Содержание предисловие 2 веб-страницы 3 введение 6 1архитектура ЭВМ 17




НазваниеСодержание предисловие 2 веб-страницы 3 введение 6 1архитектура ЭВМ 17
страница6/78
Дата конвертации11.12.2012
Размер5.58 Mb.
ТипРеферат
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   78

Устройства хранения данных


Из-за зависимости от питания (обнуляется при отключении питания) и ограниченного размера оперативной памяти компьютера большинство машин снабжены устройствами хранения данных (mass storage system), которые включают в себя магнитные диски, компакт-диски и магнитные ленты. Основными отличиями устройств хранения данных от оперативной памяти являются их независимость от питания, большая емкость и, в большинстве случаев, автономность, то есть возможность перемещать запоминающую среду независимо от компьютера, что удобно для создания архивов.

Термины неавтономный и автономный часто применяются для описания отношения между устройством и компьютером. Неавтономное устройство означает, что устройство или информация присоединены и доступны для машины без вмешательства человека. Автономное же означает, что требуется вмешательство человека для того, чтобы устройство или информация могли быть доступны для машины, возможно, потому что устройство нужно включить или носитель информации должен быть вставлен в какой-либо механизм.

Главным недостатком устройств хранения данных является то, что они требуют механического движения и, следовательно, обладают большим временем отклика по сравнению с оперативной памятью машины, которая является электронной.

Магнитные диски


Одним из наиболее распространенных запоминающих устройств сегодня является магнитный диск (magnetic disk), в котором тонкий вращающийся диск с магнитным покрытием используется как носитель информации. Головки чтения/записи располагаются над и/или под диском, так что, когда диск вращается, каждая головка очерчивает кольцо на верхней или нижней поверхности диска, называемое дорожкой (track). При различном положении головок чтения/записи осуществляется доступ к различным дорожкам. В большинстве случаев запоминающая система состоит из нескольких дисков, установленных на общем шпинделе, один над другим на расстоянии, достаточном для прохождения между ними головок чтения/записи. Каждый раз, когда положение головок чтения/записи меняется, становится доступным новый набор дорожек, который называется цилиндром (cylinder).

Так как дорожка может содержать больше информации, чем нам необходимо, каждая из них разделена на дуги, которые называются секторами (sectors) и на которые информация записывается в виде непрерывной последовательности битов (рис. 1.9). Каждая дорожка в накопителе на дисках содержит одинаковое количество секторов, и каждый сектор содержит одинаковое количество битов (это означает, что биты в секторе хранятся более компактно на дорожках, расположенных ближе к центру диска, чем на дорожках, расположенных ближе к краю).



Таким образом, запоминающая система диска состоит из отдельных секторов, каждый из которых содержит независимую последовательность битов. Число дорожек и секторов на дорожке различается в зависимости от накопителя. Размер сектора обычно не больше нескольких килобайтов, общепринятыми являются секторы размером 512 или 1024 байта.

Расположение дорожек и секторов не является постоянной частью физической структуры диска, они размечаются в процессе форматирования (formatting) (или инициализации) диска. Обычно эта процедура выполняется производителями дисков, и мы получаем уже отформатированный диск. Большинство компьютерных систем также могут выполнять эту задачу. Следовательно, если информация о форматировании на диске повреждена, диск можно переформатировать, хотя это приведет к потере всей информации, записанной на диск раньше.

Емкость накопителя на дисках зависит от числа используемых дисков1 и плотности расположения дорожек и секторов. Системы малой емкости состоят из одного пластмассового диска (покрытого с двух сторон тонким слоем специального магнитного материала), известного как дискеты, а также гибкие диски, или флоппи (floppy disk, или FDD). Их гибкость очень наглядно проявлялась у старых носителей диаметром 5'/4 дюйма и более, помещавшихся в бумажные конверты, и менее очевидна у современных дисков диаметром 3'/2 дюйма, помещаемых в жесткие пластмассовые корпуса. Дискеты легко помещаются и извлекаются из соответствующих устройств чтения/записи и легко хранятся. Вследствие этого дискеты часто используются для автономного хранения информации. Обычные ЗУ2-дюймовые дискеты способны вмещать 1,44 Мбайт данных, хотя другие менее распространенные диски могут иметь значительно большую емкость. Примером может послужить Zip-диск компании Iomega Corporation, емкость которого может достигать нескольких сотен мегабайтов на одной дискете.

