Вопрос № 24 III. Внешняя память компьютера

{Сохранение информации для последующего ее использования или передачи другим людям всегда имело определяющее значение для развития человеческой цивилизации. До появления ЭВМ с этой целью человек научился использовать великое множество средств: книги, фотографии, магнитофонные записи, кинопленки и т. д. Возросшие к концу XX в. потоки информации, необходимость сохранения ее в больших объемах и появление ЭВМ способствовали разработке и применению носителей информации, обеспечивающих возможность долговременного ее хранения в более компактной форме.}

Внешняя память представляет собой носители информации, обеспечивающие возможность ее долговременного хранения. К устройствам внешней памяти, или внешним запоминающим устройствам (ВЗУ), относятся магнитные и магнитооптические диски, компакт-диски, DVD и некоторые другие носители. Существенное значение имеют такие их показатели, как информационная емкость, время доступа к информации, надежность ее хранения, время безотказной работы.

В основу записи, хранения и считывания информации положены два принципа – магнитный и оптический, которые обеспечивают сохранение информации и после выключения компьютера.

Среди магнитных дисков (МД) используются гибкие и жесткие.

На этих устройствах информация также представлена в двоичном коде: состоянием намагниченных и ненамагниченных участков на дорожках ленты или диска.

Гибкие магнитные диски (ГМД, или дискеты) предназначены для переноса документов и программ с одного компьютера на другой, хранения архивных копий и информации, не используемой постоянно на компьютере. ГМД диаметром 3,5 дюйма (89 мм) имеют емкость 1,44 Мб.

{Защита магнитного слоя является особенно актуальной, поэтому сам диск спрятан в прочный пластмассовый корпус, а зона контакта головок с его поверхностью закрыта от случайных прикосновений специальной шторкой, которая автоматически отодвигается только внутри дисковода.}

Устройства, которые обеспечивают запись информации на гибкие диски, а также ее поиск и считывание в оперативную память, называют накопителями (дисководами, FDD).

{Контроллер дисковода включает и выключает двигатель вращения, проверяет, закрыт или открыт вырез, запрещающий операцию записи, устанавливает на нужное место головку чтения/записи.}

Жесткий магнитный диск (ЖМД, HDD), или винчестер, предназначен для постоянного хранения информации, используемой при работе с компьютером. Большинство современных ЖМД имеют скорость вращения 7200 об/мин. и информационную емкость – от 40 до 300 Мб.

{Любой магнитный диск первоначально к работе не готов. Для приведения его в рабочее состояние он должен быть отформатирован, т.е. должна быть создана структура диска. Структура ГМД – это магнитные концентрические дорожки, разделенные на сектора, помеченные магнитными метками, а у ЖМД есть еще и цилиндры – совокупность дорожек, расположенных друг над другом на всех рабочих поверхностях дисков.}

Диски CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory) обладают емкостью до 800 Мб, высокой надежностью хранения информации, долговечностью (срок службы – до 50 лет). Диаметр диска может быть как 5,25 (12 см) дюйма, так и 3,5 (8 см).

В отличие от магнитных дисков, дорожки которых представляют собой концентрические окружности, CD-ROM имеет всего одну физическую дорожку в форме спирали, идущей от наружного края диска к внутреннему.

Считывание информации с компакт-диска происходит при помощи лазерного луча, который, попадая на отражающий свет островок, отклоняется на фотодетектор, интерпретирующий его как двоичную единицу. Луч лазера, попадающий во впадину, рассеивается и поглощается – фотодетектор фиксирует двоичный ноль.

В то время как все магнитные диски вращаются с постоянным числом оборотов в минуту, т. е. с неизменной угловой скоростью, CD-ROM вращается обычно с переменной угловой скоростью, чтобы обеспечить постоянную линейную скорость при чтении. {Таким образом, чтение внутренних секторов осуществляется при большем числе оборотов, чем чтение наружных. Именно этим объясняется достаточно низкая скорость доступа к данным для CD-ROM (от 150 до 400 мс при скорости вращения до 4500 об/мин) по сравнению, например, с винчестером.

CD-ROM удобны для хранения информации, а в работе с ней они оказываются медленнее, чем жесткие магнитные диски. Поэтому обычно с компакт-дисков информацию переписывают на МД, с которым и работают.} В настоящее время на практике используются, как правило, перезаписываемые компакт-диски CD-RW (Compact Disk ReWritable). Также на смену компакт дискам приходят DVD (Digital Video Disk), имеющие более высокую скорость считывания/записи и емкость 4.7 Гб и более.

Магнитооптические диски объединили достижения магнитной и оптической технологий. На них можно записывать информацию и быстро считывать ее. Они сохраняют все преимущества ГМД при большой информационной емкости.

Флэш-память – особый вид энергонезависимой, перезаписываемой полупроводниковой памяти.

{Энергонезависимая - не требующая дополнительной энергии для хранения данных (энергия требуется только для записи), перезаписываемая - допускающая изменение (перезапись) хранимых в ней данных и полупроводниковая (твердотельная) то есть не содержащая механически движущихся частей (как обычные жёсткие диски или CD), построенная на основе интегральных микросхем (IC-Chip).}

В отличие от многих других типов полупроводниковой памяти, ячейка флэш-памяти не содержит конденсаторов – типичная ячейка флэш-памяти состоит всего из одного транзистора особой архитектуры. {Ячейка флэш-памяти прекрасно масштабируется, что достигается не только благодаря успехам в миниатюризации размеров транзисторов, но и благодаря конструктивным находкам, позволяющим в одной ячейке флэш-памяти хранить несколько бит информации.}

{Флэш-память исторически происходит от ROM (Read Only Memory) памяти, и функционирует подобно RAM (Random Access Memory). Данные флэш хранит в ячейках памяти, похожих на ячейки в DRAM, но в отличие от DRAM, при отключении питания данные из флэш-памяти не пропадают.}

Замены памяти SRAM и DRAM флэш-памятью не происходит из-за двух особенностей флэш-памяти: флэш работает существенно медленнее и имеет ограничение по количеству циклов перезаписи (от 10.000 до 1.000.000 для разных типов).

Информация, записанная на флэш-память, может храниться длительное время (от 20 до 100 лет), и способна выдерживать значительные механические нагрузки (в 5-10 раз превышающие предельно допустимые для обычных жёстких дисков).

Основное преимущество флэш-памяти перед жёсткими дисками и носителями CD-ROM состоит в том, что флэш-память потребляет значительно (примерно в 10-20 и более раз) меньше энергии во время работы. В устройствах CD-ROM, жёстких дисках, кассетах и других механических носителях информации, большая часть энергии уходит на приведение в движение механики этих устройств. Кроме того, флэш-память компактнее большинства других механических носителей.

{Благодаря низкому энергопотреблению, компактности, долговечности и относительно высокому быстродействию, флэш-память идеально подходит для использования в качестве накопителя в таких портативных устройствах, как: цифровые фото- и видео камеры, сотовые телефоны, портативные компьютеры, MP3-плееры, цифровые диктофоны, и т.п.}