Что хранит внешняя память компьютера
Примеры носителей: глиняная табличка, бумага, человеческая ДНК, $USB-Flash$ память.
Рассмотрим устройства хранения информации, называемые также запоминающими устройствами (ЗУ).
К основным параметрам запоминающих устройств относятся:
- информационная ёмкость (бит);
- потребляемая мощность;
- время хранения информации;
- быстродействие.
ЗУ делятся на внешние и внутренние устройства.
Гибкие диски
Дискета – носитель цифровой информации объемом до 2,8 МБ. Представлена подложкой, покрытой окислом с магнитными свойствами и помещённой в полимерный корпус. Данные записываются на дорожки – концентрические ячейки памяти, разделённые на секторы.
Ныне гибкие диски вытеснены другими типами памяти. Накопители на магнитных лентах применяются крайне редко в узкоспециализированных сферах, например, железнодорожные перевозки.
Коротко о главном
В состав компьютера входят внутренняя и внешняя память.
Исполняемая программа хранится во внутренней памяти (принцип хранимой программы).
Информация в памяти компьютера имеет двоичную форму.
Наименьшим элементом внутренней памяти компьютера является бит. Один бит памяти хранит один бит информации: значение О или 1.
Восемь подряд расположенных битов образуют байт памяти. Байты пронумерованы, начиная с нуля. Порядковый номер байта называется его адресом.
Во внутренней памяти запись и чтение информации производятся по адресам.
Машинная программа — множество команд, расположенных в последовательных ячейках памяти.
Внешняя память: магнитные диски; оптические (лазерные) диски — CD, DVD; флеш-память.
Оптические диски и flash-устройства
Одним из распространенных информационных носителей являются сменные оптические диски (название получили из-за принципа записи и чтения). Они отличаются по емкости и производительности. К ним можно отнести следующие:
- CD-R и CD-RW.
- DVD-R и DVD-RW (DVD-5).
- DVD-RAM.
- Blu-ray.
СD-R и CD-RW являются дисками, емкость которых составляет 700 МБайт. На первый можно записать информацию только 1 раз, а второй поддерживает многократную запись. На DVD-R и DVD-RW можно записывать данные объемом до 4,45 ГБ (фирма-производитель указывает емкость 4,7 ГБ). Второй поддерживает многократную запись. Оптические DVD бывают следующих модификаций:
- DVD-9: двухслойный односторонний (8,5 ГБ).
- DVD-10: двухсторонний (9,4 ГБ).
- DVD-14: двухсторонний с тремя информационными слоями (на одной — один, а на второй — два слоя). Его емкость составляет 13,2 ГБ.
- DVD-18: две стороны и два слоя (17 ГБ).
DVD-RAM — отдельная группа носителей (4,7 и 9,4 ГБ), позволяющая просто копировать информацию с помощью обыкновенного проводника. Диски типа Blu-ray классифицируются следующим образом:
- HD DVD-R: записывается только 1 раз. Бывают однослойными и двухслойными (15 ГБ и 30 ГБ соответственно).
- HD DVD-RW поддерживает многократную запись (15 ГБ и 30 ГБ).
- ВD-R: одноразовый (25 и 50 ГБ).
- ВD-RЕ: многократная запись (25 и 50 ГБ).
Флеш-память (карта памяти) — носитель информации, позволяющий хранить некоторые данные в микросхемах. Они не имеют в своем составе частей, которые двигаются. Такая конструктивная особенность обеспечивает высокую степень надежности хранения. Применяется в мобильных устройствах и в автономном виде (пример — обыкновенная «флешка»).
Карта памяти вставляется в специальное устройство для считывания или USB-порт. Они поддерживают такие объемы информации: 2, 4, 8, 16, 32, 48 и 64 ГБ. Недостатком является отсутствие единого стандарта, подходящего не под все порты и накопители.
Таким образом, внешняя применяется для расширения внутренней памяти. Она позволяет сохранять данные и переносить на другие ЭВМ.
Внешние устройства хранения информации
Внешними являются устройства хранения информации, которые можно отсоединить от ПК и перенести на другой.
Главный недостаток: низкая скорость работы в отличие от внутренних устройств. Внешняя память предназначена для длительного хранения данных.
Накопители на гибких магнитных дисках (НГМД) уходят в прошлое. Выполнены в виде дискет двух форматов: $5.25''$ или $3.5''$. Максимальная емкость дискет формата $5.25'' – 1,2$ Мб, в настоящее время не используются. Максимальная емкость дискет формата $3,5'' – 2,88$ Мб, но самым распространенным форматом были дискеты емкостью $1,44$ Мб.
Накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД) являются наиболее совершенными и сложными устройствами современных ПК. Такие диски могут хранить большие объемы, которую могут передавать с большой скоростью. Несмотря на эволюцию жестких дисков, основные принципы их работы практически не изменились.
