Внешняя память
Гибкие магнитные диски
Персональный компьютер предназначен для работы с большими объемами информации. Никакой оперативной памяти компьютера не хватит, чтобы удержать ее всю. Поэтому компьютер, обработав информацию из оперативной памяти, записывает ее во внешнюю память. В таком подходе создатели компьютера снова копируют деятельность человека — ведь и человек не может все упомнить и потому пользуется записными книжками, магнитофонными лентами, видеокассетами и т. п.
Подобные «записные книжки» имеются и у компьютера. Для персонального компьютера это, главным образом, гибкие и жесткие магнитные диски, а также оптические диски. Гибкий магнитный диск еще называют дискетой.
Специальное устройство, называемое дисководом, позволяет записывать на дискету и считывать с нее информацию.
Дискета вставляется в специальное устройство, называемое накопителем на гибких дисках (НГМД, FDD – floppy disk drive). Диск вращается в пластиковом футляре, содержащем специальную прокладку для уменьшения трения.
На тонкую пластиковую основу диска (на рисунке видно, сак она просвечивает) нанесен ферромагнитный порошок – точный аналог того, что наносится на ленту компакт- или видеокассеты. Две магнитные головки (одна сверху, другая снизу), находящиеся на специальном позиционере, могут быть подведены к одной из 80-ти концентрических окружностей, на которые условно разбита поверхность диска. С их помощью можно либо считать информацию, либо записать ее. Причем в качестве носителей информации выступают микроскопические частички порошка, которые могут быть либо намагничены (соответствует сигналу «1»), либо не намагничены (соответствует сигналу «0»).
На стандартную дискету обычно можно поместить до 1,44 Мб информации, хотя и появились устройства, позволяющие записать на нее несколько десятков мегабайт информации.
Жесткие магнитные диски («винчестеры»)
Жесткие диски, в отличие от гибких, как правило, несъемные. Жесткий магнитный диск со снятым кожухом и накопитель на жестких магнитных дисках (НЖДМ, HDD — hard disk drive) изображен на Рис. 6.
Рис. 6. Жесткий диск
Принцип действия накопителя на жестких магнитных дисках не отличается от принципа действия накопителя на гибких магнитных дисках. На жестких магнитных дисках ферромагнитный порошок нанесен не на тонкую пластиковую основу, а на алюминиевую или (на последних моделях) на стеклянную (1). На одном вращающемся шпинделе (2) крепится целый пакет дисков (до трех), к каждой стороне которых подходит магнитная головка (3). Таким образом, при фиксированном положении позиционера (4) все головки описывают несколько концентрических окружностей, составляющих один цилиндр.
Позиционер представляет собой шаговый электродвигатель, имеющий несколько сот (или даже тысяч) фиксированных положений. Количество этих положений и определяет количество цилиндров на НЖМД.
Оптические диски
Дисководы оптических дисков считывают информацию раз в десять-пятнадцать быстрее, чем гибкие, но все же медленнее, чем жесткие. Зато они съемные и очень объемные (на них входит примерно в 500 раз больше информации, чем на гибкий диск — до 700 Мб).
На Рис. 7 изображено устройство накопителя на компакт-дисках (CD-ROM — Compact Disk — Read Only Memory).
Рис. 7. Накопитель на компакт-дисках
В направляющем лотке компакт-диск (2) подается внутрь устройства и закрепляется на вращающемся шпинделе (1 — закрыт прижимной крышкой). При вращении диск освещается лазерной головкой (3), луч которой либо отражается от поверхности (соответствует «1»), либо рассеивается (соответствует «0»). Лазерная головка перемещается вдоль поверхности диска с помощью позиционера (4).
Отраженный луч вырабатывает сигнал, передающийся, в конечном итоге, через оперативную память в центральный процессор для обработки.
Поверхность компакт-диска представляет собой одну спиральную дорожку, на которой располагаются микроскопические впадины, рассеивающие попадающий на них лазерный луч.
Набор нулей и единиц на диске располагается по правилам, которые называются форматом. Музыкальные компакт-диски — это просто один из форматов.
Устройства характеризуются скоростью, с которой считывается информация с диска. Одинарная скорость соответствует скорости вращения музыкального диска и составляет 150 Кб в секунду.
В зависимости от того, где располагается информация — ближе к краю диска или ближе к центру, скорость ее считывания меняется. В маркировке дисковода указывается максимальная скорость чтения.
Современные дисководы имеют максимальную скорость чтения от 45 до 55Х (т. е. в 45—55 раз быстрее, чем скорость считывания информации с музыкального диска при воспроизведении музыки).
Во всех лазерных дисководах от 1 до 12-скоростных использовалась технология CLV (Constant Linear Velocity — постоянная линейная скорость). При этом данные с края компакт-диска считываются с такой же скоростью, как и данные с внутренних дорожек. В более скоростных CD-ROM'ax используется иная технология, комбинация CLV и CAV (Constant Angular Velocity — постоянная угловая скорость) и данные внешних дорожек считываются намного быстрее внутренних.