Тема 1.4. Пристрої накописення...

Бурак Н.Є.

План

1. Накопичувачі на магнітних дисках

2. Оптичні диски

3. Flash-пам’ять

Пристрої, які випускаються в окремих

корпусах та призначені для зберігання

інформації називаються накопичувачами.

1. Накопичувачі на магнітних дисках

Накопичувачі на магнітних дисках -

це пристрої зовнішньої пам’яті призначені

для тривалого збереження великих об’ємів

інформації: програм та документів

користувача, музики, фільмів, фотографій,

ігор тощо.

Накопичувач складається з носія

інформації і відповідного приводу.

Привід – це поєднання механізму

читання/запису з відповідними

мікросхемами керування – контролерами.

Носій – це фізичне середовище

збереження інформації. Носії в

накопичувачі можуть бути постійними

(твердий диск) або змінними (оптичні

диски).

До зовнішніх

запам'ятовуючих пристроїв

відносяться: накопичувачі на гнучких магнітних дисках

(НГМД) - практично не використовуються,

накопичувачі на жорстких магнітних дисках (НЖМД або "вінчестери", HDD),

Твердотілі накопичувачі (ТН, SSD)

накопичувачі на магнітній стрічці (стримери)

накопичувачі на компакт-дисках (CD ROM)

Flash-пам’ять

Накопичувачі на гнучких

магнітних дисках

Вигляд зверху Вигляд знизу

Накопичувачі на гнучких

магнітних дисках

сектор

доріжка

Сектор

Доріжка

Накопичувачі на гнучких

магнітних дисках

Основні параметри дискет 3,5”

Сектор Доріжка Розмір

80 9 720 Kb

80 18 1,44 Mb

Накопичувачі на гнучких

магнітних дисках

Накопичувачі на гнучких

магнітних дисках

Накопичувачі на жорстких

магнітних дисках

Інша назва HDD – hard disk drive, вінчестер

Тверди́й диск або Тверди́й магніт́ний диск,

або Накопичувач на магнітних дисках (англ. Hard

(magnetic) disk drive, англ. HDD), у комп'ютерному

сленгу — «вінчестер» (від англ. winchester), —

магнітний диск, основа якого виконана з твердого

матеріалу.

У більшості ЕОМ виконує

функцію енергонезалежного носія

інформації (комп'ютерної пам'яті чи нагромаджувача

інформації) з довільним доступом (англ. random access).

Накопичувачі на жорстких

магнітних дисках

Основними параметрами

“вінчестера” є

Ємність - кількість даних, які можуть

зберігатися на диску. Від впровадження перших

твердих дисків, завдяки вдосконаленню технології

запису даних їх максимально можлива ємність

безперервно збільшується.

Ємність сучасних твердих дисків на початок

2019 р. сягає 16 Терабайт (Seagate до кінця 2021

планує випуск 36 Тб, а до кінця 2026 – 100 Тб).

Час довільного доступу. Час, за який вінчестер

гарантовано виконає операцію читання або запису на будь-

якій ділянці магнітного диска. Діапазон цього параметра

невеликий від 2,5 до 16 мілісекунд

Швидкість обертання дисків. Кількість обертів дисків

у хвилину. Від цього параметра в значній мірі залежать час

доступу і середня швидкість передачі даних.

Сучасні накопичувачі мають стандартні швидкості

обертання: 4200, 5400 і 7200 (ноутбуки), 5400, 7200 і 10 000

(персональні комп'ютери), 10 000 і 15 000 об/хв. (сервери і

високопродуктивні робочі станції).

Споживання енергії. Є важливим чинником для

мобільних пристроїв.

Рівень шуму. Шум, який створює механіка накопичувача

під час його роботи. Вказується в децибелах. Тихими

накопичувачами вважаються пристрої з рівнем шуму близько

26 дБ і нижче. Шум складається з шуму обертання дисків та

шуму позиціонування головок.

Об'єм буфера. Буфером називається проміжна пам'ять,

що призначена для згладжування відмінностей швидкості

читання/запису та швидкості передачі по інтерфейсу. В

сучасних дисках він зазвичай варіюється від 8 до 64 Мб.

Лідерами у виробництві накопичувачів є компанії Seagate,

Samsung, WesternDigital(WD).

Стек магнітних пластин твердого диска

Блок магнітних голівок із системою позиціювання

Магнітні голівки запису/зчитування

Електродвигун приводу шпинделя магнітних пластин

Плата керування твердого диска

Твердотілий накопичувач

SSD

Твердотілий накопичувач (SSD, solid-state

drive) — комп'ютерний запам'ятовувальний

пристрій на основі мікросхем пам'яті та

контролера керування ними, що не містить

рухомих механічних частин.

