Технічні засоби ЕОМ
Пристрої, що запам'ятовують, характеризуються двома параметрами:
- обсяг пам'яті розмір у байтах, доступних для зберігання інформації;
- час доступу до осередків пам'яті середній часовий інтервал, протягом якого знаходиться необхідна осередок пам'яті і з неї витягуються дані.
Крім ПЗУ існує енергонезалежна пам'ять CMOS RAM (Complementary Metal - Oxide Semiconductor RAM), в якій зберігаються дані про апаратну конфігурацію ЕОМ: про підключені до ЕОМ пристрої та їх параметри, параметри завантаження, пароль на вхід в систему, поточний час і дата. Живлення пам'яті CMOS RAM здійснюється від батарейки. Якщо заряд батареї закінчується, то настройки, що зберігаються в пам'яті CMOS RAM , скидаються, і ЕОМ використовує стандартні настройки.
ПЗУ і пам'ять CMOS RAM становлять базову систему вводу-виводу (BIOS Basic Input - Output System).
Зовнішні ЗУ
Зовнішні пристрої (ВЗП) призначені для довготривалого зберігання та транспортування інформації. ВЗУ взаємодіють із системною шиною через контролери зовнішніх пристроїв (КВЗУ). КВЗУ забезпечують інтерфейс ВЗП та системної шини в режимі прямого доступу до пам'яті, тобто без участі МП.
ВЗП можна розділити за критерієм транспортування на переносні та стаціонарні.
Переносні ВЗП складаються з носія, що підключається до порту вводу-виводу (зазвичай USB), (флеш-пам'ять) або носія та приводу (накопичувачі на гнучких магнітних дисках, приводи CD і DVD).
У стаціонарних ВЗП носій та привід об'єднані в єдиний пристрій (накопичувач на жорстких магнітних дисках). Стаціонарні ВЗП призначені для зберігання інформації всередині ЕОМ.
Перед першим використанням або у разі збоїв ВЗП необхідно відформатувати записати на носійслужбову інформацію, необхідну надалі під час операцій читання-запису з носія.
Розглянемо три типи ВЗП, розділені за критерієм фізичної основи або технології виробництва носія:
1) магнітні носії;
2) оптичні носії;
Магнітні носії
Магнітні носії засновані на властивості матеріалів перебувати у двох станах: "не намагнічено"-"намагнічено", що кодують 0 і 1. По поверхні носія переміщається головка, яка може зчитувати стан або змінювати його. Запис даних на магнітний носій здійснюється в такий спосіб. При зміні сили струму, що проходить через головку відбувається зміна напруженості динамічного магнітного поля на поверхні магнітного носія, і стан осередку змінюється з «не намагнічено» на «намагнічено» або навпаки. Операція зчитування відбувається у зворотному порядку. Через контакт головки з поверхнею носія через деякий час носій приходить в непридатність.
Розглянемо три типи магнітних носіїв.
1. Накопичувачі на жорстких магнітних дисках (НЖМД; harddisk ? жорсткий диск) є кілька дисків з магнітним покриттям, нанизані на шпиндель, в герметичному металевому корпусі. При обертанні диска швидкий доступ головки до будь-якої частини диска.
У НЖМД може бути до десяти дисків. Їхня поверхня розмічається доріжками (track). Кожна доріжка має власний номер. Доріжки з однаковими номерами розташовані одна над одною на різних дисках утворюють циліндр. Доріжки на диску розбиті на сектори (нумерація починається з одиниці). Сектор займає 571 байт. У тому числі 512 байт відведено для запису даних. 59 байт, що залишилися, відведені під заголовок (префікс), що визначає початок і номер сектора і закінчення (суфікс), де записанаконтрольна сума, необхідна для перевірки цілісності даних, що зберігаються. Сектори та доріжки формуються під час форматування диска. Розмітка секторів залежить від типу диска. Жорсткі диски встановлюються в системному блоці і є основним ВЗП ЕОМ. Об'єм жорстких дисків перевищує 1 Тбайт (2011 р.), а час доступу 0,005-0,03 с.
