Магнитные средства хранения информации.

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 3

Все магнитные средства хранения информации покрываются специальным слоем, способным воспринимать магнитные воздействия, иначе говоря - носителем (media), который отвечает за хранение информации. Обычно в качестве носителя информации используется оксид железа (хотя в настоящее время используются и другие металлы: золото, серебро, никель).

Принцип записи на магнитные средства очень похож на то, как записывается музыка на аудиокассету или изображение на видеокассету: электрический ток, в зависимости от уровня напряжения соответствующий двоичному нулю или единице, преобразуется в магнитное поле, которое намагничивает отдельные участки носителя.

Для двоичной системы счисления можно принять намагниченный участок за сохраненную единицу, а ненамагниченный - за сохраненный нуль. Для считывания информации магнитное поле, создаваемое намагниченными участками носителя, улавливается, преобразуется в электрический ток и усиливается.

1.1.1. Магнитные ленты.

Магнитные ленты стали использоваться для хранения информации еще в 50-е годы. В то время ленты наматывались на специальные бобины и хранились на них. Достоинства магнитных лент: - по сравнению с перфокартам и перфолентами магнитные ленты позволяют сохранять гораздо большие объемы информации в более компактном виде;

возможность перезаписи информации;
низкая стоимость.

Недостатки магнитных лент: для поиска нужной программы приходится перематывать большое количество ленты до тех пор, пока не будет найдено нужное место. На это, естественно, тратится время.

Магнитные ленты как средство хранения информации используются до сих пор. Чаще всего магнитные ленты используются для долговременного хранения мало изменяющейся информации, для хранения архивных копий.

1.1.2. Стример.

Для работы с магнитными лентами сейчас используются специальные устройства, которые называются стримерами. Стример - это устройство для обеспечения надежного сохранения информации, имел большую популярность и распространение среди профессиональных пользователей персональных компьютеров в 70 – 80 г.г. XX-го века. По сути дела, стример - это накопитель на магнитной ленте, цифровой кассетный магнитофон, в котором используются специальные картриджи, позволяющие защитить носитель информации (магнитную ленту) от внешних воздействий. Емкость картриджей составляет от 40Мб до 1.3Гб. Главное достоинство стримера - возможность быстрого и надежного сохранения больших объемов данных или программ. Поэтому стримеры используются преимущественно для резервного копирования информации в промышленности, в издательствах, в банках, в деловом и научном мире.

Емкость кассеты (ленточного картриджа) составляет десятки и сотни мегабайт. Стример позволяет записывать и считывать данные с весьма высокой скоростью. Однако, эта скорость все-таки значительно ниже, чем скорость обмена данными на жестких дисках.

Стримеры выполняются в виде отдельного блока, устанавливаемого рядом с компьютером, а чаще - в виде устройства встроенного внутрь системного блока, которое по своим размерам аналогично накопителю для гибких дисков. Пользоваться стримером достаточно удобно и просто. Это особенно ощутимо, когда приходится копировать большие объемы информации. Впрочем, как и во всяком магнитофоне, у стримера есть недостаток: для поиска нужного места на пленке порой приходится перематывать всю кассету.

Для картриджей стримеров применяется специальная высококачественная магнитная лента, в которой используются особо чистые мелкозернистые магнитные частицы, а поверхность ленты тщательно полируется. Это гарантирует надежность записи и длительную сохранность записанных данных.

1.1.3. Гибкие магнитные диски .

Магнитный диск представляет собой обычный диск из пластика, покрытый слоем вещества, способного намагничиваться под действием магнитного поля. Для того, чтобы защитить поверхность магнитного диска от загрязнения и повреждений, диск помещают внутрь пластикового конверта. Существует два основных вида гибких дисков: диаметром 5.25 дюйма и 3.5 дюйма. Они имеют различные формат и конструкцию. Гибкие диски диаметром 5.25 дюйма могут хранить до 2 Мб информации. Гибкие диски диаметром 3.5 дюйма имеют объем 1.44 Мб, хотя есть диски, позволяющие увеличить объем сохраняемой информации до 2.88 Мб.

Самым распространенным носителем информации сегодня остается дискета размером 3,5" ("трехдюймовая"), впервые созданная фирмой SONY в 1981 г. Дискеты диаметром 5.25 дюйма в настоящее время почти полностью вышли из употребления.

