Устройство для записи и чтения магнитных дисков

На рис. 32.6 показаны основные этапы форматирования диска. Сначала запрашиваются емкость диска и имя диска. Если они правильные, выбирается кнопка OK. Затем появится окно «Форматировать диск». В этом окне отображается текущий статус операции форматирования диска (от 0 до 100% завершения). По завершении появится окно с сообщением Создание корневого каталога. После этого отображается емкость отформатированных дисков, и пользователю предлагается указать, следует ли форматировать другой диск. Если форматирование больше не требуется, то выбирается вариант «Нет», в противном случае выбирается «Да». Обратите внимание, что для отмены процесса форматирования можно выбрать параметр «Отмена» в любом из окон состояния форматирования.

Рисунок 32.6. Форматирование гибкого диска

Компьютеры и их применение

4.12.6 Дискета

Одним из основных упрощений в конструкции системы гибких дисков является расположение головки чтения/записи. Он соприкасается с поверхностью диска во время операций чтения / записи и втягивается в противном случае. Эта особенность, а также выбор покрытия диска и нагрузка на головку давлением таковы, что при частоте вращения 360 об/мин износ записывающей поверхности минимален. Однако со временем износ и, следовательно, частота ошибок таковы, что дискету, возможно, придется заменить, скопировав информацию на новую дискету.

Емкость варьируется от 256 килобайт у самых ранних приводов, которые записывают только на одну поверхность дискеты, до цифры более 2 мегабайт на более поздних устройствах, в большинстве из которых используются обе поверхности дискеты. Время доступа, вызванное довольно медленным механизмом позиционирования головы с использованием шагового двигателя, находится в диапазоне 100-500 мс. Скорость передачи ниже 300 килобайт в секунду.

Еще одно упрощение относится к элементам управления оператора. Как правило, нет переключателей или индикаторов состояния, простое действие по перемещению заслонки на передней части дисковода для загрузки или извлечения дискеты является единственным действием оператора. Двигатель диска вращается все время, пока присутствует диск.

Оптическая обработка информации

VI.C.3.a Оптические диски

Сегодня магнитные жесткие диски и дискеты широко используются в электронных компьютерах. Относительно новым носителем для хранения данных являются оптические диски, на которых информация записывается и считывается лазерным лучом. Основным преимуществом оптических дисков является их высокая емкость. Небольшой 3,5- или 5,5-дюймовый. Оптический диск способен хранить от 30 до 200 Мбайт информации.

Оптические диски бывают двух типов: диски только для чтения и диски для чтения и записи (стираемые). Первый тип полезен для архивного хранения и хранения данных или инструкций, которые не нужно изменять. Во втором типе записанные данные могут быть стерты или изменены. Этот тип памяти необходим для временного хранения данных, например, в цифровых вычислениях. Некоторыми из материалов, используемых для нестираемых дисков, являются теллур, галогенид серебра, фоторезисты и фотополимеры. Среди материалов-кандидатов для стираемых дисков наиболее перспективными являются три группы. Это магнитооптические материалы, материалы с фазовым переходом и термопластические материалы.

Оптические диски теперь используются в некоторых моделях персональных компьютеров, и ожидается, что они станут более распространенными. Кроме того, оптические диски использовались для архивного хранения. Две такие системы были разработаны и установлены RCA для НАСА и Римского авиационного центра развития в 1985 году. Это оптические дисковые «музыкальные» системы хранения данных, обеспечивающие прямой доступ к любой части хранимых данных размером 10 13 бит в течение 6 с. Эти системы имеют картриджный модуль хранения, который содержит 125 оптических дисков, каждый из которых имеет емкость хранения 7,8 × 10 10 бит. Этот размер хранилища превышает емкость, доступную в настоящее время для других технологий.

АНАЛИЗ ТЕПЛОВЫХ ЭФФЕКТИВНОСТЕЙ ДЛЯ ОДИННАДЦАТИ ДОМОВ С ПАССИВНЫМИ СОЛНЕЧНЫМИ И ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИМИ СРЕДСТВАМИ В КАЛИФОРНИИ НА ОСНОВЕ ДАННЫХ КОНТРОЛЯ ЗА ОДИН ГОД

Сухбир Махаджан , . Патрик Моранди, пассивная и низкоэнергетическая архитектура, 1983 г.

КАЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ

Почасовые данные с кассет были перенесены на дискеты и девятидорожечные ленты для обработки и построения графиков с использованием других компьютерных носителей. Одним из первых шагов в обработке данных было построение выходных данных различных датчиков за период от трех до пяти дней в зимние и летние месяцы. Эти графики предоставляют качественную информацию о производительности домов. В качестве примера на рис. 3 показаны графики четырех датчиков из дома в Санта-Барбаре для двух ясных дней, за которыми следовал пасмурный день в январе. На этом графике показано, как пассивная солнечная система стены Тромба реагирует на солнечные входы, зарядку и разрядку тепловой массы и деятельность жильцов. Двойные пики на графике внутренней температуры возникают, во-первых, из-за солнечного излучения, а во-вторых, из-за действий жильцов, таких как приготовление пищи и использование приборов, а также из-за задержанного теплового импульса от стены Тромба. Как и ожидалось, тепловой импульс через стену Тромба приходит примерно через 8 часов после пикового солнечного притока. Переход от двух солнечных дней к пасмурному довольно хороший и обусловлен в основном экспоненциальным спадом температуры тепловой массы стенки Тромба. Другими качественными графиками, которые используются таким образом, являются ежедневные графики максимальной и минимальной температуры и гистограммы внутренних «бинарных» температурных столбцов. При таком уровне информации возможно хорошее представление о том, как дом эксплуатировался, и качественное понимание производительности.

Рис. 3 . Почасовой график четырех датчиков в доме Стены Тромбе в Санта-Барбаре.

Дизайн материнской платы

Уильям Бьюкенен, бакалавр наук (с отличием), CEng, PhD, компьютерные автобусы, 2000 г.

5.1.4 82091AA (АИП)

Рисунок 5.3. API IC

Рисунок 5.4. Соединения между TXC, PIIX3 и AIP

IRQ3 — дополнительный последовательный порт (COM2/COM4).

IRQ4 — основной последовательный порт (COM1/COM3).

RQ6 — контроллер гибких дисков.

IRQ7 — параллельный порт (LPT 1).

Компьютеры

Диски

Большинство компьютеров имеют три типа дисководов. Дисковод хранит данные на тонком гибком пластиковом диске, покрытом с одной или с обеих сторон магнитной пленкой. Хотя сам диск является гибким, а ранние диски были заключены в тонкие картонные обложки, в настоящее время большинство дисков заключено в жесткую пластиковую обложку.На крышке есть металлическая шторка, которая автоматически сдвигается назад, когда диск вставляется в дисковод, открывая часть поверхности диска для магнитной головки.

Принцип тот же, что и при записи музыки на цифровую аудиокассету. Основное отличие состоит в том, что данные записываются на 40 концентрических дорожек, а магнитная головка перемещается радиально для чтения или записи каждой дорожки. Каждая дорожка разделена на сектора, каждый из которых предназначен для одной конкретной программы или набора данных. Для более длинных программ или таблиц данных может потребоваться более одного сектора. На диске есть дорожка каталога, сообщающая компьютеру, в какой дорожке и секторе искать каждый блок хранимых данных, и магнитная головка может переходить от дорожки к дорожке и от сектора к сектору, находя необходимую информацию. Обычная дискета может хранить до 1,4 МБ данных.

Данные могут считываться со скоростью несколько сотен бит в секунду, но сначала диск необходимо разогнать до полной скорости (360 об/мин), а магнитную головку переместить на нужную дорожку и сектор. Типичное время доступа составляет 200 миллисекунд, что намного меньше, чем время доступа к ОЗУ или ПЗУ, которое составляет от 25 до 150 наносекунд.