Плюсы:
- крепкий корпус;
- надежность;
- ударопрочные вставки;
- тихая работа.
Носители и устройства внешней памяти
Устройства внешней памяти — это устройства чтения и записи информации на внешние носители. Информация на внешних носителях хранится в виде файлов. Что такое файлы, вы подробнее узнаете позже.
Важнейшими устройствами внешней памяти в современных компьютерах являются накопители на магнитных дисках (НМД), или дисководы.
Принцип магнитной записи был изобретен в 20-х годах прошлого столетия. Тогда появились акустические магнитофоны, которые позволяли записывать на магнитную ленту речь, музыку, а затем воспроизводить записанные звуки. Первым видом устройств внешней памяти на ЭВМ были накопители на магнитной ленте — аналоги акустических магнитофонов.
Современный НМД работает аналогично магнитофону. На поверхности диска, покрытой тонким ферромагнитным слоем, записывается двоичный код: намагниченный участок — единица, ненамагни- ченный — нуль. При чтении с диска эта запись превращается в нули и единицы в битах внутренней памяти.
К магнитной поверхности диска подводится записывающая головка (рис. 2.6), которая может перемещаться по радиусу. Во время работы НМД диск вращается. В каждом фиксированном положении головка взаимодействует с круговой дорожкой. На эти концентрические дорожки и производится запись двоичной информации.
Другим видом внешних носителей являются оптические диски (другое их название — лазерные диски). На них используется не магнитный, а оптико-механический способ записи и чтения информации.
Сначала появились лазерные диски, на которые информация записывается только один раз. Стереть или перезаписать ее невозможно. Такие диски называются CD-ROM — Compact Disk-Read Only Memory, что в переводе означает «компактный диск — только для чтения». Позже были изобретены перезаписываемые лазерные диски — CD-RW. На них, как и на магнитных носителях, хранимую информацию можно стирать и записывать заново.
Носители, которые пользователь может извлекать из дисковода, называют сменными.
Наибольшей информационной емкостью из сменных носителей обладают лазерные диски типа DVD (Digital Versatile Disk — универсальный цифровой диск). Иногда их называют видеодисками. Объем информации, хранящейся на DVD, измеряется в гигабайтах. Видеофильмы, записанные на DVD, можно просматривать с помощью компьютера, как по телевизору.
Сравнительно новым видом устройств внешней памяти является флеш-память. Устройство флеш-памяти подключается к компьютеру через универсальный разъем USB.
Внешняя память компьютера: что это такое
В отличие от внутренней, энергонезависимая, постоянная или внешняя память служит для долговременного хранения цифровой информации. Данные из неё не удаляются даже после отключения электропитания, могут находиться на накопителе продолжительное время (годами). Она не связана с центральным процессором напрямую, взаимодействует с ним посредством иных устройств, соединённых с материнской платой.
Внешняя память (ВП) ещё называется внешними запоминающими устройствами (ВЗУ) или накопителями.
Отзывы
Объем у диска такой, что все остальные особенности несущественны. Отлично подходит для записи на него фильмов и сериалов в стандарте 1080р. Скорости достаточно для просмотра на большом экране. Но ценник в WD могли бы и снизить.
Отзывы
Надежный съемный жесткий диск, который работает быстро. Для хранения файлов он точно подходит. Сопрягается с телевизорами. Без проблем определяется на ПК с разными ОС. Но шнур хотелось бы подлиннее.
Переносной внешний диск SSD Seagate Expansion Portable Drive 500 ГБ
- SSD диск;
- емкость 500 ГБ;
- формат 2.5”;
- USB-порт для подключения.
Переносной твердотельный накопитель размером в полтерабайта, обеспечивающий быстрое функционирование при чтении или записи. Из-за своей конструкции мало чувствителен к падениям и другим механическим воздействиям. Накопитель основан на микросхемах с памятью 3D NAND. Это обеспечивает высокую надежность и скорость.
Плата с чипами помещена в тонкий корпус с определенной степенью защиты. С устройствами портативник взаимодействует при помощи USB стандарта 3.0. Диск поддерживает данный интерфейс. Интегрированный контроллер способен выдать приличную скорость при соответствующих условиях. Производитель положил шнур для подключения к девайсам в комплект.
Внутренние устройства хранения информации
Внутренними являются устройства хранения информации, непосредственно встроенные в системную плату ПК.
Главное достоинство: является скорость обработки информации.
Оперативная память (Random Access Memory – RAM, Оперативное Запоминающее Устройство – ОЗУ) – устройство хранения информации и программ, которые управляют процессом обработки информации.
Информация хранится в оперативной памяти только во время работы ПК (пока компьютер включен).
Кэш-память (Cash) – устройство хранения информации с очень коротким временем доступа к данным, встроенное в микросхему. Стандартный размер $256$ Кб или $512$ Кб, в мощных компьютерах до $1$Гб и выше.
