Для чего необходима внешняя память

Каждый день, работая с какими-либо программами или приложениями, делясь данными на флешках с коллегами, мы имеем дело с носителями информации, но мало кто знает, что у них есть еще и официальное, "научное" название, которое им присвоила информатика.

Определение

Внешняя память компьютера – это совокупность внешних, если говорить о материнской

Накопители – это устройства внешней памяти компьютера, предназначенные для записи и чтения информации. Это различные дисководы, устройства чтения дискет и карт памяти, также сюда условно можно отнести интерфейс USB.

Носители – устройства внешней памяти компьютера, на которые записывается информация. Диски, флешки, внешние жесткие диски, карты памяти, дискеты. За всё время существования персональных компьютеров их было придумано очень много.

Классификация

Существует несколько классификаций внешней памяти компьютера. Например, виды внешней памяти компьютера по типу доступа:

• Устройства прямого доступа. На этих носителях информации получить доступ к данным можно в любой момент времени и в любом порядке. Вы можете выбрать и открыть любой файл на жестком диске.
• Накопители последовательного доступа. Уже морально устаревшие, эти носители информации постепенно отходят в прошлое. Ярким примером могут послужить магнитофонные кассеты. Вы могли прослушать любимую песню только после того, как перематывали ленту на нужное место.

В компьютерах же можно выделить следующие виды носителей информации.

1. Накопители на гибких магнитных дисках, они же, ушедшие в прошлое, дискеты.
2. Винчестеры – жесткие диски.
3. Энергонезависимая флеш-память.
4. Оптические диски и дисководы для их чтения.

Характеристики

Как и любой элемент персонального компьютера, внешняя память компьютера имеет свои технические характеристики. Давайте разберёмся в них.

1. Информационная ёмкость. Это не что иное, как количество данных, которое вы можете записать на носители информации. Старые дискеты могли вмещать в себя всего 1,34 мегабайта. Следующим шагом развития стали CD-диски, вмещающие в себя до 700 мегабайт. Ёмкость DVD-дисков составляет 4,2 гигабайта, а Blue-Ray, в зависимости от количества слоёв, до 500 Гб. Другой шаг в развитии внешних накопителей – это USB-концентраторы. Подключаемые к ним флешки и жесткие диски имеют объёмы памяти до 3-4 терабайт.
2. Время доступа. Оно определяет скорость получения информации и копирования. Как и в предыдущем подпункте, время доступа зависит от объёма носителя. Чем больше объём, тем выше реализованная скорость доступа.
3. Надёжность. Эта характеристика отвечает не только за качество внешнего устройства, но и за возможность получения с него информации посторонними. Например, вы можете запрограммировать флешку так, чтобы она открывалась исключительно на вашем персональном компьютере, однако сделать подобное с CD-диском у вас не получится.
4. Стоимость. Это совокупный параметр, определяющийся из 3-х предыдущих. Однако в большинстве случаев на его значение влияет имя бренда-производителя.

Аддоны

Если вы спросите плохо разбирающегося в компьютерах человека, существует ли внешняя оперативная память компьютера, то получите однозначный отрицательный ответ, да еще и кучу вопросов: "Зачем тебе это надо?" Однако если вам всё-таки позарез нужно увеличить объем оперативной памяти компьютера, то выход есть.

Компания Microsoft создала программную технологию Readyboost, позволяющую организовать из внешнего накопителя внешнюю память. Хотя это будет не совсем оперативная память, а файл подкачки, который обычно располагается на вашем жестком диске.

Эта программа способна использовать 256 Гб памяти для 64-разрядной Windows 7, 32 Гб для х86 и всего 4 Гб на остальных поддерживаемых операционных системах. Ко всему прочему, компания-производитель рекомендует использовать определённое соотношение такой памяти к оперативной – как 2,5 к 1.

При работе с малыми объёмами данных и небольшими фрагментами памяти утилита обеспечивает ускорение доступа до 10 раз, но, к сожалению, при обращении к большим объёмам информации увеличение быстродействия не наблюдается. При этом стоит заметить, что основная нагрузка на файл подкачки приходится на момент запуска программы, как раз когда процессор запускает множество небольших библиотек.

