- •Технологические особенности проектирования вычислительной техники
- •Введение
- •1. Основные принципы
- •1.1. Постановка задачи и критические параметры
- •1.2. Энергоемкость и надежность
- •1.3. Себестоимость хранения и скорость доступа
- •2. История создания вычислительных машин
- •2.1. Механический этап
- •2.2. Электромеханический этап
- •2.3. Ламповый этап
- •2.4. Полупроводниковый этап
- •2.5. Интегральный этап
- •3. Основы устройства эвм
- •3.1. Реализация эвм, как машины Тьюринга
- •3.2. Реализация эвм, как машины фон Неймана
- •3.3. Заключение
- •4. Процессор
- •4.1. Постановка задачи
- •4.2. Выборка и обработка данных
- •4.3. Исполнение команд
- •4.4. Состав простейшего процессора
- •4.5. Размещение команд в памяти
- •4.6. Управление порядком выполнения команд
- •4.7. Сокращение размера команды
- •4.8. Резюме
- •5. Развитие процессоров. Параллельные вычисления
- •5.1. Пути повышения производительности
- •5.2. Параллельная обработка
- •6. Устройства хранения данных
- •6.1 Общие сведения
- •6.2. Получение требуемой информации
- •6.3. Операции с ухд
- •6.4. Классификация ухд по принципам записи и выборки
- •7. Основные характеристики ухд
- •7.1. Емкость
- •7.2. Стоимость ухд
- •7.3. Скорость или время операции
- •7.4. Прочие характеристики
- •7.5. Резюме
- •8. Физические среды хранения данных
- •8.1. Электрическая емкость
- •8.2. Бистабильная электрическая схема
- •8.3. Размыкание электрической цепи
- •8.4. Среда с наличием/отсутствием светопроницаемости
- •8.5. Ферромагнитный материал
- •9. Ухд, работающие по принципу «память»
- •9.1. Структура и классификация
- •9.2. Регенерация динамической памяти
- •10. Ухд, работающие по принципу «накопитель»
- •10.1. Общие сведения
- •10.2. Барабан
- •10,3. Диски
- •10.4 Лента
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Оглавление
6. Устройства хранения данных
6.1 Общие сведения
Любое устройство хранения информацииили устройство хранения данных(далее УХД) состоит из двух обязательных частей:
блок накопления;
блок доступа.
Блок накопленияпредставляет собой массив элементов, в которых побитно хранится информация.
Примечание. Единица измерения информации и размер одного элемента – бит. Байт условная единица, равная 8 бит. На практике байт используется чаще бита. Одна из основных причин следующая: человеку, не специалисту в ЭВМ, более привычно измерять объем информации в буквах. Большинство форматов, используемых для хранения текстов, предусматривает размещение одной буквы в одном байте. Важное отличие от международной системы СИ, принятое в информатике. Приставки Кило‑, Мега- и т.д. имеют множитель не 103=1000, а 210=1024.
Данные могут быть размещены в УХД (такой процесс называется запись), ранее записанные данные могут быть получены из УХД (такой процесс называетсячтение). Размещение данных должно происходить так, чтобы: это не повлияло на данные, уже присутствующие в УХД; была возможность найти ранее размещенные данные и получить их обратно. Эти действия обеспечиваетблок доступа, процесс называетсяоперацией доступа. Процесс получения ранее размещенных данных называетсяоперацией выборки.
Все УХД разделяются на два типа, в зависимости от принципа доступа к данным. В устройствах первого типа каждый элемент, хранящий бит информации, имеет собственный элемент чтения/записи или элемент, преобразующий информацию из физической среды в блоке накопления в электрический сигнал в блоке доступа. Такие устройства обычно называют памятью. В устройствах второго типа один элемент чтения/записи (иногда его называютголовкой чтения/записи) читает информацию из разных битов, перемещаясь между ними (причем, не всегда перемещается головка, иногда перемещается только среда, но чаще головка и среда выполняют взаимное перемещение). Устройства такого типа называютнакопителями. Устройства первого типа (память) обладают намного большей надежностью и обычно большим быстродействием, имеют более простой блок доступа и поэтому экономичнее при хранении малых объемов информации. Одно из самых главных достоинств устройств первого типа – произвольный доступ, который заключается в том, что время получения информации из таких устройств не зависит от того, в каком порядке будет выбираться их них информация. В отличие от них, устройства второго типа перед чтением/записью информации требуют подвести головки чтения/записи в то место, где располагается или должна располагаться требуемая информация. Такая операция иногда может занимать сравнительно длительное время. Достоинство накопителей, прежде всего, в меньшей себестоимости изготовления одного бита (даже при большой стоимости блока доступа) и в возможности использовать разные блоки накопления при одном блоке доступа – так называемыесменные накопители. Отличительной характеристикой устройств этих двух типов является наличие движущихся элементов, которые обязательно присутствуют в накопителях и отсутствуют в памяти.
Для полноты изложения здесь, видимо, следует упомянуть устройства хранения на цилиндрических магнитных доменах, принцип действия которых заключается в том, что в магнитном материале формируются цилиндрические домены, которые могут перемещаться в нем под воздействием электрического поля. Каждый домен является элементом хранения информации. Эти устройства содержат в себе признаки и памяти, и накопителей. Как и память, эти устройства не содержат движущихся частей, не имеют перемещающихся головок чтения записи, имеют достаточно простое устройство доступа. Как и у накопителей, каждый элемент хранения этих устройств не имеет собственного элемента чтения записи, операции с этими устройствами требуют выполнения операции доступа, которая в данном случае заключается в перемещении цилиндрических доменов. Такие устройства называются памятью на цилиндрических магнитных доменах. Технология этих устройств разработана плохо, они не имеют каких-то специальных достоинств, а скорее объединяют недостатки, свойственные памяти и накопителям, имеют высокую себестоимость, низкую скорость и большое время доступа. В настоящее время память на цилиндрических магнитных доменах не применяется и в дальнейшем рассматриваться не будет.