Запоминающие устройства
Аннотация: Рассматриваются основные характеристики запоминающих устройств, их классификация, иерархическое построение запоминающих устройств современных ЭВМ, построение ЗУ заданной организации на БИС ЗУ различного типа.
Памятью ЭВМ называется совокупность устройств, служащих для запоминания, хранения и выдачи информации.
Отдельные устройства, входящие в эту совокупность, называются запоминающими устройствами ( ЗУ ) того или иного типа [7].
Термин ” запоминающее устройство ” обычно используется, когда речь идет о принципе построения некоторого устройства памяти (например, полупроводниковое ЗУ, ЗУ на жестком магнитном диске и т.п.
), а термин “память” – когда хотят подчеркнуть выполняемую устройством памяти логическую функцию или место расположения в составе оборудования ЭВМ (например, оперативная память – ОП, внешняя память и т.п.).
В тех вопросах, где эти отличия не имеют принципиального значения, термины “память” и ” запоминающее устройство ” мы будем использовать как синонимы.
Запоминающие устройства играют важную роль в общей структуре ЭВМ. По некоторым оценкам производительность компьютера на разных классах задач на 40-50% определяется характеристиками ЗУ различных типов, входящих в его состав.
К основным параметрам, характеризующим запоминающие устройства, относятся емкость и быстродействие.
Емкость памяти – это максимальное количество данных, которое в ней может храниться.
Емкость запоминающего устройства измеряется количеством адресуемых элементов (ячеек) ЗУ и длиной ячейки в битах.
В настоящее время практически все запоминающие устройства в качестве минимально адресуемого элемента используют 1 байт (1 байт = 8 двоичных разрядов (бит)).
Поэтому емкость памяти обычно определяется в байтах, килобайтах (1Кбайт=210 байт), мегабайтах (1Мбайт = 220 байт), гигабайтах (1Гбайт = 230 байт) и т.д.
За одно обращение к запоминающему устройству производится считывание или запись некоторой единицы данных, называемой словом, различной для устройств разного типа. Это определяет разную организацию памяти. Например, память объемом 1 мегабайт может быть организована как 1М слов по 1 байту, или 512К слов по 2 байта каждое, или 256К слов по 4 байта и т.д.
В то же время, в каждой ЭВМ используется свое понятие машинного слова, которое применяется при определении архитектуры компьютера, в частности при его программировании, и не зависит от размерности слова памяти, используемой для построения данной ЭВМ. Например, компьютеры с архитектурой IBM PC имеют машинное слово длиной 2 байта.
Быстродействие памяти определяется продолжительностью операции обращения, то есть временем, затрачиваемым на поиск нужной информации в памяти и на ее считывание, или временем на поиск места в памяти, предназначаемого для хранения данной информации, и на ее запись:
tобр = max(tобр сч, tобр зп)
где tобр сч – быстродействие ЗУ при считывании информации; tобр зп – быстродействие ЗУ при записи.
Запоминающие устройства можно классифицировать по целому ряду параметров и признаков. На рис.5.1 представлена классификация по типу обращения и организации доступа к ячейкам ЗУ.
Рис. 5.1. Классификация запоминающих устройств
По типу обращения ЗУ делятся на устройства, допускающие как чтение, так и запись информации, и постоянные запоминающие устройства (ПЗУ), предназначенные только для чтения записанных в них данных ( ROM – read only memory ).
ЗУ первого типа используются в процессе работы процессора для хранения выполняемых программ, исходных данных, промежуточных и окончательных результатов. В ПЗУ, как правило, хранятся системные программы, необходимые для запуска компьютера в работу, а также константы.
В некоторых ЭВМ, предназначенных, например, для работы в системах управления по одним и тем же неизменяемым алгоритмам, все программное обеспечение может храниться в ПЗУ.
В ЗУ с произвольным доступом ( RAM – random access memory ) время доступа не зависит от места расположения участка памяти (например, ОЗУ ).
В ЗУ с прямым (циклическим) доступом благодаря непрерывному вращению носителя информации (например, магнитный диск – МД) возможность обращения к некоторому участку носителя циклически повторяется. Время доступа здесь зависит от взаимного расположения этого участка и головок чтения/записи и во многом определяется скоростью вращения носителя.