Выбираем память

Разберёмся, каким носителем информации лучше обзавестись и для каких целей подходят различные устройства. Поскольку внешняя память компьютера приспособлена в первую очередь для пользовательских данных, то и исходить в оценке будем из того, насколько удобны они в обращении для конечного потребителя.

Первым рассмотри компакт-диски. Если в настоящее время в большинстве компьютеров установлены дисководы, читающие DVD-формат, то для чтения Blue-Ray вам потребуется приобрести отдельное устройство. Да и необходимость наличия специальной программы для записи делает использование дисков некомфортным. С точки зрения рядового пользователя, компакт-диски удобны исключительно для того, чтобы, записав на них какое-либо видео, посмотреть его в хорошем разрешении на проигрывателе по телевизору. Но даже это преимущество стало уходить в прошлое из-за растущего количества видеокарт с HDMI-выходом для подключения всё того же телевизора. Пара вариантов, когда вам стоит использовать диски для записи информации: чтобы передать данные кому-нибудь ещё и забыть о них, либо если компьютер, в который необходимо внести данные, не имеет других устройств чтения информации.

Лучшим вариантом для хранения данных станет жесткий диск для больших объёмов или флешка для маленьких. Жесткий диск намного проще вывести из строя, даже малейшим физическим усилием, в то время как качественная флешка может прослужить вам, даже если вы уроните её в воду, но вовремя высушите.

Решение

Узнав, что такое внешняя память компьютера, носители информации больше не представляются вам дремучим лесом. Во всяком случае, решать, что именно использовать для хранения данных, вам. Вся необходимая информация была приведена в статье и должна помочь вам определиться с выбором. Как понимаете, внешняя память настолько разнообразна, что описать все её виды в одной статье не представляется возможным.

Основной функцией внешней памяти является способность долговременно хранить информацию. Кроме этого внешняя память имеет большой объем и дешевле оперативной. И еще, носители внешней памяти обеспечивают перенос информации с одного компьютера на другой, что важно в ситуации, когда отсутствуют компьютерные сети.

Таким образом, внешняя (долговременная) память – это место длительного хранения данных (программ, результатов расчетов, текстов и т.д.), не используемых в данный момент в оперативной памяти компьютера. Внешняя память, в отличие от оперативной, является энергонезависимой, и не име­ет прямой связи с процессором.

Для работы с внешней памятью необходимо наличие накопителя (устройства, обеспечивающего запись и (или) считывание информации) и устройства хранения – носителя.

Основные виды накопителей:

накопители на гибких магнитных дисках (НГМД);

накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД);

накопители CD-ROM, CD-RW, DVD. Им соответствуют основные виды носителей:

гибкие магнитные диски (Floppy Disk);

жесткие магнитные диски (Hard Disk);

диски CD-ROM, CD-R, CD-RW, DVD. Основные характеристики накопителей и носителей:

скорость обмена информацией;

надежность хранения информации;

В основу записи, хранения и считывания информации из внешней памяти положены два принципа – магнитный и оптический. Благодаря этим принципам обеспечивается сохранение информации и после выключения компьютера.

Накопитель на гибких магнитных дисках (англ. floppy disk) или дискета- носитель небольшого объема информации, представляющий собой гибкий диск в защитной оболочке. Используется для переноса данных с одного компьютера на другой и для распространения программного обеспечения.

Диск находится внутри пластикового конверта, который защищает его от механических повреждений. Они могут быть повреждены, если:

дотрагиваться до записывающей поверхности;

писать на этикетке дискеты карандашом или шариковой ручкой;

перегревать дискету (оставлять на солнце или около батареи отопле­ния);

подвергать дискету воздействию магнитных полей

Диск внутри дисковода вращается с постоянной угловой скоростью, которая является достаточно низкой (несколько килобайт в секунду, среднее время доступа – 250 мс). Запись информации происходит на обе стороны диска. В настоящее время наиболее распространенными являются дискеты размером 3,5 дюйма (1 дюйм = 2,54 см) и емкостью 1,44 Мбайта. Диск можно защитить от записи. Для этого используется предохранитель­ная защелка. Дискеты требуют аккуратного обращения.