CMOS-память (Complementary Metal – Oxide Semiconductor) – устройство для длительного хранения информации о конфигурации и настройке ПК (например, о дате, времени, паролях), в том числе и при выключенном питании ПК. Выполнена в виде специальной электронной схемы со средним быстродействием и очень низким энергопотреблением. Питается $CMOS$-память от специального аккумулятора (батарейки), который установлен на материнской плате. Это полупостоянная память.
BIOS (Basic Input/Output System – базовая система ввода-вывода) – постоянная память, в которую данные занесены при ее изготовлении.
$BIOS$ содержит функции для управления устройствами ПК, их тестирования при включении питания и осуществления начального этапа загрузки операционной системы ПК. В $BIOS$ содержится также программа настройки конфигурации компьютера, с помощью которой можно установить некоторые характеристики устройств ПК.
Внешние накопители используются там, где обычные флешки не могут быть применены (к примеру, для просмотра фильмов в Full HD качестве на телевизоре). Они используются для хранения личной информации.
Однако не все представляют, как выбрать внешний жесткий диск для хранения данных. А ведь есть ряд важных критериев, которые влияют на качественную работу винчестера. Мы подобрали список основных параметров, определиться с которыми нам помогал Евгений Зорин , консультант магазина электроники «TechSpace».
Перед тем, как решить, какой внешний жесткий диск лучше выбрать, следует определиться с видом и оптимальным объемом накопителя. Также есть ряд технических критериев, которые влияют на надежность работы винчестера.
Их мы и коснемся в нашей статье, а перед этим рассмотрим топ, в который мы включили лучшие устройства. В рейтинг вошли модели HDD и SSD:
Оптические диски
К устаревшей внешней памяти относятся компакт-диски – полимерные накопители 120 мм в диаметре и толщиной 1,2 мм с одним либо несколькими светоотражающими слоями. Для записи и считывания информации применяется дисковод или оптический привод. В зависимости от типа накопителя, может вмещать до 50 ГБ (трёхслойные) или 100 ГБ (четырёхслойные).
Различаются неперезаписываемые носители – обозначаются буквой R (ROM – от read) и перезаписываемые – RW (rewritable). Информация на первые записывается один раз и не меняется. Вторые можно одно- или многократно очищать от данных, дописывать их. Также оптические накопители разделяют по типу носителя: CD, DVD, Blu-ray.
Вопросы и задания
1. Какие возможности человека воспроизводит компьютер?
2. Перечислите основные устройства, входящие в состав компьютера. Какое назначение каждого из них?
3. Опишите процесс обмена информацией между устройствами компьютера.
4. Что такое компьютерная программа?
5. Чем отличаются данные от программы?
6. Подготовьте доклад о принципах, сформулированных фон Нейманом.
Компьютерная память
Основные темы, параграфа:
- внутренняя и внешняя память;
- структура внутренней памяти компьютера;
- программа в памяти компьютера;
- носители и устройства внешней памяти.
Изучаемые вопросы:
- Компьютер как модель человека, работающего с информацией.
- Схема информационного обмена в компьютере.
- Отличие программы и данных.
- Отличие внутренней и внешней памяти компьютера.
- Принцип двоичной кодировки информации.
- Структура внутренней памяти компьютера, её свойства.
- Носители и устройства внешней памяти.
Основные характеристики и критерии выбора винчестера
Многие не знают, как правильно выбрать съемный жесткий диск из многообразия доступных моделей. Это потому, что пользователи не понимают, на какие характеристики стоит смотреть в первую очередь. Естественно, сначала нужно выбрать тип девайса (HDD или SSD). А потом уже смотреть на параметры, отличающие хороший внешний винчестер:
- 2.5 или 3.5 дюйма . Производители выпускают внешние накопители в двух форм-факторах: 2.5 и 3.5 дюйма. Выбор внешнего HDD по этому параметру должен основываться на ваших предпочтениях. Ведь модели на 2.5 более компактны. Но учтите, что большие объемы (вроде 5 ТБ и выше) могут быть доступны только в полноразмерных дисках. У формата 2.5” этот показатель ограничен двумя терабайтами.
- Портативный или стационарный . Этими терминами обозначаются разновидности дисков с разным типом питания. К портативным относятся те, что получают необходимую энергию из порта USB, который также используют для передачи данных. Стационарным же требуется отдельное питание. Это может быть еще один разъем USB или даже стандартная розетка. Однако дополнительное питание чаще всего встречается у моделей с большими объемами.
- Объем накопителя . Вот здесь уже все построено на потребностях пользователя. Если вам нужен накопитель для хранения фильмов и их просмотра, то лучше выбирать модели от 2 ТБ. Ведь ролики в качестве 1080p занимают много места. А если вы отводите портативнику роль файлохранилища с данными разного типа, то достаточно будет и полтерабайта. Но приобретать варианты со меньшим значением нет никакого смысла.
