3. Особенности устройств хранения информации

Не вдаваясь глубоко в техническую сторону, рассмотрим некоторые особенности устройств, используемых для хранения информации в компьютерах.

Устройства, выполняющие операции, связанные с сохранением и считыванием данных на материальных носителях, называются внешними запоминающими устройствами (ВЗУ) или устройствами внешней памяти.

Любое ВЗУ реализует один из двух возможных принципов размещения данных – последовательныйдоступилипрямой доступ.

Последовательный доступиспользуется при сохранении информации на ленточных носителях, например, магнитной или бумажной ленте; в этом случае записи размещаются одна за другой, то есть последовательно; для того чтобы отыскать нужную запись, требуется просмотреть все предыдущие записи, подобно поиску кадра на фотопленке или песни на аудиокассете.

Для реализации прямого доступана носителе должны быть обозначены (пронумерованы) области для записи информации – такие области называютсяблоками(секторами). Блок, подобно ячейке ОЗУ, служит контейнером для размещения данных. Обратиться к данным для записи-считывания можно по номеру (идентификатору) блока. Операция разделения поверхности носителя на блоки называетсяформатированием; форматирование производится в обязательном порядке и предшествует использованию носителя. Блок обычно имеет строго определенную для данного носителя информационную емкость. Например, для сменного магнитного диска емкостью 1.44 Мбайт емкость одного блока составляет 512 байт. Блок может содержать только целое число физических записей; из-за этого часть блока, имеющая длину меньше, чем размер записи, не может использоваться и оказывается пустой. Например, при длине записей по 150 байт в один блок размером 512 байт поместятся 3 записи, а 62 байта останутся свободными и не будут использоваться. На носителях большой емкости, например, жестких магнитных дисках (HDDили винчестерах) блоки объединяются в группы –кластеры(например, на современныхIBM-совместимых компьютерах кластер объединяет 8 блоков). В этом случае при чтении-записи применяется адресация по номерам кластеров; это уменьшает общее количество адресов и, следовательно, ускоряет поиск и доступ к нужному файлу.

На дисковых носителях имена файлов хранятся отдельно от физических записей. В определенном месте диска при его форматировании создается специальная область, в которой располагается таблица размещения файлов–FAT(FileAllocationTable). В эту таблицу заносятся имена и атрибуты файлов (дата и время создания файла, размер), а также номер кластера, с которого начинается размещение файла на носителе. Обращение к файлу происходит в два этапа: сначала с помощью файловой таблицы по имени файла находится номер кластера, затем считывающе-записывающая головка ВЗУ устанавливается над найденным файлом и производит операции. Содержание файловой таблицы можно просмотреть с помощью команд операционной системы (например, командаdirвMSDOS).

При обмене данными между ВЗУ и ОЗУ данные пересылаются не отдельными записями, а блоками, размер которых совпадает с размером блока на ВЗУ – 512 байт. Для организации обмена в ОЗУ выделяется специальная область – буфер обмена; размер буфера обмена устанавливается при конфигурировании операционной системы компьютера. При пересылке данных из ОЗУ в ВЗУ данные сначала из ОЗУ пересылаются в буфер обмена, а затем целым блоком отправляются в подготовленный блок (сектор) ВЗУ. Считывание данных идет обратным путем. Обмен данными между ОЗУ и ВЗУ может идти, минуя центральный процессор, одновременно с обменом может производиться обработка данных.