Жесткий магнитный диск

Жесткий диск является информационным

складом ЭВМ и способен хранить

огромные объемы информации.

Накопитель на жестких магнитных

или винчестер – это наиболее массовое Рис.2. Жесткий магнитный диск

запоминающее, устройство большой емкости, в котором носителями информации являются алюминиевые пластины, обе поверхности которых покрыты слоем магнитного материала. Используется для постоянного хранения программ и данных. Диски винчестера помещены на одну ось и вместе с головками чтения/записи и несущими их головками помещены в герметически закрытый металлический корпус. Такая конструкция позволила существенно увеличить скорость вращения дисков и плотность записи. Запись информации происходит на обе поверхности дисков [1, С.50]

В отличие от дискеты, жесткий диск вращается непрерывно. Пластины в жёстком диске вращаются с определённой скоростью (ещё её называют скоростью вращения шпинделя), которая может составлять 3 600, 4 200, 5 400, 7 200, 10 000 или 15 000 об/мин

Поэтому скорость его вращения может быть от 3600 до 10000 об/мин, время поиска данных – от 2 до 6 мс, скорость передачи данных – до 300 Мбайт/ сек. Емкость винчестеров в компьютерах измеряется десятками ги­габайтов. Наиболее распространены накопители с диаметром 0.8, 1, 1.8, 2.2 дюймов.

В целях сохранения информации и работоспособности винчестер необ­ходимо уберегать от ударов и резких изменений пространственной ориен­тации в процессе работы.

CD–ROM (англ. Compact Disk Real Only Memory – постоянное запоминаю­щее устройство на основе компакт диска)

Компакт-диск диаметром 120 мм (около 4,75 дюймов) изготовлен из по­лимера и покрыт металлической пленкой. Информация считывается имен­но с этой металлической пленки, которая покрывается полимером, защищающим данные от повреждения. CD-ROM является односторонним но­сителем информации.

Принцип цифровой записи информации на лазерный диск отличается от принципа магнитной записи. Закодированная информация наносится на диск лазерным лучом, который создает на поверхности микроскопические впадины, разделяемые плоскими участками. Цифровая информация пред­ставляется чередованием впадин (кодирование нуля) и отражающих свет островков (кодирование единицы). Информация, нанесенная на диск, не может быть изменена.

Доступ к данным на CD-ROM осуществляется быстрее, чем к данным на дискетах, но медленнее, чем на жестких дисках (от 150 до 400 мс при скорости вращения до 4500 об/мин). Скорость передачи данных составляет не менее 150 Кбайт и доходит до 1,2 Мбайта/с. Емкость CD-ROM достигает 780 Мбайт, благодаря чему на них обычно выпускаются мультимедийные программы.

CD-ROM просты и удобны в работе, имеют низкую удельную стоимость хранения данных, практически не изнашиваются, не могут быть поражены вирусами, с них невозможно случайно стереть информацию.

CD-R (Compact Disk Recorder)

CD-R является записываемым диском емкостью в среднем Емкость: 700 МБ (80 минут) . На дисках CD-R отражающий слой выполнен из золотой пленки. Между этим слоем и основой расположен регистрирующий слой из органического материала, темнеющего при нагревании. В процессе записи лазерный луч нагревает выбранные точки слоя, которые темнеют и перестают пропускать свет к отражающему слою, образуя участки, аналогичные впадинам. Накопители CD-R, благодаря сильному удешевлению, приобретают все большее распространение.

CD-RW (Compact Disk Rewritable)

Более популярными являются накопители CD-RW, которые позволяют записывать и перезаписывать информацию. Дисковод CD-RW позволяет записывать и читать диски CD-R и CD-RW, читать диски CD-ROM, т.е. яв­ляется в определенном смысле универсальными.

