Внешние устройства ЭВМ

Внешние, или периферийные, устройства ЭВМ делятся на устройства для ввода и вывода информации и внешние запоминающие устройства (рис. 4.3).

Классификация внешних устройств ЭВМ

Рис. 4.3. Классификация внешних устройств ЭВМ

Внешние запоминающие устройства

Внешние запоминающие устройства (ВЗУ) бывают магнитного, оптического, магнитооптического и электронного принципа действия. Накопитель – это устройство для записи и (или) считывания информации с носителя определенного типа.

В накопителях на магнитных носителях используется магнитный принцип записи, при котором па поверхности, покрытой слоем магнитного материала, может фиксироваться два разных состояния намагниченности, соответствующие записи нуля и единицы. Появившись в 1960-х гг., накопители на магнитных дисках до сих пор остаются самыми необходимыми для работы компьютерной системы. Это объясняется наличием таких свойств, как высокая скорость записи и считывания информации, высокая плотность записи информации (число бит на единицу площади носителя), возможность многократного использования. К недостаткам относится невысокая надежность: записанная информация подвержена влиянию электромагнитных полей, а также механическим воздействиям.

Различаются магнитные ВЗУ с последовательным и прямым доступом к информации. К ВЗУ с последовательным доступом относятся накопители на магнитной ленте, называемые стримерами. Основным недостатком их является низкая скорость записи/считывания информации, характерная для устройств с последовательным доступом (для обращения к нужному блоку информации необходимо последовательно просмотреть все предыдущие участки носителя). К достоинствам относятся большая емкость (сотни и тысячи гигабайт), низкая стоимость (это самый дешевый в пересчете на мегабайт способ хранения данных), стабильность работы. Используются стримеры для храпения архивных данных и резервного копирования.

В магнитных ВЗУ с прямым доступом к информации обращение к данным осуществляется непосредственно по адресу информации, поэтому может быть обеспечена высокая скорость записи/считывания данных. Носителем информации являются жесткие или гибкие магнитные диски (накопители на гибких магнитных дисках являются устаревшими и мало используются).

Накопитель на жестком магнитном диске (НЖМД) – основное устройство хранения больших объемов информации, которое представляет собой один или несколько дисков, защищенных жестким корпусом. В настольных ПК НЖМД форм-фактора 3,5" размещаются внутри системного блока (в ноутбуках форм-фактор 2,5").

Нередко приходится слышать, как вместо термина "жесткий диск" используют понятие "винчестер", хотя устройство компьютерной памяти совсем не похоже на ружье. Объясняется происхождение вошедшего в обиход термина аналогией краткого обозначения первого жесткого диска "30/30", созданного в 1973 г., содержавшего 30 дорожек по 30 секторов в каждой, и винтовки калибра 30/30. Емкость первого диска составляла 16 Кбайт (представляете, как мало?).

Сейчас емкость жестких дисков достигает сотен и тысяч гигабайт. Скорость НЖМД характеризуется скоростью чтения/записи и средним временем доступа. В целом же быстродействие диска в наибольшей степени определяется скоростью вращения пластин, которая достигает 10 000–15 000 об/мин и более.

Внутренние НЖМД подключаются через интерфейсы SATA (заменивший IDE и EIDE) и SAS (заменивший SCSI).

Кроме внутренних НЖМД могут использоваться внешние накопители информации на жестких магнитных дисках, которые подключаются через интерфейсы USB или FireWire.

RAID-массив – это несколько сопряженных в единой стойке сменных магнитных дисков. Запись разных блоков одного файла может идти параллельно на несколько дисков. Кроме того, одни и те же данные могут одновременно записываться на несколько дисков (зеркалирование) для повышения надежности сохранения данных. Существуют различные варианты сочетания параллельной записи и зеркалирования. RAID-массивы используются в серверах в случаях, когда необходимо выполнять параллельные запись/ считывание больших потоков данных для множества пользователей и обеспечить высокую надежность их хранения.

В накопителях на оптических носителях при записи информации под воздействием оптического излучения меняется состояние отдельных участков носителя, в результате при считывании на этих участках лазерный луч будет отражаться или поглощаться, что интерпретируется как двоичные нули или единицы. Появившись в конце XX в., накопители на оптических дисках прочно заняли свое положение среди внешних ЗУ, и теперь ни один компьютер не выпускается без них. Это можно объяснить такими достоинствами оптических носителей, как большая емкость, низкая удельная стоимость хранения информации, независимость от электромагнитных полей.