В ЗУ с последовательным доступом производится последовательный просмотр участков носителя информации, пока нужный участок не займет некоторое нужное положение напротив головок чтения/записи (например, магнитные ленты – МЛ).
Как отмечалось выше, основные характеристики запоминающих устройств – это емкость и быстродействие. Идеальное запоминающее устройство должно обладать бесконечно большой емкостью и иметь бесконечно малое время обращения.
На практике эти параметры находятся в противоречии друг другу: в рамках одного типа ЗУ улучшение одного из них ведет к ухудшению значения другого. К тому же следует иметь в виду и экономическую целесообразность построения запоминающего устройства с теми или иными характеристиками при данном уровне развития технологии.
Поэтому в настоящее время запоминающие устройства компьютера, как это и предполагал Нейман, строятся по иерархическому принципу (рис. 5.2).
Рис. 5.2. Иерархическая организация памяти в современных ЭВМ
Иерархическая структура памяти позволяет экономически эффективно сочетать хранение больших объемов информации с быстрым доступом к информации в процессе ее обработки.
На нижнем уровне иерархии находится регистровая память – набор регистров, входящих непосредственно в состав микропроцессора (центрального процессора – CPU ).
Регистры CPU программно доступны и хранят информацию, наиболее часто используемую при выполнении программы: промежуточные результаты, составные части адресов, счетчики циклов и т.д. Регистровая память имеет относительно небольшой объем (до нескольких десятков машинных слов).
РП работает на частоте процессора, поэтому время доступа к ней минимально. Например, при частоте работы процессора 2 ГГц время обращения к его регистрам составит всего 0,5 нс.
Оперативная память – устройство, которое служит для хранения информации (программ, исходных данных, промежуточных и конечных результатов обработки), непосредственно используемой в ходе выполнения программы в процессоре.
В настоящее время объем ОП персональных компьютеров составляет несколько сотен мегабайт. Оперативная память работает на частоте системной шины и требует 6-8 циклов синхронизации шины для обращения к ней.
Так, при частоте работы системной шины 100 МГц (при этом период равен 10 нс) время обращения к оперативной памяти составит несколько десятков наносекунд.
Для заполнения пробела между РП и ОП по объему и времени обращения в настоящее время используется кэш-память, которая организована как более быстродействующая (и, следовательно, более дорогая) статическая оперативная память со специальным механизмом записи и считывания информации и предназначена для хранения информации, наиболее часто используемой при работе программы. Как правило, часть кэш-памяти располагается непосредственно на кристалле микропроцессора (внутренний кэш ), а часть – вне его (внешняя кэш-память ). Кэш-память программно недоступна. Для обращения к ней используются аппаратные средства процессора и компьютера.
Внешняя память организуется, как правило, на магнитных и оптических дисках, магнитных лентах. Емкость дисковой памяти достигает десятков гигабайт при времени обращения менее 1 мкс.
Магнитные ленты вследствие своего малого быстродействия и большой емкости используются в настоящее время в основном только как устройства резервного копирования данных, обращение к которым происходит редко, а может быть и никогда.
Время обращения для них может достигать нескольких десятков секунд.
Следует отметить, что электронная вычислительная техника развивается чрезвычайно быстрыми темпами.
Так, согласно эмпирическому “закону Мура”, производительность компьютера удваивается приблизительно каждые 18 месяцев.
Поэтому все приводимые в данном пособии количественные характеристики служат по большей части только для отражения основных соотношений и тенденций в развитии тех или иных компонентов и устройств компьютеров.
ОЗУ
Микросхемы ОЗУ построена на биполярных и МДП транзисторах.
Элементом памяти в первых из них служит простейший триггер, во вторых – триггер или конденсатор, заряжаемый до напряжения, соответствующего единичному состоянию элемента.
Биполярные триггерные микросхемы обладают значительным быстродействием, а МДП микросхемы – большей емкостью ЗУ. Кроме того, МДП-микросхемы потребляют значительно меше энергии.