У дискет есть существенные недостатки - малая емкость, низкая надежность и ограниченный срок эксплуатации.

1.1.4. Жесткий диск .

Прообразами жестких дисков являются магнитные барабаны, которые применялись для хранения информации еще в ЭВМ 50-х годов. В 1973 году на фирме IBM по новой технологии был разработан первый жесткий диск, который мог хранить до 16 Кб информации. Эта технология, в отличие от других применявшихся в то время жестких дисков, заключалась в полной изоляции магнитного носителя от внешнего пространства за счет герметизации накопителя. Это позволяло гораздо лучше защитить диск от пыли, повышенной влажности и других неблагоприятных условий внешней среды, а также увеличить плотность записи информации.

Поскольку этот диск имел 30 цилиндров (дорожек), каждая из которых была разбита на 30 секторов, то поначалу ему присвоили незамысловатое название - 30/30. По аналогии с автоматическими винтовками, имеющими калибр 30/30, такие жесткие диски получили название "винчестер". Впоследствии название винчестер так хорошо прижилось (особенно в России), что практически все жесткие диски стали называть этим именем. В западной литературе термин Winchester по отношению к жестким дискам сейчас употребляется редко.

Как правило, в одном жестком диске используется один или несколько дисков, смонтированных на шпинделе, приводимом в движение специальным двигателем. Скорость вращения двигателя для обычных моделей составляет около 3600 об/мин. Понятно, что чем выше скорость вращения, тем быстрее считывается информация с диска, однако пластины носителя при больших оборотах могут просто физически разрушаться. Тем не менее в современных моделях винчестеров скорость вращения достигает уже 4500, 5400 или 7200 об/мин.

Сами диски представляют собой обработанные с высокой точностью керамические или алюминиевые пластины, на которые и нанесен специальный магнитный слой. Количество дисков может быть различным - от одного до пяти и больше. Наиболее важной частью любого накопителя являются головки чтения-записи. В современных винчестерах головки "летят" на расстоянии доли микрона (обычно около 0.13 мкм) от поверхности дисков, разумеется, не касаясь их. На первых моделях жестких дисков головки чтения-записи перемещались с помощью шагового двигателя. В настоящее время для этой цели используются преимущественно двигатели типа voice coil, иначе называемые соленоидными. Двигатели этого типа перемещают головку при помощи изменения электромагнитного поля. К их преимуществам можно отнести относительно высокую скорость перемещения, практическую нечувствительность к изменениям температуры и положения привода винчестера. В отличие от накопителей с шаговым двигателем, не требуется периодическое переформатирование поверхности носителя.

1.1.5. ZIP - диски .

В 1994 г. компания IOMEGA представила устройство ZIP. По принципам функционирования оно практически аналогично обычному трехдюймовому дисководу флоппи-дисков, но по емкости дискеты превосходит его в 70 раз. Накопитель ZIP со сменными магнитными дисками размером 3,5" емкостью 100 Мб существенно сэкономит дисковое пространство жесткого диска.

Используя накопитель ZIP, можно переносить файлы большого объема, так как внешний носитель легок и компактен (450 г, 38х136х184 мм), а сменный диск заключен в прочный пластиковый корпус и не боится ударов. Рабочая поверхность носителя покрыта специальным металлизированным слоем. Скорость обмена данными у ZIP также значительно выше - для записи дискеты емкостью 100 Мб требуется менее 2 мин. В США накопители ZIP уже не просто стали популярны, но и поддерживаются многими производителями аппаратного и программного обеспечения как стандарт хранения данных.

1.1.6. JAZ - диски .

JAZ - это тип накопителей, использующий сменные жесткие диски, созданный фирмой IOMEGA. Конструктивно устройство JAZ представляет собой нечто вреде дисковода, только "дискетой" являются вместо гибкого кружка две жесткие магнитные пластины емкостью 540 Мб каждая, заключенные в своеобразный картридж, который, если его извлечь, абсолютно герметичен. JAZ-устройства выпускаются в двух исполнениях - внешнем и внутреннем. В обоих случаях для обмена данными используется интерфейс SCSI. Время поиска (время подвода головки на нужную дорожку) у такого "дисковода" равно 12 мс, а время доступа (время поиска дорожки плюс время поиска сектора на этой дорожке) - 17 мс. Скорость обмена данными составляет 12 Мб/с, т.е. 1 Гб записывается за время порядка 5 мин.

