Виды внешней памяти пк, их особенности и основные характеристики. Внешняя память. Внешняя память компьютера представляет собой дисковые накопители информации — встроенный накопитель на жестком диске (винчестер) и накопитель на сменных Накопитель на жестки

Внешняя память, которую иногда называют резервное хранилище или вторичная память, позволяет хранить информацию больших объемов. В настоящее время ёмкость внешней памяти высока, обычно измеряется в сотни мегабайт или даже в гигабайтах (миллиард байт). Внешняя память обладает важным свойством, информация хранится и не теряется при отключении питания компьютера.

Внешняя память (ВЗУ) предназначена для длительного хранения программ, результатов расчетов, текстов, вне зависимости включен или выключен компьютер. В отличие от оперативной памяти, внешняя память не имеет прямой связи с процессором. Это энергонезависимая память.

В состав которой входят:

НЖМД: накопители на жёстких магнитных дисках;

НГМД: накопители на гибких магнитных дисках;

CD-ROM, CD-RW, DVD: накопители на компакт-дисках;

Накопители на магнито-оптических компакт-дисках;

НМЛ: накопители на магнитной ленте (стримеры).

Главная задача внешней памяти персонального компьютера является способность долговременно хранить достаточно большой объем информации (программы, тексты, фотографии, аудио- и видеоклипы). Устройство, которое обеспечивает запись/считывание информации, называется накопителем, или дисководом, а хранится информация на носителях (например, дискетах).

Рисунок 3 - Классификация ВЗУ

Дискета - является самым ранним типом устройств, хранения информации, которые содержат небольшое количество данных. Они были изобретены в 1967 году группой специалистов IBM, предназначенные для распространения программного обеспечения, чтения/записи/переноса данных с одного ПК на другой.

Представляет собой гибкий пластиковый диск в защитной оболочке персонального компьютера. Основными компонентами дискеты являются магнитный диск, хранящий информацию и конверт, выполняющий защитную функцию для диска.

Способ записи двоичной информации на магнитной среде называется магнитным кодированием. Он заключается в том, что магнитные домены в среде выстраиваются вдоль дорожек в направлении приложенного магнитного поля своими северными и южными полюсами. Обычно устанавливается однозначное соответствие между двоичной информацией и ориентацией магнитных доменов.

Информация записывается по концентрическим дорожкам (трекам), которые делятся на секторы. Количество дорожек и секторов зависит от типа и формата дискеты. Сектор хранит минимальную порцию информации, которая может быть записана на диск или считана. Ёмкость сектора постоянна и составляет 512 байтов.

Магнитная лента была предназначена для хранения данных в течение 50 лет. При хранении достаточно больших объемов информации, было существенно дешевле использовать ленту, чем диск или другие варианты хранения данных. Современное использование ленточных носителей в первую очередь связана с высокой средней мощностью для создания резервного копирования и архивов.

Рисунок 4 - Магнитная лента.

Написание и получение данных идет довольно медленно. Так как магнитная лента использует последовательный доступ для чтения и записи. Она используются для приложений, которые требуют большую емкость памяти, где скорость доступа не является проблемой. Также широко используется для резервного копирования файловых серверов компьютерных сетей в различных приложениях пакетной обработки, например чтение банковских чеков, расчет заработной платы и общий контроль пакета акций.

Наиболее распространенной формой внешней памяти - жесткий диск, который постоянно установлен в компьютере и, как правило, имеет мощность от сотен мегабайт. Информация записывается на диск путем намагничивания оксидного покрытия на концентрических круговых дорожек. Это означает, что перед обращением или изменения данных головок чтения / записи следует установить правильный путь.

Жесткий диск содержит все программное обеспечение, необходимое для работы компьютера. Все пользовательские данные и программы также могут быть сохранены на жестком диске. Кроме того, большинство компьютеров имеют некоторые формы съемные устройства хранения данных, которые могут быть использованы для сохранения копии важных файлов.

Как и у дискеты, рабочие поверхности платтеров разделены на кольцевые концентрические дорожки, а дорожки -- на секторы. Головки считывания-записи вместе с их несущей конструкцией и дисками заключены в герметически закрытый корпус, называемый модулем данных. При установке модуля данных на дисковод он автоматически соединяется с системой, подкачивающей очищенный охлажденный воздух. Поверхность платтера имеет магнитное покрытие толщиной всего лишь в 1,1 мкм, а также слой смазки для предохранения головки от повреждения при опускании и подъёме на ходу. При вращении платтера над ним образуется воздушный слой, который обеспечивает воздушную подушку для зависания головки на высоте 0,5 мкм над поверхностью диска.

В накопителях на оптических дисках в качестве носителя используется диск, покрытый отражающим веществом со специальными оптическими свойствами.

Наиболее распространенные типы оптических носителей являются Blu-Ray , компакт-диски и DVD-диски . Компьютеры могут читать и записывать на компакт-диски и DVD-диски использовать записи компакт-дисков или DVD Writer диск и Blu-ray для чтения с Blu-Ray дисков.

Существуют три основных типа оптических носителей: CD, DVD, и Blu-Ray дисков. Компакт-диски могут хранить до 700 мегабайт (МБ) данных и DVD-диски могут хранить до 8,4 Гб данных. Blu-Ray диски, которые являются новейшими типами оптического носителя, могут хранить до 50 Гб данных. Этот объем памяти явное преимущество перед (магнитными носителями), которая имеет емкость 1,44 Мб. Еще одно преимущество, это то, что оптические носители имеют более гибкий диск, он может длиться до 7 раз дольше, благодаря своей долговечностью.

Стандартный компакт-диск состоит из основы, отражающего и защитного слоев. Основа выполнена из прозрачного поликарбоната, на котором методом прессования сформирован информационный рельеф. Поверх рельефа напыляется металлический отражающий слой. Отражающий слой покрывается сверху защитным слоем лака -- так, чтобы вся металлическая поверхность была защищена от контакта с внешней средой.

Информация записана на диске в виде спиральной дорожки, идущей от центра к краю диска, на которой расположены углубления (так называемые питы). Лазерный луч головки привода проходит по дорожке и по характеру отраженного луча считывает информацию.

USB (Universal Serial Bus) флэш-диск, представляет собой небольшое, портативное устройство, которое подключается к USB порту компьютера. Как и жесткий диск, он хранит информацию, но как правило намного меньше, чем большинство жестких дисков. USB флэш-накопители различаются по размеру, форме которые содержат гигабайты информации. Иногда их называют флэш-накопителями, поскольку они по размеру и форме напоминают пальца человека. Главное преимущество заключается в том, что флэш-накопители можно легко носить с собой, что является максимально удобным для передачи информации с одного компьютера на другой.

память жесткий диск носитель

Рисунок 5 - USB флэш-накопитель.

На этой страничке мы поговорим на такие темы, как: , Внешняя память компьютера , Магнитные накопители , Накопители на жестких дисках , Винчестер .

Внешняя память компьютера, Внешние запоминающие устройства.

Внешняя память компьютера или ВЗУ — важная составная часть электронно-вычислительной машины, обеспечивающая долговременное хранение программ и данных на различных носителях информации. Внешние запоминающие устройства (ВЗУ) — можно классифицировать по целому ряду признаков: по виду носителя, по типу конструкции, по принципу записи и считывания информации, по методу доступа и т.д. При этом под носителем понимается материальный объект, способный хранить информацию.

Свойства внешней памяти:

ВЗУ энергонезависима, целостность её содержимого не зависит от того, включен или выключен компьютер.
В отличие от оперативной памяти, внешняя память не имеет прямой связи с процессором.

В состав внешней памяти включаются:

НЖМД – накопители на жёстких магнитных дисках.
НГМД – накопители на гибких магнитных дисках.
НОД – накопители на оптических дисках (компакт-дисках CD-R, CD-RW, DVD).
НМЛ – накопители на магнитной ленте (стримеры).
Карты памяти.

Накопители – это запоминающие устройства , предназначенные для длительного (то есть не зависящего от электропитания) хранения больших объемов информации.

Кроме основной своей характеристики – информационной емкости – дисковые накопители характеризуются и двумя другими показателями: временем доступа и скоростью считывания последовательно расположенных байтов.

Накопители на жестких дисках.