Типичный пример триггерного ОЗУ – параллельный регистр;. При четырех битах хранимой информации все его компоненты умещаются в одном корпусе с 14-ю выводами, обеспечивающими доступ ко всем входам и выходам четырех элементов памяти. Организация памяти в виде отдельных регистров применяется при создании ОЗУ малой ёмкости.
При увеличении емкости ОЗУ возникает проблема доступа к каждому элементу памяти при ограниченном числе выводов в корпусе.
Эта задача решается с помощью адресной организации ЗУ с использование дешифратора кода адреса. Как уже говорилось ранее, дешифратор с n адресными входами дешифрирует 2n состояний.
Таким образом, при четырёх входах можно организовать обращение к 16 элементам памяти при 10 к 1024 элементам.
Запоминающее устройство адресного типа состоит из трех основных блоков: массива элементов памяти (накопитель), блока адресной выборки (дешифратор адреса) и блока управления.
Рассмотрим назначение и взаимодействие этих блоков на примере ОЗУ на 64 бита с адресной организацией выборки 16 четырехразрядных слов (16 слов х 4 разряда = 64 бита).
Условное изображение и функциональная схема такой микросхемы приведены на рисунке 1,а. Массив памяти образован 16 четырехразрядными цепочками триггеров.
При сигнале V=0 одна из цепочек, соответствующая выставленному адресу А1—А4, переходит в рабочее состояние, и ее сигналы поступают на входы элемента И (7—10). При сигнале V-1 на всех выходах DС низкие уровни, и следовательно, все триггеры отключены от выходных шин накопителя.
При V=0 и W=0 на выбранную цепочку поступают информационные сигналы входы (D0—D4) и элементом 1 вырабатывается сигнал записи. В этом режиме при смене информации на входе ОЗУ происходит перезапись информации в данном слове массива.
При сигналах V=1 и W=0 входная информация проходит непосредственно на выход микросхемы, минуя массив триггере (дешифратор не выбирает ни одной из цепей). И, наконец, при V=1 и W=1 запрещена работа дешифратора, узла, вырабатывающего сигнал «Запись» и входных элементов И.
Рисунок 1
Таким образом, блок управления (десять элементов И) обеспечивает работу ОЗУ в режимах: запись, считывание, сквозной перенос, хранение информации.
Выходные логические элементы И выполнены по схеме с открытым коллектором, что позволяет соединять вместе выходы Q нескольких микросхем ОЗУ. При этом происходит наращивание емкости ОЗУ две микросхемы—32 слова, три—48 и т. д..
Адресное управление А1—А4, информационные входы D1—D4 и выход Q1—Q4 всех микросхем объединяют в общие шины, а выбор рабочего массива осуществляют дополнительным дешифратором по входам V и W. Так построена микросхема К155РУ2 рисунок 1,б.
Рисунок 2
При конструировании ОЗУ ёмкостью в сотни тысяч бит в одном корпусе возникают трудности с созданием дешифраторов с таким числом выходов. Их удалось преодолеть при построении матричных накопителей, в которых выборка каждого элемента памяти осуществляется не по одной шине, а по двум (по строкам и столбцам).
Функциональная схема такого ОЗУ емкостью 256 бит приведена на рисунке 2. Для выбора 256 ячеек необходимы восемь адресных входов. Они разделены на две четверки, каждая из которые управляет дешифратором на 16 положений.
При любой комбинации сигналов A1-A8 единичные значения сигналов на шине строки и шине столбца окажутся только у одного элемента памяти. Только этот элемент будет воспринимать управляющие сигналы, идущие по общим шинам: выбор микросхемы CS (Chip Select), разрядная шина 1, разрядная шина 0.
Анализ логической структуры блока местного управления (три элемента И) позволяет составить таблицу режимов работы этого ОЗУ.
CS R/W Функция 1 Запись в выбраную ячейку Считыва6ние из выбранной ячейки 1 Хранение информации 1 1 Хранение информацииВыходной усилитель ОЗУ в режиме записи и хранения информации находится в третьем состоянии (состояние с высоким сопротивлением), что позволяет наращивать объем памяти так же, как и для микросхемы К155РУ2.
