Устройства хранения информации

Рассмотрим устройства хранения информации, называемые также запоминающими устройствами (ЗУ).

К основным параметрам запоминающих устройств относятся:

• информационная ёмкость (бит);
• потребляемая мощность;
• время хранения информации;
• быстродействие.

ЗУ делятся на внешние и внутренние устройства.

Внешние устройства хранения информации

Главный недостаток: низкая скорость работы в отличие от внутренних устройств. Внешняя память предназначена для длительного хранения данных.

Накопители на гибких магнитных дисках (НГМД) уходят в прошлое. Выполнены в виде дискет двух форматов: $5.25''$ или $3.5''$. Максимальная емкость дискет формата $5.25'' – 1,2$ Мб, в настоящее время не используются. Максимальная емкость дискет формата $3,5'' – 2,88$ Мб, но самым распространенным форматом были дискеты емкостью $1,44$ Мб.

Рисунок 1.

Накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД) являются наиболее совершенными и сложными устройствами современных ПК. Такие диски могут хранить большие объемы, которую могут передавать с большой скоростью. Несмотря на эволюцию жестких дисков, основные принципы их работы практически не изменились.

Рисунок 2.

Стримеры – устройства, предназначенные для записи информации на магнитную ленту. По принципу действия стримеры очень похожи на кассетный магнитофон: данные записываются на магнитную ленту, которая протягивается мимо головок. Возможности технологии сильно ограничены физическими свойствами носителя по емкости и по скорости.

Недостатки использования стримера:

• слишком большое время доступа к данным при чтении (во много раз превышает время доступа жестких дисков);
• емкость не превышает нескольких Гб, что меньше емкости современных жестких дисков.

Рисунок 3.

Оптические диски.

CD (Compact Disc) – оптический носитель информации. Стандартный объем $700$ Мб. Запись и считывание информации осуществляется с помощью лазера.

Рисунок 4.

DVD (Digital Versatile Disk) – оптический многоцелевой цифровой диск. Существуют односторонние и однослойные $DVD$ (стандартный объем $4,7$ Гб), а также двухсторонние или двухслойные диски с удвоенным объемом (объем увеличивается в $4$ раза и составляет более $17$ Гбайт).

Рисунок 5.

BD (Blu-Ray Disc) – оптический носитель цифровых данных, который используется для записи и хранения информации и позволяет хранить видео высокой чёткости с повышенной плотностью.

Рисунок 6.

Магнитно-оптический диск СD-MO (Compact Disk – Magneto Optical) – носитель информации, который сочетает свойства оптических и магнитных накопителей. Ёмкость диска от $128$ Мб до $2,6$ Гб.

Рисунок 7.

Flash-карты – устройства, состоящие из одной микросхемы и не имеющие подвижных частей. Принцип работы основан на использовании кристаллов электрически перепрограммируемой флэш-памяти.

Физический принцип организации ячеек флэш-памяти одинаков для всех существующих устройств, как бы они ни назывались. Отличаются устройства интерфейсом и используемым контроллером, которые обусловливают разницу в емкости, скорости передачи данных и энергопотреблении.

Рисунок 8.

Multimedia Card (MMC) и Secure Digital (SD) выходят из использования из-за небольшой емкости ($64$ Мб и $256$ Мб соответственно) и низкой скорости работы.

Рисунок 9.

SmartMedia – основной формат для карт широкого использования (от банковских и проездных в метро до удостоверений личности). Выполнены в виде тонких пластинок весом $2$ гр и имеют открытые контакты. Для таких размеров имеют относительно значительную емкость (до $128$ Мбайт) и скорость передачи данных (до $600$ Кб/с), которые обусловили их проникновение в сферу цифровой фотографии и $MP3$-устройств.

Рисунок 10.

USB Flash Drive – последовательный интерфейс $USB$ с пропускной способностью $12$ Мбит/с или его современный вариант $USB \ 2.0$ с пропускной способностью до $480$ Мбит/с.

Рисунок 11.

PC Card (PCMCIA ATA) – карточка флэш-памяти для компактных ПК. Существует 4 формата карточек $PC \ Card: \ Type \ I, \ Type \ II, \ Type \ III \ и \ CardBus$, которые отличаются размерами, разъемами и рабочим напряжением. Емкость карточек достигает $4$ Гб, скорость обмена данными с жестким диском – $20$ Мбит/с.

Рисунок 12.

Miniature Card (MC)– карточка флэш-памяти для карманных ПК, мобильных телефонов и цифровых камер. Стандартная емкость – $64$ Мб и больше.

Рисунок 13.

Внутренние устройства хранения информации

Внутренними являются устройства хранения информации, непосредственно встроенные в системную плату ПК.

Главное достоинство: является скорость обработки информации.

Оперативная память (Random Access Memory – RAM, Оперативное Запоминающее Устройство – ОЗУ) – устройство хранения информации и программ, которые управляют процессом обработки информации.

Информация хранится в оперативной памяти только во время работы ПК (пока компьютер включен).

Рисунок 14.

Кэш-память (Cash) – устройство хранения информации с очень коротким временем доступа к данным, встроенное в микросхему. Стандартный размер $256$ Кб или $512$ Кб, в мощных компьютерах до $1$Гб и выше.

Рисунок 15.

CMOS-память (Complementary Metal – Oxide Semiconductor) – устройство для длительного хранения информации о конфигурации и настройке ПК (например, о дате, времени, паролях), в том числе и при выключенном питании ПК. Выполнена в виде специальной электронной схемы со средним быстродействием и очень низким энергопотреблением. Питается $CMOS$-память от специального аккумулятора (батарейки), который установлен на материнской плате. Это полупостоянная память.

Рисунок 16.

BIOS (Basic Input/Output System – базовая система ввода-вывода) – постоянная память, в которую данные занесены при ее изготовлении.

$BIOS$ содержит функции для управления устройствами ПК, их тестирования при включении питания и осуществления начального этапа загрузки операционной системы ПК. В $BIOS$ содержится также программа настройки конфигурации компьютера, с помощью которой можно установить некоторые характеристики устройств ПК.