Диски большой емкости, способные вмещать гигабайты информации, состоят их 5—10 жестких дисков, установленных на общем шпинделе. Из-за того, что диски, используемые в этих устройствах, жесткие, и само устройство называется жестким диском (hard disk, или HDD), в отличие от гибких дисков. Для большей скорости вращения головки чтения/записи в этих устройствах не соприкасаются с диском, а «плавают» над его поверхностью. Расстояние между головками и диском настолько мало, что даже пылинка может помешать работе и разрушить и диск, и головку (это явление называется аварией головок (head crash)). Поэтому накопитель на жестких дисках помещается в футляр, запаянный на заводе.

Чтобы оценить качество накопителя на дисках, используется несколько параметров:

1) время поиска (seek time) — время, которое требуется, чтобы переместить головки чтения/записи с одной дорожки на другую;

2) задержка, связанная с вращением (rotation delay), или время ожидания (latency time) — половина времени, необходимого для того, чтобы диск совершил полный оборот, что составляет средний промежуток времени, за который нужные данные будут доступны головке чтения/записи после того, как она переместилась на нужную дорожку;

3) время доступа (access time) — сумма времени поиска и времени ожидания;

4) скорость передачи (transfer rate) — скорость, с которой данные могут быть переданы с диска или на диск.

Жесткие диски имеют значительно лучшие характеристики, чем гибкие. Поскольку в накопителях на жестких дисках головки чтения/записи не касаются поверхности диска, скорость вращения на сегодняшний день составляет порядка 3000-40001 оборотов в минуту, в то время как в накопителях на гибких дисках скорость вращения диска составляет 300 оборотов в минуту. Следовательно, скорость передачи для жестких дисков, обычно измеряемая в мегабайтах в секунду, значительно больше, чем скорость передачи у гибких дисков, которая измеряется в килобайтах в секунду.

Поскольку для работы дисков требуется механическое движение, то и жесткие, и гибкие диски уступают в скорости передачи информации электронным схемам. На самом деле, время ожидания в электронной схеме измеряется в наносекундах (миллиардная доля секунды) или меньше, а время поиска, время ожидания и время доступа дисков измеряется в миллисекундах (тысячная доля секунды). Таким образом, время, необходимое для получения информации с диска, кажется вечностью по сравнению со временем электронной схемы.

Компакт-диски


Другая распространенная технология хранения данных — компакт-диски (compact disks). Эти диски диаметром 12 см состоят из отражающего материала, покрытого прозрачным защитным слоем. Запись информации на них осуществляется посредством изменения структуры их отражающего слоя. Информация извлекается с диска при помощи лазерного луча, который контролирует отличия структуры отражающего слоя диска по мере его вращения. Технология производства компакт-дисков первоначально применялась для звукозаписи, при этом использовался формат, известный как CD-DA (compact disk digital audio — компакт-диск с цифровой звукозаписью). Компакт-диски, которые применяются сегодня для хранения данных, имеют этот же формат. А именно информация на этих дисках хранится на единственной спиральной дорожке, похожей на спиральный желобок в старых грампластинках (рис. 1.10). (Однако в отличие от пластинок дорожка диска находится внутри, а не на поверхности.) Дорожка разделена на отрезки, которые называются секторами. Каждый сектор имеет свой идентифицирующий маркер и емкость 2 Кбайт, что составляет 1/75 секунды звукозаписи.

Обратите внимание, что размер витков дорожки увеличивается к внешнему краю диска. Это означает, что на внешних витках хранится больше информации, чем на внутренних. Кроме того, за один оборот диска лазерный луч считывает больше информации во время прохождения по внешней части дорожки, чем во время прохождения по внутренней части. Поэтому, чтобы скорость передачи данных была одинаковой, проигрыватели компакт-дисков изменяют скорость вращения диска в зависимости от местоположения лазерного луча.

Вследствие этого запоминающая система компакт-диска лучше подходит для хранения длинных непрерывных цепочек данных, как в случае с воспроизведением музыки. Когда же необходим доступ к информации в случайном порядке, технология, используемая в магнитных дисках (отдельные концентрические дорожки, каждая из которых содержит одинаковое число секторов), подходит лучше.