Накопитель на жёстких магнитных дисках (HDD – Hard Disk Drive, винчестер ) — это запоминающее устройство большой ёмкости, в котором носителями информации являются круглые алюминиевые пластины, обе поверхности которых покрыты слоем магнитного материала. Используется для постоянного хранения информации — программ и данных. HDD обычно называют «винчестером» – так в свое время стали называть одну из первых моделей Накопителя на жёстких магнитных дисках , которая имела обозначение «30/30» и этим напоминала маркировку известного оружия.

Примечание

Возможно, также, что название происходит от места первоначальной разработки – филиала фирмы IBM в г. Винчестере (Великобритания), где впервые была применена технология создания винчестеров …

Винчестер.

Поверхность диска рассматривается как последовательность точечных позиций, каждая из которых считается битом и может быть установлена в 0 или 1. Так как расположения точечных позиций определяется неточно, то для записи требуются заранее нанесенные метки, которые помогают записывающему устройству находить позиции записи. Процесс нанесения таких меток называется физическим форматированием и является обязательным перед первым использованием накопителя. Винчестеры имеют очень большую ёмкость: от сотен Мегабайт (самые старые) до десятков терабайт.

Структурные элементы винчестера.

На каждой стороне каждой пластины размечены тонкие концентрические окружности (по ним располагаются синхронизирующиеся метки). Каждая концентрическая окружность называется дорожкой. Группы дорожек (треков) одного радиуса, расположенных на поверхностях магнитных дисков, называются цилиндрами.
Номер цилиндра совпадает с номером образующей дорожки. HDD могут иметь по несколько десятков тысяч цилиндров.

Каждая дорожка разбивается на секторы. Сектор – наименьшая адресуемая единица обмена данными дискового устройства с оперативной памятью. Нумерация секторов начинается с 1. Для того чтобы контроллер диска мог найти на диске нужный сектор, необходимо задать ему все составляющие адреса сектора: номер цилиндра, номер поверхности, номер сектора ().

Операционная система при работе с диском использует, как правило, собственную единицу дискового пространства, называемую кластером. Кластер (ячейка размещения данных) — объем дискового пространства, участвующий в единичной операции чтения/записи, осуществляемой операционной системой.

Магнитные накопители.

Накопитель на гибких магнитных дисках — Гибкий диск , дискета (англ. floppy disk ) – устройство для хранения небольших объёмов информации, представляющее собой гибкий пластиковый диск в защитной оболочке. Наиболее распространены – «трехдюймовые дискеты». Дискета 3,5 имеет 2 рабочие поверхности, 80 дорожек на каждой стороне, 18 секторов на каждой дорожке (512 байт – каждый сектор).

Устройство дискеты: Принцип записи на магнитных носителях основан на намагниченности отдельных участков магнитного слоя носителя. Информация записывается по концентрическим дорожкам (трекам), которые делятся на секторы. Количество дорожек и секторов зависит от типа и формата дискеты. Сектор хранит минимальную порцию информации, которая может быть записана на диск или считана. Емкость сектора постоянна и составляет 512 байтов.

Примечание

На сегодняшний день дискеты устарели, на смену им «пришли» более надежные, быстродействующие и более емкие носители – оптические диски и карты памяти…

Накопители на магнитной ленте (стримеры).

Стример (англ. tape streamer) – устройство для резервного копирования больших объёмов информации. В качестве носителя здесь применяются кассеты с магнитной лентой ёмкостью 1 — 2 Гбайта и больше. Недостатком стримеров является их сравнительно низкая скорость записи, поиска и считывания информации.

Примечание

На сегодняшний день стримеры устарели и практически не применяются…

На этом данную статью я заканчиваю, надеюсь, вы полностью разобрались с темами: Внешние запоминающие устройства , Внешняя память компьютера , Магнитные накопители , Накопители на жестких дисках , Винчестер .

В состав внешней памяти компьютера входят:

1) накопители на магнитных дисках. Их работа основана на принципе магнитной записи (предполагающем сохранение магнитными диполями ферромагнитного слоя направления воздействующего внешнего магнитного поля) данных:

На сменных гибких магнитных дисках - НГМД (Floppy Disk Drive, FDD флоппи-диск, zip-диск);

На жестких магнитных дисках типа винчестер НЖМД;

На сменных жестких дисках;

2) накопители на оптических и магнитооптических компакт-дисках;

3) накопители на магнитной ленте;

4) твердотельная полупроводниковая память.

1. Дисковые магнитные накопители. Информация на диск, покрытый слоем ферромагнитного вещества, записывается и считывается с помощью дисководов (приводов), имеющих позиционируемые головки считывания/записи с одной либо обеих сторон диска.

Гибкие диски (англ. floppy disk )являются «ветеранами» среди дисковых устройств, так как ими комплектовались первые модели IBM PC. С тех пор дисководы существенно изменились и, несмотря на увеличившуюся емкость, перестали быть основным средством хранения данных и программ. По сравнению с другими средствами хранения они обладают весьма малой емкостью и надежностью, поэтому используются в основном для оперативного переноса данных с жесткого диска одного компьютера на жесткий диск другого, а также создания архивных копий.

Информация на магнитных дисках записывается и считывается магнитными головками вдоль концентрических окружностей – дорожек (треков). Количество дорожек на магнитном диске и их информационная емкость зависят от типа магнитного диска, конструкции накопителя, качества магнитных головок и магнитного покрытия. Каждая дорожка магнитного диска разбита на секторы. Формирование дорожек, секторов и запись специальных меток, идентифицирующих прежде всего номера дорожек обеспечивает низкоуровневая разметка (фор-

матирование). В одном секторе дорожки может быть помещено 128,

256, 512 или 1024 байт. Обмен данными между накопителем на маг-

нитном диске и оперативной памятью осуществляется последовательно целым числом секторов. Кластер – это минимальная единица размещения информации на диске, состоящая из одного или нескольких смежных секторов дорожки (рисунок 3.18).

Основные параметры дисков:

1. Формфактор. Все диски: и магнитные, и оптические характеризуются своим диаметром, или иначе, формфактором. До настоящего времени используются диски с формфактором 3,5" (89 мм).

2. Плотность записи. Все современные дискеты и дисководы являются двусторонними, высокой плотности (маркировка - Double Sided High Density, DS/HD).

3. Полная емкость. Диски с формфактором 3,5" имеют емкость 1,44 мегабайта.

4. Время доступа и скорость чтения данных подряд.

Рисунок 3.18 - Логическая структура поверхности магнитного диска

Дискета устанавливается в накопитель на гибких магнитных дисках (флоппи-дисковод от англ. floppy-disk drive ), автоматически в нем фиксируется, после чего механизм накопителя раскручивается до частоты вращения 360 мин –1 . В накопителе вращается сама дискета, магнитные головки остаются неподвижными. Дискета вращается только при обращении к ней. Накопитель связан с процессором через контроллер гибких дисков.

Рядом фирм выпускаются флоптические гибкие диски - диски сверхвысокой плотности (Very High Density). Это трехдюймовые диски с ферромагнитным слоем, нанесенным сложной технологией. На диск можно записать до 21 Мбайт данных. Диск содержит до 755 дорожек, каждая из которых имеет по 27 секторов стандартного размера. Частота вращения диска порядка 720 об/мин. Позиционирование головок в дисководе ведется с использованием лазерного датчика. Скорость обмена достигает 10 Мбайт/с. Накопители на таких дисках могут быть использованы для записи и считывания информации стандартных трехдюймовых дискет емкостью до 1,44 Мбайт.

Для пользователей компьютеров интересны накопители на сменных гибких дисках - накопители семейства ZIP со сменными магнитными дисками 3,5 дюйма емкостью 100-120 Мбайт. Модели ZIP выпускаются как внутренние, так и внешние. Они вращаются со скоростью 3000 об/мин, имеют среднее время доступа порядка 29 мс, обеспечивают передачу данных со скоростью 790 кбайт/с (при использовании стандартного принтерного порта LPT) и 1,4 Мбайт/с (для встроенного накопителя со SCSI-контроллером). Нынешние накопители ZIP 750 ориентированы на работу с носителями ёмкостью 750 Мбайт. Дисководы ZIP, реализующие технологию LS-120 (Super Disk), читают не только диски емкостью 120 Мбайт, но и флоппи-диски емкостью 1,44 Мбайт.

