20. Интерфейсы rs-232, Bluetooth. Назначение и технические характеристики.

RS-232 разработан как стандарт для соединения компьютеров и различных последовательных периферийных устройств.

Интерфейс RS-232 является последовательным асинхронным интерфейсом. Последовательная передача означает, что данные передаются по единственной линии. Для синхронизации битам данных предшествует специальный стартовый бит, после битов данных следует бит паритета и один или два стоповых бита. Такая группа битов совместно со стартовым и стоповым битом, а также битом паритета носит название старт-стопного символа.

В интерфейсе RS-232 используются:         16 сервисных сигналов         4 информационных сигнала        2 общих сигнала Использование сигналов не обязательно и зависит от приложения, где их используют. Например, минимальный набор сигналов TD и GND, позволяет передавать данные от DTE к DCE по стандарту RS-232c по двум проводам.         Международный стандарт ITU-T v.24 включает в себя описание 37 сигналов, которые используются для передачи двоичных данных между терминалом (DTE) и оконечным устройством связи (DCE). Все сигналы RS-232C включены в состав сигналов стандарта ITU-T v.24 под другими названиями. Соответствие сигналов стандарта RS-232C сигналам стандарта ITU-T v.24, а также их популярное название показаны в следующей таблице.

При передаче данных на большие расстояния без использования специальной аппаратуры из-за помех, наводимых электромагнитными полями, возможно возникновение ошибок. Вследствие этого накладываются ограничения на длину соединительного кабеля между устройствами, соединяемыми с помощью интерфейса RS-232-C.

Ограничение по длине для соединительного кабеля по стандарту RS-232-C составляет 15,24 метра. Однако на практике это расстояние может быть значительно больше. Оно непосредственно зависит от скорости передачи данных. 

Основное назначение Bluetooth - обеспечение экономичной (с точки зрения потребляемого тока) и дешевой радиосвязи между различными типами электронных устройств, причем немалое значение придается компактности электронных компонентов, что дает возможность применять Bluetooth в малогабаритных устройствах размером с наручные часы.

Интерфейс Bluetooth позволяет передавать как голос (со скоростью 64 Кбит/сек), так и данные. Для передачи данных могут быть использованы асимметричный (721 Кбит/сек в одном направлении и 57,6 Кбит/сек в другом) и симметричный методы (432,6 Кбит/сек в обоих направлениях). Работающий на частоте 2.4 ГГц приемопередатчик, коим является Bluetooth-чип, позволяет в зависимости от степени мощности устанавливать связь в пределах 10 или 100 метров. Разница в расстоянии, безусловно, большая, однако соединение в пределах 10 м позволяет сохранить низкое энергопотребление, компактный размер и достаточно невысокую стоимость компонентов. Так, маломощный передатчик потребляет всего 0.3 мА в режиме standby и в среднем 30 мА при обмене информацией.

25.

В накопителях на жестких дисках данные записываются и считываются универсальными головками чтения/записи с поверхности вращающихся магнитных дисков, разбитых на дорожки и секторы (512 байт каждый), как показано на рис.

В накопителях обычно устанавливается несколько дисков, и данные записываются на обеих сторонах каждого из них. В большинстве накопителей есть по меньшей мере два или три диска (что позволяет выполнять запись на четырех или шести сторонах), но существуют также устройства, содержащие до 11 и более дисков. Однотипные (одинаково расположенные) дорожки на всех сторонах дисков объединяются в цилиндр (рис.). Для каждой стороны диска предусмотрена своя дорожка чтения/записи, но при этом все головки смонтированы на общем стержне, или стойке. Поэтому головки не могут перемещаться независимо друг от друга и двигаются только синхронно.

Жесткие диски вращаются намного быстрее, чем гибкие. Частота их вращения даже в большинстве первых моделей составляла 3 600 об/мин (т. е. в 10 раз больше, чем в накопителе на гибких дисках). Но в настоящее время частота вращения жестких дисков возросла до 6 400, 7 200, 10000 об/мин и даже 15 000 об/мин. Накопители со скоростью вращения 10000 или 15 000 об/мин используются обычно только в высокоэффективных рабочих станциях или серверах, для которых высокая стоимость жестких дисков, повышенное тепловыделение и шум не играют существенной роли.