Параметры нового накопителя позволяют использовать JAZ для воспроизведения высококачественных аудио- и видеозаписей и могут составить серьезную конкуренцию как магнитооптическим, так и накопителям типа CD-ROM. Один гигабайтный JAZ-диск позволяет хранить и воспроизводить:

1) 2-часовой видеофильм (формат MPEG);

2) 8 ч качественной аудиозаписи;

3) 8 мин видеозаписи в стандарте телевизионного сигнала;

4) 2 ч видеозаписи в формате спутникового сигнала (MPEG);

5) фотоальбом на 150 цветных фото 4Î5 см.

1.2. Оптические средства хранения информации.

В оптических средствах хранения информация представлена в виде чередующихся углублений и ровных мест (соответствующих единичкам и нулям). Для считывания информации применяется луч лазера. В том месте, где поверхность носителя ровная, луч отражается, а там, где впадина - рассеивается. Отраженный луч улавливается фотоэлементом, который и определяет, что было записано (0 или 1).

1.2.1. Лазерные диски .

Лазерный диск ( Compact Disk Read- Only Memory или CD- ROM - компакт-диск только для чтения) был изобретен в 1985 году. На лазерном диске в стандартном виде хранится более 640 мегабайт информации. Диаметром 8 или 12 сантиметров и толщиной 1,8 миллиметров, в разрезе диск представляет собой "слоеный пирог" из 2-3 слоев прозрачной пластмассы (поликарбоната) и одного внутреннего тончайшего слоя металла - алюминия, играющего роль отражательной поверхности. Одна сторона диска рабочая, а на другую обычно наносится красочный фирменный знак. Информация содержится в металлическом слое, который имеет чередующиеся углубления, означающие нули и единички двоичной информации. Гладкая металлическая поверхность полностью отражает свет лазера, а впадины рассеивают его.

Чередование впадин и гладкой поверхности считывается оптической системой лазерного проигрывателя – дисковода CD-ROM. Записанная на диске информация располагается в виде очень длинной (5 километров) и узкой (в 100 раз тоньше человеческого волоса) спиралеобразной дорожки. Рабочая сторона защищена прозрачным слоем пластика, что позволяет значительно повысить надежность хранения данных и читать их даже в том случае, если на поверхности появились небольшие царапины. (Применяемая в оптической системе дисковода короткофокусная линза фокусирует луч лазера на поверхности внутреннего металлического слоя, и царапины на внешней поверхности диска оказываются на относительно большом расстоянии от фокуса линзы в области рассеянного света, где вносимые ими искажения светового потока незначительны).

Подобные диски весьма долговечны. CD-ROM позволяет хранить не нем не только статичные данные, но и живую речь, музыку и даже движущееся изображение. Применяя специальные алгоритмы кодирования и компрессии при записи на диск, а затем разворачивая информацию с помощью видеоплаты, установленной в обычном компьютере, можно прокручивать видеофильмы длительностью до 74 минут со звуковым стереофоническим сопровождением.

1.2.2. Диски CD-R.

Кроме обычных CD-ROM, которые штампуются на заводе с уже имеющейся на них информацией, существуют также диски CD-R (CD - Recordable) - оптические диски для однократной записи. На них с помощью устройства записи можно в "домашних условиях" записывать собственную информацию. На основе таких дисков работает, к примеру, технология Фото-CD фирмы Кодак - с ее помощью фотолюбители и профессионалы могут держать на дисках свой фотоархив.

Устройство CD-R и принцип записи на них несколько отличается от обычных CD-ROM. "Пирог" CD-R состоит из четырех слоев: пластмассовой подложки, тончайшего металлического отражателя (здесь применяется золото), прозрачного пластика, куда добавлен краситель и, наконец, защитного слоя из прозрачного поликарбоната. Запись на подобный диск выполняется путем подачи достаточно мощных, но коротких световых импульсов лазера, луч которого фокусируется у поверхности металлического слоя. За счет мгновенного разогрева область пластика, содержащего краситель и находящаяся непосредственно у поверхности металлического слоя, темнеет и перестает пропускать свет.