Аббревиатура DVD расшифровывается как Digital Versatile Disk, т.е. уни­версальный цифровой диск. Имея те же габариты, что обычный компакт-диск, и весьма похожий принцип работы, он вмещает чрезвычайно много информации – от 4,7 до 17 Гбайт. Возможно, именно из-за большой ем­кости он и называется универсальным. Правда, на сегодня реально при­меняется DVD-диск лишь в двух областях: для хранения видеофильмов (DVD-Video или просто DVD) и сверхбольших баз данных (DVD-ROM, DVD-R).

Разброс емкостей возникает так: в отличие от CD-ROM, диски DVD записываются с обеих сторон. Более того, с каждой стороны могут быть нанесены один или два слоя информации. Таким образом, односторонние однослойные диски имеют объем 4,7 Гбайт (их часто называют DVD-5, т.е. диски емкостью около 5 Гбайт), двусторонние однослойные – 9,4 Гбайт (DVD-10), односторонние двухслойные – 8,5 Гбайт (DVD-9), а двусторонние двухслойные – 17 Гбайт (DVD-18).

В целях сохранности информации лазерные диски необходимо предохранять от механических повреждений (царапин), а также от загрязнения.

Flash-память – это энергозависимый тип памяти, позволяющий записывать и хранить данные в микросхемах. Карты flash-памяти не имеют в своем составе движущихся частей, что обеспечивает высокую сохранность данных при их использовании в мобильных устройствах

( портативных компьютерах, цифровых камерах и др.)

Flash-память представляет собой микросхему, помещенную в миниатюрный плоский корпус. Для считывания или записи информации карта памяти вставляется в специальные накопители, встроенные в мобильные устройства или подключаемые к компьютеру через USB-порт. Информационная емкость карт памяти различна, она может достигать от 512 Мбайт до 4 Гбайт, 8 Гбайт, 16 Гбайт, 32 Гбайт, 48 Гбайт, Компания Transcend обновила популярную серию USB флэш накопителей JetFlash V20, выпустив новую модель емкостью 64 ГБ.

К недостаткам flash-памяти следует отнести то, что не существует единого стандарта и различные производители изготавливают несовместимые друг с другом по размерам и электрическим параметрам карты памяти.

Носители информации (гибкие диски, жесткие диски, диски CD-ROM, магнитооптические диски и пр.) и их основные характеристики.

Внешняя (долговременная) память — это место длительного хранения данных (программ, результатов расчётов, текстов и т.д.), не используемых в данный момент в оперативной памяти компьютера. Внешняя память, в отличие от оперативной, является энергонезависимой. Носители внешней памяти, кроме того, обеспечивают транспортировку данных в тех случаях, когда компьютеры не объединены в сети (локальные или глобальные).

Для работы с внешней памятью необходимо наличие накопителя (устройства, обеспечивающего запись и (или) считывание информации) и устройства хранения — носителя.

Основные виды накопителей:

накопители на гибких магнитных дисках (НГМД);

накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД);

накопители на магнитной ленте (НМЛ);

накопители CD-ROM, CD-RW, DVD.

Им соответствуют основные виды носителей:

гибкие магнитные диски (Floppy Disk) (диаметром 3,5’’ и ёмкостью 1,44 Мб; диаметром 5,25’’ и ёмкостью 1,2 Мб (в настоящее время устарели и практически не используются, выпуск накопителей, предназначенных для дисков диаметром 5,25’’, тоже прекращён)), диски для сменных носителей;

жёсткие магнитные диски (Hard Disk);

кассеты для стримеров и других НМЛ;

диски CD-ROM, CD-R, CD-RW, DVD.

Запоминающие устройства принято делить на виды и категории в связи с их принципами функционирования, эксплуатационно-техническими, физическими, программными и др. характеристиками. Так, например, по принципам функционирования различают следующие виды устройств: электронные, магнитные, оптические и смешанные – магнитооптические. Каждый тип устройств организован на основе соответствующей технологии хранения/воспроизведения/записи цифровой информации. Поэтому, в связи с видом и техническим исполнением носителя информации, различают: электронные, дисковые и ленточные устройства.

