Накопичувачі на жорстких дисках

План.
I. Тенденції розвитку накопичувачів на жорстких дисках.
II. Різні типи накопичувачів на жорстких дисках.
1) НЖМД.
2) Накопичувачі на CD-дисках:
а) CD-ROM;
б) диски CD-R;
в) MULTIMEDIA.
3) Накопичувачі на магнітооптичних дисках.
III. Значення накопичувачів на жорстких дисках для
розвитку ЕОМ сьогодні.

Накопичувачі на жорстких дисках.
Постійне збільшення обсягу оброблюваної інформації, розвиток і вдосконалення засобів обчислювальної техніки викликало появу і розвиток зовнішньої пам'яті ЕОМ. Головне призначення її полягає в суттєвому розширенні обсягу пам'яті ЕОМ для зберігання основної маси даних проміжних результатів, програмного забезпечення. Обсяг зовнішньої пам'яті в сучасних обчислювальних машинах в сотні і тисячі разів більше, ніж внутрішній, оперативною. Технічні характеристики зовнішньої пам'яті і обсяг багато в чому визначають якісні характеристики окремих ЕОМ та обчислювальних мереж. Зовнішні запам'ятовуючі пристрої забезпечують як оперативну роботу з даними, так і архівне зберігання. Перший вид передбачає безперервний обмін даними між зовнішньою пам'яттю і ЕОМ. Найбільш добре цій вимозі відповідають дискові накопичувачі, так як є пристроями прямого доступу - комп'ютер може отримати будь-який блок інформації на накопичувачі. У міру того як стають доступними все більш швидкі процесори, з'являються складні пакети програм, що реалізують переваги швидкодіючих процесорів і нових версій операційних систем. З підвищенням продуктивності процесорів і ускладненням програм повинні поліпшуватися і параметри використовуються з ними жорстких дисків. Наприклад, вінчестер на 40 Мб, який на початку 90-х років входив в стандартну конфігурацію комп'ютерів того часу, сьогодні зовсім не задовольняє запитам користувачів з причин недостатньої ємності.
Накопичувачі на жорсткому магнітному диску (НЖМД, вінчестери) є найбільш поширеним і використовуваним видом жорсткого диска на сьогоднішній день. Вони призначені для постійного зберігання інформації, яка використовується при роботі з комп'ютером: програм операційної системи, часто використовуваних пакетів програм, редакторів документів, трансляторів з мов програмування і т.д. Наявність жорсткого диска значно підвищує зручність роботи з комп'ютером.
Диски збираються з однієї або кількох круглих пластин, поверхні яких покриті магнітним матеріалом, нанесеним на пластини у вигляді кільця. Ці кільця утворюють поверхні запису диска. Інформація записується на концентричних доріжках, на які розбивається кільце магнітного матеріалу на кожній поверхні. На кожній поверхні може бути більш ніж 1000 записів, а на кожній доріжці записуються кілька блоків фіксованої довжини, які називаються секторами. Це досягається за допомогою фізичних маркерів, таких як прорізи або отвори на диску, або за допомогою міток, записуваних на самих доріжках. Перший метод називають жорсткої розміткою секторів, другий - програмної розміткою секторів. Перед тим, як диск з програмною розміткою секторів може бути використаний, він повинен бути сформований, або відформатовано, за допомогою запису на кожній доріжці маркерів, які зазначають місце розташування секторів.
Завдяки такій організації інформація на таких пристроях записується у вигляді послідовно організованої сукупності блоків і кожен блок інформації на диску може бути знайдений за умов згадування спеціального адреси, що має наступні частини: 1) номер пластини; 2) поверхню пластини (верхня або нижня); 3) номер доріжки на поверхні; 4) номер сектора на доріжці. Зчитування інформації з дисків здійснюється системою головок читання-запису. Часто в дискових системах їх більше однієї на поверхню. Ці голівки переміщаються вперед і назад і встановлюються (позиціонуються) над доріжкою, з якою має бути здійснене зчитування. Сам диск постійно обертається, тому для доступу до будь-якого сектору доводиться чекати, поки потрібний сектор не пройде під головкою читання-запису.
Магнітні головки переміщуються дуже швидко, тому що тільки частки секунди займає переміщення з самих внутрішніх на самі зовнішні доріжки. Крім того, і диски обертаються дуже швидко, здійснюючи 5 - 100 повних обертів на секунду. У результаті цього швидкість передачі даних НЖМД зазвичай становить близько 300 Кб/с і вище. НЖМД може здійснювати доступ до будь-якого блоку інформації на диску за долі секунди, використовуючи довільний доступ - доступ до блоків здійснюється прямо, незалежно від їх положення на диску, з іншого боку, будь-який сектор диска може бути перезаписаний, не зачіпаючи інформацію в будь-яких інших секторах.
Ціни на основні типи НЖМД за даними на 23.01.1995 р. склали від 70 $ за вінчестер об'ємом 20 Мб до 4300 $ за вінчестер обсягом 9 Гб, тобто зберігання 1 Мб на твердому диску обходиться в середньому в 50 центів. Треба відзначити, що крім окремих НЖМД, для великих мереж існують т.зв. дискові підсистеми об'ємом до 60 Гб і більше, а так само дискові системи зі знімними накопичувачами. Деякі з останніх дозволяють змінювати вінчестери не відключаючи харчування, під час роботи.
Зараз одержали широке поширення накопичувачі на дисках CD-ROM. Вони відносяться до пристроїв WORM (Write-Once, Read-Many). Диски CD-ROM схожі на музичні і виготовляються за тією ж технологією. У дисководах CD-ROM можна програвати звичайні лазерні диски. На компакт-диску дані кодуються і записуються у вигляді послідовності відображають і противідображального ділянок. Така послідовність забезпечується запресовиваніем речовини підкладки у форму, яка формує на ньому плоскі відображають ділянки (lands) і противідображального поглиблення (pits). Потім підкладка покривається светоотражающим алюмінієвих шаром і запобіжним шаром акрілла, на якому друкується етикетка.
Диски CD-ROM записують в один (Односеансний) або більше (многосеансние) сеансів. Відповідно і дисководи CD-ROM бувають Односеансний і многосеанснимі. Односеансний можуть зчитувати тільки з дисків, записаних відразу, за один сеанс, а многосеансние можуть читати ще диски, записані за кілька сеансів. За швидкісними характеристиками розрізняють 1 -, 2 -, 3 -, 4-х швидкісні дисководи CD-ROM. Швидкість передачі даних у них відповідно 150, 300, 450 і 600 Кб/с.