Накопители на компакт-дисках (CD – Compact Disc) используют сменные носители, которые разделяются на компакт-диски только для считывания информации CD-ROM (Read Only Memory), диски с возможностью однократной записи информации CD-R (Recordable) и диски с многократной записью информации CD-RW (Rewritable). Обычный компакт-диск вмещает информацию объемом 700 Мбайт.

В 1996 г. появились DVD-диски (Digital Versatile Disc), внешне похожие на CD, но за счет изменения физических характеристик и применения новых технологий позволяющие хранить значительно больший объем информации (4,7 Гбайт в первых моделях). Сейчас производится несколько видов DVD-дисков, отличающихся количеством слоев на носителе, причем диски бывают односторонними и двухсторонними. Например, DVD-9 – односторонний двухслойный диск емкостью 8,5 Гбайт; DVD-18 – двухслойный двухсторонний диск емкостью до 17 Гбайт.

Как и компакт-диски, DVD могут быть только для считывания информации, с однократной и многократной записью информации. Но в отличие от CD было разработано несколько разных стандартов: DVD-R, DVD-RW, DVD+RW, DVD-RW, DL-RW, DVD-RAM. Сейчас, когда цены на оптические дисководы значительно снизились, многие компьютеры укомплектованы накопителем на оптическом диске, который способен поддерживать работу с несколькими форматами. Например, запись: CD: R24x/RW16x, DVD: R16x, RW8x, RAM 12x означает, что накопитель может записывать и считывать информацию с дисков CD-R, CD-RW, DVD-R, DVD-RW DVD-RAM. Скорость считывания/записи оптических дисков измеряется в условных единицах, множитель "1х" равен 150 Кбайт/с. Поэтому выражения "24х", "16х" и т.д. означают, что скорость накопителя равна соответственно 24 • 150 Кбайт/с, 16 • 150 Кбайт/с и т.д. При этом надо иметь в виду, что скорости записи и считывания с одного и того же типа носителя обычно отличаются, но скорость воспроизведения аудио- и видеоинформации остается однократной, а характеристики накопителя отражаются только на качестве воспроизведения информации.

В 2006 г. появился еще один стандарт оптических носителей: BD (Blu-ray Disc – от англ. blue ray – синий луч). За счет использования лазера с более короткой длиной волны (сине-фиолетового цвета, в то время как в DVD используется красный, в CD – инфракрасный лазеры) достигается более высокая плотность записи, в результате чего носители BD имеют большую емкость (до 50 Гбайт). Накопители на BD-дисках выпускаются только для считывания (BD-ROM), для однократной записи (BD-R) и для многократной записи (BD-RE), а также позволяют выполнять запись и считывание всех форматов CD и DVD.

Накопители па оптических носителях могут быть внутренними и внешними. Внутренние подключаются через интерфейсы SATA (или IDE) и SCSI, внешние – через USB, FireWire или eSATA (external SATA). Внешние накопители являются более медленными, но позволяют производить подключение и отключение без выключения компьютера и перезагрузки операционной системы.

В накопителях на магнитооптических носителях сочетаются технологии магнитного и оптического принципов записи: поверхность носителя может быть перемагничена только при нагревании ее до высокой температуры, которое достигается с помощью лазерного луча. Магнитооптические носители за счет более высокой плотности записи информации позволяют хранить па той же площади бо́льшие объемы информации, чем магнитные, стойки к внешним воздействиям, допускают практически неограниченное число циклов перезаписи.

В ПК накопители на магнитооптических носителях не нашли широкого применения из-за высокой стоимости. Применяются в основном для резервного копирования данных и хранения редко используемой информации.

Накопители на флэш-памяти – SSD (Solid State Drive) представляют собой твердотельный накопитель информации на основе флеш-микросхем для долговременного хранения данных. В отличие от магнитных накопителей флеш-накопители нс имеют механических элементов. Выполненные на основе электронных микросхем флеш-накопители обладают рядом достоинств: быстрое время доступа, высокая надежность, компактность (по форме и размерам напоминают обычный брелок длиной 5–7 см), низкое электропотребление, легкость использования.

Современные флеш-накопители способны вмещать до 500 Гбайт информации и становятся конкурентами НЖМД, однако пока большие по емкости модели имеют очень высокую цену, а также ограниченное количество циклов чтения-записи (порядка 100 000), что может быть существенным, если использовать SSD для хранения операционной системы.

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ     След >