Тема № 8 Организация размещения, обработки, поиска, хранения и передачи информации

 

Как хранится информация на магнитных дисках

Магнитные диски своим названием обязаны наличию тонкого магнитного слоя на своей поверхности. Информация записывается в различные участки этого магнитного слоя. Запись производится по концентрическим окружностям –дорожкам. Все концентрические дорожки разбиваются на участки – дуги, которые называются секторами. Сектор – это наименьший физический участок поверхности диска, на который может быть произведена запись данных.

Понятно, что чем больше число секторов и дорожек на диске, тем большее количество информации можно на нем разместить. Большинство накопителей на магнитных дисках имеют более чем одну активную рабочую поверхность. Например, на гибких дисках магнитный слой может наноситься с двух сторон, а в винчестерах имеется не один диск, а целый набор дисков.

Магнитные диски, поступающие в продажу, как правило, не имеют правильной разметки на дорожки и секторы. Такая разметка диска, которая называется форматированием, выполняется обычно пользователем. Вряд ли вам придется в ближайшее время форматировать жесткий диск, однако с форматированием дискет вы будете сталкиваться постоянно.

В процессе форматирования созданным дорожкам и секторам присваиваются номера, причем начало каждого сектора помечается специальным байтом –байтом синхронизации. Если при форматировании на поверхности диска обнаруживаются дефектные места, то на них будет поставлена определенная электронная метка, и на них в дальнейшем информация записываться не будет.

 

Жесткий диск

Жесткий диск – основное устройство для долговременного хранения больших объемов данных и программ. На самом деле это не один диск, а группа соосных дисков, имеющих магнитное покрытие и вращающихся с высокой скоростью. Таким образом, этот «диск» имеет не две поверхности, как должно быть у обычного плоского диска, а 2п поверхностей, где п – число отдельных дисков в группе.

Над каждой поверхностью располагается головка, предназначенная для чтения-записи данных. При высоких скоростях вращения дисков (7200 об/мин) в зазоре между головкой и поверхностью образуется аэродинамическая подушка, и головка парит над магнитной поверхностью на высоте, составляющей несколько тысячных долей миллиметра. При изменении силы тока, протекающего через головку, происходит изменение напряженности динамического магнитного поля в зазоре, что вызывает изменения в стационарном магнитном поле ферромагнитных частиц, образующих покрытие диска. Так осуществляется запись данных на магнитный диск.

Операция считывания происходит в обратном порядке. Намагниченные частицы покрытия, проносящиеся на высокой скорости вблизи головки, наводят в ней ЭДС самоиндукции. Электромагнитные сигналы, возникающие при этом, усиливаются и передаются на обработку.

Управление работой жесткого диска выполняет специальное аппаратно-логическое устройство – контроллер жесткого диска. В настоящее время функции контроллеров дисков выполняют микросхемы, входящие в микропроцессорный комплект (чипсет).

К основным параметрам жестких дисков относятся емкость и производительность. Емкость дисков зависит от технологии их изготовления. В настоящее время большинство производителей жестких дисков используют изобретенную компанией IBM технологию с использованием гигантского магниторезистивного эффекта (GMR – Giant Magnetic Resistance). Теоретический предел емкости одной пластины, исполненной по этой технологии, составляет порядка 20 Гбайт.

С другой стороны, производительность жестких дисков меньше зависит от технологии их изготовления. Сегодня все жесткие диски имеют очень высокий показатель скорости внутренней передачи данных и потому их производительность в первую очередь зависит от характеристик интерфейса, с помощью которого они связаны с материнской платой.

Кроме скорости передачи данных с производительностью диска напрямую связан параметр среднего времени доступа. Он определяет интервал времени, необходимый для поиска нужных данных, и зависит от скорости вращения диска. Для дисков, вращающихся с частотой 5400 об/мин, среднее время доступа составляет 9-10 мкс, для дисков с частотой 7200 об/мин – 7-8 мкс. Изделия более высокого уровня обеспечивают среднее время доступа к данным 5-6 мкс.

На жестком диске ПК обычно размещается операционная система, которая загружается в память сразу после включения компьютера.

Диск, на котором расположена операционная система, называется системным, и ему присваивается имя, обозначаемое буквой С.

Если в компьютере установлен еще один жесткий диск, то ему будет присвоена следующая буква алфавита - D.

Каждый жесткий диск может быть для удобства разбит на несколько разделов. Выполняется разбиение с помощью специальной программы. Образовавшиеся разделы жесткого диска называются логическими дисками. Им присваиваются буквы: С, D, Е, F, G... Логический диск с буквой С по-прежнему будет системным.

 

Дисковод гибких дисков

Для оперативного переноса небольших объемов информации используют гибкие магнитные диски (дискеты), которые вставляют в специальный накопитель – дисковод. Приемное отверстие накопителя находится на лицевой панели системного блока.