Цоколевка микросхем К176РУ2 и 1К561РУ2 (ОЗУ с такой структурой выполнены по КМДП технологии показана на рисунке 2,б.
Используя их, необходимо помнить, что информация на адресных (А1—А8) и информационном входах должна меняться при высоком уровне сигнала CS как в режиме записи, так и в режиме считывания. В противном случае будет разрушаться ранее записанная информация.
Смена информации должна производиться за время не менее 0,1 мкс до начала сигнала СS=0 либо не ранее чем через 0,5 мкс после его окончания.
ПЗУ
Постоянные ЗУ допускают только считывание занесенной в них информации. В ПЗУ по каждому n-разрядному адресу записано одно заранее установленное m-разрядное слово. Таким образом, ПЗУ являются преобразователями кода адреса в код слова, т. е. комбинационной системой с n входа- ми и m выходами.
Накопитель ПЗУ обычно выполняется в виде системы взаимно перпендикулярных шин, в пересечениях которых либо стоит (логическая 1), либо отсутствует (логический 0) элемент, связывающий между собой соответствующие горизонтальную и вертикальную шины.
Выборка слов производится так же, как и в ОЗУ, при помощи дешифратора. Выходные транзисторы усилителей могут быть с открытым коллектором или с третьим состоянием.
Тогда при стробирующем сигнале V=1 микросхема отключается от выходной шины, что позволяет наращивать память простым объединением выходов микросхем ПЗУ.
В настоящее время производиться огромное количество ПЗУ, или энергонезависимой памяти, как последовательного так и параллельного типа. В данной статье я расскажу только про параллельные ПЗУ так как для того чтобы рассказать про последовательные такие как I2.
Рассмотрим однократно программируемое ПЗУ к155ре3. Информационная ёмкость её 256 бит, организация 32х8. В этих ПЗУ элементом памяти является биполярный транзистор с выжигаемой перемычкой.
При программировании в ячейке где должен быть записан 0, через транзистор пропускают импульс тока, достаточного для разрушения перемычки.
Микросхема К573РФ6 ПЗУ с ультрафиолетовым стиранием, объём памяти 64Кбит организация 8192х8. Микросхема имеет в своём корпусе окошко, используемое пи стирании ультрафиолетовым светом. После стирания это окошко заклеивается светонепроницаемой плёнкой. После стирания все ячейки находятся в состоянии логической единицы.
Микросхема работает в режиме программирования когда напряжение источника питания 25 вольт, на входе -OE напряжение высокого уровня. Для записи информации необходимо подать байт данных на выходы данных. Адресные сигналы и сигналы данных имеют ТТЛ уровень.
Когда адресная и входная информация выставлена подается на вход -CE/PGM импульс программирования с уровнем ТТЛ и длительностью 50 мс. Импульс программирования подаётся для каждого байта записываемой информации. После программирования каждой ячейки необходимо проверить правильно ли она запрограммирована.
Если байт считанный с ПЗУ не соответствует записываемому то процедуру программирования для данное ячейки необходимо повторить.
Важнейшим признаком классификации ЗУ (рис. 3.64) является способ доступа к данным.
Рис. 3.64. Классификация современных полупроводниковых запоминающих устройств
Все ячейки адресной памяти в момент обращения равнодоступны. Эти ЗУ наиболее разработаны, другие виды памяти часто строят на основе адресной памяти с соответствующими модификациями.
Адресные ЗУ делятся на RAM (Random Access Memory) u ROM (Read-Only Memory). Русские синонимы термина RAM: ОЗУ (оперативные ЗУ) или ЗУПВ (ЗУ с произвольной выборкой). Оперативные ЗУ хранят данные, участвующие в обмене при выполнении текущей программы, которые могут быть изменены в произвольный момент времени.
В ROM (русский эквивалент – постоянные ЗУ (ПЗУ)) содержимое либо вообще не изменяется, либо изменяется, но редко и в специальном режиме. Для рабочего режима – это «память только для чтения».