При нормальной работе жесткого диска головки чтения/записи не касаются (и не должны касаться!) дисков. Но при выключении питания и остановке дисков они опускаются на поверхность. Во время работы устройства между головкой и поверхностью вращающегося диска образуется очень малый воздушный зазор (воздушная подушка). Если в этот зазор попадет пылинка или произойдет сотрясение, головка столкнется с диском, вращающимся "на полном ходу". Если удар будет достаточно сильным, произойдет поломка головки. Последствия этого могут быть разными — от потери нескольких байтов данных до выхода из строя всего накопителя. Поэтому в большинстве накопителей поверхности магнитных дисков легируют и покрывают специальными смазками, что позволяет устройствам выдерживать ежедневные "взлеты" и "приземления" головок, а также более серьезные потрясения.

В некоторых наиболее современных накопителях вместо конструкции CSS (Contact Start Stop) используется механизм загрузки/разгрузки, который не позволяет головкам входить в контакт с жесткими дисками даже при отключении питания накопителя. В механизме загрузки/разгрузки используется наклонная панель, расположенная прямо над внешней поверхностью жесткого диска. Когда накопитель выключен или находится в режиме экономии потребляемой мощности, головки съезжают на эту панель. При подаче электроэнергии разблокировка головок происходит только тогда, когда скорость вращения жестких дисков достигнет нужной величины. Поток воздуха, создаваемый при вращении дисков (аэростатический подшипник), позволяет избежать возможного контакта между головкой и поверхностью жесткого диска.

Дорожка — это одно "кольцо" данных на одной стороне диска

Нумерация секторов на дорожке начинается с единицы, в отличие от головок и цилиндров, отсчет которых ведется с нуля.

Существует много различных типов накопителей на жестких дисках, но практически все они состоят из одних и тех же основных узлов. Конструкции этих узлов, а также качество используемых материалов могут быть различными, но основные их рабочие характеристики и принципы функционирования одинаковы.

диски;

головки чтения/записи;

механизм привода головок;

двигатель привода дисков;

печатная плата со схемами управления;

кабели и разъемы;

элементы конфигурации (перемычки и переключатели).

Обычно в накопителе содержится один или несколько магнитных дисков. За прошедшие годы установлен ряд стандартных размеров накопителей, которые определяются в основном размерами дисков, а именно:

5,25 дюйма (на самом деле — 130 мм, или 5,12 дюйма);

3,5 дюйма (на самом деле — 95 мм, или 3,74 дюйма);

2,5 дюйма (на самом деле — 65 мм, или 2,56 дюйма);

1 дюйм (на самом деле — 34 мм, или 1,33 дюйма).

Сейчас в настольных и некоторых портативных моделях чаще всего устанавливаются накопители формата 3,5 дюйма, а малогабаритные устройства (формата 2,5 дюйма и меньше) — в портативных системах.

26. Логическая структура жестких дисков отличается от логической структуры гибких дисков.

Минимальным адресуемым элементом жесткого диска является кластер, который может включать в себя несколько секторов.Размер кластера зависит от типа используемой таблицы FAT и от емкости жесткого диска.

Таблица FAT16 может адресовать 216=65 536 кластеров.

Объем кластера не может быть более 128 секторов (64 Кбайт), и поэтому FAT16 не может использоваться для носителей информации объемом более:

64 Кбайт х 65 536 = 4 194 304 Кбайт = 4096 Мбайт = 4 Гбайт.

Для дисков большой емкости размер кластера оказывается слишком большим, так как информационная емкость жестких дисков может достигать 150 Гбайт и более.

Например, для диска объемом 40 Гбайт размер кластера будет равен:

40 Гбайт / 65 536 = 655 360 байт = 640 Кбайт.

Файлу всегда выделяется целое число кластеров. Например, текстовый файл, содержащий слово «информатика», составляет всего 11 байтов, но на диске этот файл будет занимать целиком кластер, т.е. 640 Кбайт.

Таким образом, размещение на жестком диске большого количества небольших по размеру файлов приведет к потерям свободного дискового пространства.

Эта проблема частично решается с помощью использования таблицы FAT32, в которой объем кластера принят равным 8 секторам или 4 Кбайтам для диска любого объема.

И поэтому FAT32 может использоваться для носителей информации объемом:

4 Кбайт х 4 294 967 296 = 17 179 869 184 Кбайт = 16 777 216 Мбайт = 16 384 Гбайт.

Таким образом, FAT32 может использоваться для жестких дисков самого большого объема.

NTFS. Файловая система для операционной системы Windows. Позволяет устанавливать различный объем кластера (от 512 байтов до 64 Кбайт, по умолчанию 4 Кбайт). NTFS по сравнению с FAT32 увеличивает надежность и эффективность использования дискового пространства.

