32.Що таке зовнішня пам'ять? Класифікуйте та зобразіть схематичні зв’язки цих типів та дайте короткі коментарії.

Внешняя память или внешние запоминающие устройства используются для долговременного хранения информации. Объемы информации, хранимые в таких устройствах, могут на 1-3 порядка превышать емкость оперативной (внутренней) памяти компьютера.

Внешние запоминающие устройства можно классифицировать по следующим признакам:

• по способу хранения данных: магнитоэлектрические, оптические и магнитооптические;

• по виду носителя данных: дискета, жесткий диск, компакт-диск (CD – Compact Disk), DVD-диск, магнитооптический диск, магнитная лента;

• по способу организации доступа к данным: прямой доступ к данным (дискета, все виды дисков), последовательный доступ к данным(магнитная лента);

• по типу носителей данных: съемные носители (дискета, CD-диск, DVD-диск, съемные жесткие диски, магнитная лента), несъемные носители (жесткий диск, магнитооптический диск);

• по возможности перезаписи данных на носители: перезаписываемые носители (дискета, жесткий и магнитооптический диск, диск CD-RW, диск DVD-RAM, магнитная лента), носители с однократной записью («только для чтения») (диски CD-ROM и CD-R);

• по типу устройства хранения данных: внутренние (встраиваемые в системный блок) и внешние (подключаемые к системному блоку через один из портов или с помощью платы расширения).

Как правилу, каждому виду носителя данных соответствует свое устройство чтения или чтения/записи, однако бывают и исключения. Так, накопители для дискет Floptical могут читать и записывать данные с обычных дискет.

Устройства внешней памяти делятся на следующие основные группы:

• накопители на гибких магнитных дисках (FDD) (Floppy Disk Drives);

• накопители на жестких дисках (HDD), или винчестерские диски (Hard Disk Drives или Winchester disks);

• накопители на оптических дисках (CD-ROM, CD-R, CD-RW, DVD, DVD-RAM);

• накопители на магнитооптических дисках (Magneto-Optical Drives);

• накопители на магнитной ленте (Streamers).

Ниже рассматриваются способы записи/чтения данных для различных видов носителей, принципы функционирования и основные характеристики, о также области использования для перечисленных типов носителей

33. Яким чином магнітний запис і програвання використовується в пристроях зовнішньої памяті?

Впервые магнитная запись была применена при записи звука, т. е. аналого­вой информации, и только впоследствии была использована при цифровой записи, которая необходима в компьютерах. Цифровая магнитная запись производится на магниточувствительный материал. К таким материалам от­носятся некоторые разновидности оксидов железа, никель, кобальт, соеди­нения редкоземельных элементов (особенно легких) с кобальтом, различные сплавы и микропорошковые магнитные материалы.

Очень тонкое покрытие (несколько микрометров) наносится на немагнитную основу, в качестве которой для магнитных лент и гибких дисков используются различные пластмассы (типа майлара), а для жестких дисков – алюминиевые круги. Магнитное покрытие диска имеет доменную структуру, т. е. состоит из множества мельчайших частиц, намагниченных определенным образом.

Магнитный домен – это макроскопическая однородно намагниченная область в ферромагнитных образцах, отделенная от соседних областей тонкими переходными слоями (доменными границами).

Под воздействием внешнего магнитного поля собственные магнитные поля доменов ориентируются в соответствии с направлением магнитных силовых линий. После прекращения воздействия внешнего поля на поверхности до­мена образуются зоны остаточной намагниченности. Таким образом, на носителе сохраняется информация о действовавшем магнитном поле. Изменение направления тока записи вызывает соответствующее изменение направления магнитного потока в сердечнике головки, что приводит к появлению на поверхности носителя участков с противоположной ориентацией маг­нитных диполей.

Зоны остаточной намагниченности, оказавшись при вращении диска напро­тив зазора магнитной головки, наводят в ней при считывании электродвижу­щую силу (э.д.с.). Изменение направления э.д.с. в течение некоторого проме­жутка времени отождествляется с двоичной единицей, а отсутствие этого изменения – с нулем. Указанный промежуток времени называется битовым элементом.

Для записи информации на магнитную поверхность лент и дисков применя­ется один и тот же способ. Поверхность рассматривается как последователь­ность точечных позиций (dot positions), каждая из которых ассоциируется с битом информации. Поскольку расположение этих позиций определяется неточно, для записи требуются заранее нанесенные метки, которые помо­гают находить необходимые позиции записи. Чтобы нанести такие синхро­низирующие метки, диски должны быть предварительно отформатирова­ны (т.е. должно быть произведено логическое разбиение диска на дорожки и секторы).

Организация механизма быстрого доступа к диску является вторым ключе­вым фактором хранения данных. Магнитная лента представляет собой линей­ный носитель (информация на ней записана от начала к концу), поэтому быс­тро перейти к нужному участку в конце ленты невозможно. Ситуация с накопителем на гибком или жестком диске иная. Быстрый доступ к любой части поверхности диска обеспечивается, во-первых, за счет его вращения и, во-вторых, передвижением магнитной головки чтения/записи по радиусу дис­ка. Благодаря быстрому вращению диска задержка при переходе от одной точ­ки любой части окружности диска к другой невелика.

Каждое из концентрических колец диска, на котором записаны данные, на­зывается дорожкой записи. Поверхность диска разбивается на дорожки, на­чиная с внешнего края, число дорожек зависит от типа диска. В используе­мых ныне гибких магнитных дисках (3,5", 1,44 Мбайт) число дорожек равно 80, а число дорожек жесткого диска составляет от нескольких сотен до нескольких тысяч. Дорожки независимо от их числа идентифицируются номером (внешняя дорожка имеет нулевой номер). Ко­личество дорожек на стандартном диске определяется плотностью записи. Под плотностью записи обычно подразумевают объем инфор­мации, который можно надежно разместить на единице площади поверх­ности носителя.

Аналогично разбиению поверхности диска на дорожки кольцо дорожки раз­бивается на участки, называемые секторами. Например, гибкий диск 3,5" мо­жет иметь на дорожке 18 секторов (емкость диска 1,44 Мбайт) или 36 секто­ров (емкость диска 2,88 Мбайт). Число секторов на дорожках жестких дисков обычно составляет 17.

Размер секторов различных дисков находится в диапазоне от 128 до 1024 байт, но в качестве стандарта принят размер сектора 512 байт. На рис. 2.23 пока­зано разбиение магнитных дисков на дорожки и секторы.

Секторам на дорожке присваиваются номера, начиная с нуля. Сектор с нуле­вым номером на каждой дорожке резервируется для идентификации запи­сываемой информации, а не для хранения данных.

Наименьший участок диска, с которым имеет дело операционная система, называется кластером. Кластер состоит из одного или нескольких секторов (обычно двух и более).

Часто при рассмотрении организации дисковой памяти используется термин цилиндр. Под цилиндром понимаются все дорожки, одновременно находящи­еся под головками чтения/записи. В накопителях на гибких дисках цилиндр состоит из двух дорожек. Что касается термина цилиндр, то он не является точным, так как геометрическая фигура, образованная совокупностью доро­жек и расположенными относительно них магнитными головками, представ­ляет собой усеченный конус, как показано на рис. 2.24.

Дорожки на верхней стороне диска (головка 1) смещены к центру относительно дорожек на нижней стороне (го­ловка 0). Но исторически сложилось так, что благодаря широкому употреблению, термин цилиндр стал практически стандартным