Zip дисководы включены в качестве стандартного накопителя в новые компьютеры Apple, Compaq, Dell, Gateway2000, Hewlett-Packard, IBM, Packard Bell и др. Новые модели (в том числе и Zip Plus) сравнимы по скорости считывания данных с высокоскоростными приводами CD-ROM. К недостаткам Zip можно отнести не самую высокую скорость передачи данных, несовместимость с флоппи.

Накопители HiFD – позволяют сохранять на одном съемном магнитном диске (имеющем габариты обычной дискеты) до 200 Мб данных. Высокая скорость передачи данных (до 3,6 Мб/c) достигается за счет угловой скорости вращения носителя, равной 3600 об/мин и использования высокой поверхностной плотности записи информации. Подобно накопителю на жестком диске, головка в технологии HiFD парит над поверхностью пластины, что значительно снижает износ как самой головки, так и носителя (рисунок 3.19).

Рисунок 3.19 - Накопитель HiFD

Накопители jAZ – приближаются к жестким дискам, но являются сменными. На одном диске можно разместить 1-2 Гб. В них используются две 3,5-дюймовых пластины в изолированном картридже. Среди скоростных накопителей большого объема лидерство сохраняется за jAZ .

Дисковые массивы. Для увеличения емкости внешних устройств хранения данных с повышенной надежностью применяют RAID-накопители. Это объединение нескольких дисковых накопителей в один логический диск большой емкости (сотни гигабайт). Такие накопители могут быть встраиваемы в корпус компьютера и размещаемы в отдельных стойках. RAID-накопители обладают повышенными скоростями обмена и надежностью хранения данных. Работа массива дисков организуется под управлением RAID-контроллера. Необходимость использования RAID-накопителей возникает для рабочих станций, многопользовательских серверов и суперсерверов.

Накопитель на жестких магнитных дисках (англ. HDD – Hard Disk Drive ), или винчестерский накопитель, – это запоминающее устройство для долговременного хранения больших объемов данных и программ. Это не один диск, а группа соосных дисков, имеющих магнитное покрытие.

Носителями информации здесь являются круглые алюминиевые пластины – платтеры , обе поверхности которых покрыты слоем магнитного материала, то есть имеет не 2 поверхности, а 2n, где n – количество платтеров в группе. Упрощенная схема жесткого диска приведена на рисунке 3.20.

Рисунок 3.20 - Упрощенная схема жесткого диска

Как и у дискеты, рабочие поверхности платтеров разделены на кольцевые концентрические дорожки, а дорожки – на секторы. Головки считывания-записи вместе с их несущей конструкцией и дисками заключены в герметически закрытый корпус, называемый модулем данных . При установке модуля данных на дисковод он автоматически соединяется с системой, подкачивающей очищенный охлажденный воздух.

Толщина магнитного покрытия платтера составляет примерно 1,1 мкм, а также содержит слой смазки для предохранения головки от повреждения при опускании и подъеме на ходу. В отличие от дискеты, жесткий диск вращается непрерывно. Так как скорость вращения достаточно большая, то между магнитной поверхностью и головками чтения/записи образуется воздушная подушка, и они парят над носителем (носителями) на расстоянии 0,00005-0,0001мм. Мнение, что внутри привода вакуум, ошибочно хотя бы потому, что там, где вакуум, конечно же, не может быть никаких воздушных подушек. Когда HDD не работает, головки находятся в специальной посадочной зоне (Landing Zone ), при этом они блокируются во избежание различных повреждений как самих головок, так и носителя. При включении двигателя он раскручивает поверхности, и головки под наплывом воздуха выходят из посадочной зоны.

Винчестерский накопитель связан с процессором через контроллер жесткого диска.

Запись и считывание информации основаны на принципах, которые используются в обычных бытовых магнитофонах. Однако в отличие от магнитофонной записи на магнитной ленте, запись на жестком (и гибком) диске производится отдельными блоками в отдельные сектора. Каждый сектор, кроме данных, содержит различную служебную информацию, необходимую для правильного функционирования контроллера дисковода. В частности, эта служебная информация включает такие данные, как номер дорожки, номер сектора и контрольную сумму данных, записанных в секторе.

Все современные накопители снабжаются встроенным кэшем (обычно 2 Мбайта), который существенно повышает их производительность.

Характеристики жестких дисков:

1. Емкость. В настоящее время используется технология магнитно-резистивного эффекта, где теоретический предел емкости 1 пластины равен 20 Гб, технологический уровень 6,4 Гб на одну пластину.

2. Скорость работы винчестера описывается тремя параметрами.

а) Скорость передачи данных (скорость чтения/записи)(transfer rate, кратко - transfer) показывает, насколько быстро с диска считываются данные, записанные строго последовательно (измеряется в мегабайтах в секунду). Для различных дисков эта величина может весьма отличаться и составляет (на момент написания работы) примерно от 15 Mбайт/с до 60-100 Mбайт/с. Причем приличные диски должны обеспечивать скорость обмена никак не хуже 30 Mбайт/с, лучше 40 Mбайт/с (заметим, что мы говорим о пиковой скорости обмена, которая наблюдается при работе в основном с первыми дорожками диска и чтении/записи цельных массивов данных, а в реальных условиях, когда идет обмен небольшими порциями и со всем диском, значения будут чуть ли не на порядок ниже).

б) Среднее время доступа(average seek time , кратко - seek ) - это усредненное время, за которое будет найден нужный блок данных, если винчестеру указано его физическое расположение, измеряется в миллисекундах. Время доступа может варьировать где-то от 12-10 мс до 5-4 мс. Также обычно в характеристиках диска упоминается время перехода на соседнюю дорожку, которое, как правило, составляет около 1,5-0,5 мс (у хороших дисков не более 1 мс). Все скоростные параметры винчестеров можно померить с помощью соответствующих утилит, полагаться же целиком на собственные ощущения или на показания системного монитора не следует, потому что скорость чтения/записи в приложениях сильно зависит от многих других факторов.

Скорость работы винчестера (transfer и seek) существенно зависит от частоты его вращения, которая измеряется в оборотах в минуту (об/мин). Иногда продавцы приводят очень большие значения скорости обмена (скажем, 66 или 100 Mбайт/с). Это относится к пропускной способности интерфейса и к реальному быстродействию диска имеет примерно такое же отношение, какое, допустим, имеет размер головы к умственным способностям человека. Гораздо в большей степени быстродействие диска определяет скорость вращения плоскостей. Здесь типичные значения 3600, 4500, 5400, 7200, 10000, 15000 оборотов в минуту (rpm). Наиболее предпочтительными являются диски со скоростью вращения не менее 7200 rpm.

3. В последнее время стал важен еще один параметр - плотностьзаписи.Появились винчестеры с так называемой «двойной плотностью». Они отличаются высоким transfer, поскольку при той же скорости вращения диска с него больше считывается за один оборот. Как правило, плотность таких дисков свыше 1 Гбайт на один диск пакета внутри винчестера (то есть в диске емкостью 1,7 Гбайт внутри всего один диск, в диске 3,6 Гбайт два и т.д.).

Разработанная фирмой IBM технология изготовления носителей со специальным покрытием позволит в ближайшее время выпускать недорогие магнитные накопители емкостью до 1 Тбайт. А переход с традиционной продольной магнитной записи к перпендикулярной позволит увеличить плотность записи до 1 Тбайт/дюйм 2 и получить трехдюймовые диски емкостью несколько терабайт.

2. Оптические и магнитооптические накопители. В настоящее время неотъемлемой частью конфигурации компьютера является дисковод (привод) для чтения носителей типа компакт-диск (CD и DVD).

Компакт-диски (CD диски) могут быть для однократной записи CD-R и для многократной записи (перезаписываемый) CD-RW.

В дисках CD-R отражающий слой выполнен из золотой пленки. Между этим слоем и поликарбонатной основой расположен регистрирующий слой из органического материала, темнеющего при нагревании. В процессе записи лазерный луч нагревает выбранные точки слоя, которые темнеют и перестают пропускать свет к отражающему слою, образуя участки, аналогичные впадинам, т.е. битовые ячейки (питы). Информация составляется чередованием питов и промежутков между ними (то есть двоичными нулями и единицами) (рисунок 3.20).