NTFS использует систему журналирования для повышения надежности файловой системы. Журналируемая файловая система сохраняет список изменений, которые она будет проводить с файловой системой, перед фактической записью изменений. Эти записи хранятся в отдельной части файловой системы, называемой «журналом» или «логом». Как только изменения файловой системы будут внесены в журнал, журналируемая файловая система применит эти изменения к файлам.

В целях более надежного сохранения информации о размещении файлов на диске хранятся две идентичные копии таблицы FAT.

Преобразование FAT16 в FAT32 можно осуществить с помощью служебной программы Преобразования диска в FAT32, которая входит в состав Windows.

Замедление скорости обмена данными может происходить в результате фрагментации файлов.

Фрагментация файлов – фрагменты файлов хранятся в различных, удаленных друг от друга кластерах.

Фрагментация файлов возрастает с течением времени, в процессе удаления одних файлов и записи других.

Так как на диске могут храниться сотни и тысячи файлов в сотнях тысяч кластеров, то фрагментированность файлов будет существенно замедлять доступ к ним и в конечном итоге приведет к преждевременному износу жесткого диска.

Рекомендуется периодически проводить дефрагментацию диска.

Дефрагментация диска – процесс в котором файлы записываются в кластеры, последовательно идущие друг за другом.

27.Спросите, а что подразумевается под Современные технологии, утилиты обслуживания

28. Опти́ческий при́вод — устройство, имеющее механическую составляющую, управляемую электронной схемой, и предназначенное для считывания и, (в некоторых моделях), записи информации с оптических носителей информации в виде пластикового диска с отверстием в центре (компакт-диск, DVD и т. д.); процесс считывания/записи информации с диска осуществляется при помощи лазера. Существуют следующие типы приводов:

привод CD-ROM

привод CD-RW

привод DVD-ROM

привод DVD-RW

привод DVD-RW DL

привод HD DVD-ROM

привод HD DVD/DVD RW

привод BD-ROM

привод BD-RE

привод GD-ROM

привод UMD

CD-ROM — самый простой вид cd-привода, предназначенный только для чтения cd-дисков.

CD-RW — такой же, как и предыдущий, но только способен записывать на CD-R/RW-диски.

DVD-ROM — предназначение его состоит только в чтении CD/DVD-дисков.

DVD/CD-RW — тот же DVD-ROM, но способный записывать на CD-RW-диски.

DVD RW — привод, способный не только читать CD(RW) И DVD (RW)-диски, но и записывать на них.

DVD RW DL — в отличие от предыдущего типа DVD RW, способен также записывать на двухслойные оптические DVD-носители, отличающиеся от обычных большей емкостью.

BD-RE — привод, способный читать/записывать на диски формата Blu-Ray. Это усовершенствованная технология оптических носителей, в основе которой лежит использование лазера с длиной волны 405 нм (синий спектр излучения). Уменьшение длины волны лазера позволило сузить ширину дорожки в два раза по сравнению с DVD-диском и увеличить плотность записи данных. Уменьшение толщины защитного слоя в шесть раз повысило надежность операций чтения/записи на нескольких записываемых слоях.

Диски Blu-Ray предназначены большей частью для записи цифрового видео высокого разрешения. Например, на односторонний однослойный диск записывают до 2 часов видео в формате HDTV (телевидения высокой четкости) при скорости видеопотока до 54 Мбит/с.

HD DVD-ROM — привод, читающий диски формата HD DVD.

HD DVD — это новое поколение оптических дисков, которые предназначены в первую очередь для хранения фильмов высокого разрешения (HDTV). Новый формат носителей позволяет записывать в три раза больший объём данных, по сравнению с DVD. Однослойные HD DVD-диски имеют емкость 15 Гб, двухслойные — 30 Гб. Как правило, HD DVD-привод может читать все форматы DVD и СD-дисков.

HD DVD/DVD RW — в отличие от предыдущего, способен записывать на диски таких форматов как DVD-R, DVD+R, DVD-RW, DVD+RW, CD-R, CD-RW.

Современные приводы CD-ROM достигли высоких скоростей считывания информации с лазерного компакт-диска благодаря внедрению технологии CAV (Constant Angular Velocity — постоянная угловая скорость). В этом режиме частота оборотов диска остается постоянной, соответственно на периферийных участках данные считываются с большей скоростью (4-7,8 Мбайт/с), чем на внутренних участках (2-3,5 Мбайт/с). Средняя скорость считывания при этом гораздо ближе к минимальным значениям, поскольку запись на диске начинается с внутренних областей.