Розрізняють два види твердотілих накопичувачів:

• SSD на основі пам’яті, подібної до оперативної

пам’яті комп’ютерів,

• SSD на основі флеш-пам’яті.

Ключовими компонентами SSD є контролер і

пам'ять для зберігання даних. Основним

компонентом пам'яті в SSD традиційно була

DRAM, енергозалежна пам'ять, але з 2009 року

це найчастіше NAND флеш енергонезалежна

пам'ять.

NAND SSD

Not-And SSDНакопичувачі, побудовані на енергонезалежній

пам'яті (NAND SSD), з'явилися відносно недавно,

але у зв'язку з набагато нижчою (проти RAM SSD)

вартістю (від 2 доларів США за гігабайт) почали

впевнено завойовувати ринок.

Зараз уже випускаються твердотілі накопичувачі

Flash зі швидкістю читання й запису, що в рази

перевершують можливості твердих дисків

RAM SSD

Random Access Memory SSD

Ці накопичувачі побудовані на енергозалежній

пам'яті і характеризуються надшвидкими читанням,

записом і пошуком інформації. Основним їх недоліком

є надзвичайно висока вартість (від 8 до 80 доларів

США за гігабайт). Використовуються вони переважно

для прискорення роботи великих систем управління

базами даних і потужних графічних станцій. Такі

накопичувачі, як правило, оснащені акумуляторами

для збереження даних при втраті живлення, а більш

дорогі моделі — системами резервного та/або

оперативного копіювання.

Переваги перед твердими

дисками (HDD):• відсутність рухомих частин;

• висока швидкість читання і запису;

• низьке енергоспоживання;

• повна відсутність шуму;

• висока механічна стійкість;

• широкий діапазон робочих температур;

• стабільність часу зчитування файлів, незалежно від їх

розташування або фрагментації;

• малі габарити і вага;

• великий модернізаційний потенціал, як самих накопичувачів,

так і технологій їх виробництва;

• набагато менша чутливість до зовнішніх електромагнітних

полів.

Недоліки:• Обмежена кількість циклів перезапису. Звичайна флеш-

пам'ять дозволяє записувати дані приблизно 10 000 разів.

Більш дорогі види пам'яті — понад 100 000 разів.;

• Проблеми сумісності SSD накопичувачів із застарілими і

навіть багатьма актуальними версіями ОС сімейства

Microsoft Windows, які не враховують специфіку SSD-

накопичувачів і додатково зношують їх;

• Ціна гігабайту SSD-накопичувачів є істотно вищою за ціну

гігабайта HDD-накопичувача. До того ж, вартість SSD

прямо пропорційна їх ємності, тоді як вартість традиційних

твердих дисків залежить від кількості пластин і повільніше

росте при збільшенні об'єму накопичувача.

Інтерфейси

IDE - Integrated Drive Electronics -

стандартний інтерфейс для підключення

зовнішніх пристроїв, на кшталт жорстких

дисків та CD-ROM приводів до персональних

комп'ютерів – ще відомий як АТА (Advanced

Technology Attachment).

SATA - Serial ATADrive Electronics -

послідовний інтерфейс обміну даними з

накопичувачами інформації (як правило,

з жорсткими дисками).

SATA є розвитком інтерфейсу ATA (IDE),

який після появи SATA був перейменований в

PATA (Parallel ATA).

2. Накопичувачі на оптичних

дискахCD – compact disk

Дозволяють зберігати

640-780 Мбайт

інформації та

забезпечують високу

швидкість зчитування

при відносно низькій

собівартості

Накопичувачі на оптичних дискахCD – compact disk

Накопичувачі на оптичних дискахCD – compact disk

Накопичувачі на оптичних дискахCD – compact disk

Накопичувачі на оптичних дискахCD – compact disk

За стандартної частоти обертання швидкість

передачі даних становить близько 150 Кбайт/с. У

дво- і більш швидкісних CD ROM диск обертається

з пропорційно більшою частотою, і, відповідно,

пропорційно підвищується швидкість передачі

даних. Наприклад, швидкість 1200 Кбайт/с (8-

швидкісний пристрій) позначається 8х. Сучасні 52-

швидкісні накопичувачі CD ROM за швидкістю

довільного доступу до даних (80—250 мс)

відстають від НЖМД.

Накопичувачі на оптичних

дискахCD – compact disk

З середини 90-х років на ринкуз'явилися дискові накопичувачі:

CD-R (CD-Recordable) – з можливістю одноразового запису та необмеженою кількістю зчитувань,

CD-RW (CD-Erasible, CD-Rewritable) –дають змогу форматувати, записувати, перезаписувати і багаторазово зчитувати.