Современные гигобайтные накопители имеют скорости вращения 7200 и даже 10 000 об/мин. — Примеч. ред.



Емкость обычных компакт-дисков составляет 600-700 Мбайт. Однако новый формат DVD (Digital Versatile Disk — универсальный цифровой диск) имеет емкость порядка 10 Гбайт. На таких дисках можно хранить мультимедийные презентации, где аудио- и видеоданные совместно представляют информацию более интересным и наглядным способом, чем обычный текст. Хотя пока формат DVD используется в основном для записи кинофильма на один диск.

Магнитные ленты


Не такой уж новый вид массового запоминающего устройства (рис. 1.11) представляют собой магнитные ленты (magnetic tapes). В них информация записывается на магнитный слой тонкой пластиковой ленты, которая для хранения наматывается на бобину. Для извлечения данных эта лента устанавливается в аппарат, называемый лентопротяжным устройством, который может читать с ленты, записывать на ленту и перематывать ее под управлением компьютера. Размер лентопротяжных механизмов варьирует от небольших кассетных, называемых устройствами бегущей ленты, которые используют ленту, похожую на ленту в звуковых стереосистемах, до больших катушечных устройств. Хотя емкость этих запоминающих устройств зависит от того, какой формат используется, большинство из них могут вмещать гигабайты информации.

В современных ленточных устройствах лента разделена на сегменты, каждый из которых маркируется в процессе форматирования, подобно тому, как это происходит в устройствах на дисках. Каждый из сегментов содержит несколько дорожек, которые располагаются параллельно друг другу по всей длине ленты. К каждой дорожке возможен индивидуальный доступ, и это значит, что лента, в конечном счете, состоит из множества отдельных последовательностей битов, так же как в секторах на диске.

Главным недостатком устройств на лентах является то, что перемещение по ленте занимает очень много времени вследствие того, что большое количество ленты должно пройти между бобинами. Таким образом, устройства на ленте имеют гораздо большее время доступа, чем устройства на дисках, в которых сектора можно достичь простым передвижением головки чтения/записи. Также устройства на ленте мало применяются для неавтономного хранения данных. Но когда возникает необходимость автономного хранения данных для создания архива, большая емкость, прочность и экономическая эффективность делают этот вид устройств полезным.

Хранение и поиск файлов


Информация на носителях запоминающих устройств хранится в файлах (file). Обычный файл может содержать текстовый документ, фотографию, программу или набор данных о сотрудниках компании. Физические свойства накопителей приводят к тому, что файл рассматривается как один многобитовый блок. Например, с каждым сектором магнитного диска следует обращаться как с непрерывной последовательностью битов. Блок данных, соответствующий физическим характеристикам запоминающего устройства, называется физическим блоком (physical record). Таким образом, файл в запоминающем устройстве, как правило, состоит из множества физических блоков данных.

Кроме разделения на физические блоки, файл часто делится на блоки, определяемые представленной в файле информацией. Например, файл, содержащий информацию о сотрудниках компании, будет состоять из набора единиц, каждая из которых представляет сведения об одном сотруднике. Такие естественные блоки данных называются логическими блоками (logical records).

Размер логического блока редко совпадает с размером физического блока данных, обусловленного строением запоминающего устройства. Наоборот, несколько логических блоков могут находиться внутри одного физического блока или логический блок может быть разделен на два или больше физических блока (рис. 1.12). В результате получение данных из запоминающего устройства часто связано с их расшифровкой. Обычно эта проблема решается следующим образом: освобождается область в оперативной памяти компьютера, достаточно большая, чтобы вместить несколько физических блоков, которая и используется для перегруппирования данных, то есть блоки данных, совпадающие с физическими блоками, могут передаваться между этой областью памяти и запоминающим устройством, а данные, хранящиеся в оперативной памяти, можно обрабатывать на основе логических блоков.

Область памяти, которая используется для этого, называется буфером (buffer). Вообще, буфер представляет собой область памяти, которая используется для временного хранения информации, обычно во время процесса передачи данных от одного устройства к другому. Например, современные принтеры имеют собственную оперативную память, большая часть которой используется в качестве буфера для хранения частей документа, которые были переданы принтеру, но еще не напечатаны.