Считывается информация так же, как и с обычного CD-ROM. CD-R широко используются в тех случаях, когда нет необходимости в массовом тиражировании.

1.2.3. Дисководы CD-ROM.

По принципу действия большинство дисководов CD-ROM удивительно схожи с патефоном, только вместо грампластинки применяется оптический диск, а вместо иглы - луч лазера. Последний обладает рядом особенностей, которые позволяют фокусировать его в крошечное пятно на металлической поверхности диска. Отражаясь от гладкой поверхности и рассеиваясь на впадинах, луч возвращается через оптическую систему и воспринимается фотодиодными приемниками в виде коротких мельканий, которые в свою очередь преобразуются в электрические сигналы. Оптическая система точно отслеживает положение светового пятна на дорожке, постепенно перемещаясь по радиусу. При этом обеспечивается постоянство линейной скорости движения дорожки относительно пятна.

Дисковод вращает диск, увеличивая обороты при приближении к центру (в отличие от патефона, где диск вращается равномерно). За стандартную принята скорость вращения, которая применяется при проигрывании аудио компакт-дисков, что соответствует 1200 оборотам в минуту при считывании с внутренних дорожек диска, или скорости считывания данных 150 Кб в секунду. Однако, для большинства современного программного обеспечения ее явно мало, поэтому применяются дисководы с удвоенной, утроенной и даже учетверенной скоростью.

1.2.4. DVD - устройства .

В конце 1996 года был разработан новый стандарт хранения информации, который получил название DVD (Digital Versatile Disc - цифровой универсальный диск). DVD-диск имеет внутреннее строение, очень похожее на строение CD-дисков. Так же, как и на обычный лазерный диск, на DVD-диск информация записывается в виде спиральной дорожки при помощи лазерного луча. Но DVD-диск имеет существенные отличия от CD-диска. Объем диска CD-ROM ограничен 650 Мб, тогда как даже самые первые односторонние диски DVD-ROM имели объем 4.7 Гбайт, а в DVD-дисках следующих версий используется две стороны, а на каждой стороне два слоя для хранения данных, что позволяет достигнуть емкости 17 Гбайт, почти в 27 раз больше емкости CD-ROM. Разумеется, для считывания информации с DVD-дисков требуется специальный дисковод (дисковод для CD-ROM дисков не подойдет).

DVD - это гораздо больше, чем просто гигантский объем, такой носитель выводит на новый уровень и воспроизведение видео на персональном компьютере. Видео, записанное на DVD-носителях, превосходит по качеству видео на лазерных видеодисках (нынешний наиболее совершенный стандарт для домашнего видео).

Наборы с дисководами DVD-ROM также улучшают звуковые возможности компьютера. Если подключить компьютер с дисководом DVD-ROM к высококачественной аудиосистеме с окружающим звуком, состоящей из пяти громкоговорителей и низкочастотного динамика, то можно наслаждаться великолепным звуком.

Магнитооптические диски.

Магнитооптические диски допускают многократную запись и стирание информации. Их металлический отражающий слой может намагничиваться под воздействием внешнего магнитного поля. Во время записи полярность поля меняется, а поверхность металлического слоя облучается мощными вспышками лазера. Происходит точечный разогрев металла до нескольких сотен градусов и быстрое его остывание. В момент остывания нагретая точка металла перемагничивается, и информация запоминается на диске. Считывание производится при подсветке поверхности металла менее мощным лучом. При этом отраженный плоско поляризованный луч лазера меняет угол поляризации в зависимости от направления намагниченности точек поверхности. Пройдя через поляризационный фильтр оптической системы, свет поступает на фотодиодный приемник и преобразуется в электрический сигнал.

Подобные диски размером в 12 сантиметров вмещают 1.3 Гбайт информации. При длительном хранении следует учитывать, что им присущи свойства обычных магнитных дискет - чувствительность к внешним магнитным полям и постепенное размагничивание, а это ведет к потере данных.

Дата добавления: 2021-03-18; просмотров: 220; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 23

Мы поможем в написании ваших работ!