Opslagmedia (floppy en harde schijven, cd-roms).
Het belangrijkste doel van het externe geheugen van een computer is de langdurige opslag van een groot aantal verschillende bestanden (programma's, gegevens, enz.). Een apparaat dat informatie kan opnemen/lezen, wordt een schijf genoemd en informatie wordt op media opgeslagen. De meest voorkomende soorten schijven zijn:
Floppy disk drives (platte schijven met een diameter van 3,5" (capaciteit 1,44 MB);
Harde magnetische schijven (HDD) met een informatiecapaciteit tot 200 GB;
CD-ROM-drives voor CD-ROM-drives met een capaciteit van 700-800 MB.
Sommige technische en economische indicatoren zijn van aanzienlijk belang voor de gebruiker: informatiecapaciteit, snelheid van informatie-uitwisseling, betrouwbaarheid van de opslag en, ten slotte, de kosten van de schijf en de media.
De basis voor het opnemen, opslaan en lezen van informatie is gebaseerd op twee fysieke principes: magnetisch en optisch. Het magnetische principe wordt gebruikt in FLMD en HDD. Bij de magnetische methode wordt met behulp van magneetkoppen informatie vastgelegd op een magnetisch medium (een schijf bedekt met ferromagnetische lak).
Het opslagmedium is schijfvormig en in een plastic omhulsel (3,5") geplaatst. In het midden van de schijf bevindt zich een gat (of grijpinrichting) om ervoor te zorgen dat de schijf in de schijf draait, wat onder een constante hoek gebeurt. snelheid van 300 tps.
De beschermende envelop (hoes) heeft een langwerpig gat waardoor informatie wordt geschreven/gelezen. Bij 3,5" diskettes wordt schrijfbeveiliging geboden door een veiligheidsgrendel in de linker benedenhoek van de plastic behuizing.
De schijf moet worden geformatteerd, dat wil zeggen dat de fysieke en logische structuur van de schijf moet worden gemaakt. Tijdens het formatteringsproces worden op de schijf concentrische sporen gevormd, die in sectoren zijn verdeeld; de schijfkop plaatst op bepaalde plaatsen op de schijf spoor- en sectormarkeringen.
Harde magnetische schijven bestaan uit meerdere schijven die op één as zijn geplaatst en met een hoge hoeksnelheid (enkele duizenden omwentelingen per minuut) roteren, ingesloten in een metalen behuizing. De grote informatiecapaciteit van harde schijven wordt bereikt door het aantal tracks op elke schijf te vergroten tot enkele duizenden, en het aantal sectoren per track tot enkele tientallen.
CD-ROM-stations maken gebruik van het optische principe van het lezen van informatie. Informatie op een CD-ROM-schijf wordt opgenomen op één spiraalvormig spoor (zoals op een grammofoonplaat), met afwisselende secties met verschillende reflectiviteit. Een laserstraal valt op het oppervlak van een roterende CD-ROM-schijf, de intensiteit van de gereflecteerde straal komt overeen met de waarden 0 of 1. Met behulp van een fotoconverter worden ze omgezet in een reeks elektrische pulsen,
De snelheid waarmee informatie in een CD-ROM-station wordt gelezen, is afhankelijk van de rotatiesnelheid van de schijf.
CD-ROM-schijven worden geproduceerd door middel van stempelen (witte schijven) of opgenomen (gele schijven) op speciale apparaten die cd-recorders worden genoemd.
Extern (lange termijn) geheugen
De belangrijkste functie van het externe geheugen van een computer is de mogelijkheid om een grote hoeveelheid informatie (programma's, documenten, audio- en videoclips, enz.) langdurig op te slaan. Er wordt een apparaat gebeld dat informatie kan opnemen/lezen opslagapparaat, of schijf en de informatie wordt opgeslagen op media(bijvoorbeeld diskettes).
Magnetisch principe van het opnemen en lezen van informatie. Bij magnetische diskdrives (FMD) en harde magnetische schijven (HDD), of harde schijven, is de informatieregistratie gebaseerd op de magnetisatie van ferromagneten in een magnetisch veld, is de informatieopslag gebaseerd op het behoud van magnetisatie en is het lezen van informatie gebaseerd over het fenomeen elektromagnetische inductie.