Обладнання для виготовлення дисків CD-ROM досить дорого, тому були розроблені методи запису на спеціально підготовлений, так званий диск CD-R. В основному для запису використовується два методи: перший заснований на випалюванні променем лазера мікроскопічних дірочок на поверхні тонкого металевого шару або іншого покриття, під яким розташована пластикова підкладка; другий метод заснований на частковому випаровуванні що знаходиться під тонкою металевою або пластиковою плівкою пластмасового шару, у результаті чого утворюються поглиблення. Виходять ділянки неоднаково відображають лазерний промінь, що допомагає розрізняти логічні 0 і 1. Ще один вид CD-R - це диски на кристалах, вони набули поширення останнім часом. Під час запису такого CD-R сфокусованим потужним лазерним лучем нагріваються невеликі області шару барвника. Барвник передає тепло суміжній з ним підкладці, під дією якого вона змінює свої властивості і починає розсіювати світло. В областях, не нагріваються лазером, підкладка залишається прозорою й при зчитуванні даних прпускает промінь. Останній проходить до світловідбиваючого золотого шару, і, відбиваючись від нього, через підкладку потрапляє на світлочутливий датчик.
Диски CD-R мають ряд переваг перед традиційними пристроями з одноразовою записом (WORM) і магнітооптичні накопичувачами. Технологія CD-R не вимагає наявності дорогого накопичувача для читання даних. Диски CD-R можна зчитувати в будь-якому дисководі CD-ROM (проте для читання дисків Photo CD, записаних в кілька сеансів, потрібен многосеансний дисковод). На відміну від магнітооптичних носіїв, диск CD-R не можна ненавмисно "стерти". До того ж вартість зберігання мегабайта інформації на CD-R становить близько 3 центів, тоді як для магнітооптичних носіїв вона часто перевищує 10 центів.
Диски CD-R використовуються для запису за технологією Photo CD. Компакт-диски Photo CD створюються за допомогою розробленого фірмою Kodak комплексу. Цей комплекс дає можливість оцифрувати 35-мм слайди і негативи з максимальною роздільною здатністю 2048 рядків по 3072 крапки в рядку при 12 бітах на кожну колірну складову (далі інформація перекодовується і займає по 8 біт на складову). На одному диску Photo CD розміщується від 100 до 150 знімків (число чорно-білих знімків на диску може бути більшим, оскільки чорно-білий знімок містить менше інформації, ніж кольоровий).
У будь-якому компакт-диску дані записуються на дуже вузьке (в 100 разів тонші людської волосини) спіральну доріжку, повна довжина якої, якщо її розгорнути, складе 5 км. Будь-який диск має прозору полікарбанатную підкладку, яка надає йому жорсткість (крім того, завдяки її наявності подряпини на поверхні диска опиняються поза фокальній площині зчитує лазера), що відображає металевий шар і захисний шар акрилового пластика.
Ціна дисковода CD-ROM на 23.01.1995 р. складає від 140 $ за 1-швидкісний до 785 $ за 4-швидкісний дисковод. Якщо вважати, що вартість диску CD-ROM дорівнює 20 $ то зберігання 1 Мб на CD-ROM обходиться в 3 центи, що на 47 центів дешевше ніж на вінчестері.
Говорячи про CD-ROM та CD-R треба зупинитися докладніше на MULTIMEDIA та мультимедійних системах. Ідея MULTIMEDIA в тому, що користувач сприймає багато видів інформації одночасно. Через це невід'ємною компонентою роботи користувача на комп'ютері стає час. Мультимедіа змінить сам характер інтерфейсу з користувачем, оскільки час стане його важливою складовою не тільки при поданні інформації користувачеві, але і, навпаки, при інтерпретації його впливів. Так, якщо в процесі програвання звукової інформації користувач натискає клавішу "миші" (реакція на цю інформацію), то сам момент натискання вказує на ту ділянку звукової доріжки, з яким буде взаємодіяти користувач. Це обусловілавлівает все більше поширення систем REALTIME (реальний час), що взаємодіють з користувачем в реальному масштабі часу. Мультимедійні системи працюють з різними видами інформації: текстом, графікою, відео, звуком. Два останні види інформації мають великий об'єм займаної пам'яті на носіях. Зрозуміло, що зберігаються два часа відцифрованого відео і звуку на вінчестері занадто дорого, а кілька лазерних дисків вирішують цю проблему.
Переваги CD-ROM і вінчестера об'єднують накопичувачі на магнітооптичних дисках. Магнитооптичні диски змінні, великої місткості, крім того на них можна вести запис. У накопичувачі з магнітним (прати) носієм запис ведеться складним способом, що дозволяє перезаписувати інформацію до мільйона разів. Кожного разу, коли накопичувач проводить запис інформації, лазерний промінь нагріває ділянку записи, причому одночасно цю ділянку піддається впливу магнітного поля. Частинки магнітного шару поверхні диска, що знаходяться під пластмасовим покриттям, перебудовуються під дією магнітного поля і фіксуються в такому стані до тих пір, поки не буде проводитись запис інформації наступного разу. Залежно від повороту відбитого світла - від того, під впливом північного або південного полюса були зафіксовані частки магнітного шару - буде читатися одиниця чи нуль. На відміну від вінчестерів, запис проводиться в три оберти диска: стирання, запис та контроль. Зрозуміло що такий запис сильно знижує швидкодію накопичувача.
Щодо низька швидкодія, порівнянне з швидкодією дисковода CD-ROM, робить такі пристрої непридатними для застосування в якості основної зовнішньої пам'яті. Ця обставина і висока ціна є їх головними недоліками, які частково компенсуються великими ємностями і нечутливістю до магнітних полів. Вартість накопичувача на магнітооптичних дисках коливається від 1475 $ за накопичувач ємністю 130 Мб до 22430 $ за накопичувач ємністю 5200 Мб.
В даний час накопичувачі на жорстких дисках стають основними видами сховищ інформації. Прямий доступ до інформації, висока швидкість обміну даних, велика ємність - все це робить накопичувачі на жорстких дисках привабливими для пользовотеля. З зростаючими вимогами програмного забезпечення поліпшуються і характеристики накопичувачів. Деякі програми зараз вимагають 30 і більше Мб швидкодіючої зовнішньої пам'яті, але ж якихось 6-7 років тому ЕОМ без вінчестера, але з НГМД вважалася нормальною. Сьогодні ж високопродуктивні файл-сервери, графічні станції, розраховані на багато користувачів системи та ін обробляють таку кількість інформації, що без зовнішньої пам'яті з високими характеристиками не обійтися.