Рисунок 3.21 – Дорожка CD

В отличие от магнитных дисков, компакт-диски имеют не множество кольцевых дорожек, а одну – спиральную , как у грампластинок, идущую от центра к пеpифеpии. В связи с этим угловая скорость вращения диска не постоянна. Она линейно уменьшается в процессе продвижения читающей лазерной головки к краю диска. На каждом дюйме (2,54 см) по радиусу диска размещается 16 тысяч витков спиральной дорожки. Для сравнения – на поверхности жесткого диска на дюйме по радиусу помещается лишь несколько сотен дорожек. Емкость одного CD достигает 640-800 Мбайт. Для функционирования носителя на него также записывается довольно большой (примерно 8 Mбайт) объем служебной информации, поэтому полезная емкость CD несколько ниже указанной.

Накопители CD-R, благодаря сильному удешевлению приобретают все большее распространение. Информация на CD, в отличие от магнитных носителей, практически не подвержена разрушительным воздействиям электрического и магнитных полей. Однако он требует аккуратного обращения со стороны пользователя. Любые механические повреждения и воздействия рядом химических растворов выводят диск из строя. Сегодня практически только на CD производится легальная поставка программных продуктов и т.д.

Система многократной записи первоначально называлась CD-E (CD-Eraseable ), но затем название было сменено на CD-RW (CD-ReWritable). В CD-RW используется промежуточный слой из органической пленки, изменяющей под воздействием лазерного луча свое фазовое состояние с аморфного на кристаллическое и обратно, в результате чего меняется прозрачность слоя. Фиксация изменений состояния происходит благодаря тому, что материал регистрирующего слоя при нагреве свыше критической температуры переходит в аморфное состояние и остается в нем после остывания, а при нагреве до температуры, значительно ниже критической, восстанавливает кристаллическое состояние. Существующие диски выдерживают от тысяч до десятков тысяч циклов перезаписи. Однако их отражающая способность существенно ниже штампованных и CD однократной записи (можно заметить, что поверхность CD-RW значительно темнее поверхности обычного CD или CD-R).

Перезаписываемый диск может либо иметь такую же структуру дорожек и файловую систему, что и CD-R, либо (чаще) на нем организуется специальная файловая система UDF (Universal Disk Format ), позволяющая динамически создавать и уничтожать отдельные файлы на диске. Например, можно использовать CD-RW как обычный сменный диск и писать на него прямо из приложений.

Наверное, каждый, кто когда-либо имел дело с теми или иными приводами чтения CD/DVD, обратил внимание на одну конструктивную особенность строения этих устройств - круглое углубление диаметром 80 мм внутри большого круга размером 120 миллиметров для обычных CD. Это место для 80-миллиметровых компакт-дисков. То, что это углубление до сих пор не исчезло из трея СD- и DVD-устройств, можно объяснить тем, что диски диаметром 80 мм являются все-таки ISO-стандартом. Емкость таких дисков составляет 180 Mбайт. У этого типа CD тоже есть свои младшие братья. Это семейство так называемых business card CD. Фактически это обычные диски, но обрезанные с двух сторон, так что по виду и размеру они напоминают визитную карточку. В зависимости от степени обрезания емкость таких CD может варьироваться от 20 до 60 Mбайт. Надо заметить, что 80 мм диски потихоньку развивались и дошли до стадии СD-R/RW. Сегодня такие CD-R/RW иногда используются в цифровых фото- и видеока-мерах.

Читается диск с помощью обыкновенного привода. Привод, способный не только читать, но и писать на компакт-диски называется рекордером. Все современные CD-рекордеры могут работать как с CD-R, так и с CD-RW, хотя раньше для использования CD-RW было нужно специальное устройство. Как правило, скорость вращения указывают в трех числах. Первое обычно характеризует запись CD-R, вторая запись CD-RW, а третье означает скорость чтения. Например, 6x/4x/24x означает скорость записи CD-R 6х, CD-RW - 4х, а скорость чтения дисков составляет 24х.

Характеристики приводов: скорость привода. Частота вращения CD-ROM (200-4200 об/мин) связана со скоростью передачи аудио- и видеоданных накопителя в основную память компьютера. В связи с этим введено понятие скорости привода. Скорость работы приводов измеряется относительно скорости вращения обычного музыкального CD-плеера (скорость обмена около 150 кбайт/с). Измеряется в кратных долях. Например, параметр «40х» значит, что дисковод может вращать диск в 40 раз быстрее, чем это делает стандартный CD-плеер. Привод с однократной скоростью обозначается 1х; скорость передачи данных у него составляет 150 кбайт/с. В настоящее время используются приводы со скоростью 32х (4800 кбайт/с; на внешних доpожках скоpость пеpедачи достигает номинальной (напpимеp, 1800 кбайт/с), а по меpе пpиближения к внутpенним падает (в нашем примере приблизительно до 1200-1300 кбайт/с). В результате даже при существенно разной скорости вращения диска современные приводы достаточно высокого качества имеют в общем-то одинаковую скорость передачи данных; время доступа (время, затрачиваемое на поиск нужных данных) 400 мс. Оно у лучших моделей составляет около 80-60 мс, однако у дешевых может быть намного больше - вплоть до нескольких сотен мс. Причем дешевые дисководы обладают еще и такими замечательными особенностями, как плохое качество чтения диска (например, диски с дефектами, которые отлично читаются на других приводах, могут не читаться вовсе или читаться на более низкой скорости), сильный шум, вибрация (иногда даже становится страшно, когда компьютер начинает буквально подпрыгивать на столе) и другими не очень приятными качествами низкосортных изделий. При этом они имеют весьма небольшой срок службы, вполне возможно, что дисковод поломается всего через несколько месяцев использования.

DVD-диски (Digital Video Disk – цифровой видеодиск или Digital Versatile Disk – цифровой многофункциональный диск). В отличие от CD, он обладает большей плотностью размещения данных, возможностью двухслойной записи и более совершенной защитой лицензионных дисков от пиратских копий.

В чем основные отличия стандарта DVD от CD? Во-первых, используется лазер с меньшей длиной волны. Если в накопителях CD–R длина волны равна 780 нанометров, то в накопителях DVD – 635 нанометров. Это позволяет уменьшить длину штриха и повысить скорость считывания данных. Во-вторых, вследствие применения более совершенных материалов, DVD используют для записи данных в два слоя на одной стороне диска или по одному слою, но с двух сторон диска или по два слоя с двух сторон диска, в зависимости от формата DVD. Емкость дисков варьируется от 2,6 Гбайт до 17 Гбайт. В-третьих, используется совершенно новый формат секторов, более надежный код коррекции ошибок и улучшенная модуляция каналов.

Существуют следующие структурные типы DVD:

Single Side/Single Layer (односторонний/однослойный). Это самая простая структура DVD диска. На таком диске можно разместить до 4,7 Гбайт данных. Кстати, эта емкость в 7 раз больше емкости обычного звукового CD и CD-ROM диска;

Single Side/Dual Layer (односторонний/двухслойный). Диски имеют два слоя данных, один из которых полупрозрачный (чтобы обеспечить доступ лазерного луча к внутреннему слою). Оба слоя считываются с одной стороны и на таком диске можно разместить 8,5 Гбайт данных, то есть на 3,5 Гбайта больше, чем на однослойном/одностороннем диске;

Double Side/Single Layer (двусторонний/однослойный). На таком диске помещается 9,4 Гбайт данных (по 4,7 Гбайт на каждой стороне). Нетрудно заметить, что емкость такого диска вдвое больше емкости одностороннего/однослойного DVD-диска. Между тем, из-за того, что данные располагаются с двух сторон, придется переворачивать диск или использовать устройство, которое может прочитать информацию с обеих сторон диска самостоятельно;

Double Side/Double Layer (двусторонний/двухслойный). Самый сложный вариант. Обеспечивает возможность разместить на диске до 17 Гбайт данных (по 8,5 Гбайт на каждой стороне). Понятно, что такой диск, по сути, представляет собой два сложенных вместе односторонних/двухслойных.

Заметим, что все приведенные цифры соответствуют емкости, указанной в миллиардах байтов, а не в обычных компьютерных гигабайтах. В действительности же получится 4,38 Гбайт, 7,95 Гбайт, 8,75 Гбайт и 15,9 Гбайт соответственно.