- Кэш (для HDD) . В кэш на диске помещаются файлы, которые нужно быстро скопировать или передать. Это своеобразный буфер жесткого диска. Он основан на флеш-памяти. Потому является намного быстрее механического HDD. Объем кэша во внешних HDD может варьироваться от 8 до 64 МБ. Чем его больше, тем быстрее будут передаваться файлы. Однако есть одно но: все это справедливо только для маленьких файлов. При передаче больших объемов никакой разницы не будет, так как они просто не поместятся в кэш.
- Скорость шпинделя (для HDD) . Что это такое? Шпиндель – это часть механического винчестера, на котором крепится магнитный диск. Данный показатель влияет на общую скорость работы портативника. Чем быстрее вращается шпиндель, тем быстрее передаются файлы на винчестер. У большинства моделей это значение равно 5400 RPM. Но можно встретить варианты с 7200 оборотами в минуту. Только учтите, что с такой скоростью накопитель будет больше греться. Мы можем посоветовать выбрать диск на 5400 оборотов. Разница минимальна, но срок службы получится больше. Да и шуметь диск не будет.
- Интерфейс подключения . Практически все производители уже перешли на стандарт USB редакции 3.0. Он обеспечивает высокие скорости при обмене файлами и выдает большее напряжение для питания. Но встречаются еще модели со стандартом 2.0. Их нужно избегать, так как толку от таких накопителей не будет. Существуют варианты с экзотическими интерфейсами: Thunderbolt и FireWire. Они актуальны только в том случае, если у вас компьютер от Apple. В другой технике они встречаются редко.
- Работа с ОС . Вообще, портативник должен легко определяться в любой операционке. С Windows и Mac OS у производителей обычно проблем нет. Но если у вас установлен Linux, то стоит уточнить, сможет ли выбранный накопитель нормально работать с такой операционкой. Ведь для Linux просто может не быть драйверов. Если диск и будет работать, то повышенной скорости от него можно не ждать.
- Защищенный корпус . Иногда встречаются портативники в защитном корпусе. Такие устройства надежно защищены от внешних воздействий. Особенно нуждаются в противоударном корпусе механические диски. В некоторых случаях можно даже встретить варианты с полной защитой от воды. Если вы будете носить диск с собой вежде, то стоит подумать о приобретении именно такой модели.
Минусы:
Вопросы и задания
2. Что такое принцип хранимой программы?
3. В чем заключается свойство дискретности внутренней памяти компьютера?
4. Какие два значения имеет слово «бит»? Как они связаны между собой?
5. В чем заключается свойство адресуемости внутренней памяти компьютера?
6. Что представляет собой машинная программа? Какая информация содержится в команде программы?
7. Назовите устройства внешней памяти компьютера и сделайте их фотографии.
8. Какие типы оптических дисков вы знаете?
Минусы:
Минусы:
Выбираем фирму: список лучших производителей
У пользователей возникает резонный вопрос: какой фирмы выбрать внешний накопитель? Компаний, выпускающих подобные продукты довольно много. Среди них есть крупные бренды и известные только узкому кругу пользователей марки.
Лучшие производители:
- Western Digital . Известная компания, производящая накопители уже очень давно. За плечами у фирмы солидный опыт и целый список новых технологий. Портативники от WD отличаются качеством и надежностью. Советы пользователей в отзывах дают понять, что бренд действительно заслуживает доверия.
- Seagate . Еще один лидер в мире жестких дисков. Еще 20 лет назад компания выпускала невероятно надежные HDD серии Barracuda, которые у многих живы до сих пор. Портативные накопители тоже получаются отличными. Они быстро работают, выдерживают любые нагрузки и отличаются долговечностью.
- Toshiba . Японская компания освоила выпуск жестких дисков уже давно. Теперь ее продукция пользуется заслуженным уважением пользователей. Главное отличие внешних HDD от этой фирмы – исключительная надежность.
- Samsung . На данный момент компания специализируется на SSD. В них устанавливают доработанную память 3D NAND и контроллеры собственного производства. В результате получаются быстрые, надежные и качественные портативные накопители.
- SanDisk . Этой компании принадлежит десяток патентов, связанных с накопителями и дисками. Классические HDD производитель не выпускает, но вот внешние SSD получаются отменными. Ведь используются современные технологии.
- ADATA . Специализация компании – карты памяти и USB флешки. Но относительно недавно фирма занялась твердотельными дисками. В том числе внешними. Устройства от ADATA обеспечивают высокую скорость. Но процент заводского брака почему-то велик.
- Lacie . Конек этого производителя – защищенные портативники с набором различных интерфейсов. Есть модели с полной защитой от воды в противоударном корпусе с поддержкой передачи файлов по USB, Thunderbolt и FireWire. При этом качество продуктов достаточно высокое. А пользователи говорят, что по надежности внешние накопители от этой компании сопоставимы с продуктами от Seagate.