2. Накопичувачі на гнучких магнітних дисках (НГМД; FDD Floppy Disk Drive) призначені для запису інформації на переносні носії дискети. Дискета є гнучкий диск з магнітним покриттям, поміщений в жорсткий корпус зі шторкою, що відкривається для доступу головки до диска, і прорізом для захисту від запису. Як і у випадку жорсткого диска, поверхня гнучкого диска розбивається на доріжки, які розбиваються на сектори. Сектори та доріжки формуються під час форматування дискети. Дискети можуть бути двох розмірів 5,25 дюймів (133 мм; є застарілим) та 3,5 дюймів (89 мм). Для кожного типу дискети потрібний свій НГМД. Об'єм дискет до 1,44 Мбайт, час доступу 0,065-0,1 с. Нині НГМД витіснено флеш-пам'яттю.
3. Дискові масиви RAID (Redundant Array of Inexpensive Disks - масив недорогих дисків з надмірністю) використовуються для зберігання даних у суперкомп'ютерах (потужних ЕОМ призначених для вирішення великих обчислювальних завдань) і серверах (підключених до мережі ЕОМ, що надають доступ до даних, що зберігаються в них) . Масиви RAID - це кілька накопичувачів на жорстких дисках, об'єднані в один великий накопичувач, що обслуговується спеціальним RAID-контролером. Одна й та інформація зберігається на різних жорстких дисках і при втраті інформації на одному жорсткому диску відновлює її з іншого жорсткого диска. RAID-масиви підтримують технологію Plug and Play, тобтозаміну одного з дисків без зупинки масиву.
Оптичні носії
Оптичні носії є компакт-диски діаметром 12 см (4,72 дюйма) або міні-диски діаметром 8 см (3,15 дюйма).
У центрі компакт-диска знаходиться круглий отвір, що одягається на шпиндель приводу компакт-дисків.
Запис та зчитування інформації на компакт-диск здійснюється головкою, яка може випускати лазерний промінь. Фізичний контакт між головкою та поверхнею диска відсутній, що збільшує термін служби компакт-диска.
Фаза другого пластикового шару, кристалічна або аморфна змінюється в залежності від швидкості охолодження після розігріву поверхні лазерним променем в процесі запису, що виконується в приводі. При повільному охолодженні пластик переходить у кристалічний стан та інформація стирається (записується «0»); при швидкому охолодженні (якщо розігріта лише мікроскопічна точка) елемент пластику перетворюється на аморфний стан (записується «1»). Зважаючи на різницю коефіцієнтів відбиття від кристалічних та аморфних мікроскопічних точок активного шару при зчитуванні відбувається модуляція інтенсивності відбитого променя, що сприймається головкою читання.
Компакт-диск витримує кілька сотень циклів перезапису. Зчитування інформації здійснюється при обертанні компакт-диска з частотою понад 10 000 оборотів/хв.
Залежно від можливості читання/запису, всі компакт-диски можна розділити на три типи:
1) ROM (Read Only Memory) тільки для читання; запис неможливий;
2) R (Recordable) для одноразового запису і багаторазового читання; диск може бути записаний один раз; записану інформацію змінити не можна і вона доступна лише читання;
3 ) RW ( ReWritable ) для багаторазового запису тачитання; інформація на диску може бути багаторазово перезаписана.
Ці типи дисків відрізняються матеріалом, з якого виготовлено другий пластмасовий шар.
Розглянемо види компакт-дисків CD (Compact Disc), DVD (Digital Versatile Disc - цифровий універсальний (багатосторонній) диск) і Blu-Ray, що мають однаковий розмір 4,72 дюйма.
Об'єм CD дорівнює 650 або 700 Мбайт. Музичні диски відносяться до CD та призначені лише для читання з них музики. Час доступу до CD 0,05-0,3 с.
Формат DVD є розвитком CD, їх обсяг складає 4,7 Гбайт за рахунок щільнішого запису. DVD продовжують удосконалюватись. Існує кілька конкуруючих форматів DVD: DVD-, DVD+ та DVD-RAM.
Формат Blu-Ray є подальшим розвитком DVD і дозволяє записувати 25 Гбайт інформації на один шар.
Назви форматів CD та DVD в залежності від можливості читання/запису представлені у таблиці.