Tijdens het opnemen van informatie op flexibele en harde magnetische schijven beweegt de aandrijfkop met een kern van zacht magnetisch materiaal (lage restmagnetisatie) langs de magnetische laag van het harde magnetische medium (hoge restmagnetisatie). De magneetkop ontvangt reeksen elektrische pulsen (reeksen van logische enen en nullen), die een magnetisch veld in de kop creëren. Als resultaat worden de elementen van het oppervlak van de drager opeenvolgend gemagnetiseerd (logische één) of niet gemagnetiseerd (logische nul).
Bij afwezigheid van sterke magnetische velden en hoge temperaturen kunnen de dragerelementen hun magnetisatie lange tijd (jaren en decennia) behouden.
Bij het lezen van informatie wanneer de magneetkop over het oppervlak van de drager beweegt, veroorzaken gemagnetiseerde gebieden van de drager daarin stroompulsen (het fenomeen van elektromagnetische inductie). Reeksen van dergelijke pulsen worden via de snelweg naar het RAM van de computer verzonden.
Flexibele magnetische schijven. Flexibele magnetische schijven worden in een plastic behuizing geplaatst. Dit opslagmedium wordt een diskette genoemd. In het midden van de diskette bevindt zich een apparaat waarmee u de schijf in de plastic behuizing kunt vastgrijpen en draaien. De diskette wordt in de diskdrive gestoken, die de disk met een constante hoeksnelheid roteert.
In dit geval wordt de magnetische kop van de schijfaandrijving geïnstalleerd op een bepaald concentrisch spoor van de schijf, waarop informatie wordt geschreven of waarvan informatie wordt gelezen. De informatiecapaciteit van de diskette is klein en bedraagt slechts 1,44 MB. De snelheid van het schrijven en lezen van informatie is ook laag (slechts ongeveer 50 KB/s) vanwege de langzame rotatie van de schijf (360 rpm).
Om informatie te bewaren moeten flexibele magnetische schijven worden beschermd tegen blootstelling aan sterke magnetische velden en hitte, aangezien dergelijke fysieke effecten kunnen leiden tot demagnetisatie van de media en verlies van informatie.
Harde magnetische schijven. Een harde magnetische schijf bestaat uit enkele tientallen schijven die op één as zijn geplaatst, ingesloten in een metalen behuizing en met een hoge hoeksnelheid roteren (Fig. 4.6).
Vanwege het veel grotere aantal tracks aan elke kant van de schijven en het grote aantal schijven kan de informatiecapaciteit van een harde schijf honderdduizenden keren groter zijn dan de informatiecapaciteit van een diskette en oplopen tot 150 GB. De snelheid van het schrijven en lezen van informatie van harde schijven is vrij hoog (kan oplopen tot 133 MB/s) vanwege de snelle rotatie van de schijven (tot 7200 rpm).
Rijst. 4.6. Harde magnetische schijf |
Harde schijven maken gebruik van nogal kwetsbare en miniatuurelementen (mediaschotels, magnetische koppen, enz.). Om informatie en prestaties te behouden, moeten harde schijven daarom tijdens gebruik worden beschermd tegen schokken en plotselinge veranderingen in de ruimtelijke oriëntatie.
Optisch principe van het opnemen en lezen van informatie. Laser CD-ROM- en DVD-ROM-stations maken gebruik van het optische principe van het opnemen en lezen van informatie.
Bij het vastleggen van informatie op laserschijven worden verschillende technologieën gebruikt om oppervlakken met verschillende reflectiecoëfficiënten te creëren: van eenvoudig stempelen tot het veranderen van de reflectiviteit van delen van het schijfoppervlak met behulp van een krachtige laser. Informatie op een laserschijf wordt opgenomen op één spiraalvormig spoor (zoals op een grammofoonplaat), met daarin afwisselende secties met verschillende reflectiviteit.
Mits op de juiste manier bewaard (in dozen in verticale positie) en gebruikt (zonder krassen of vervuiling te veroorzaken), kunnen optische media informatie tientallen jaren bewaren.