Сам по себе, оптический привод может быть в виде составляющей конструкции в составе более сложного оборудования (например, бытового DVD-проигрывателя) либо выпускаться в виде независимого устройства со стандартным интерфейсом подключения (PATA, SATA, USB), например для установки в компьютер.

Фотодиод, обьективы, лазерный диод, система призм

Компакт-диск (англ. Compact Disc) — оптический носитель информации в виде пластикового диска с отверстием в центре, процесс записи и считывания информации которого осуществляется при помощи лазера. Дальнейшим развитием компакт-дисков стали DVD

1 наружный слой из прозрачной пластмассы

2 металлизированная отражающая дорожка записи

3 твердая непрозрачная пластиковая основа

29. Разновидности оптических приводов

В зависимости от имеющихся функций оптические приводы можно разделить на несколько основных видов.

1. CD-ROM — приводы, позволяющие считывать информацию с носителей, относящихся к группе компакт-дисков.

2. DVD-ROM — приводы, позволяющие считывать информацию с разных типов CD и DVD-носителей.

3. CD-RW — приводы, позволяющие выполнять чтение информации с оптических дисков, относящихся к группе компакт-дисков, а также осуществлять запись на CD-R и CD-RW.

4. DVD-ROM/CD-RW — так называемые комбинированные приводы, позволяющие считывать информацию с разных типов CD и DVD-носителей, а также осуществлять запись на CD-R и CD-RW.

5. DVD-RW, DVD+RW, DVD±RW — универсальные записывающие приводы, позволяющие считывать информацию с разных типов CD и DVD носителей, а также осуществлять запись на CD-R, CD-RW, записываемые и перезаписываемые DVD (набор поддерживаемых DVD-носителей зависит от конкретной модели).

Для измерения скоростных характеристик оптических приводов используются условные единицы, причем различающиеся для CD и DVD форматов. В качестве точки отсчета (1х) для носителей группы компакт-дисков была выбрана скорость считывания данных, равная 150 Кбайт/с. Следовательно, 8х для CD привода соответствует скорости передачи данных 1200 Кбайт/с, 12х — 1800 Кбайт/с и т. д.

В случае DVD устройств однократная скорость равна уже 1350 Кбайт/с. Таким образом, 4х для DVD носителей соответствует скорости 5400 Кбайт/с — что эквивалентно 36х по шкале CD.

В характеристиках приводов, поддерживающих чтение и/или запись разных типов оптических дисков, обычно указывается максимальная скорость для каждого из них. Краткое обозначение скоростных характеристик носителя называют скоростной формулой. Например, в случае привода DVD-ROM скоростная формула 8/52 означает максимальную скорость чтения, эквивалентную 52х для CD и 8х для DVD. Для привода CD-RW скоростная формула 32/24/48 означает максимальную скорость записи на CD-R и CD-RW соответственно 32х и 24х и максимальную скорость чтения 48

О приводах:

Интерфейс подключения

Внутренние приводы подключаются к ПК через интерфейс IDE, SCSI или SATA. Параллельный интерфейс IDE обеспечивает скорость обмена до 130 МБ/с. SCSI интерфейс широко используется в серверах. SATA интерфейс используется практически во всех новых приводах и компьютерах. Вторая ревизия интерфейса SATA/300 имеет пропускную способность до 300 МБ/с. Внешние приводы подключаются к портам USB или FireWire(IEEE 139). Оба интерфейса имеют близкую максимальную теоретическую скорость обмена: 480 Мбит/с Hi-Speed USB и 400 Мбит/с FireWire. Следует помнить что интерфейс определяет только скорость обмена данными с буфером привода, реальная скорость чтения и записи зависит от устройства и носителя.

Объем буфера

Интерфейс как правило обеспечивает скорость передачи данных больше чем скорость с которой может записывать или считывать привод, но запрос новых данных для записи и передача считанных данных занимает существенно больше времени чем время доступа к буферу. Кроме того данные записываются и считываются не с постоянной скоростью из-за необходимости позиционирования головки, коррекции ошибок, повторных считываний, при этом буфере всегда должно быть место для считанных данных и всегда должны быть данные для записи. Таким образом задача буфера - обеспечение непрерывной работы привода и оптимизация использования пропускной способности интерфейса. Необходимый объем буфера зависит от скорости записи/чтения, чем выше скорость, тем больше нужен буфер.