Что такое данные и программа
И все-таки нельзя отождествлять «ум компьютера» с умом человека. Важнейшее отличие состоит в том, что работа компьютера строго подчинена заложенной в него программе, человек же сам управляет своими действиями.
В памяти компьютера хранятся данные и программы.
Данные — это обрабатываемая информация, представленная в памяти компьютера в специальной форме.
Программа — это описание последовательности действий, которые должен выполнить компьютер для решения поставленной задачи обработки данных.
Если информация для человека — это знания, которыми он обладает, то информация для компьютера — это данные и программы, хранящиеся в памяти. Данные — это «декларативные знания», программы — «процедурные знания» компьютера.
Плюсы:
- объем 2 Тб;
- интерфейс 500 мегабит;
- антивибрационные прокладки;
- низкая температура;
- сигнальный светодиод;
- шнур в коробке.
Электронное приложение к уроку
Вернуться к материалам урока | |
Презентации, плакаты, текстовые файлы | Ресурсы ЕК ЦОР |
Видео к уроку |
Cкачать материалы урока
Одними из важнейших элементов цепочки считаются внутренняя и внешняя память компьютера. Однако не всегда их можно отличить друг от друга, поскольку необходимо получить некоторые знания в этой области. Следует разобрать основные девайсы (устройства) для хранения информации, их назначение и характеристики.
Программа в памяти компьютера
Несколько последовательно расположенных байтов памяти образуют ячейку памяти, адресом которой является адрес младшего байта, т. е. байта с наименьшим номером. На рисунке 2.4 показан принцип адресации на примере 4-байтовых ячеек памяти.
Одна ячейка памяти может хранить одну команду программы или элемент данных, обрабатываемых программой (например, число). Машинная программа — это множество команд, расположенных в последовательных ячейках памяти (рис. 2.5).
Команда программы состоит из операционной части — кода операции и адресной части — адресов размещения в памяти обрабатываемых данных. Код операции определяет действие, выполняемое процессором по команде. Работа процессора заключается в автоматическом выполнении последовательности команд программы до ее завершения (команды остановки).
Внешняя память
Устройства внешней памяти состоят из двух элементов — носителей и накопителей. С помощью первых осуществляется перенос данных с одного компьютера на другой. Вторые используются для считывания информации с первых. Какие носители информации относятся к внешней памяти, зависит от установленных накопителей на компьютере.
Другое определение ВЗУ, которое можно найти в учебниках по информатике, — область для хранения данных, неиспользуемых в RAM. Микропроцессор не работает напрямую с ВЗУ, поскольку оно является очень медленным. Информация загружается в ОЗУ, а затем в кеш-память, и обрабатывается. Затем результат попадает в RAM. После этого информация записывается на носитель.
Накопители отличаются конструктивной особенностью, емкостью поддерживаемых носителей, скоростью считывания и записи данных. Специалисты выделяют виды внешней памяти компьютера на следующих магнитных и оптических носителях:
- Гибкие.
- Жесткие.
- Оптические.
- Flash (флешки).
Первый тип не используется на современных компьютерах, поскольку дискеты обладают очень маленьким объемом. Второй тип предназначен для подключения винчестера. Он еще называется контроллером жестких дисков. Информация передается через специальный шлейф, с помощью которого осуществляется управление девайсом.
Дисковод для компакт-дисков предназначен для чтения и записи информации. Процедура осуществляется с помощью головки со специальным лазером. Четвертый накопитель является универсальным портом (USB). Он необходим для подключения разнообразных устройств, поддерживающих его. На южном мосте есть специальная микросхема. Она осуществляет опознавание flash-носителя, «превращая» его в логический диск для дальнейшей работы. Последний накопитель предназначен для чтения и записи данных на оптический диск большой емкости (от 25 до максимальной в 128 ГБ).
Отзывы
Маленький и легкий SSD, который подходит для ноутбука. Обеспечивает высокую скорость при записи и чтении файлов. Греется умеренно. Проблем с надежностью нет. 500 Гб достаточно даже для фильмов.
§5. Назначение и устройство компьютера
§6. Компьютерная память
Назначение и устройство компьютера
Основные темы, параграфа:
- что общего между компьютером и человеком;
- какие устройства входят в состав компьютера;
- что такое данные и программа;
- принципы фон Неймана.
Изучаемые вопросы:
- Компьютер как модель человека, работающего с информацией.
- Схема информационного обмена в компьютере.
- Отличие программы и данных.
- Отличие внутренней и внешней памяти компьютера.
- Принцип двоичной кодировки информации.
- Структура внутренней памяти компьютера, её свойства.
- Носители и устройства внешней памяти.
Какие устройства входят в состав компьютера
Информационная деятельность человека делится на составляющие:
• прием (ввод) информации;
• запоминание информации (сохранение в памяти);
• процесс мышления (обработка информации);
• передача (вывод) информации.