Tijdens het lezen van informatie van laserschijven valt een laserstraal die in de schijfaandrijving is geïnstalleerd op het oppervlak van de roterende schijf en wordt gereflecteerd. Omdat het oppervlak van de laserschijf gebieden heeft met verschillende reflectiecoëfficiënten, verandert de gereflecteerde straal ook van intensiteit (logisch 0 of 1). Vervolgens worden de gereflecteerde lichtpulsen met behulp van fotocellen omgezet in elektrische pulsen en via de snelweg naar het RAM gestuurd.
Laserdrives en -schijven. Laserdrives (CD-ROM en DVD-ROM - Fig. 4.7) gebruiken het optische principe van het lezen van informatie.
Laser CD-ROM (CD - Compact Disk) en DVD-ROM (DVD - Digital Video Disk) slaan informatie op die erop is opgenomen tijdens het productieproces. Het is onmogelijk om nieuwe informatie naar hen te schrijven, wat tot uiting komt in het tweede deel van hun naam: ROM (Read Only Memory). Dergelijke schijven worden geproduceerd door stempelen en hebben een zilveren kleur.
De informatiecapaciteit van een cd-rom-station kan oplopen tot 650 MB, en de leessnelheid van informatie in een cd-rom-station is afhankelijk van de rotatiesnelheid van de schijf. De eerste cd-rom-drives hadden één snelheid en haalden informatieleessnelheden van 150 KB/s. Momenteel worden cd-rom-drives met 52 snelheden veel gebruikt, die een 52 keer snellere leessnelheid van informatie bieden (tot 7,8 MB/s).
Dvd's hebben een veel grotere informatiecapaciteit (tot 17 GB) vergeleken met cd's. Ten eerste worden lasers met kortere golflengten gebruikt, waardoor de optische sporen dichter bij elkaar kunnen worden geplaatst. Ten tweede kan informatie op dvd's op twee zijden worden opgenomen, met twee lagen op één zijde.
Rijst. 4.7. CD-ROM en DVD-ROM |
De eerste generatie dvd-rom-drives leverden leessnelheden van ongeveer 1,3 MB/s. Momenteel halen dvd-rom-drives met 16 snelheden leessnelheden tot 21 MB/s.
Er zijn CD-R- en DVD-R-schijven (R - recordable) die goudkleurig zijn. Informatie op dergelijke schijven kan worden geschreven, maar slechts één keer. Op CD-RW- en DVD-RW-schijven (RW - ReWntable, rewritable), die een "platina"-tint hebben, kan informatie vele malen worden opgenomen.
Voor het opnemen en herschrijven op schijven worden speciale CD-RW- en DVD-RW-stations gebruikt, die een redelijk krachtige laser hebben waarmee u de reflectiviteit van oppervlaktegebieden tijdens het opnameproces kunt wijzigen. Met deze schijven kunt u met verschillende snelheden informatie van schijven schrijven en lezen. Een CD-RW-station met het label "40x12x48" betekent bijvoorbeeld dat CD-R-schijven worden geschreven met een snelheid van 40x, CD-RW-schijven worden geschreven met een snelheid van 12x en CD-RW-schijven worden gelezen met een snelheid van 48x.
Flash-geheugen. Flash-geheugen is een niet-vluchtig type geheugen waarmee gegevens op chips kunnen worden geschreven en opgeslagen. Flash-geheugenkaarten (Fig. 1.8) bevatten geen bewegende delen, wat een hoge gegevensveiligheid garandeert bij gebruik in mobiele apparaten (laptopcomputers, digitale camera's, enz.).
Rijst. 4.8. Flash-geheugenkaarten |
Flash-geheugen is een chip die is ondergebracht in een miniatuur platte verpakking. Om informatie te lezen of te schrijven, wordt de geheugenkaart in speciale schijven geplaatst die in mobiele apparaten zijn ingebouwd of via een USB-poort op een computer zijn aangesloten. De informatiecapaciteit van geheugenkaarten kan oplopen tot 512 MB.
De nadelen van flashgeheugen zijn onder meer het feit dat er geen enkele standaard is en dat verschillende fabrikanten geheugenkaarten produceren die qua formaat en elektrische parameters niet compatibel zijn met elkaar.