Основными параметрами гибких дисков являются: технологический размер (измеряется в дюймах), плотность записи (измеряется в кратных единицах) и полная емкость.

Гибкие диски считаются малонадежными носителями информации. Их используют только для транспортировки информации или в качестве дополнительного (резервного) средства хранения. Дискета представляет собой гибкий магнитный диск, заключенный в защитный корпус. Гибкие магнитные диски называются также флоппи-дисками (от английского слова floppy – свободно висящий). Флоппи-диски были разработаны еще до появления ПК. Первые IBM PC уже оснащались приводами для таких дисков, имевшими диаметр 5,25 дюйма (133 мм). Емкость первых дисков была невелика, она составляла всего 160 Кбайт. Магнитный слой на них был нанесен только с одной стороны.

Сейчас используются в основном флоппи-диски диаметром 3,5 дюйма (89 мм) с двусторонним магнитным покрытием, называемые просто «трехдюймовками». Эти дискеты выпускаются, как правило, в исполнении HD (High Density – высокая плотность) и имеют емкость 1,44 Мбайта.

На пластмассовом корпусе трехдюймовых дискет имеется подвижная пластинка (металлическая или пластмассовая), которая закрывает окошко для считывания или записи. Когда дискета вставляется в дисковод, эта пластинка автоматически отодвигается. По обе стороны от этикетки расположены два отверстия. Одно отверстие – простое, оно обозначает, что данная дискета HD-типа. Другое отверстие имеет маленькую пластмассовую задвижку. Когда эта задвижка закрыта (отверстия нет), на дискету можно производить запись. Если же задвижка открыта (имеется сквозное отверстие), то дискета защищена от записи, и с нее можно производить только считывание информации.

На обратной стороне дискеты находится вращающийся кружок для фиксации диска в приводе. Очень важно правильно вставлять дискету в щель дисковода: защитной пластинкой вперед и вращающимся кружком фиксации диска вниз. Конструкция привода гибких дисков похожа на конструкцию винчестера: чтение-запись осуществляется с помощью головок, а в приводе диска имеется также два двигателя, обеспечивающих вращение диска и позиционирование головок. Однако скорость вращения гибкого диска на порядок меньше скорости вращения жесткого диска и составляет 5-6 об/с. Поэтому работа компьютера с дискетой происходит значительно медленнее, чем с жестким диском.

 

Дисковод компакт-дисков CD-ROM

В период 1994-1995 годах в базовую конфигурацию персональных компьютеров перестали включать дисководы гибких дисков диаметром 5,25 дюйма, но вместо них стандартной стала считаться установка дисковода CD-ROM, имеющего такие же внешние размеры.

Аббревиатура CD-ROM (Compact Disc Read-Only Memory) переводится на русский язык как постоянное запоминающее устройство на основе компакт-диска. Принцип действия этого устройства состоит в считывании числовых данных с помощью лазерного луча, отражающегося от поверхности диска. Цифровая запись на компакт-диске отличается от записи на магнитных дисках очень высокой плотностью, и стандартный компакт-диск может хранить от 650 до 800 Мбайт данных.

Большие объемы данных характерны для мультимедийной информации (графика, музыка, видео), поэтому дисководы CD-ROM относят к аппаратным средствам мультимедиа. Программные продукты, распространяемые на лазерных дисках, называют мультимедийными изданиями. Сегодня мультимедийные издания завоевывают все более прочное место среди других традиционных видов изданий. Так, например, существуют книги, альбомы, энциклопедии и даже периодические издания (электронные журналы), выпускаемые на CD-ROM.

Лазерный диск имеет пластиковую основу с алюминиевым покрытием, которое отражает луч лазера при считывании. Закодированная в двоичных числах информация нанесена на диск в виде ямок и бугорков. Ямка отвечает нулю, а бугорок – единице. Дорожка, по которой произведена запись, имеет вид спирали. Эта дорожка всего одна, в отличие от множества дорожек на магнитном диске, выполненных в виде концентрических окружностей. Считывание информации с дорожки производится с помощью лазера.

Сегодня существуют устройства однократной записи CD-R (Compact Disk Recorder), и устройства многократной записи CD-RW.

Основным параметром дисководов CD-ROM является скорость чтения данных. Она измеряется в кратных долях. За единицу измерения принята скорость чтения в 150 Кбайт/с. Таким образом, дисковод с удвоенной скоростью чтения обеспечивает производительность 300 Кбайт/с, с учетверенной скоростью – 600 Кбайт/с и т. д. В настоящее время наибольшее распространение имеют устройства чтения CD-ROM с производительностью 48-52х. Современные образцы устройств однократной записи имеют производительность 40х, а устройств многократной записи – до 8х.

Контрольные вопросы

1.Что такое сервер?

2.Что такое сайт?