Жесткий диск имеет один или несколько дисков, подключенных к одному шпинделю. Диски изготовлены из немагнитного металла и покрыты с двух сторон магнитной пленкой. Принцип хранения тот же, но магнитные головки намного ближе к пленке. Это связано с тем, что диски вращаются с очень высокой скоростью (около 3600 оборотов в минуту). Это приводит к возникновению тонкого слоя движущегося воздуха вблизи поверхности диска, в котором магнитная головка «плавает», фактически не соприкасаясь с диском. Поскольку головка расположена ближе к диску, можно записывать данные более плотно: дорожки расположены ближе друг к другу, а записываемые биты — ближе друг к другу, чем на гибком диске. Следовательно, типичный жесткий диск хранит несколько гигабайт (тысячи миллионов байт). Еще одним преимуществом жесткого диска является то, что высокая скорость вращения сокращает время доступа примерно до 20 миллисекунд. Поскольку головка находится очень близко к поверхности диска, важно исключить попадание частиц пыли или дыма. Жесткие диски опломбированы во время производства и обычно не могут быть открыты пользователем.

Приводы компакт-дисков очень похожи на проигрыватели компакт-дисков и работают по тем же принципам. По сути, они способны воспроизводить обычные музыкальные компакт-диски через звуковую карту компьютера. Информация, хранящаяся на компакт-диске, представляет собой просто последовательность нулей и единиц. Он может представлять музыкальные звуки, но с таким же успехом может использоваться для хранения информации другого рода. С вычислительной точки зрения, компакт-диск хранит около 600 мегабайт данных. Компакт-диски в значительной степени заменили дискеты в качестве носителя для распространения программного обеспечения. Большинство современных программ слишком длинные, чтобы поместиться на дискету, и у них есть и другие преимущества. На компакт-диск не действуют паразитные магнитные поля, которые могут так легко стереть данные с гибкого диска. Кроме того, производство компакт-дисков намного дешевле, чем дискет, поэтому они идеально подходят для крупномасштабного распространения, например, для обложек компьютерных и других журналов.

Как и жесткие диски, приводы компакт-дисков достаточно быстры, чтобы их можно было использовать в качестве запоминающих устройств для компьютеров, при этом доступ к данным осуществляется прямо с компакт-диска. Основное отличие состоит в том, что компакт-диски являются постоянной памятью (CD-ROM). Однако приводы для записи компакт-дисков можно использовать со специальными дисками CD-R для записи (но не перезаписи) данных и их воспроизведения столько раз, сколько необходимо. Компакт-диски широко используются в мультимедийных технологиях. Диск может хранить текст, компьютерные программы, фотографии и диаграммы, движущиеся изображения и звук. К ним можно получить доступ и загрузить в компьютер практически мгновенно. Очень сложные игры с потрясающей графикой теперь доступны на компакт-дисках, но более серьезные приложения этой технологии включают образовательные и справочные диски.

Архитектура компьютера

Магнитный диск памяти

Память на магнитных дисках используется для реализации жестких дисков, стандартных гибких дисков и гибких дисков высокой плотности (например, дисковода Zip, дисковода Super). Жесткие диски являются наиболее часто используемыми вторыми устройствами памяти из-за их низкой стоимости, высокой скорости и большой емкости. Жесткие диски — это запоминающие устройства, которые позволяют считывать и записывать с магнитных носителей; они состоят из одного или нескольких тонких дисков с магнитным покрытием, позволяющим записывать данные. Поверхность записи разделена на концентрические дорожки, а каждая дорожка разделена на сегменты, называемые секторами. Набор дорожек в данном радиальном положении называется цилиндром. Затем один или несколько дисков устанавливаются на шпиндель и вращаются с постоянной скоростью. Для доступа к данным требуется двухэтапный процесс. Сначала головка чтения/записи перемещается по вращающемуся диску к направляющей дорожке. Затем головка ждет, пока правый сектор не окажется под ней, и выполняется чтение/запись.Описания запоминающих устройств на магнитных дисках даны следующим образом:

Как уже говорилось, жесткий диск является наиболее часто используемым запоминающим устройством. Размер современных жестких дисков может варьироваться от 14 дюймов (используются в старых мэйнфреймах) до 1,8 дюйма (используются в ноутбуках и портативных компьютерах). Наиболее типичный размер, используемый в ПК, составляет 3,5 дюйма, а в ноутбуках - от 1,8 до 2,5 дюйма. Скорость вращения также зависит от используемого интерфейса (подробнее обсуждается в разделе об интерфейсе шины). Для интерфейса встроенной электроники привода (IDE) скорость варьируется от 4500 до 7200 об/мин. Для интерфейса небольших компьютерных систем (SCSI) скорость может достигать 10 800 об/мин. Типичная емкость варьируется от одного гигабайта до десятков гигабайт (1 ГБ равен 230 байтам).

Диск высокой плотности был впервые представлен в 1995 году. Дискеты высокой плотности, хотя и имеют такой же размер, как и стандартные гибкие диски, имеют размер 3,5 дюйма, но работают намного быстрее и имеют в сто раз большую емкость, чем стандартные гибкие диски. дискеты. Одним из примеров является дисковод Zip производства Iomega. Каждый Zip-диск может хранить до 100 МБ данных. Точно так же Imation, дочерняя компания 3 M, также производит Super disk (также известный как LS 120), который может хранить до 120 МБ данных.

Съемный жесткий диск используется в производстве мейнфреймов с 1950-х годов. В то время приводной механизм был очень дорогим; следовательно, разные приложения будут использовать разные съемные диски во время выполнения программы. В 1980-х съемный жесткий диск использовался для резервного копирования. Емкость тогда была 44 Мб. В настоящее время съемные диски бывают различной емкости от одного гигабайта до нескольких гигабайт.

Резервный массив недорогих дисков (RAID) был представлен Дэвидом Паттерсоном и другими исследователями из Калифорнийского университета в Беркли в конце 1980-х годов. Это метод, при котором для хранения данных используются два или более дисков. Данные можно считывать одновременно с более чем одного диска, что повышает производительность. Данные также могут быть разделены между всеми дисками в битах, байтах или блоках. Обычно два или более дисков соединены вместе. Один контроллер можно использовать для подключения дисков, чтобы они работали вместе как один диск. Для дополнительной безопасности можно установить второй интерфейсный контроллер для дублирования дисков и повышения производительности чтения. Основными преимуществами RAID являются повышение надежности и защиты данных в системах хранения данных.

Презентация на тему: " Устройство, которое считывает и записывает данные на магнитный диск или ленту. Для записи поверхность диска или ленты перемещается мимо считывающей/пишущей головки. Путем разрядки." — Транскрипт:< /h2>

2 Устройство, которое считывает и записывает данные на магнитный диск или ленту. Для записи поверхность диска или ленты проходит мимо головки чтения/записи. Разряжая электрические импульсы в соответствующее время, биты записываются в виде крошечных намагниченных точек положительной или отрицательной полярности.

3 Это небольшие области на устройстве хранения. Жесткий диск при форматировании разбивается на дорожки, сектора и кластеры. Треки представляют собой концентрические окружности вокруг диска. Сектора — это сегменты дорожки. Кластеры представляют собой набор секторов. Типичный жесткий диск может иметь 30 или более дорожек и 10 или более секторов на дорожку.

5 Единая дорожка на всех пластинах, составляющих жесткий диск. Время, которое требуется программе или устройству, чтобы найти отдельный фрагмент информации и сделать его доступным для обработки компьютером. Последовательный доступ Относится к чтению или записи записей данных в последовательном порядке, то есть одна запись следует за другой. Прямой доступ Относится к возможности случайного доступа к данным. Это противоположно последовательному доступу. Диски — это носители с произвольным доступом, а ленты — носители с последовательным доступом.

6 Сокращение для интерфейса системы малого компьютера, стандарт параллельного интерфейса, используемый компьютерами Apple Macintosh, персональными компьютерами и многими системами UNIX для подключения периферийных устройств к компьютерам. Интерфейсы SCSI обеспечивают более высокую скорость передачи данных (до 80 мегабайт в секунду), чем стандартные последовательные и параллельные порты. Кроме того, вы можете подключить множество устройств к одному порту SCSI, так что SCSI на самом деле является шиной ввода-вывода, а не просто интерфейсом.