Основные характеристики накопителей и носителей:

скорость обмена информацией;

надёжность хранения информации;

Остановимся подробнее на рассмотрении вышеперечисленных накопителей и носителей.

Принцип работы магнитных запоминающих устройств основан на способах хранения информации с использованием магнитных свойств материалов. Как правило, магнитные запоминающие устройства состоят из собственно устройств чтения/записи информации и магнитного носителя, на который, непосредственно осуществляется запись и с которого считывается информация. Магнитные запоминающие устройства принято делить на виды в связи с исполнением, физико-техническими характеристиками носителя информации и т.д. Наиболее часто различают: дисковые и ленточные устройства. Общая технология магнитных запоминающих устройств состоит в намагничивании переменным магнитным полем участков носителя и считывания информации, закодированной как области переменной намагниченности. Дисковые носители, как правило, намагничиваются вдоль концентрических полей – дорожек, расположенных по всей плоскости дискоидального вращающегося носителя. Запись производится в цифровом коде. Намагничивание достигается за счет создания переменного магнитного поля при помощи головок чтения/записи. Головки представляют собой два или более магнитных управляемых контура с сердечниками, на обмотки которых подается переменное напряжение. Изменение величины напряжения вызывает изменение направления линий магнитной индукции магнитного поля и, при намагничивании носителя, означает смену значения бита информации с 1 на 0 или с 0 на 1.

Дисковые устройства делят на гибкие (Floppy Disk) и жесткие (Hard Disk) накопители и носители. Основным свойством дисковых магнитных устройств является запись информации на носитель на концентрические замкнутые дорожки с использованием физического и логического цифрового кодирования информации. Плоский дисковый носитель вращается в процессе чтения/записи, чем и обеспечивается обслуживание всей концентрической дорожки, чтение и запись осуществляется при помощи магнитных головок чтения/записи, которые позиционируют по радиусу носителя с одной дорожки на другую.

Для операционной системы данные на дисках организованы в дорожки и секторы. Дорожки (40 или 80) представляют собой узкие концентрические кольца на диске. Каждая дорожка разделена на части, называемые секторами. При чтении или записи устройство всегда считывает или записывает целое число секторов независимо от объёма запрашиваемой информации. Размер сектора на дискете равен 512 байт. Цилиндр — это общее количество дорожек, с которых можно считать информацию, не перемещая головок. Поскольку гибкий диск имеет только две стороны, а дисковод для гибких дисков — только две головки, в гибком диске на один цилиндр приходится две дорожки. В жестком диске может быть много дисковых пластин, каждая из которых имеет две (или больше) головки, поэтому одному цилиндру соответствует множество дорожек. Кластер (или ячейка размещения данных) — наименьшая область диска, которую операционная система использует при записи файла. Обычно кластер — один или несколько секторов.

Перед использованием дискета должна быть форматирована, т.е. должна быть создана её логическая и физическая структура.

Дискеты требуют аккуратного обращения. Они могут быть повреждены, если

дотрагиваться до записывающей поверхности;

писать на этикетке дискеты карандашом или шариковой ручкой;

перегревать дискету (оставлять на солнце или около батареи отопления);

подвергать дискету воздействию магнитных полей.

Накопители на жестких дисках объединяют в одном корпусе носитель (носители) и устройство чтения/записи, а также, нередко, и интерфейсную часть, называемую контроллером жесткого диска. Типичной конструкцией жесткого диска является исполнение в виде одного устройства — камеры, внутри которой находится один или более дисковых носителей, помещённых на один ось, и блок головок чтения/записи с их общим приводящим механизмом. Обычно, рядом с камерой носителей и головок располагаются схемы управления головками, дисками и, часто, интерфейсная часть и (или) контроллер. На интерфейсной карте устройства располагается собственно интерфейс дискового устройства, а контроллер с его интерфейсом располагается на самом устройстве. С интерфейсным адаптером схемы накопителя соединяются при помощи комплекта шлейфов.

