Внешние запоминающие устройства (ВЗУ) предназначены для долговременного хранения информации. Когда пользователь записывает какую-либо информацию, потом находит ее , редактирует или удаляет, то он пользуется именно ВЗУ. Внешняя память работает значительно медленнее внутренней, но имеет гораздо больший объем. Целостность информации, записанной на ВЗУ не зависит от того включен или выключен компьютер.
К ВЗУ относятся:
- жесткие магнитные диски (винчестеры);
- оптические диски (CD и DVD);
- стримеры (ленточные накопители);
- флеш-память.
Жесткие магнитные диски
Жесткий диск - это устройство для хранения информации, использующее принцип магнитной записи. Для большинства моделей компьютеров является основным внешним запоминающим устройством. Жесткий диск состоит из жестких алюминиевых, керамических или стеклянных пластин, покрытых слоем ферромагнетика. Пластинки нанизываются на ось, которая называется шпинделем. Шпиндель вращается со скоростью более тысячи оборотов в минуту. Вращение создает воздушный поток, благодаря которому считывающие головки проходят на расстоянии нескольких нанометров над пластиной, не касаясь пластины, и считывают с нее информацию.
Рисунок 1. Жесткий диск
Выбирая жесткий диск, нужно обращать внимание на следующие параметры:
- Интерфейс – линии связи, по которым устройство соединяется с компьютером. Стандартные интерфейсы жестких дисков: IDE, SATA, SCSI SAS, USB.
- Емкость – объем данных, которые могут храниться на диске. Современные жесткие диски имеют емкость до нескольких терабайт (нескольких тысяч гигабайт).
- Физический размер – большинство винчестеров имеют ширину $3.54 или $2.5$ дюйма. дюйма.
- Время произвольного доступа – время, которое нужно, чтобы винчестер гарантированно выполнил операцию чтения или записи на диск. Этот параметр может находиться в пределах от $2.5$ до $16$ миллисекунд.
- Потребление энергии – фактор, имеющий значение, для ноутбуков и других переносных устройств.
- Уровень шума – громкость звука, издаваемого при вращении и позиционировании. Этот параметр измеряется в децибелах. При уровне шума ниже 26дБ устройство считается тихим.
Оптические диски
Оптический диск – это накопитель, чтение с которого производится при помощи оптического излучения. Основа диска изготавливается из поликарбоната, на который нанесен специальный слой. Информация записывается в виде углублений в поликарбонатной основе. На диск направляется луч лазера, он отражается, потом отраженный сигнал декодируется. Таким образом, производится считывание с диска.
К оптическим дискам относятся следующие разновидности:
- CD (Compact Disc) – компакт диски;
- DVD (Digital Versatile Disc)-цифровой многоцелевой диск;
- BD (Blu-ray Disc) – «синий луч».
CD бывают двух разновидностей: CD-R - для однократной записи и последующего многократного чтения и CD-RW – для многократной перезаписи. Объем информации, записываемой на CD может быть равен $650$Мб, $700$Мб, $800$Мб или $900$Мб.
Дальнейшим развитием этой технологии стали DVD-диски. Внешне DVD-диски мало отличаются от CD-дисков, но они используют лазер с меньшей длиной волны. Это позволяет увеличить объем памяти на диске до 17Гб. Аналогично компакт дискам также бывают DVD-R только для однократной записи и DVD-RW для многократной записи и чтения.
BD - это формат оптического диска, используемый для записи и хранения видео высокой чёткости и высокой плотности. Этот вид носителя получил свое название «синий луч» из-за того, что для его записи и чтения используется специальный коротковолновой лазер синего цвета. Однослойный диск Blu-ray может хранить $23,3$Гб,$25$Гб, $27$Гб или $33$ Гб, двухслойный диск может хранить $46,6$Гб, $50$Гб, $54$Гб или $66$ Гб.
Флеш-память
Флеш-память относится к разновидности твердотельных накопителей. Это энергонезависимые запоминающие устройства, предназначенные для многократной перезаписи. Флеш-память может быть прочитана неограниченное число раз, но записывать в нее можно максимум около 100 тысяч раз.
В сравнении с жестким диском флеш-память имеет следующие достоинства:
- меньшее время загрузки системы;
- нет движущихся частей;
- низкое потребление энергии;
- полное отсутствие шума;
- высокая механическая устойчивость;
- малый размер и вес;
- удобное подключения к компьютеру;
На основе флэш-памяти работают самые популярные и востребованные USB флэш-накопители и сменные карты памяти для электронных устройств, такие как SD, MMC, miniSD.
Стримеры
Стример (ленточный накопитель) — это запоминающее устройство, основанное на магнитной записи на магнитной ленте. Доступ к данным в этом случае будет не произвольным, а последовательным.
Рисунок 2. Ленточный стример
Стримеры предназначены для записи и воспроизведения информации, а также для архивации и резервного копирования данных. Современные стримеры имеют следующие отличительные качества.
Достоинства:
- большой объем картриджа (от $200$ Гб до $3$ Тб);
- низкая стоимость и отсутствие специальных условий хранения информационного носителя;
- стабильность работы;
- надёжность (при условии, что речь идет о стримерах, сделанных на основе современного стандарта LTО, время жизни такого накопителя до $30$ лет.);
- низкое энергопотребление.
Недостатки:
- низкая скорость организации произвольного доступа к данным (магнитная лента должна прокрутиться к нужному месту);
- сравнительно высокая стоимость устройства записи.
Чаще всего стримеры используются для архивации больших объемов данных. Например, суперкомпьютер Blue Waters центра суперкомпьютерных вычислений (в США) использует ленточную библиотеку Spectra $380$B в качестве хранилища с постоянным доступом. Библиотека обеспечивает скорости чтения и записи около $2.2$ Пб/ч и может хранить $380$ Пб данных.
Национальный институт здоровья (в США) использует магнитную библиотеку Oracle для архивирования данных и долгосрочного хранения. Огромные объёмы данных остаются доступны для прямого доступа и анализа исследователями в области медицины по всему миру. Многие поставщики облачных сервисов, в том числе и Google, используют для хранения облачных данных магнитные накопители.