Использование буфера при передаче данных между запоминающим устройством и оперативной памятью компьютера является примером относительной роли устройств хранения информации и оперативной памяти. Оперативная память используется для хранения данных при их обработке, в то время как накопители используются в качестве постоянного хранилища данных. Следовательно, чтобы обновить данные, находящиеся на устройстве хранения информации, нужно сначала передать их в оперативную память, обновить, а затем передать уже обновленными обратно запоминающему устройству.

В итоге оперативная память, магнитные диски, компакт-диски и магнитная лента представляют последовательность устройств, обладающих все меньшими возможностями произвольного доступа к данным. Система адресации, которая используется в оперативной памяти, способствует быстрому произвольному доступу к отдельным байтам информации. В магнитных дисках произвольный доступ возможен только к целым секторам данных. Кроме того, чтобы добраться до нужного сектора, требуется время для его поиска и для поворота диска. В компакт-дисках также возможен произвольный доступ к отдельным секторам, но для этого нужно больше времени, чем у магнитных дисков, так как требуется дополнительное время для локализации сектора на спиральной дорожке и для определения скорости вращения диска. Наконец, в магнитных лентах возможность произвольного доступа к данным очень мала. Современные запоминающие устройства маркируют позиции на ленте так, чтобы доступ к различным участкам ленты мог осуществляться индивидуально. Но из-за физической структуры ленты требуется очень много времени для поиска участков в конце ленты.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   78

Похожие:

Содержание предисловие 2 веб-страницы 3 введение 6 1архитектура ЭВМ 17 iconОсновы работы с Sharepoint в какое место веб-страницы разрешается вставить новую веб-часть (в браузере)?
В какое представление веб-страницы будут вноситься изменения, если выбрать команду Настроить эту страницу?
Содержание предисловие 2 веб-страницы 3 введение 6 1архитектура ЭВМ 17 iconВведение в физику и технологию элементной базы ЭВМ и компьютеров
Введение   8
Содержание предисловие 2 веб-страницы 3 введение 6 1архитектура ЭВМ 17 iconСодержание
Содержание размещают после титульного листа отчёта (как правило, на стр. 2). Слово «Содержание» рас­полагают посередине страницы...
Содержание предисловие 2 веб-страницы 3 введение 6 1архитектура ЭВМ 17 iconСоздание веб-страницы в простом текстовом редакторе
Давайте создадим  веб-страницу. Для этого нужно напечатать ее исходный код в простом текстовом редакторе  блокнот
Содержание предисловие 2 веб-страницы 3 введение 6 1архитектура ЭВМ 17 iconЗагрузка uploading теория
После того как набор html страниц веб-сайта создан. Все они связаны между собой с помощью ссылок. Страницы наполнены контентом. Таким...
Содержание предисловие 2 веб-страницы 3 введение 6 1архитектура ЭВМ 17 iconЛитература 153 Алфавитный указатель 155 Предисловие редактора русского издания Глубокоуважаемые коллеги! Содержа­ние этой книги значительно шире и глуб­же, нежели заявлено в ее названии. Я бы назвала ее «Лечение и реставрация молочных зубов»
Предисловие редактора русского издания 6 Введение 9 Предисловие 11 Благодарности 13
Содержание предисловие 2 веб-страницы 3 введение 6 1архитектура ЭВМ 17 icon        Информатика  Системы счисления и  арифметические основы эвм  
Введение   
Содержание предисловие 2 веб-страницы 3 введение 6 1архитектура ЭВМ 17 iconЯндекс - поисковая машина, способная по вашему запросу найти в русскоязычной части интернета наиболее подходящие веб-страницы, новости, картинки, статьи
Яндекс — поисковая машина, способная по вашему запросу найти в русскоязычной части интернета наиболее подходящие веб-страницы, новости,...
Содержание предисловие 2 веб-страницы 3 введение 6 1архитектура ЭВМ 17 iconВзаимодействие веб-сайтов по культуре с пользователем. 
Предисловие к русскому изданию   4 
Содержание предисловие 2 веб-страницы 3 введение 6 1архитектура ЭВМ 17 iconВзаимодействие веб-сайтов по культуре с пользователем. 
Предисловие к русскому изданию   4 
Разместите кнопку на своём сайте:
kak.znate.ru


База данных защищена авторским правом ©kak.znate.ru 2012
обратиться к администрации
KakZnate
Главная страница