Використана література: Світ ПК 2'93, 9'93, 4'93, 5'90; В. Е. Фігурне IBM PC для користувача 4-е издание; MEGA PRO et CONTRA 23'1'95; Перспективи розвитку обчислювальної техніки Книга 9 Зовнішні запам'ятовуючі пристрої на магнітному носії.
????????????? АЕ? W?? ?? t?? ?? pe? В? LF? k? gІ
в
dн
?
a?? ???????????????????????? ??? 0? VN? j? s'? е? p
? ?? m?? ?? j!? /? g №? ?? b?% ?%]????????????????????????% Е (Ю (x ° 2? 2vє3
? ?? m?? ?? j!? /? g №? ?? b?% ?%]???????????????????????? АВnДnЖnІnКnМnОnРnТn? pBр?? pBр?? pBр?? pBр?? pBр?? pBр ?? pBр?? pBр?? pBр???

T'
T?? T "? T? PBр?? PBр? PBр?? PBр?? PBр?
pBр?

"? ь? nЦ? ng? n &? nв n?" n ~ $ n?% n? * n pBр?
pBр? pBр?? pBр?
pBр?
pBр? pBр?? pBр?? pBр? р?

pBр? pBр?? pBр?? pBр? N?

?? x2 ~ 2s3s3 ????????????????????????????????????????????? ?????????????????????????????????????????????????? ???????????????? ПAГ. К? (6?
8 !????>??????????????????????????????????????????? ?????????????????????????????????????????????????? ?????????? 
Шх??
?
?? Й?? N% Г + z1s3 ???? ???????? И ?????~??????????????? ?????-???? >???? ????? ?????????????????????????????????????????????????? ??????????????????????????????????????????????| 2? 9t3 ?????????????????????????????????????????????????? ?????????????????????????????????????????????????? ??????????? (05/23/9502/13/95s3 ???????????????????????????????????????? ?????????????????????????????????????????????????? ?????????????????????????????????????????????????? ?????????????????????????????????????????????????? ??????????????????????