Принцип функционирования жёстких дисков аналогичен этому принципу для ГМД.

Основные физические и логические параметры ЖД.

Диаметр дисков. Наиболее распространены накопители с диаметром дисков 2.2, 2.3, 3.14 и 5.25 дюймов.

Число поверхностей — определяет количество физических дисков, нанизанных на ось.

Число цилиндров — определяет, сколько дорожек будет располагаться на одной поверхности.

Число секторов — общее число секторов на всех дорожках всех поверхностей накопителя.

Число секторов на дорожке — общее число секторов на одной дорожке. Для современных накопителей показатель условный, т.к. они имеют неравное число секторов на внешних и внутренних дорожках, скрытое от системы и пользователя интерфейсом устройства.

Время перехода от одной дорожки к другой обычно составляет от 3.5 до 5 миллисекунд, а у самых быстрых моделей может быть от 0.6 до 1 миллисекунды. Этот показатель является одним из определяющих быстродействие накопителя, т.к. именно переход с дорожки на дорожку является самым длительным процессом в серии процессов произвольного чтения/записи на дисковом устройстве.

Время установки или время поиска — время, затрачиваемое устройством на перемещение головок чтения/записи к нужному цилиндру из произвольного положения.

Скорость передачи данных, называемая также пропускной способностью, определяет скорость, с которой данные считываются или записываются на диск после того, как головки займут необходимое положение. Измеряется в мегабайтах в секунду (MBps) или мегабитах в секунду (Mbps) и является характеристикой контроллера и интерфейса.

В настоящее время используются в основном жёсткие диски ёмкостью от 10 Гб до 80 Гб. Наиболее популярными являются диски ёмкостью 20, 30, 40 Гб.

Кроме НГМД и НГМД довольно часто используют сменные носители. Довольно популярным накопителем является Zip. Он выпускается в виде встроенных или автономных блоков, подключаемых к параллельному порту. Эти накопители могут хранить 100 и 250 Мб данных на картриджах, напоминающих дискету формата 3,5’’, обеспечивают время доступа, равное 29 мс, и скорость передачи данных до 1 Мб/с. Если устройство подключается к системе через параллельный порт, то скорость передачи данных ограничена скорость параллельного порта.

К типу накопителей на сменных жёстких дисках относится накопитель Jaz. Ёмкость используемого картриджа — 1 или 2 Гб. Недостаток — высокая стоимость картриджа. Основное применение — резервное копирование данных.

В накопителях на магнитных лентах (чаще всего в качестве таких устройств выступают стримеры) запись производится на мини-кассеты. Ёмкость таких кассет — от 40 Мб до 13 Гб, скорость передачи данных — от 2 до 9 Мб в минуту, длина ленты — от 63,5 до 230 м, количество дорожек — от 20 до 144.

CD-ROM — это оптический носитель информации, предназначенный только для чтения, на котором может храниться до 650 Мб данных. Доступ к данным на CD-ROM осуществляется быстрее, чем к данным на дискетах, но медленнее, чем на жёстких дисках.

Компакт-диск диаметром 120 мм (около 4,75’’) изготовлен из полимера и покрыт металлической плёнкой. Информация считывается именно с этой металлической плёнки, которая покрывается полимером, защищающим данные от повреждения. CD-ROM является односторонним носителем информации.

Считывание информации с диска происходит за счёт регистрации изменений интенсивности отражённого от алюминиевого слоя излучения маломощного лазера. Приёмник или фотодатчик определяет, отразился ли луч от гладкой поверхности, был рассеян или поглощён. Рассеивание или поглощение луча происходит в местах, где в процессе записи были нанесены углубления. Фотодатчик воспринимает рассеянный луч, и эта информация в виде электрических сигналов поступает на микропроцессор, который преобразует эти сигналы в двоичные данные или звук.