Вся информация на DVD хранится в файловой системе MicroUDF (Micro Universal Disk Format). Ее официально утвердили в 2000 году. MicroUDB поддерживает носители большой емкости и файлы больших размеров. Имена файлов записываются в формате UNICODE, что обеспечивает совместимость DVD со всеми операционными системами для ПК, а также с разнообразной бытовой техникой.

Что касается непосредственно приводов, то они имеют большую скорость вращения дисков, чем CD-ROM, и однократная скорость вращения DVD-диска соответствует приблизительно трехкратной скорости вращения компакт-диска. Однако, благодаря более плотному размещению данных на DVD, скорость передачи данных на скорости 1х примерно соответствует 9-кратной скорости для CD-ROM, что составляет около 1,3 Мбайт/с. Поэтому для дисководов DVD-ROM указывается две скорости: скорость вращения DVD и скорость вращения CD (что в оборотах в секунду в принципе примерно одно и то же). То, что справедливо для CD-ROM, относится и к устройствам DVD-ROM - больше не всегда означает лучше, и лучше обратить внимание на качество изготовления устройства, а не на цифры в его названии. Время доступа к DVD вследствие более высокой плотности записи на несколько десятков миллисекунд выше, чем у CD , но этот же параметр при обращении с CD примерно такой же (или отличается незначительно), как и на приводах CD-ROM.

Магнитооптическая технология позволила создать дисковые накопители с огромной информационной емкостью (единицы Терабайт). МО-диск может подвергаться многократной перезаписи, отличается повышенной долговечностью хранения данных (до 100 лет) и обеспечивает более высокую скорость работы (в несколько раз). Однако средства этой технологии имеют пока повышенную стоимость.

МО-диск представляет собой поликарбонатную подложку (часто его также называют слоем) толщиной 1,2 мм, на которую нанесено несколько тонкопленочных слоев, в котором заключается магнитная часть технологии, а оптическая представлена считывающим лазером (рисунок 3.22).

Рисунок 3.22 - Магнитооптический диск

В дисках Blu-ray используется технология «голубого», а точнее сине-фиолетового лазера (о отличие от DVD, который базируется на классической технологии красного лазера) с длиной волны 405 нм. Такое уменьшение дало возможность сузить дорожку в 2раза.

На однослойный диск можно записать 25 Гбайт. Двойной слой диска может поддерживать 50 гигабайт.Blu-ray легко усовершенствуется и включает поддержку для дисков мультислоя, который дол-
жен позволить увеличить емкость запоминающего устройства до 100−200 Гбайт.

Из-за того, что на дисках Blu-Ray данные расположены слишком близко к поверхности, первые версии дисков были крайне чувствительны к царапинам и прочим внешним механическим воздействиям, из-за чего они были заключены в пластиковые картриджи. Этот недостаток вызывал большие сомнения относительно того, сможет ли формат Blu-ray противостоять своему основному конкуренту DVD.

Решение этой проблемы появилось в январе 2004 г. с появлением полимерного покрытия, которое дало дискам невероятную защиту от царапин и пыли. Это покрытие, разработанное корпорацией ТDK, получило название «Durabus», оно позволяет очищать их при помощи салфеток, которые могут нанести повреждения CD и DVD.

В Blu-ray применен экспериментальный элемент зашиты под названием BD+, который позволяет динамически изменять схему шифрования. Стоит шифрованию быть сломанным, производители могут обновить схему шифрования и все последующие копии будут защищены уже новой схемой. Таким образом, единичный взлом шифра не позволит скомпрометировать, всю спецификацию на весь период ее жизни.

3. Накопитель на магнитной ленте. Таким носителем является стример (англ. tape streamer ) - устройство для резервного копирования больших объёмов информациив сжатой форме (файлов типов arj, .jpeg, .zip и др.). Накопители могут быть встраиваемые и внешние. Большинство накопителей имеют SCSI-интерфейс. Носителем информации стримера служит магнитная лента (обычно со слоем оксида железа) с типовой шириной 4-5 мм (Tape Drives). Лента наматывается на две катушки и помещается внутрь кассеты (картриджа). Внешне она напоминает кассету бытового магнитофона (рисунок 3.23).

В настоящее время существуют различные стандарты QIC (Quarter Inch Cartridge- четвертьдюймовые картриджи), DAT (Digital Audio Tape - цифровая звукозапись), DDS (Digital Data Storage - хранение данных в цифровом виде), DLT (Digital Linear Tape - цифровая линейная запись) и LTO (Linear Tape Open - открытый стандарт ленты с линейной записью), определяющие параметры ленточных накопителей и кассет для них. Ёмкость ленточных магнитных носителей - от 150 Мбайт и выше. Число дорожек 20-144. Плотность записи 10 000-100 000 бит/дюйм. Скорость передачи данных 2-60 Мбайт/мин. Длина ленты 62,5-360 м.

Рисунок 3.23 - Кассета для стримера

Кассетные накопители QIC имеют относительно низкое быстродействие. Отчасти это обусловлено их подключением к интерфейсу накопителей на гибких магнитных дисках.

Наибольшие объемы информации позволяют пока хранить накопители стандарта DLT7000 (до 35 Гбайт при интерфейсе SCSI-II Fast/Wide и скорости передачи данных до 10 Мбайт/с).

4. Твердотельная память , или твердотельный диск (Solid State Disk, SSD), представлена полупроводниковой энергонезависимой флэш-памятью. Она не содержит подвижных частей, так как строится часто на однотранзисторных элементах памяти. Ныне популярны флэш-памяти стандартов CompactFlash, SmartMedia и Secure Digital. Емкость памяти в одном конструктиве пока не превышает нескольких гигабайт (рисунок 3.24).

Рисунок 3.24 - Флэш-накопитель

Первоначально память была представлена в конструкции PC Card (стандарта PCMCIA) емкостью 2 до 64 Мбайт. Такая память предназначена для использования в портативных устройствах, например, цифровых фотокамерах, сотовых телефонах, плеерах, карманных компьютерах - органайзерах и карманных игровых устройствах. Подсоединение флэш-накопителя к компьютеру чаще всего осуществляется через порт USB.

Для работы флэш-дисков типа Linear Flash (по стандарту Международной ассоциации по картам памяти для персональных компьютеров) требуется специальное обеспечение: драйверы - Flash File System или программы уровня преобразования - File Translation Layer. В то же время карты памяти типа PC Card АТА Flash (АТА-флэш-карта) не нуждаются в таком обеспечении, так как поддерживаются операционной системой.

Для определения быстродействия и производительности USB-флэш-дисков используются стандартные программы и утилиты.

Физически внешний накопитель ничем не отличается от внутреннего. Он также может хранить данные, имеет набор дисков, головок и контроллеров. Но, в отличие от своего стационарного собрата, который постоянно заточен внутри системного блока, съёмный накопитель облачён в корпус, стиль и дизайн которого могут быть разными. Это носит как эстетический момент, так и защитный. Прежде чем повредить оголённые части диска, сначала придётся пройти через корпус. Подключается обычно носитель посредством USB, что даёт ему общую универсальность, ведь сегодня трудно встретить ПК или ноутбук без этого разъёма.

Преимущества и недостатки

Самый главный плюс съёмного носителя - его мобильность и возможность использования как гигантской флешки. Особенно такое достоинство оценили люди, работающие в IT-среде, когда нужно загрузиться с другого накопителя у заказчика или быстро установить какой-то требуемый софт. К преимуществам можно отнести и более интересный внешний вид, который нередко представляет собой шедевр искусства.

Из недостатков можно выделить повышенную хрупкость жёстких накопителей в целом. Иногда достаточно лёгкого удара, чтобы головка упала на диск и больше не смогла запуститься. Несмотря на то, что новые SSD могут выдерживать гораздо большие встряски, удары для них также губительны, так как часть элементов на плате могут попросту отколоться.

Ещё одним существенным минусом можно считать медленную скорость работы, это если говорить именно о накопителях на жёстких магнитных дисках. Как ни крути, а скорость перехода заряда из одного состояния в другое в новых SSD будет всегда на порядок выше, чем скорость раскрутки диска и позиционирования на нём магнитной головки.