В состав компьютера входят устройства, выполняющие аналогичные функции:
• устройства ввода;
• устройства запоминания — память;
• устройство обработки — процессор;
• устройства вывода.
В ходе работы компьютера информация через устройства ввода попадает в память; процессор извлекает из памяти обрабатываемую информацию, работает с ней и помещает в память результаты обработки; полученные результаты через устройства вывода сообщаются человеку.
Чаще всего в качестве устройства ввода используется клавиатура, а устройства вывода — монитор или принтер (устройство печати).
Разновидности внешней памяти
В зависимости от принципа записи, хранения и считывания информации ВЗУ разделяются на механические и немеханические. К механическим внешним запоминающим устройствам (внешней памяти) относятся накопители на гибких (FDD, дискеты), жёстких (винчестеры, HDD) и оптических носителях.
Ко вторым – устройства без механических частей – флеш-память. По способу чтения/записи внешняя память бывает: оптической, магнитной и комбинированной. Она характеризуется: объёмом, стоимостью за гигабайт, долговечностью, надёжностью, временем доступа, скоростью чтения и записи.
Типы внешних жестких дисков и принцип работы
Существуют определенные виды внешних накопителей. Они отличаются характеристиками, структурой и принципом работы. Различные типы внешних жестких дисков стоит изучить для того, чтобы выбрать подходящий продукт. Иначе можно сделать ошибку и купить не то, что требуется.
Вот какие бывают портативные хранилища файлов:
- HDD . Классические жесткие диски механической конструкции. В их основе лежит магнитный диск со считывающей головкой. Диск вращается на шпинделе, голова считывает данные и передает из на контроллер. А последний уже передает сведения на компьютер, либо другое устройство. Таков принцип работы HDD. Для портативных накопителей подобного типа предусмотрены корпусы с прокладками, гасящими силу удара. Объемы накопителей могут быть разными: от 300 ГБ до нескольких терабайт. Эти устройства являются самыми доступными среди портативников.
- SSD . Как называется внешний жесткий диск, выдающий большую скорость при работе с любыми файлами? Твердотельный накопитель (SSD). В их основе лежит плата с распаянной на ней памятью в виде микросхем. Количество чипов варьируется в зависимости от объема диска. Размеры таких устройств могут быть миниатюрными. Актуальный тип памяти для подобных девайсов – 3D NAND. Остальные (MLC, TLC) уже устарели. Чаще всего используются контроллеры с поддержкой интерфейса USB версии 3.0. Реже встречаются модели, способные работать с USB 3.1 или Thunderbolt. Самый большой объем портативного диска – 2 терабайта.
- SSHD . В классе портативных устройств встречаются редко. Это гибридные накопители. Основной объем у них находится на магнитной пластине (как в HDD). Считывание происходит при помощи механической головки. Но есть также плата с распаянной на ней флеш-памятью. Она используется для хранения кэша. В портативном сегменте такие накопители почти не встречаются потому, что в них нет смысла. Память для кэша нужна только при работе в компьютере: туда помещаются данные запуска операционки и программ.
Назначение основных узлов
Микропроцессор — устройство, которое предназначено для обработки информации, управления сопряжением и обменом между другими устройствами. Выполнен на одной интегральной микросхеме, состоящей из множества полупроводниковых элементов (транзисторов). Следует отметить, что CPU работает только с логическими устройствами.
Материнская плата — важный элемент любого компьютера, ноутбука, нетбука и прочих smart-устройств. Логической единицей являются чипсеты, которые называются северным и южным мостами. К первому подключаются только быстродействующие устройства: CPU, оперативная память, видеокарта и внутренняя шина для сопряжения с южным мостом. К последнему подключены все остальные девайсы. Необходимо отметить, что на материнской плате есть микросхема, отвечающая за связь устройств. Она «конвертирует» физические девайсы в логические — дает соответствующие прерывания, по которым и происходит сопряжение.
Следующим элементом является внутренняя память. Она предназначена для непосредственной обработки данных и выдачи конечного результата. Иными словами, это память, с которой работает микропроцессор. Ее можно классифицировать следующим образом: энергозависимый и энергонезависимый виды. К первому можно отнести оперативную память или оперативное запоминающее устройство, а также кеш-память. В некоторой литературе можно встретить и сокращение RAM, которое расшифровывается Random Access Memory. При выключении питания ее содержимое уничтожается.
Кеш-память бывает первого и второго уровней. Находится она в микросхеме CPU. В некоторых источниках можно найти информацию о кеше третьего уровня. Однако этот тип получен программным путем из RAM. Необходимо отметить, что кеш-память работает быстрее RAM. Именно с ней и взаимодействует микропроцессор. Постоянная память или CMOS в BIOS предназначена для постоянного хранения информации. Она запитана от автономного источника питания. Видеоадаптер предназначен для кодирования и декодирования графической информации.
