Зовнішні пристрої
Зовнішні запам'ятовуючі пристрої - розділ Освіта, Операційні системи Зовнішні запам'ятовуючі пристрої Призначені для Організації Зберігання .
ВЗП можуть розділятися на дві групи за можливостями доступу до даних, що зберігаються. Перша група - пристрої, апаратно допускають як операції читання, і операції записи. Прикладом пристроїв цієї групи може бути жорсткий диск. Друга група - пристрої, що дозволяють виконувати тільки операції читання даних, наприклад, до цієї групи входять пристрої CD-ROM (compact disk read-only memory), DVD-ROM (digital video/versatile disc read-only memory).
Зовнішні пристрої можуть також підрозділятися напристрої прямого доступу іпристрої послідовного доступу. Розглянемо принципи організації та загальні характеристики пристроїв, що належать кожній із цих груп.
Пристрої послідовного доступу - це пристрої, при доступі до вмісту довільного запису яких "переглядаються" всі записи, що передують шуканій. Розглянемо як приклад ВЗП послідовного доступу пристрій зберігання даних на магнітній стрічці. На магнітній стрічці кожен запис має спеціальні маркери початку та кінця. Також, на кожній стрічці розміщуються маркери початку та кінця стрічки (Рис. 34).
Мал. 34. Магнітна стрічка.
Кожен запис на стрічці має власний логічний номер. У разі запиту на читання запису з номером i виконується наступна послідовність дій:
- пристрій перемотує стрічку до маркеру початку стрічки;
- здійснюється послідовний пошук маркерів початку записів, після знаходження i-го маркера вважається, що пристрій «вийшов» на початок шуканого запису;
- відбувається читання i-го запису.
Пристрій прямого доступу забезпечує виконання операцій читання/запису без зчитування додаткової інформації. Прикладом пристроїв прямого доступу можуть бутимагнітні диски, абодискові пристрої.
Мал. 35. Принцип влаштування магнітного диска.
Магнітні диски є найпоширенішими пристроями зовнішньої пам'яті сучасних комп'ютерів. Розглянемо важливу схему організації магнітного диска (Рис. 35). Пристрій є валом, що обертається з досить високою постійною швидкістю. На валу закріплені диски, поверхні яких покриті матеріалом, здатним на основі магнітоелектричних ефектів зберігати інформацію. Кількість дисків залежить від типу дискового пристрою. Також у дисковому пристрої є система головок читання/запису. Кількість головок відповідає кількості поверхонь дисків і кожна головка може працювати зі своєю фіксованою поверхнею. Усі головки пристрою становлять блок головок магнітного диска. Блок головок може переміщатися від краю поверхонь до центру. Переміщення блоку головок здійснюється дискретно, кожна позиція зупинки головок головок над поверхнями (з урахуванням обертання дисків) утворює циліндр. Таким чином, кожен дисковий пристрій характеризується фіксованою кількістю циліндрів, які відповідають позиціям, на яких може розміщуватись блок головок.
Усі циліндри пронумеровані (0,1. Nцілінд). Умовні лінії перетину циліндрів із поверхнями утворюють доріжки. Доріжки, що відносяться до одного циліндра, пронумеровані (0,1. Доріжки). Доріжки, що належать до однієї поверхні, формують концентричні кола. Всі доріжки розділені на фіксоване для даного пристрою кількість рівних частин секторів.Сектори кожної доріжки пронумеровані (0,1. Nсектор). Початки всіх однойменних секторів лежать в одній площині через вал. При роботі магнітного диска передбачена можливість індикації факту проходу блоку головок через кожну точку початку сектора (це вирішується з використанням механічних або оптичних датчиків секторів), таким чином блок головок завжди може знати, над яким сектором він знаходиться. У кожний момент часу в блоці головок може відбуватися обмін із одним із секторів. Розглянемо приклад виконання операції обміну даними, розміщеними в одному із секторів. Для завдання координат конкретного сектора пристрій управління магнітним диском повинні бути передані:
- Номер циліндра, в якому розташований даний сектор, - Nc;
- Номер доріжки, на якій розміщується сектор, - Nt;
Після отримання координат сектора (Nc, Nt, Ns) виконується така послідовність дій:
- кроковий двигун переміщує блок головок циліндр Nc;
- включається головка читання/запису, що відповідає номеру доріжки Nt;
- як тільки головка читання/запису позиціонується над початком шуканого сектора Ns, запускається виконання операції читання (або запису).
Отже, бачимо, що з виконання операцій обміну з магнітним диском немає читання будь-якої додаткової інформації з диска, тобто. забезпечується "прямий доступ" до інформації.
Продуктивність зовнішнього запам'ятовуючого пристрою - час доступу до інформації, що зберігається - багато в чому визначається наявністю і тривалістю механічних операцій, які необхідно провести при обміні. Так, час обміну з магнітним диском визначатиметься переважно часом висування блоку головок у відповідний циліндр (це час переміщенняблоку головок з початкового положення до циліндра з максимальним номером), а також часом позиціонування головки на початок сектора, з яким здійснюватиметься обмін (це час не більше часу повного обороту валу). Працюючи з магнітною стрічкою механічна складова обміну значно більше, тому магнітні диски є високопродуктивними пристроями і застосовуються для оперативного зберігання оброблюваних даних. Магнітні стрічки використовуються для організації архівування та довготривалого зберігання даних.
Мал. 36. Принцип влаштування магнітного барабана.
Насамкінець зазначимо, що магнітні барабани на сьогодні є певною мірою екзотичними пристроями: вони використовуються в основному лише у великих спеціалізованих високопродуктивних комп'ютерах зазвичай для тимчасового зберігання даних з оперативної пам'яті.
І, нарешті, зазначимо т.зв.пам'ять на магнітних носіях (доменах ). Піддоменом розуміється деяка елементарна одиниця, здатна зберігати свою намагніченість протягом тривалого проміжку часу. Домен може бути намагнічений одним із двох способів (позначені на Рис. 37 або як "плюс-мінус", або як "мінус-плюс").
Мал. 37. Принцип пам'яті на магнітних доменах.
Принцип роботи пристрою пам'яті на магнітних доменах заснований на тому, що під впливом магнітно-електронних ефектів магнітні домени розганяються вздовж треку до деякої постійної швидкості. В іншому принцип роботи даного класу пристроїв нічим не відрізняється від роботи магнітних барабанів. Відповідно, через те, що в даному пристрої немає механічної складової, воно є ще більш високошвидкісним у порівнянні з попередніми.пристроями.
Для зчитування або запису інформації на даний носій пристрій управління включає необхідну голівку, яка за таймером синхронізується з «приходом» початку сектора, що шукається, після чого відбувається обмін зі знайденим сектором.