Зачем нужен внешний накопитель

Спектр использования съёмных накопителей довольно широк. Каждый может использовать его по-разному. Кто-то переносит рабочие файлы с одного ПК на другой, кто-то резервирует систему, а кто-то просто использует свой накопитель для хранения большого количества фильмов. Для IT-шников жёсткий накопитель может стать дополнительным инструментом. Ведь с такого накопителя можно легко загрузиться на любом ПК и провести диагностику или установку софта. А если учесть большой объём, то можно создать мультизагрузочный накопитель, в котором окажутся инструменты на все случаи жизни, - от переустановки Windows до лечения штатного жёсткого накопителя.

Типы накопителей внешней памяти

Разделить все внешние накопители памяти сейчас можно на два больших типа:

твердотельные накопители;
накопитель на жёстких магнитных дисках.

Стоит сразу сказать, что существует и гибрид, который использует оба подхода, но о нём отдельно.

Накопитель на жёстких магнитных дисках обычно содержит от 1 до 4 физических магнитных диска. На них с помощью магнитных головок записываются последовательности, которые преобразуются затем в понятные человеку данные. Магнитная головка может двигаться от начала диска к его краю, или, наоборот, позиционируясь на определённой области для поиска или записи данных. Сам диск же вращается со скоростью примерно 5400 об./мин. Существуют и более скоростные модели, доходящие до 10 000 об/мин. Слабое место жёсткого накопителя - маленькие файлы, для чтения которых головке приходится постоянно менять своё положение. А если учесть фрагментацию, в связи с частой записью и чтением на жёсткий диск, то чтение одного даже небольшого файла может занять драгоценные миллисекунды. Всю работу по обеспечению слаженной работы привода диска, магнитной головки и системы позиционирования берёт на себя блок электроники. Размещённый на корпусе устройства.

Жёсткий накопитель может иметь небольшой кэш, небольшой блок памяти примерно в 32 или 64 Мб. Нужен он для предварительного хранения записываемых или считываемых данных, увеличения скорости чтения, также чтобы лишний раз не обращаться напрямую к накопителям. В новых гибридных моделях роль кэша может выполнять небольшой . Шум, который слышит человек при работе накопителя на жёстких магнитных дисках, издаёт крутящийся шпиндель и устройство позиционирования.

Теперь немного о SSD. В нём нет подвижных частей и головок. Весь механизм чтения и записи данных полностью построен на микросхемах, подобно флешке. Да и, собственно, тип памяти используется именно оттуда. Если не вдаваться в технические подробности, то в результате подаваемого сигнала в определённых ячейках формируется заряд, который представляет один бит информации. Проверяя количество зарядов и пустых мест, накопитель составляет набор бит, которые затем образуют более понятные человеку данные, такие как картинки, видео или музыка. Существенным недостатком SSD, да и флеш-накопителей тоже, является слишком малый ресурс циклов чтения записи-перезаписи. Зато скорость действий просто потрясающая.

Характеристики внешних накопителей

Как и все сложные электронные устройства, внешние жёсткие накопители содержат кучу различных характеристик и параметров. Давайте посмотрим, на что же нужно обратить внимание, прежде всего.

Форм фактор и интерфейс

Форм-фактор - это размеры и конструкция устройства. Внешние жёсткие накопители сегодня можно найти 3-х разных конфигураций: 1,8’’, 2,5’’, 3,5’’.

3,5 дюйма - это самый большой размер из известных внешних жёстких накопителей. Такие модели практически всегда поставляются с сетевым адаптером для обеспечения отдельного питания. 2,5 дюйма - самый распространённый форм-фактор, который не требует дополнительного питания и может получать его по интерфейсу USB.

1,8 дюйма - в основном используются для SSD. Что касается интерфейсов, то сейчас USB установлен на всех современных внешних жёстких накопителях, вытеснив остальные устаревшие стандарты.

Тип памяти и объём

Эти два показателя значительно влияют на стоимость устройства. При этом разбег между SSD и HDD довольно ощутимый. Для сравнения, внешний жёсткий диск SSD на 500 Гб имеет цену в 10 000 руб. А вот классику HDD с таким же объёмом можно купить за 2 800 руб. Как видно, разница большая. Но если вспомнить историю, то первые жёсткие накопители тоже стоили как автомобили, а затем постепенно стали более дешёвыми и доступными. Возможно, тоже самое повторится и с SSD, нужно лишь немного подождать.

Теперь немного о различиях между этими двумя типами носителей. SSD пишет и читает данные быстрее, чем HDD. Причём намного. Многие пользователи отмечают, что скорость загрузки операционной системы на SSD возросла в несколько раз. Зато HDD надёжнее в плане сохранности данных. Он неограничен количеством циклов записи-перезаписи. На выход из строя в основном влияет своевременный износ механических частей, а также запуск и остановка накопителя. Стоит отметить, что последние разработки в SSD позволили также и увеличить срок их службы. Поэтому, возможно, в недалёком будущем твердотельные накопители смогут полностью заменить HDD.

Всё, как и всегда, определяет бюджет. Перед тем как выбирать надёжный жёсткий диск, нужно взвесить все «за» и «против». Если бюджет солидный, то можно спокойно обращать свой взор в сторону SSD. И не стоит бояться чрезмерно быстрого выхода из строя. Ведь внешний жёсткий накопитель, как правило, используется от случая к случаю. То есть, количество циклов записи-перезаписи будет расти не с такой же скоростью, как при использовании его в качестве системного. А для хранения на нём образов различных систем с целью последующей установки с него - это вообще хорошо. Ведь данные с носителя будут только считываться. Определившись с тем, какой внешний жёсткий диск лучше купить, загляните к производителю на официальный сайт - там часто есть полезная информация или программное обеспечение.

Для хранения большого количества данных SSD вряд ли подойдёт, так как каждый лишний гигабайт обойдётся в копеечку. Зато внешний жёсткий диск HDD на 4 ТБ можно приобрести за 20 000 руб. Такого объёма хватит, чтобы записать примерно 2800 фильмов в формате DVDRip.

Обзор производителей

Жёсткие диски кто только не производит. Как внешние, так и внутренние. Но всё же есть несколько лучших, которые держат марку на протяжении долгих лет:

Toshiba . Японская компания, которая одна из первых начала производить накопители на магнитных дисках. Сейчас на рынке можно найти много интересных моделей от этой компании;
Saegate . Наверное, единственная компания, которая начала в 1985 году с производства дисков и до сих пор этим и занимается. Изготавливает как HDD, так и SSD;
Western Digital . Ещё одна американская компания, которая специализируется на производстве накопителей. Имеет интересную цветовую градацию линеек своей продукции;
Samsung . Ну, эта компания производит практически всё, в том числе и жёсткие диски. Как и остальная продукция, носители у Самсунга тоже неплохи.

Лучшие модели внешних жёстких дисков, по мнению редакции

Western Digital My Passport 2 TB (WDBUAX0020B)

Симпатичный внешний вид этого внешнего жёсткого диска на 2 Тб, а также его скоростная характеристика в 500 Мб/с оцениваются в 4 000 руб. Форм-фактор диска представляет собой популярные 2,5 дюйма. Подключить его можно с помощью USB-версии 3.0. А вот что говорят о нём пользователи.

Western Digital My Passport 2 TB

Toshiba Canvio Ready 1TB

Внешний жёсткий диск на 1 Тб, выполненный в двух цветовых стилях: полностью белоснежный и чёрный. Скорость вращения диска 5400 об/мин. Заявленная внешняя скорость передачи данных - 500 Мб/с. Форм-фактор самый популярный - 2,5 дюйма. Купить съёмный жёсткий диск можно за 3 000 руб.

Toshiba Canvio Ready

Seagate STEB2000200

Модель, конечно, не блещет дизайном, зато имеет несколько вариантов раскраски Самсунг умеет делать стильные и при этом функциональные гаджеты

Внешний жёсткий диск на 250 Гб типа SSD. Выполнен в самом компактном форм-факторе - 1,8 дюйма. Заявленная скорость передачи данных составляет 540 Мб/с. Этот внешний жёсткий SSD диск не самый дешёвый, за него придётся выложить 7 100 руб.

Samsung Portable SSD T5

Что делать, если компьютер не видит съёмный жёсткий диск

Самое первое, что нужно попробовать в этом случае, - попробовать другой разъём. Кстати, способ универсальный и подходит для всех устройств. И даже если другой гаджет прекрасно работал на этом порту, не факт, что текущее устройство здесь заработает.