Внешний HDD диск Toshiba Canvio Ready 1 ТБ
- размер 2.5”;
- 5400 об./мин;
- USB-порт для подключения;
- интерфейс 500 мегабит.
Портативник с местом на установленной магнитной пластине в 1 ТБ, подходящий как для компьютера, так и для телевизора. С этими девайсами он взаимодействует при помощи USB. Шпиндель в нем крутится на скорости 5400 об./мин, что обеспечивает бесшумное функционирование при чтении или копировании. Интегрированный контроллер обеспечивает передачу файлов на скорости 500 Мб/сек при идеальных условиях (в теории).
Диск помещен в кожух из качественного пластика и соответствует классическому формату 2.5”. Весит устройство всего 175 грамм. Внутри корпуса располагаются специальные противоударные прокладки. Есть также материал, препятствующий вибрации. В комплекте с накопителем идет кабель USB, но довольно короткий.
Общие сведения
Персональный компьютер является сложным устройством, состоящим и некоторых элементов, связанных между собой и выполняющих определенные функции по обработке информации. Он состоит из таких девайсов:
- Микропроцессор (центральный микропроцессор — CPU).
- Материнская плата.
- Видеоадаптер.
- Дополнительные устройства.
Следует отметить, что монитор или другое средство отображения видеоинформации необходимы только для пользователя, поскольку компьютер может работать и без них. Перечень устройств, без которых он не сможет функционировать, следующий: блок питания, CPU, материнская плата, видеоадаптер, оперативная память и контроллер жестких дисков.
Конструктивная особенность
Основными частями винчестера являются гермозона и электрическая плата (блок электроники). Первая часть состоит из корпуса (прочный сплав), считывающего механизма (головки и устройство позиционирования), дисков и двигателя шпинделя. Внутри нее отсутствует вакуумное пространство, поскольку производители наполняют область очищенным воздухом без примесей воды или азотом.
Давление выравнивается при помощи специального фильтра с мембраной для избежания деформации во время полета в самолете или перегрева. Если в гермозону попали мелкие частички, то при вращении они попадают в пылеулавливатель. Головки состоят из сплава на основе алюминия. Диски покрыты ферромагнетиком (сплав окиси железа, марганца и т. д. ) и изготавливаются из прочного металлического сплава. Фирма IBM делала их также из пластика и стекла, но модели оказались недолговечными. Количество пластин зависит от емкости устройства.
Закрепляются магнитные диски на оси, которая называется шпинделем. Она вращается со скоростью от 5200 до 15000 об/мин. Если диски еще не набрали соответствующих оборотов, то головки находятся в парковочной зоне. Вращение происходит при помощи вентильного электродвигателя. Между магнитными пластинами находится сепаратор в виде диска из пластика или алюминия. Он применяется для стабилизации потока воздуха или газа.
Устройство позиционирования — соленоидный электродвигатель малоинерционного типа. Блок электроники состоит из таких элементов: постоянного запоминающего устройства (ПЗУ), буфера (памяти), блоков управляющего сигнала, интерфейса и цифровой обработки сигнала. В ПЗУ находятся информация о модели и программы, которые управляют работой блоков.
Буферная память предназначена для увеличения быстродействия. Блок управляющего сигнала принимает и обрабатывает информацию от различных датчиков (скорость вращения, противоударный акселерометр, давления, температуры, свободных падений и угловых ускорений).
Блок интерфейса осуществляет сопряжение между элементами винчестера и компьютером. Кодирование и декодирование информации осуществляется узлом цифровой обработки.
Жесткий диск
Винчестер или накопитель на жестких магнитных дисках — сложное устройство с записью магнитного типа для хранения данных и произвольного доступа к ним. Им оснащены практически все компьютеры. Запись происходит на жесткие стеклянные или алюминиевые пластины. Они покрыты слоем материала, имеющего ферромагнитные свойства. Диск может содержать одну или две пластины, размещенные на одной оси или шпинделе. Между ними размещены считывающие головки.
При быстром вращении шпинделя образуется поток воздуха. Следовательно, головки не касаются поверхности ферромагнетика. Расстояние между ними равно 10 нм (10^(-9) = 0,00000001 м.). Если диск не работает, то они находятся у шпинделя и не касаются магнитной поверхности. При аварийном отключении электроэнергии устройство считывания, благодаря использованию конденсаторных блоков, отводится на безопасное расстояние. Конденсаторы служат для накопления электрического заряда определенной емкости, которой хватает для правильного завершения работы винчестера.
Носитель информации находится внутри компьютера. Он совмещен с накопителем и электронной платой, которая называется вспомогательным контроллером.
Внутренняя и внешняя память
Работая с информацией, человек пользуется не только своими знаниями, но и книгами, справочниками и другими внешними источниками. В главе I «Человек и информация» было отмечено, что информацию можно хранить в памяти человека и на внешних носителях. Заученную информацию человек может забыть, а записи сохраняются надежнее.