Накопичувачі на оптичних дискахCD – compact disk

Деякі типи накопичувачів допускають

багаторазовий перезапис даних на диску; в них

використовуються різні фізичні принципи запису і

читання даних, різноманітні формати, типорозміри

та ємності дискет (касет, картріджів, дисків, часто

несхожих на CD ROM).

Накопичувачі CD-RW (CD-Rewritable) сумісні зі

звичайними компакт-дисками, але дають змогу

форматувати, записувати, перезаписувати і

прочитувати спеціальні диски.

Накопичувачі на оптичних дискахDVD

DVD (Digital Video Disk –цифровий відео диск

або, в іншій інтерпретації, Digital Versatile Disk –

цифровий універсальний, багатофункціональний

диск) - компакт-диски з покращеною технологією

запису інформації.

Диск DVD виготовляється з пластику і має такі

ж розміри як CD.

Накопичувачі на оптичних дискахDVD

Кількість

сторін

Кількість шарів

1 2

1 4,7 Гб 8,5 Гб

2 9,4 Гб 17 Гб

Накопичувачі на оптичних дискахDVD

Пристрої DVD можуть використовувати як

диски DVD, так і звичайні компакт-диски.

Швидкість передачі даних в 7 разів

перевищує базову швидкість звичайних

пристроїв CD ROM.

Єдиним суттєвим недоліком цих пристроїв є

їх вища вартість, у порівнянні із CD.

Накопичувачі на оптичних дискахDVD

Формат DVD появився в результаті деяких

удосконалень базового формату CD ROM:

1. Зменшення розмірів заглиблень і рівних

ділянок. Довжина заглиблення стала майже в 2 рази

меншою ніж на стандартному компакт-диску, а більш

тісніше розташування витків доріжки дозволило

подвоїти їх кількість.

2. Використання лазерів з меншою довжиною

хвилі. Це дозволяє розрізняти дрібніші заглиблення та

рівні ділянки. (Дисководи CD ROM оснащуються

інфрачервоним лазером з довжиною хвилі 700 нм, а

для зчитування інформації з DVD використовується

червоний лазер з довжиною хвилі від 635 до 650 нм).

3. Використання двошарового формату. На рис.

показано, як на односторонньому диску вдається

розмістити два відбиваючих шари з записаною на них

інформацією. Секрет полягає в тому, що нижній шар є

напівпрозорим, це дозволяє фокусувати промінь

окремо на кожному шарі.

Накопичувачі на оптичних дискахDVD

Накопичувачі на оптичних дискахDVD

3. FLASH-пам’ять

Пристрої Flash – це компактні

запам’ятовуючі пристрої, які не містять

рухомих частин і здатні зберігати

інформацію при виключеному живленні.

FLASH-пам’ять

Основні сфери застосування Flash-пам’яті:

Персональні ПК,

мобільні телефони,

цифрові фото- і відеокамери,

цифрові диктофони,

кишенькові ПК,

МР3-плейєри тощо

FLASH-пам’ять

Принцип побудови

В основу конструкції цього виду

пам’яті покладено транзисторну комірку,

яка формується з транзистора з плаваючим

затвором.

Плаваючий затвор – це ізольований

дуже тонким шаром оксиду затвор,

розташований між нормальним затвором і

каналом транзистора.

FLASH-пам’ять

Види flash-карток:

CompactFlash;

FLASH-пам’ять

Види flash-карток:

MultiMediaCard;

FLASH-пам’ять

Види flash-карток:

SmartMedia;

FLASH-пам’ять

Види flash-карток:

Memory Stick;

FLASH-пам’ять

Види flash-карток:

SecureDigital;

FLASH-пам’ять

Види flash-карток:

xD-Picture Card

FLASH-пам’ять

USB-Flash:

FLASH-пам’ять

Кард-рідери:

Накопичувачі на магнітній стрічціСтримери

Накопичувачі на магнітній стрічціСтримери

Основне призначення – створення резервних копій великих

об’ємів інформації.

За конструктивною схемою подібний до побутового

касетного відеомагнітофона. Є досить широкий набір

різноманітних форматів запису та типорозмірів касет.

Ємність касети може бути від кількох Мбайт до кількох

десятків Гбайт.

Це пристрій послідовного доступу до інформації і тому

забезпечує досить значний час доступу.

Стримери бувають зовнішнього та внутрішнього виконань.

1. Інформатика та комп’ютерна техніка –

Електронний курс. Віртуальний університет

2. Кухарська Н. П. Навчальний посібник.

Апаратні засоби персональних комп’ютерів /

Н. П. Кухарська. – Львів: ЛДУ БЖД, 2013. –

248 с.

1. Повторити матеріал лекції

2. Підготуватись до виконання практичної /

лабораторної роботи

3. Підготуватись до написання тесту №4