7 Аббревиатура Intelligent Drive Electronics или Integrated Drive Electronics. Интерфейс IDE — это интерфейс для запоминающих устройств, в котором контроллер интегрирован в дисковод или дисковод для компакт-дисков.

8 Serial ATA — это последовательный канал. Один кабель с минимум четырьмя проводами создает двухточечное соединение между устройствами. Скорость передачи для Serial ATA начинается со 150 МБ/с. Одно из основных конструктивных преимуществ Serial ATA заключается в том, что более тонкие последовательные кабели обеспечивают более эффективный поток воздуха внутри форм-фактора, а также позволяют создавать корпуса меньшего размера.

Магнитные диски представляют собой плоские круглые пластины из металла или пластика, покрытые с обеих сторон оксидом железа. Входные сигналы, которые могут быть аудио, видео или данными, записываются на поверхность диска в виде магнитных узоров или пятен на спиральных дорожках записывающей головкой, в то время как диск вращается приводным устройством. Головки, которые также используются для считывания магнитных отпечатков на диске, могут быть с большой точностью расположены в любом месте на диске. Для компьютерных приложений хранения данных набор из 20 дисков (называемый пакетом дисков) устанавливается вертикально на шпиндель приводного устройства. Привод оснащен несколькими головками чтения/записи.

Эти функции дают устройствам с магнитными дисками преимущество перед магнитофонами. Дисковое устройство имеет возможность считывать любой заданный сегмент аудио- или видеозаписи или блока данных без необходимости последовательного прохождения большей части его содержимого; поиск нужной информации на ленте может занять много минут. В магнитном диске прямой доступ к точной дорожке на конкретном диске сокращает время поиска до доли секунды.

Технология магнитных дисков была применена для хранения данных в 1962 году. Случайный доступ к данным, хранящимся на дисках, сделал эти устройства особенно подходящими для использования в качестве вспомогательной памяти в высокоскоростных компьютерных системах. Маленькие гибкие пластиковые диски, называемые дискетами, были разработаны в 1970-х годах. Хотя дискеты не могут хранить столько же информации, как обычные диски, и не могут извлекать данные так же быстро, они подходят для таких приложений, как миникомпьютеры и микрокомпьютеры, где первостепенное значение имеют низкая стоимость и простота использования.

Запись на магнитный диск имеет множество других применений. Офисные диктофоны и транскрибирующие устройства используют этот процесс для хранения голосовых сообщений для последующего использования. Технология магнитных дисков также упростила и улучшила метод, известный как «мгновенный повтор», который широко используется в прямых трансляциях, особенно спортивных событий. Этот метод включает в себя немедленный повторный показ, например, решающей игры в футбольном матче во время прямой трансляции. Видеомагнитофоны изначально использовались для мгновенного воспроизведения, но они оказались слишком громоздкими. В 1967 году компания Ampex разработала специальную видеодисковую машину, которая позволяла находить и воспроизводить нужное действие менее чем за четыре секунды.

Другие магнитные записывающие устройства.

Такие магнитные носители записи, как барабаны и ферритовые сердечники, использовались для хранения данных с начала 1950-х годов. Более поздней разработкой является магнитно-пузырьковая память, разработанная в конце 1970-х годов в Bell Telephone Laboratories.

Вспомогательная компьютерная память, использующая магнитный барабан, работает примерно так же, как магнитные ленты и диски. Они хранят данные в виде намагниченных пятен на соседних кольцевых дорожках на поверхности металлического цилиндра. На одном барабане может быть от одной до 200 дорожек. Данные записываются и считываются головками, расположенными вблизи поверхности барабана, когда барабан вращается со скоростью около 3000 оборотов в минуту. Барабаны обеспечивают быстрый произвольный доступ к сохраненной информации. Они могут извлекать информацию быстрее, чем ленточные и дисковые накопители, но не могут хранить столько же данных, сколько любой из них.

