывания-записи вместе с их несущей конструкцией и дисками заключены в герметически закрытый корпус, называемый модулем данных.

  При установке модуля данных на дисковод он автоматически соединяется с системой, подкачивающей очищенный охлажденный воздух.   Поверхность платтера имеет магнитное покрытие толщиной всего лишь в 1,1 мкм, а также слой смазки для предохранения головки от повреждения при опускании и подъёме на ходу.

При вращении платтера над ним образуется воздушный слой, который обеспечивает воздушную подушку для зависания головки на высоте 0,5 мкм над поверхностью диска.

Винчестерские накопители имеют очень большую ёмкость: от 10 до 100 Гбайт. У современных моделей скорость вращения шпинделя (вращающего вала) обычно составляет 7200 об/мин, среднее время поиска данных 9 мс, средняя скорость передачи данных до 60 Мбайт/с.

В отличие от дискеты, жесткий диск вращается непрерывно. Все современные накопители снабжаются встроенным кэшем (обычно 2 Мбайта), который существенно повышает их производительность.

Винчестерский накопитель связан с процессором через контроллер жесткого диска.

Здесь носителем информации является CD-ROM (Сompact Disk Read-Only Memory — компакт диск, из которого можно только читать).

CD-ROM представляет собой прозрачный полимерный диск диаметром 12 см и толщиной 1,2 мм, на одну сторону которого напылен светоотражающий слой алюминия, защищенный от повреждений слоем прозрачного лака. Толщина напыления составляет несколько десятитысячных долей миллиметра.

Информация на диске представляется в виде последовательности впадин (углублений в диске) и выступов (их уровень соответствует поверхности диска), расположеных на спиральной дорожке, выходящей из области вблизи оси диска.

На каждом дюйме (2,54 см) по радиусу диска размещается 16 тысяч витков спиральной дорожки. Для сравнения — на поверхности жесткого диска на дюйме по радиусу помещается лишь несколько сотен дорожек. Емкость CD достигает 780 Мбайт.

Информация наносится на диск при его изготовлении и не может быть изменена.

CD-ROM обладают высокой удельной информационной емкостью, что позволяет создавать на их основе справочные системы и учебные комплексы с большой иллюстративной базой. Один CD по информационной емкости равен почти 500 дискетам.

Cчитывание информации с CD-ROM происходит с достаточно высокой скоростью, хотя и заметно меньшей, чем скорость работы накопителей на жестком диске.

CD-ROM просты и удобны в работе, имеют низкую удельную стоимость хранения данных, практически не изнашиваются, не могут быть поражены вирусами, c них невозможно случайно стереть информацию.

В отличие от магнитных дисков, компакт-диски имеют не множество кольцевых дорожек, а одну — спиральную, как у грампластинок. В связи с этим, угловая скорость вращения диска не постоянна. Она линейно уменьшается в процессе продвижения читающей лазерной головки к краю диска.

 

Рис. 2.9. Накопитель CD-ROM

Для работы с CD-ROM нужно подключить к компьютеру накопитель CD-ROM (рис. 2.9), преобразующий последовательность углублений и выступов на поверхности CD-ROM в последовательность двоичных сигналов. Для этого используется считывающая головка с микролазером и светодиодом.

Глубина впадин на поверхности диска равна четверти длины волны лазерного света.

Если в двух последовательных тактах считывания информации луч света лазерной головки переходит с выступа на дно впадины или обратно, разность длин путей света в этих тактах меняется на полуволну, что вызывает усиление или ослабление совместно попадающих на светодиод прямого и отраженного от диска света.

Если в последовательных тактах считывания длина пути света не меняется, то и состояние светодиода не меняется. В результате ток через светодиод образует последовательность двоичных электрических сигналов, соответствующих сочетанию впадин и выступов на дорожке.

                  Профиль дорожки CD-ROM

        Различная длина оптического пути луча света в двух последовательных тактах считывания информации соответствует двоичным единицам. Одинаковая длина соответствует двоичным нулям.

Сегодня почти все персональные компьютеры имеют накопитель CD-ROM. Но многие мультимедийные интерактивные программы слишком велики, чтобы поместиться на одном CD. На смену технологии СD-ROM стремительно идет технология цифровых видеодисков DVD. Эти диски имеют тот же размер, что и обычные CD, но вмещают до 17 Гбайт данных, т.е.

по объему заменяют 20 стандартных дисков CD-ROM.

На таких дисках выпускаются мультимедийные игры и интерактивные видеофильмы отличного качества, позволяющие зрителю просматривать эпизоды под разными углами камеры, выбирать различные варианты окончания картины, знакомиться с биографиями снявшихся актеров, наслаждаться великолепным качеством звука.

· Записывающий накопитель CD-R (Compact Disk Recordable) способен, наряду с прочтением обычных компакт-дисков, записывать информацию на специальные оптические диски емкостью 650 Мбайт. В дисках CD-R отражающий слой выполнен из золотой пленки.

Между этим слоем и поликарбонатной основой расположен регистрирующий слой из органического материала, темнеющего при нагревании. В процессе записи лазерный луч нагревает выбранные точки слоя, которые темнеют и перестают пропускать свет к отражающему слою, образуя участки, аналогичные впадинам.

Накопители CD-R, благодаря сильному удешевлению, приобретают все большее распространение.

 

Рис.2.10. Накопитель CD-MO

· Накопитель на магнито-оптических компакт-дисках СD-MO (Compact Disk — Magneto Optical) (рис. 2.10). Диски СD-MO можно многократно использовать для записи. Ёмкость от 128 Мбайт до 2,6 Гбайт.

· Записывающий накопитель CD-R (Compact Disk Recordable) способен, наряду с прочтением обычных компакт-дисков, записывать информацию на специальные оптические диски. Ёмкость 650 Мбайт.

· Накопитель WARM (Write And Read Many times), позволяет производить многократную запись и считывание.
 

Стример (англ. tape streamer) — устройство для резервного копирования больших объёмов информации. В качестве носителя здесь применяются кассеты с магнитной лентой ёмкостью 1 — 2 Гбайта и больше.

      Рис. 2.11. Накопитель

    на сменных дисках

Стримеры позволяют записать на небольшую кассету с магнитной лентой огромное количество информации. Встроенные в стример средства аппаратного сжатия позволяют автоматически уплотнять информацию перед её записью и восстанавливать после считывания, что увеличивает объём сохраняемой информации.

Недостатком стримеров является их сравнительно низкая скорость записи, поиска и считывания информации.

В последнее время всё шире используются накопители на сменных дисках, которые позволяют не только увеличивать объём хранимой информации, но и переносить информацию между компьютерами. Объём сменных дисков — от сотен Мбайт до нескольких Гигабайт.

[ домой ][ следующий ] [ начало главы ] [ предыдущий ][ содержание ]

Источник: http://book.kbsu.ru/theory/chapter2/1_2_10.html

Booksm
Добавить комментарий