Vragen om over na te denken
1. Wat zijn de basisregels voor het opslaan en gebruiken van verschillende soorten opslagmedia?
Praktische taken
4.4. Stel een vergelijkende tabel samen van de belangrijkste parameters van apparaten voor informatieopslag (capaciteit, uitwisselingssnelheid, betrouwbaarheid van informatieopslag, kosten voor het opslaan van één megabyte).
Externe geheugenapparaten worden gebruikt om programma's en gegevens op de computer op te slaan - drijft.
In relatie tot de computer kunnen ze dat wel zijn extern En ingebouwd (intern).
Harde schijven - HDD (harde schijf) in de volksmond een "Winchester" genoemd. Het is een set van verschillende schijven (platen) met aangebrachte magnetische lagen, "gemonteerd" op één as van de elektromotor en samen met magnetische koppen en apparaten om ze te verplaatsen in een speciale metalen behuizing geplaatst.
De HDD bestaat uit drie hoofdblokken:
1. Meerdere schijven aan beide zijden bekleed met magnetisch materiaal waarop gegevens zijn vastgelegd.
2. Mechanica die verantwoordelijk zijn voor het draaien van de schijven en het nauwkeurig positioneren van het leeskopsysteem.
3. Elektronische vulling - microschakelingen die verantwoordelijk zijn voor gegevensverwerking en cachegeheugenchips.
Het wordt gekenmerkt door de volgende parameters:
schijfvolume;
snelheid voor het lezen van gegevens;
gemiddelde toegangstijd;
schijfrotatiesnelheid;
de grootte van het cachegeheugen.
interfacetype.
Diskettestations - NGMD (FDD - diskettestation) is een apparaat voor het lezen/schrijven van verwisselbare diskettes (floppy disks, diskettes). Gegevens op diskettes worden op dezelfde manier opgeslagen als gegevens op een harde schijf, met als enige uitzondering dat de schijf in de drive met een veel lagere snelheid draait en er maar één schijf is. Naarmate de computertechnologie zich ontwikkelde, nam de diameter van de diskette af (van 8 naar 3,5 inch) en nam de opnamedichtheid toe (van 160 KB naar 1,44 MB). Tegenwoordig worden diskettes echter vanwege hun lage capaciteit en onbetrouwbaarheid praktisch niet gebruikt.
Optische (laser) schijfstations -GCD Ze worden sinds de jaren 90 gebruikt als computercomponenten. De meest voorkomende soorten optische schijven zijn cd's en dvd's, maar de technologie evolueert en er komen nieuwe mediatypen op, zoals Blu-ray Disc.
Aanvankelijk konden computergebruikers alleen met kant-en-klare (gebrande) schijven werken. Apparaten CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory- "alleen lezen" ) kon alleen gegevens lezen. Toen kwamen eerst de opneembare cd's CD-R (opneembare compactdisk)- zodat u één keer naar de schijf kunt schrijven, en dan CD-RW (herschrijfbare compact disk)- waardoor meervoudig herschrijven van gegevens op de schijf mogelijk is. Dienovereenkomstig werden apparaten (schijven) geproduceerd die met dergelijke schijven werkten.
De eerste apparaten waren single-speed, met een leessnelheid van 150 KB/s. Deze snelheid wordt als eenheid beschouwd. De snelheid van moderne apparaten wordt gespecificeerd in eenheden die veelvouden zijn van een bepaalde snelheid. Een cd-rom met 52 snelheden (52x) leest bijvoorbeeld informatie met een snelheid van 150x52=7800 KB/s. De leessnelheid van moderne hogesnelheidsapparaten kan variëren voor verschillende delen van de cd. De specificaties geven meestal de maximale snelheid aan. De gemiddelde leessnelheid is in dit geval minder dan twee keer.
Voor CD-RW-apparaten zijn drie verschillende snelheden gespecificeerd. Het is gebruikelijk om eerst de maximale snelheid voor het opnemen van cd's aan te geven. Op de tweede plaats staat de herschrijfsnelheid (meestal is deze snelheid iets minder dan de schrijfsnelheid). De laatste is de leessnelheid van de cd-rom.