Основная память использует сотни тысяч намагничиваемых ферритовых сердечников, которые напоминают крошечные пончики. Через каждый из сердечников проходят два или более провода, по которым проходят электрические токи, которые намагничивают сердечники либо по часовой стрелке, либо против часовой стрелки. Говорят, что сердечники, намагниченные в одном направлении, представляют 0, а сердечники, намагниченные в противоположном направлении, представляют 1. 0 и 1 соответствуют цифрам двоичной системы, основы для операций цифрового компьютера. Данные сохраняются путем намагничивания массива ядер в определенной комбинации нулей и единиц. Основные блоки памяти обеспечивают чрезвычайно быстрый произвольный доступ к сохраненной информации. В отличие от других магнитных запоминающих устройств, которые должны ждать, пока катушка с лентой размотается или барабаны начнут вращаться, извлечение выполняется просто путем отправки электрических импульсов на определенный массив ядер, содержащих нужные данные. Импульсы меняют направление намагниченности в сердечниках, включая выходные сигналы, соответствующие сохраненным данным.

Магнитно-пузырьковая память более экономична в эксплуатации, чем механическая лента, диск или барабан, и значительно компактнее. Устройство состоит из кусочка синтетического граната размером со спичечный коробок. Он хранит данные в крошечных магнитных доменах цилиндрической формы, называемых пузырьками, которые появляются и исчезают под контролем электромагнитного поля. Наличие и отсутствие пузырьков представляют информацию в бинарной форме почти так же, как два состояния магнитных сердечников. Поскольку каждая крошечная гранатовая микросхема содержит сотни тысяч двоичных разрядов, огромные объемы данных могут храниться в блоке памяти, состоящем из небольшого набора этих микросхем.

Дисковая память исследователя NBS с надрезом отвечает за дизайн RAMAC

Иммигрант из России Джейкоб Рабинов, плодовитый изобретатель в Национальном бюро стандартов (НБС), работал консультантом по услугам разработки компьютеров для государственных учреждений. Когда его попросили спроектировать машину для записи и чтения с листов магнитного материала, он вместо этого предложил использовать диски, которые использовал Поульсен в 1898 году. Индуктивная магнитная головка чтения / записи перемещалась в пространстве между дисками, которые были установлены на шпинделе.

В 1949 году Рабинов построил экспериментальную модель дискового накопителя. У каждого диска на машине была удалена секторная секция, называемая выемкой. Это позволяло перемещать головку чтения/записи с одного диска на другой. Приблизительно 18 дюймов в диаметре каждый диск содержал около 500 000 бит данных. Прототип машины, названный магнитным запоминающим устройством с зубчатым диском, выставлен в зале Рабинова в Национальном институте стандартов и технологий (NIST), Гейтерсбург, штат Мэриленд. В 1951 году он подал заявку на патент на «Магнитное запоминающее устройство», который был выдан в 1954 году. Политика NBS заключалась в том, что изобретения, сделанные в рамках работы служащего, принадлежали правительству. Поскольку иностранные права оставались за изобретателем, Рабинов получил патенты в нескольких зарубежных странах и продал права за пределами США компании Remington-Rand за 15 000 долларов. Remington-Rand никогда не использовала патент.

В поисках лучшего метода, чем перфокарты, магнитные барабаны или ленты для хранения и доступа к информации, команда Рейнольда Джонсона из IBM в Сан-Хосе, Калифорния, включила описание устройства Rainbow в отчет 1953 года «Предложение для быстрого произвольного доступа». Файл." Они приняли концепцию диска в качестве основы для проекта RAMAC, в результате которого в 1956 году был создан первый коммерческий жесткий диск.

Читайте также:

  
• Сколько работает блок питания компьютера
  
• Asrock b450m pro4, какие процессоры он поддерживает
  
• Ipad не распознает внешний жесткий диск
  
• Какие видеокарты поддерживают 3 монитора
  
• Gtx 260, какой блок питания вам нужен