Внешняя (вспомогательная) память - это долговременная энергонезависимая память для хранения данных (программ, текстов, расчетов и т.д.). В отличие от оперативной памяти, внешняя память не имеет прямой связи с процессором. Информация от ВЗУ к процессору и наоборот циркулирует примерно по следующей цепочке:
Реализуется этот вид памяти внешними запоминающими устройствами (материальными носителями информации), расположенными, как правило, в системном блоке или вне его. Для работы с внешней памятью необходимо наличие накопителя и носителя.
Накопители - устройства для записи и (или) считывания информации. Носители - устройства для хранения информации.
Основные виды накопителей:
накопители на гибких магнитных дисках (НГМД);
накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД);
накопители CD-ROM, CD-RW, DWD.
Им соответствуют основные виды носителей:
гибкие магнитные диски(Floppy Disk);
жесткие магнитные диски (Hard Disk);
диски CD-ROM, CD-R, CD-RW, DWD.
Основные характеристики накопителей и носителей:
информационная емкость;
скорость обмена информацией;
надежность хранения информации;
стоимость.
В основу записи, хранения и считывания информации из внешней памяти положены два принципа - магнитный и оптический. Благодаря этим принципам обеспечивается сохранение информации и после выключения компьютера.
Принцип работы магнитных запоминающих устройств
В основе магнитной записи лежит преобразование цифровой информации (в виде 0 и 1) в переменный электрический ток, который сопровождается переменным магнитным полем. В результате поверхность магнитных носителей разделяется на ненамагниченные участки (0) и намагниченные (1).
У компьютеров ранних поколений функции внешней памяти выполняли перфоленты и перфокарты, а также магнитные ленты. Магнитные ленты являются устройствами с последовательным доступом (данные можно читать или записывать только последовательно, при нарушении порядка приходится долго ждать, пока лента будет перемотана в нужное место.
Сейчас в качестве носителей используют магнитные и оптические диски. Эти устройства являются устройствами с произвольным доступом, т.к. любую часть данных позволяют получить за одно и то же время. Магнитные диски бывают гибкие и жесткие.
Гибкий магнитный диск
Floppy Disk Drive (приводы или дисководы флоппи-дисков (гибких дисков)) в качестве носителя информации используют дискеты - носители небольшого объема информации, которые предназначены для переноса информации с одного компьютера на другой.
Устройство дискеты.
Диск находится внутри пластикового конверта, который защищает его от механических повреждений. Для того, чтобы прочитать или записать информацию, неоюходимо вставить дискету в дисковод для гибких магнитных дисков. Дискета автоматически в нем фиксируется, после чего механизм накопителя раскручивается до частоты вращения 360 об/мин. В накопителе вращается сама дискета, магнитные головки остаются неподвижными. Дискета вращается только при обращении к ней. Накопитель связан с процессором через контроллер гибких дисков.
Любой магнитный диск первоначально не готов к работе. Для приведения его в рабочее состояние он должен быть отформатирован, т.е. должна быть создана структура диска. При форматировании поверхность диска делится на магнитные концентрические дорожки, разделенные на секторы. Количество дорожек и секторов зависит от типа и формата дискеты. Сектор хранит минимальное количество информации, которая может быть записана на диск или считана. Ёмкость сектора постоянна и составляет 512 байтов.
В настоящее время наибольшее распространение получили дискеты со следующими характеристиками: диаметр 3,5 дюйма (89 мм), ёмкость 1,44 Мбайт, число дорожек 80, количество секторов на дорожках 18.
Жесткий магнитный диск
Винчестеры или накопители на жестких дисках – это внешняя память большого объема, предназначенная для долговременного хранения информации, объединяющая в одном корпусе сам носитель информации и устройство записи/чтения.