Если не помогло, нужно заглянуть в диспетчер устройств и убедиться в том, что проблема не в драйверах. Если гаджет опознан системой, но не хватает драйверов, то в диспетчере будет написано что-то типа «Неизвестное устройство» в блоке с USB или же просто название диска. По идее, драйвера на новых системах устанавливаются автоматически. Если этого не произошло, то надо попробовать отключить-включить устройство из порта и также переключить в другой порт.

Если устройство новое, то диск может быть не отформатирован, и на нём даже нет раздела. Для того чтобы создать раздел и начать работу, нужно зайти в «Панель управления», найти раздел «Администрирование». В списке нужно выбрать «Управление компьютером», а затем «Управление дисками». Здесь должны отобразиться все диски, которые подключены к системе. Если наш проблемный диск здесь есть, то стоит попробовать изменить его букву с помощью контекстного меню. Если же диск есть, но в его области написано «Не распределён», то это значит, что раздела нет совсем. Создать его можно также через контекстное меню.

Ремонт съёмного жёсткого диска - нюансы

К сожалению, единственный ремонт, который пользователь может выполнить в домашних условиях, ? это полное форматирование. Если жёсткий диск вышел из строя по причине битых секторов, то при форматировании они отбросятся, оставив только рабочие. Если же проблема более серьёзная, например, залипла головка или вышел из строя контроллер, то без профессиональной помощи тут не обойтись. Остаётся лишь дать несколько рекомендаций по правильному обращению:

жёсткий диск плохо переносит перегрев, поэтому стоит внимательно относиться к условиям, в которых вынужден работать диск;
не допускать ударов и падений устройства, пусть даже это SSD;
первый признак нестабильной работы HDD – похрустывание и непривычные звуки. Чтобы не потерять данные, нужно срочно делать их резервную копию на другом носителе. Что касается SSD, то тут вообще никто не застрахован, он может выйти из строя в любую секунду;
в общем, нужно аккуратней обращаться со своим электронным другом.

Персональный компьютер: внешняя память

Внешняя память - это память, реализованная в виде внешних, относительно материнской платы, устройств с разными принципами хранения информации и типами носителя, предназначенных для долговременного хранения информации. В частности, в внешней памяти хранится все программное обеспечение компьютера. Устройства внешней памяти могут размещаться как в системном блоке компьютера, так и в отдельных корпусах. Физически, внешняя память реализована в виде накопителей. Накопители - это запоминающие устройства, предназначенные для продолжительного (что не зависит от электропитания) хранения больших объемов информации. Емкость накопителей в сотни раз превышает емкость оперативной памяти или вообще неограниченная, когда речь идет о накопителях со сменными носителями.

Накопитель можно рассматривать как совокупность носителя и соответствующего привода. Различают накопители с сменными и постоянными носителями. Привод - это объединение механизма чтения-записи с соответствующими электронными схемами управления. Его конструкция определяется принципом действия и видом носителя. Носитель - это физическая среда хранения информации, по внешнему виду может быть дисковым или ленточным. По принципу запоминания различают магнитные, оптические и магнитооптичческие носители. Ленточные носители могут быть лишь магнитными, в дисковых носителях используют магнитные, магнитооптические и оптические методы записи-считывания информации.

Самыми распространенными являются накопители на магнитных дисках, которые делятся на накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД) и накопители на гибких магнитных дисках (НГМД), и накопители на оптических дисках, такие как накопители CD-ROM, CD-R, CD-RW и DVD-ROM.

Накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД)

НЖМД - это основное устройство для долговременного хранения больших объемов данных и программ. Другие названия: жесткий диск, винчестер, HDD (Hard Disk Drive). Внешне, винчестер представляет собой плоскую, герметически закрытую коробку, внутри которой находятся на общей оси находятся несколько жестких алюминиевых или стеклянных пластинок круглой формы. Поверхность любого из дисков покрыта тонким ферромагнитным слоем (вещество, которое реагирует на внешнее магнитное поле), собственно на нем хранятся записанные данные. При этом запись проводится на обе поверхности каждой пластины (кроме крайних) с помощью блока специальных магнитных головок. Каждая головка находится над рабочей поверхностью диска на расстоянии 0,5-0,13 мкм. Пакет дисков вращается непрерывно и с большой частотой (4500-10000 об/мин), поэтому механический контакт головок и дисков недопустим.

Запись данных в жестком диске осуществляется следующим образом. При изменении силы тока, проходящего через головку, происходит изменение напряженности динамического магнитного поля в щели между поверхностью и головкой, что приводит к изменению стационарного магнитного поля ферромагнитных частей покрытия диска. Операция считывания происходит в обратном порядке. Намагниченные частички ферромагнитного покрытия являются причиной электродвижущей силы самоиндукции магнитной головки. Электромагнитные сигналы, которые возникают при этом, усиливаются и передаются на обработку.

Работой винчестера руководит специальное аппаратно-логическое устройство - контроллер жесткого диска. В прошлом это была отдельная дочерняя плата, которую подсоединяли через слоты к материнской плате. В современных компьютерах функции контроллера жесткого диска выполняют специальные микросхемы, расположенные в чипсете.

В накопителе может быть до десяти дисков. Их поверхность разбивается на круги, которые называются дорожками (track). Каждая дорожка имеет свой номер. Дорожки с одинаковыми номерами, расположенные одна над другой на разных дисках образуют цилиндр. Дорожки на диске разбиты на секторы (нумерация начинается с единицы). Сектор занимает 571 байт: 512 отведено для записи нужной информации, остальные под заголовок (префикс), определяющий начало и номер секции и окончание (суффикс), где записана контрольная сумма, нужная для проверки целостности хранимых данных. Секторы и дорожки образуются во время форматирования диска. Форматирование выполняет пользователь с помощью специальных программ. На неформатированный диск не может быть записана никакая информация. Жесткий диск можно разбить на логические диски. Это удобно, поскольку наличие нескольких логических дисков упрощает структуризацию данных, хранящихся на жестком диске.

Существует огромное количество разных моделей жестких дисков многих фирм, таких как Seagate, Maxtor, Quantum, Fujitsu и т.д. Для обеспечения совместимости винчестеров, разработаны стандарты на их характеристики, определяющие номенклатуру соединительных проводников, их размещение в переходных разъемах, электрические параметры сигналов. Распространенными являются стандарты интерфейсов IDE (Integrated Drive Electronics) или ATA и более продуктивные EIDE (Enhanced IDE) и SCSI (Small Computer System Interface). Характеристики интерфейсов, с помощью которых винчестеры связаны с материнской платой, в значительной степени определяют производительность современных жестких дисков.

Среди других параметров, которые влияют на быстродействие HDD следует отметить следующие:

скорость обращения дисков - в наше время выпускаются накопители EIDE с частотой обращения 4500-7200 об/мин, и накопители SCSI - 7500-10000 об/мин;
емкость кэш-памяти - во всех современных дисковых накопителях устанавливается кэш-буфер, ускоряющий обмен данными; чем больше его емкость, тем выше вероятность того, что в кэш-памяти будет необходимая информация, которую не надо считывать с диска (этот процесс в тысячи раз медленней); емкость кэш-буфера в разных устройствах может изменяться в границах от 64 Кбайт до 2Мбайт;
среднее время доступа - время (в миллисекундах), на протяжении которого блок головок смещается с одного цилиндра на другой. Зависит от конструкции привода головок и составляет приблизительно 10-13 миллисекунд;
время задержки - это время от момента позиционирования блока головок на нужный цилиндр до позицирования конкретной головки на конкретный сектор, другими словами, это время поиска нужного сектора;
скорость обмена - определяет объемы данных, которые могут быть переданы из накопителя к микропроцессору и в обратном направлении за определенные промежутки времени; максимальное значение этого параметра равно пропускной способности дискового интерфейса и зависит от того, какой режим используется: PIO или DMA; в режиме PIO обмен данными между диском и контроллером происходит при непосредственном участии центрального процессора, чем больше номер режима PIO, тем выше скорость обмена; работа в режиме DMA (Direct Memory Access) разрешает передавать данные непосредственно в оперативную память без участия процессора; скорость передачи данных в современных жестких дисках колеблется в диапазоне 30-60 Мбайт/с.