Een “klassieke” CD is een “lege” CD met een diameter van 12 cm, die 700 MB aan gegevens of 80 minuten audio-informatie kan bevatten (aanvankelijk - 650 MB/74 minuten). Er zijn ook cd's met hoge capaciteit (tot 900 MB) en mini-cd's (diameter 8 cm, capaciteit van 160 tot 340 MB).
Dvd's zijn een ontwikkeling van technologie voor het opslaan van informatie op laserschijven. Het bijzondere van deze schijven is dat er met dezelfde buitenafmetingen als een cd tien keer meer informatie op een dvd kan worden vastgelegd. Zelfs in zijn eenvoudigste vorm - in de vorm van een enkelzijdige, enkellaagse schijf - is de capaciteit van een dvd-medium bijna zeven keer de capaciteit van een cd. De hoge capaciteit van dvd's wordt bereikt door gebruik te maken van een opnamelaser met een kortere golflengte dan cd's, waardoor een grotere trackdichtheid mogelijk is.
Eerst werd het formaat gemaakt DVD-Video voor het opslaan van videofilms en dvd's op dvd-schijven stond voor Digital Video Disc, dat wil zeggen een digitale videoschijf. Vervolgens werden formaten ontwikkeld DVD-ROM voor het opslaan van computergegevens en DVD-audio- voor het opslaan van audio-opnamen en nu voor dvd's wordt de naam Digital Versatile Disk gebruikt, wat zich vertaalt als digitale universele schijf.
Net als cd's zijn dvd's verkrijgbaar in zowel commercieel geproduceerde media als opneembare en opneembare schijven. Voor gewone dvd's kan 4,7 GB aan informatie worden opgenomen op een enkellaagse, enkelzijdige schijf, en 8,5 GB op een dubbellaagse schijf; voor dubbelzijdig - respectievelijk 9,4 GB en 17 GB.
Tot 2003 konden alleen "gestempelde" fabrieksschijven dubbellaags zijn, maar er verschenen DL DVD-stations (Dual Layer DVD) die het mogelijk maakten om thuis dubbellaagse schijven op te nemen. Naast dubbellaagse schijven kunnen DL DVD-stations ook gewone enkellaagse dvd-schijven met alle wijzigingen opnemen, evenals cd-schijven.
Opmerking. In tegenstelling tot DL DVD is de afkorting Dual DVD een aanduiding voor een station dat zowel “plus”- als “min”-schijven kan verwerken.
Voor dvd-rom-stations is de leessnelheidseenheid gelijk aan acht cd-rom-leessnelheden. Als de documentatie van het apparaat dus de vierde dvd-leessnelheid aangeeft, komt dit overeen met een overdrachtssnelheid van 4800 Kb/s (4x150x8).
CD- en DVD-lees-/schrijfapparaten (drives) bestaan uit een motor die de CD roteert, een schijflaadsysteem, een optisch leessysteem en een besturingsapparaat, ondergebracht in één enkele behuizing. Ze kunnen intern en extern zijn. Externe apparaten gebruiken doorgaans een USB 2.0-bus of een snelle FireWire-bus (IEEE1394) om verbinding te maken met een computer, maar kunnen ook op een SCSI-bus worden aangesloten. Sommige externe CD-RW-schrijvers hebben een onafhankelijke voeding en kunnen worden gebruikt als draagbare CD-spelers.
Alle interne cd-stations hebben een audio-uitgang die wordt aangesloten op de geluidskaart van uw computer. Bij het afspelen van audio-cd's worden geluiden via deze interface verzonden. Moderne apparaten hebben een extra digitale uitgang, en als de geluidskaart een digitale ingang heeft, neemt de kwaliteit van het afspelen van geluid toe wanneer een schijf via deze interface wordt aangesloten.
Blu-ray-schijf, BD(uit het Engels blauwe straal- blauwe straal en schijf- schijf) - een optisch mediaformaat dat wordt gebruikt voor het opnemen en opslaan van digitale gegevens, inclusief high-definition video met verhoogde dichtheid. De Blu-ray-standaard dankt zijn naam aan het gebruik van een "blauwe" (technisch blauwviolette) laser met korte golflengte voor opnemen en lezen.