По сравнению с дисководами винчестеры обладают рядом очень ценных преимуществ: объем хранимых данных неизмеримо больше (достигает сотни Гбайт ), время доступа у винчестера на порядок меньше. Единственный недостаток: они не предназначены для обмена информацией (это касается стационарных, т.е. встраиваемых в корпус компьютера винчестеров, в настоящее время существуют сменные винчестеры). Физические размеры винчестеров стандартизированы параметром, который называют форм-фактором (form factor).
Винчестер состоит из нескольких жестких (чаще алюминиевых) дисков, с нанесенным на поверхность магнитным слоем и расположенных друг под другом. Каждому диску соответствует пара головок записи/чтения. Зазор между головками и. поверхностью дисков составляет 0,00005–0,00001 мм. Скорость вращения дисков в зависимости от модели находится в пределах 3600–7800 об./мин. При включенном компьютере диски винчестера постоянно крутятся, даже когда нет обращения к винчестеру, таким образом экономится время на его разгон.
Логическая структура жестких дисков отличается от логической структуры гибких дисков. Минимальным адресуемым элементом является кластер, который содержит несколько секторов.
Лазерный диск
CD-ROM ( англ. Compact Disk Real Only Memory - постоянное запоминающее устройство на основе компакт диска.
Компакт-диск диаметром 120 мм изготовлен из полимера и покрыт металической пленкой. Информация считывается именно с этой металлической пленки, которая покрывается полимером, защищающим данные от повреждения.
Принцип цифровой записи на лазерный диск отличается от принципа магнитной записи.
Закодированная информация наносится на диск лазерным лучом, который создает на поверхности микроскопические впадины, разделяемые плоскими участками. Цифровая информация представляется черелдованием впадин (кодирование нуля) и отражающих свет островков (кодирование единицы). Информация, нанесенная на диск, не может быть изменена.
Считывание информации с диска происходит за счет регистрации изменений интенсивности отраженного от алюминиевого слоя излучения маломощного лазера. Приемник или фотодатчик определяет, отразился ли луч от гладкой поверхности(фиксируется 1), был рассеян или поглощен (фиксируется 0). Рассеивание или поглощение луча происходит в местах,где в процессе записи были нанесены углубления. Фотодатчик воспринимает рассеянный луч, и эта информация в виде электрических сигналов поступает на микропроцессор, который преобразует эти сигналы в двоичные данные или звук.
В отличие от магнитных дисков лазерный диск имеет всего одну физическую дорожку в форме спирали, идущей от наружного диаметра диска к внутреннему.
Емкость CD-ROM достигает 780 Мбайт.
CD-R (Сompact Disk Recorder) - записываемый диск емкостью до 700 Мбайт.
На дисках CD-R отражающий слой выполнен из золотой пленки. Между этим слоем и 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.
CD-RW (Сompact Disk ReWritable) - диск, позволяющий записывать и перезаписывать информацию.
Дисковод CD-RW позволяет записывать и читать диски CD-R и CD-RW, читать диски CD-ROM.
DVD (Digital Versatile Disk) -универсальный цифровой диск.
Имея те же габариты, что обычный компакт-диск, те же разновидности, и похожий принцип работы, он вмещает от 4,7 до 17 Гбайт информации. В отличие от компакт дисков DVD записываются с обеих сторон, на каждой стороне могут быть нанесены один или два слоя информации. Односторонние однослойные DVD диски имеют объем 4,7 Гбайта, двусторонние двухслойные - 17 Гбайт.
Flash – диски (карты)
ü Flash-память - это энергонезависимый тип памяти, позволяющий записывать и хранить данные в микросхемах. Устройства на основе flash-памяти не имеют в своём составе движущихся частей, что обеспечивает высокую сохранность данных при их использовании в мобильных устройствах.
ü Flash-память представляет собой микросхему, помещенную в миниатюрный корпус. Для записи или считывания информации накопители подключаются к компьютеру через USB-порт. Информационная емкость карт памяти от 256 Мбайт до 64 Гбайт. üУстройства для чтения – картридер.