Накопители на гибких магнитных дисках (НГМД)

НГМД или дисковод вмонтирован в системный блок. Гибкие носители для НГМД выпускают в виде дискет (другое название флоппи-диск). Собственно, носитель - это плоский диск со специальной, достаточно плотной пленкой, покрытой ферромагнитным слоем и помещенной в защитный конверт с подвижной задвижкой в верхней части. Дискеты используются, в основном, для оперативного переноса небольших объемов информации с одного компьютера на другой. Данные, записанные на дискете можно защитить от стирания или перезаписи. Для этого нужно передвинуть маленькую защитную задвижку в нижней части дискеты таким образом, чтобы образовалось открытое окошко. Для того, чтобы разрешить запись, эту задвижку следует переместить назад и закрыть окошко.

Лицевая панель дисковода выведена на переднюю панель системного блока, на ней расположены карман, закрытый шторкой, куда вставляют дискету, кнопка для вынимания дискеты и лампочка-индикатор. Дискета вставляется в дисковод верхней задвижкой вперед, ее нужно вставить в карман накопителя и плавно продвинуть вперед до щелчка. Правильное направление вставления дискеты помечено стрелкой на пластиковом корпусе. Чтобы вынуть дискету из накопителя, нужно нажать на его кнопку. Световой индикатор на дисководе показывает, что устройство занято (если лампочка горит, вынимать дискету не рекомендуется). В отличие от жесткого диска, диск в НГМД приводится во вращение только при команде чтения или записи, в другое время он находится в покое. Головка чтения-записи во время работы механически контактирует с поверхностью дискеты, что приводит к быстрому изнашиванию дискет.

Как и в случае жесткого диска, поверхность гибкого диска разбивается на дорожки, которые в свою очередь разбиваются на секторы. Секторы и дорожки получаются во время форматирования дискеты. Сейчас дискеты поставляются отформатироваными.

Основными параметрами дискеты является технологический размер (в дюймах), плотность записи и полная емкость. По размерам различают 3,5-дюймовые дискеты и 5,25-дюймовые дискеты (сейчас уже не используются). Плотность записи может быть простой SD (Single Density), двойной DD (Double Density) и высокой HD (High Density). Стандартная емкость 3,5-дюймовой дискеты - 1,44 Мбайт, возможно использование дискет емкостью 720 Кбайт. В настоящее время стандартом являются дискеты размером 3,5 дюйма, высокой плотности HD, имеющие емкость 1,44 Мбайта.

Во время пользования дискетой следует придерживаться таких правил:

не касаться рабочей поверхности дискеты;
не выгибать дискету;
не снимать металлическую задвижку, загрязненная дискета может повредить головки;
сохранять дискеты подальше от источника магнитных полей;
перед использованием проверить дискету на наличие вирусов с помощью антивирусной программы.

Накопители на оптических дисках

Накопитель CD-ROM

Начиная с 1995 года в базовую конфи-гурацию персонального компьютера вместо дисководов на 5,25 дюймов начали включать дисковод CD-ROM. Аббревиатура CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory) переводится как постоянное запоминающее устройство на основе компакт-дисков. Принцип действия этого устройства состоит в считывании цифровых данных с помощью лазерного луча, который отражается от поверхности диска. В качестве носителя информации используется обычный компакт-диск CD. Цифровая запись на компакт-диск отличается от записи на магнитные диски высокой плотностью, поэтому стандартный CD имеет емкость порядка 650-700 Мбайт. Такие большие объемы характерны для мультимедийной информации (графика, музыка, видео), поэтому дисководы CD-ROM относятся к аппаратным средствам мультимедиа. Кроме мультимедийних изданий (электронные книги, энциклопедии, музыкальные альбомы, видеофильмы, компьютерные игры) на компакт-дисках распространяется разнообразное системное и прикладное программное обеспечения больших объемов (операционные системи, офисные пакеты, системы программирования и т.д.)

Компакт-диски изготовляют из прозрачного пластика диаметром 120 мм. и толщиной 1,2 мм. На пластиковую поверхность напыляется слой алюминия или золота. В условиях массового производства запись информации на диск происходит путем выдавливания на поверхности дорожки, в виде ряда углублений. Такой подход обеспечивает двоичную запись информации. Углубление (pit - пит), поверхность (land - лэнд). Логический нуль может быть представлен как питом, так и лэндом. Логическая единица кодируется переходом между питом и лэндом. От центра к краю компакт-диска нанесена единственная дорожка в виде спирали шириной 4 микрона с шагом 1,4 микрона. Поверхность диска разбита на три области. Начальная (Lead-In) расположена в центре диска и считывается первой. В ней записано содержимое диска, таблица адресов всех записей, метка диска и другая служебная информация. Средняя область содержит основную информацию и занимает большую часть диска. Конечная область (Lead-Out) содержит метку конца диска.

Для штамповки существует специальная матрица-прототип (мастер-диск) будущего диска, которая выдавливает дорожки на поверхности. После штамповки, на поверхность диска наносят защитную пленку из прозрачного лака.

Накопитель CD-ROM содержит:

электродвигатель, который вращает диск;
оптическую систему, состоящую из лазерного излучателя, оптических линз и датчиков и предназначенную для считывания информации с поверхности диска;
микропроцессор, который руководит механикой привода, оптической системой и декодирует прочитанную информацию в двоичный код.
Компакт-диск раскручивается электродвигателем. На поверхность диска с помощью привода оптической системы фокусируется луч из лазерного излучателя. Луч отражается от поверхности диска и сквозь призму подается на датчик. Световой поток превращается в электрический сигнал, который поступает в микропроцессор, где он анализируется и превращается в двоичный код.

Основные характеристики CD-ROM:

скорость передачи данных - измеряется в кратных долях скорости проигрывателя аудио компакт-дисков (150 Кбайт/сек) и характеризует максимальную скорость с которой накопитель пересылает данные в оперативную память компьютера, например, 2-скоростной CD-ROM (2x CD-ROM) будет считывать данные с скоростью 300 Кбайт/сек., 50-скоростной (50x) - 7500 Кбайт/сек.;
время доступа - время, нужное для поиска информации на диске, измеряется в миллисекундах.
Основной недостаток стандартных CD-ROM - невозможность записывания данных, но существуют устройства однократной записи CD-R и многоразовой записи CD-RW.

Накопитель CD-R (CD-Recordable)

Внешне похожи на накопители CD-ROM и совместимые с ними по размерам дисков и форматам записи. Позволяют выполнить одноразовую запись и неограниченное количество считываний. Запись данных осуществляется с помощью специального программного обеспечения. Скорость записи современных накопителей CD-R составляет 4х-8х.

Накопитель CD-RW (CD-ReWritable)

Используются для многоразовой записи данных, причем можно как просто дописать новую информацию на свободное пространство, так и полностью перезаписать диск новой информацией (предудущие данные уничтожаются). Как и в случае с накопителями CD-R, для записи данных необходимо установить в системе специальные программы, причем формат записи совместимый с обычным CD-ROM. Скорость записи современных накопителей CD-RW составляет 2х-4х.

Накопитель DVD (Digital Video Disk)

Устройство для чтения цифровых видеозаписей. Внешне DVD-диск похож на обычный CD-ROM (диаметр - 120 мм, толщина 1,2 мм), однако отличается от него тем, что на одной стороне DVD-диска может быть записано до 4,7 Гбайт, а на двух - до 9,4 Гбайт. В случае использования двухслойной схемы записи на одной стороне можно разместить уже до 8,5 Гбайт информации, соответственно на двух сторонах - около 17 Гбайт. DVD-диски допускают перезапись информации.

Важнейшим фактором, сдерживающим широкое применение накопителей CD-R, CD-RW и DVD, является высокая стоимость как их самих, так и сменных носителей.

Контрольные вопросы

Что такое внешняя память? Какие разновидности внешней памяти вы знаете?

Что такое жесткий диск? Для чего он предназначен? Какую емкость имеют современные винчестеры?

Каким образом осуществляются операции чтения и записи в НЖМД?

В чем состоит операция форматирования магнитных дисков?

Какие есть типы стандартных дисковых интерфейсов?

Какие параметры влияют на быстродействие винчестера? Каким образом?

Что такое флоппи-диск? Что общее и различное между ним и жестким диском?

Каких правил следует придерживаться во время пользования дискетой?

Какие вы знаете разновидности накопителей на оптических дисках? Чем они различаются между собою?

Каким образом происходит считывание информации с компакт-дисков?