Het gebruik van een blauwviolette laser met een golflengte van 405 nm in Blu-ray-technologie voor lezen en schrijven (conventionele dvd's en cd's gebruiken rode en infrarode lasers met golflengten van respectievelijk 650 nm en 780 nm) maakte het mogelijk om de grenzen te verkleinen track met de helft vergeleken met een gewone dvd-schijf (tot 0,32 micron) en verhoog de gegevensopnamedichtheid.
Vanaf de komst van het formaat in 2006 tot begin 2008 had Blu-ray een serieuze concurrent: het alternatieve formaat HD DVD, dat een doorontwikkeling was van het dvd-formaat en drie keer zoveel gegevens kon opslaan - 15 GB op één laag. In februari 2008 stopte formaatmaker Toshiba met de ontwikkeling van HD DVD, waarmee een einde kwam aan de zogenaamde ‘formaatoorlog’.
Blu-ray-schijven zijn momenteel beschikbaar in de formaten BDRE (Blu-rayDiscRewritable), BDR (Blu-rayDiscRecordable) en BDROM (Blu-rayDiscROM/VideoDistributionFormat) in de formaten 120 mm en 80 mm. Blu-ray-schijven hebben de volgende capaciteiten:
Flash-geheugen is een speciaal type niet-vluchtig herschrijfbaar halfgeleidergeheugen gebouwd op basis van geïntegreerde schakelingen.
Vanwege het lage stroomverbruik, de compactheid, de duurzaamheid en de relatief hoge snelheid is flash-geheugen ideaal voor gebruik als opslagapparaat, niet alleen in pc's, maar ook in draagbare apparaten zoals digitale camera's en videocamera's, mobiele telefoons, laptops, mp3-spelers. spelers, digitale voicerecorders, enz.
Er kunnen twee soorten flashgeheugen worden onderscheiden:
Flash-drives, met daarin een “flash-geheugen” schijf, verscheen in 2001. Tegenwoordig bereikt hun capaciteit 32 GB. Het overbrengen van gegevens van een flashdrive naar een computer gebeurt via een USB-poort.
Flash-geheugenkaarten(gebruikt in verschillende soorten mobiele apparaten - telefoons, digitale camera's, videocamera's, enz.). Er zijn verschillende manieren om dergelijke kaarten te lezen en te schrijven. De eenvoudigste is om het apparaat waarin ze gewend zijn aan te sluiten op de computer. Sommige apparaten werken echter met gegevensoverdrachtsnelheden die verschillen van die van moderne pc's. Daarom is het handiger om universeel te gebruiken kaartlezer, die wordt aangesloten op een USB-poort en maximale gegevensoverdrachtsnelheid biedt.
Wimpels - geheugenapparaten op magneetband met een capaciteit van 40 MB tot tientallen Gigabytes. Het ontwerp en het werkingsprincipe lijken op een bandrecorder. Gebruikt voor back-up en archivering van gegevens op de harde schijf.
Mobiele harde schijven worden al lange tijd gebruikt als draagbare opslagapparaten. In principe kan elke harde schijf die in een passende behuizing is “verpakt” en die via een parallelle of USB-poort op een computer kan worden aangesloten, mobiel (draagbaar) worden. Moderne modellen mobiele harde schijven aangesloten op snelle USB 2.0- of FireWire-poorten zijn handig en snel (hun lees- en schrijfsnelheden zijn bijna hetzelfde als die van ingebouwde harde schijven en de capaciteit is vrijwel onbeperkt).
Gedeeltelijke “mobiliteit” van de harde schijf wordt verkregen door Mobile Rack te gebruiken. In de computerkast zijn speciale "sleeën" geïnstalleerd, aangesloten op een gewone IDE-kabel. En er is al een draagbare "doos" met een harde schijf in geïnstalleerd.
ZIV-schijven (ZIV-aandrijving), gepresenteerd in 2001 door Hyundai - een “middenweg” tussen flashdrives en mobiele harde schijven. Ze zijn met de laatste verenigd door hun werkingsprincipe en grote capaciteit (tot 100 GB), en met Flash-drives zijn ze lichtgewicht, compact en hoge kosten per megabyte geheugen. In principe is ZIV dezelfde mobiele harde schijf, alleen erg klein en elegant, en vereist geen extra stroom (hij ontvangt de nodige elektriciteit via de USB-poort).