Загрузка дисков

Ручная загрузка диска используется в основном в портативных CD и DVD аудио- и видео- проигрывателях. При нажатии на кнопку, плоская крышка поднимается пружиной. Диск нужно положить на шпиндель и закрыть крышку.

Привод с щелевой загрузкой выглядит просто как узкая щель, в которую пользователь вставляет диск. Диск подхватывается механизмом загрузки и дозагружается. Обратно он так же выталкивается механизмом примерно на половину.

Автоматическая загрузка применяется практически во всех приводах для настольных ПК. Для загрузки используется лоток, выдвигающийся и задвигающийся автоматически при нажатии на кнопку.

В ноутбуках не места для привода лотка и там используется полуавтоматический механизм заряжания. Кнопкой освобождается защелка лотка и он выталкивается пружиной на несколько миллиметров, далее лоток нужно выдвигать и задвигать обратно руками.

Технология маркировки дисков

DiscT@2 - технология компании Yamaha, позволяющая наносить монохромное изображение на неиспользуемую часть рабочей поверхности CD-R диска.

Технология LabelFlash дает возможность разрисовывать рабочую поверхность DVD+R и DVD-R. Используя специальные болванки можно рисовать и на оборотной стороне диска.

Тыльная сторона таких дисков синяя и высветляется лазером.

LightScribe не позволяет использовать сторону с данными . Лицевая поверхность дисков поддерживающих LightScribe золотистая и темнеет под действием лазера.

LightScribe 1.2 является развитием технологии LightScribe, рисунок по-прежнему монохромный, а вот фон теперь может быть различных цветов.

Все эти технологии требуют их поддержки приводом и наличия специального программного обеспечения.

Среднее время наработки на отказ (MTBF)

MTBF (mean time between failures) - показатель надежности аппаратуры, который определят среднее время работы устройства между отказами. Определяется статистически в ходе испытаний или вычисляется методами теории надежности.

Уровень шума

Уровень шума, производимого работающим приводом. Измеряется в децибелах. На полной скорости приводы достаточно шумны, что может стать помехой при просмотре фильма или прослушивании музыки непосредственно с оптического носителя. Впрочем, существует большое количество утилит, позволяющих временно ограничить скорость вращения диска и, соответственно, шума.

Время доступа

Время доступа - время между передачей команды на чтение приводу и началом чтения данных. Этот параметр зависит от скорости позиционирования головки, скорости вращения диска, скорости передачи данных и скорости обработки их контроллером привода. Поскольку оно зависит от текущего положения считывающей головки и фрагментации данных, то обычно говорят о среднем времени доступа по чтению. Чем это время меньше тем быстрее читаются данные, что особенно заметно при доступе к большому количеству небольших файлов.

Максимальная скорость чтения

Максимальная скорость чтения CD дисков указывается в единицах, кратных 150 кБайт/с.

Максимальная скорость чтения DVD дисков указывается в единицах, кратных 1 385 000 Байт/с или около 1,32 МБайт/с.

Максимальная скорость чтения BD дисков указывается в единицах, кратных 4.5 МБайт/с.

Максимальная скорость чтения HD DVD дисков указывается в единицах, кратных 4.36 МБайт/с.

Указываемая скорость- максимальная скорость при чтении с краев диска, реальная скорость будет ниже.

Запись

Защита от опустошения буфера

При записи диска, особенно на высокой скорости, может возникнуть ситуация, когда система не успевает передать оптическому приводу достаточно данных и его буфер опустошается. Технология buffer underrun prevention (защита от опустошения буфера) позволяет приводу сделать паузу в записи и дождаться прихода данных.

Поддерживаемые режимы записи В режиме track-at-once оптический привод выключает лазер после записи каждой из дорожек, а между дорожками оставляет промежутки 2-3 секунды.

Режим disk-at-once используется при записи в формате CD Audio без пауз между трэками и при записи целого диска используя его образ. Лазер выключается только после записи всех дорожек, диск закрывается, и не может быть дозаписан.

Формат CD Extra, совмещающий на одном диске данные и аудиоданные в формате CD Audio, записывается в режиме session-at-once. Первым проходом прожигаются звуковые дорожки, а вторым - данные.

Режим packet writing позволяет обращаться c оптическими носителями почти как с жестким диском. Можно дозаписывать отдельные файлы, удалять их, перезаписывать. При использовании носителя CD-R или DVD-R, файлы при удалении и перезаписи физически, конечно, не стираются и место не освобождают, а только помечаются в файловой системе диска как удаленные.