Постоянная память типа Mask ROM, обозначенная как ROM(M), программируется при изготовлении методами интегральной технологии с помощью масок. На русском языке ее можно назвать памятью типа ПЗУМ (ПЗУ масочные). Для потребителя это в полном смысле слова постоянная память, т.к. изменить ее содержимое он не может.
В следующих четырех разновидностях ROM в обозначениях присутствует буква Р (от Programmable). Это программируемая пользователем память (в русской терминологии ППЗУ). В память типов PROM и EPROM-OTP содержимое записывается однократно (ОТР – One Time Programmable).
В ЗУ типов EPROM, EEPROM и FLASH содержимое может быть изменено путем стирания старой информации и записи новой.
В памяти EPROM (Erasable Programmable ROM) стирание выполняется облучением кристалла ультрафиолетовыми (УФ) лучами, ее русское название РПЗУ-УФ (репрограммируемое ПЗУ с УФ-стиранием).
В EEPROM (Electrically Erasable Programmable ROM) стирание производится электрическими сигналами (ЭС), ее русское название РПЗУ-ЭС (репрограммируемое ПЗУ с электрическим стиранием) или ЭСППЗУ (электрически стираемое программируемое ПЗУ). Запись данных в EPROM, EEPROM и FLASH производится электрическими сигналами.
Программирование PROM, EPROM и EEPROM производится в обычных лабораторных условиях. Для ЗУ типов PROM и EPROM это делается с помощью программаторов.
Для EEPROM возможно также использование специальных режимов для программирования без изъятия микросхемы из устройства, в котором она используется.
Запоминающие элементы памяти типа FLASH подобны применяемым в EPROM и EEPROM, но эта память имеет структурные и технологические особенности, позволяющие выделить ее в отдельный вид.
RAM делятся на статические и динамические. В статических RAM запоминающими элементами являются триггеры, сохраняющие свое состояние, пока схема находится под питанием и нет новой записи данных. В динамических RAM данные хранятся в виде зарядов конденсаторов, образуемых элементами МОП-структур.
Саморазряд конденсаторов ведет к разрушению данных, поэтому они должны периодически (каждые несколько миллисекунд) регенерироваться, что усложняет эксплуатацию ЗУ. Плотность упаковки элементов динамической памяти в несколько раз превышает плотность упаковки, достижимую в статических RAM.
Динамические ЗУ имеют высокую информационную емкость.
Разработаны также ЗУ с динамическими запоминающими элементами, имеющие внутреннюю встроенную систему регенерации, у которых внешнее поведение становится аналогичным поведению статических ЗУ. Такие ЗУ иногда называют квазистатическими.
Статические ОЗУ в английской и международной терминологии называются SRAM (Static RAM), а динамические – DRAM (Dynamic RAM).
Статические ОЗУ делятся на асинхронные и синхронные. Асинхронные ОЗУ названы также стандартными, т.к. до недавнего времени они были практически единственными представителями статических микросхем памяти.
В асинхронных ЗУ после произвольного по времени обращения к памяти до выдачи данных проходит определенное время, которое является параметром самой памяти, не связанным с параметрами системы синхронизации процессора.
Ввиду отсутствия увязки моментов обращения к памяти и моментов выработки ею готовых данных с синхросигналами процессора могут возникать дополнительные задержки обмена данными между ЗУ и процессором.
Асинхронные статические ОЗУ можно разделить на нетактируемые и тактируемые. В нетактируемых сигналы управления могут задаваться как импульсами, так и уровнями. В тактируемых ЗУ некоторые сигналы обязательно должны быть импульсными.
В синхронных ОЗУ длительности этапов работы памяти жестко связаны с синхросигналами системы, и это позволяет исключить неоправданные потери времени при обмене данными между памятью и процессором, а также организовать конвейерную обработку данных. Таким образом, синхронность памяти является средством повышения ее быстродействия.
Это важный способ повышения быстродействия, применяемый как в статических, так и в динамических микросхемах памяти. Применение синхронных ОЗУ не является единственным способом повышения их быстродействия.
Среди других методов повышения быстродействия статических ОЗУ можно назвать ускорение реверса шины при переходе от передачи данных в одном направлении к другому и использование интерфейса DDR (передача сигнала с двойной скоростью).
Статические ОЗУ выполняются как однопортовые (обычные) и многопортовые. Многопортовые ЗУ специализированы для определенных применений. В них возможны одновременные обращения более чем к одной ячейке, например, в двупортовых ЗУ возможно считывание информации из одной ячейки и одновременная запись в другую. Подобные режимы полезны при разделении памяти между двумя или более абонентами.
Динамические ЗУ характеризуются наибольшей информационной емкостью и невысокой стоимостью, поэтому именно они используются как основная память ЭВМ. Базовая структура динамических ЗУ названа стандартной. Поскольку желательно получить от основной памяти ЭВМ максимально возможное быстродействие, разработаны многочисленные способы его повышения.
Статические ЗУ в 4–5 раз дороже динамических и приблизительно во столько же раз меньше по максимально достижимой информационной емкости. Их достоинством является высокое быстродействие, а типичной областью использования – схемы кэш-памяти, буферы FIFO и LIFO, память данных небольшой емкости для микроконтроллеров, быстродействующих коммуникационных устройств.
В ЗУ с последовательным доступом записываемые данные образуют некоторую очередь. Считывание происходит из очереди слово за словом либо в порядке записи, либо в обратном порядке. Моделью такого ЗУ является последовательная цепочка запоминающих элементов, в которой данные передаются между соседними элементами.
Прямой порядок считывания имеет место в буферах FIFO с дисциплиной «первый пришел – первый вышел» (First In – First Out), а также в файловых и циклических ЗУ.
Разница между памятью FIFO и файловым ЗУ состоит в том, что в FIFO запись в пустой буфер сразу же становится доступной для чтения, т.е. слово поступает в конец цепочки (модели ЗУ). В файловых ЗУ данные поступают в начало цепочки и появляются на выходе после некоторого числа обращений, равного числу элементов в цепочке.
При независимости операций считывания и записи фактическое расположение данных в ЗУ на момент считывания не связано с каким-либо внешним признаком. Поэтому записываемые данные объединяют в блоки, обрамляемые специальными символами конца и начала (файлы).
Прием данных из файлового ЗУ начинается после обнаружения приемником символа начала блока.
В циклических ЗУ слова доступны одно за другим с постоянным периодом, определяемым емкостью памяти. К такому типу среди полупроводниковых ЗУ относится видеопамять (VRAM).
Считывание в обратном порядке свойственно стековым ЗУ, для которых реализуется дисциплина «последний пришел – первый вышел». Такие ЗУ называют буферами LIFO (Last In – First Out).
Время доступа к конкретной единице хранимой информации в последовательных ЗУ представляет собою случайную величину. В наихудшем случае для такого доступа может потребоваться просмотр всего объема хранимых данных.
Ассоциативный доступ реализует поиск информации по некоторому признаку, а не по ее расположению в памяти (адресу или месту в очереди).
В наиболее полной версии все хранимые в памяти слова одновременно проверяются на соответствие признаку, например на совпадение определенных полей слов (тегов) с признаком, задаваемым входным словом (теговым адресом). На выход выдаются слова, удовлетворяющие признаку.
Дисциплина выдачи слов, если тегу удовлетворяют несколько слов, а также дисциплина записи новых данных могут быть разными. Основная область применения ассоциативной памяти в современных ЭВМ – кэширование данных.
Технико-экономические параметры ЗУ существенно зависят от их схемотехнологической реализации. По этому признаку также возможна классификация ЗУ, однако удобнее рассматривать этот вопрос применительно к отдельным типам памяти.
На этой страничке мы поговорим на такие темы, как : Внешние запоминающие устройства, Внешняя память компьютера, Магнитные накопители, Накопители на жестких дисках, Винчестер.
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 накопителихарактеризуются и двумя другими показателями : временем доступа и скоростью считывания последовательно расположенных байтов.
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.
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.
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 ([c-h-s]).
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.
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 носителяхоснован 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.
Похожие статьи
Ваш комментарий добавлен!
Он будет размещен после модерации
Курсы
.png)
.png)
- с 28.10.2024
- 8 мес.
- Курс
- Диплом о профессиональной переподготовке
.png)