У компьютера тоже есть два вида памяти: внутренняя (оперативная) и внешняя (долговременная) память.
Внутренняя память — это электронное устройство, которое хранит информацию пока питается электроэнергией. При отключении компьютера от сети информация из оперативной памяти исчезает. Программа во время ее выполнения хранится во внутренней памяти компьютера.
Сформулированное правило относится к принципам Неймана. Это правило называют принципом хранимой программы.
Внешняя память — это различные магнитные носители (ленты, диски), оптические диски, флеш-карты памяти. Сохранение информации на внешних носителях не требует постоянного электропитания.
В современных компьютерах имеется еще один вид внутренней памяти, который называется постоянным запоминающим устройством — ПЗУ. Это энергонезависимая память, информация из которой может только читаться.
На рисунке 2.2 показан состав устройств компьютера. Стрелки указывают направления информационного обмена.
Флеш-память
- Твердотельные накопители (SSD) – замена для жёстких дисков.
- Флешки – используются для переноса информации между компьютерами, её хранения, например цифровых ключей.
- Флеш-карты – применяются для хранения данных на цифровой технике: фотоаппараты, камеры, видеорегистраторы, телефоны, планшеты.
Преимущества флеш-памяти над HDD:
- Скорость считывания и записи до десятка раз выше.
- Надёжность – менее подвержена потерям данных при облучении электромагнитными полями, падении накопителя.
- Отсутствие механики – не шумит.
- Экономичность – потребляют меньше энергии.
Из недостатков на данный момент отметим:
- Стоимость одного гигабайта – обходится дороже HDD в разы, но ситуация постоянно улучшается.
- Объём – для HDD в основном 1-2 ТБ, для SSD – 256-512 ГБ.
Компактность большой роли не играет. Ограниченный срок службы ячейки ранее относился к недостаткам, с развитием технологий количество циклов перезаписи перестало быть проблемой.
Преимущества:
- микросхемы 3D NAND;
- интерфейс USB версии 3.0;
- малый вес;
- 500 гигабайт;
- тонкий корпус;
- ударопрочность.
Другие девайсы
Основной функцией внешней памяти компьютера является способность к автономному и долговременному хранению данных на разнообразных носителях, которые являются энергонезависимыми. Основным отличием от внутренней памяти является быстродействие. Звуковая карта позволяет получать сигналы слышимого диапазона, т. е. можно слушать музыку, смотреть фильмы и играть в игры.
Сетевой адаптер позволяет осуществлять обмен информацией между другими компьютерами. Блок питания подает электрическую энергию на основные узлы. Внешние устройства расширяют возможности ЭВМ. К ним относятся следующие девайсы: мышь, клавиатура, монитор, веб-камера, принтер и т. д. Корпус предназначен для защиты устройств от механических повреждений, воды и перегрева (обеспечивает вентиляцию).
Готовые работы на аналогичную тему
Стримеры – устройства, предназначенные для записи информации на магнитную ленту. По принципу действия стримеры очень похожи на кассетный магнитофон: данные записываются на магнитную ленту, которая протягивается мимо головок. Возможности технологии сильно ограничены физическими свойствами носителя по емкости и по скорости.
Недостатки использования стримера:
- слишком большое время доступа к данным при чтении (во много раз превышает время доступа жестких дисков);
- емкость не превышает нескольких Гб, что меньше емкости современных жестких дисков.
Оптические диски.
CD (Compact Disc) – оптический носитель информации. Стандартный объем $700$ Мб. Запись и считывание информации осуществляется с помощью лазера.
DVD (Digital Versatile Disk) – оптический многоцелевой цифровой диск. Существуют односторонние и однослойные $DVD$ (стандартный объем $4,7$ Гб), а также двухсторонние или двухслойные диски с удвоенным объемом (объем увеличивается в $4$ раза и составляет более $17$ Гбайт).
BD (Blu-Ray Disc) – оптический носитель цифровых данных, который используется для записи и хранения информации и позволяет хранить видео высокой чёткости с повышенной плотностью.
Магнитно-оптический диск СD-MO (Compact Disk – Magneto Optical) – носитель информации, который сочетает свойства оптических и магнитных накопителей. Ёмкость диска от $128$ Мб до $2,6$ Гб.
Flash-карты – устройства, состоящие из одной микросхемы и не имеющие подвижных частей. Принцип работы основан на использовании кристаллов электрически перепрограммируемой флэш-памяти.
Физический принцип организации ячеек флэш-памяти одинаков для всех существующих устройств, как бы они ни назывались. Отличаются устройства интерфейсом и используемым контроллером, которые обусловливают разницу в емкости, скорости передачи данных и энергопотреблении.
Multimedia Card (MMC) и Secure Digital (SD) выходят из использования из-за небольшой емкости ($64$ Мб и $256$ Мб соответственно) и низкой скорости работы.
SmartMedia – основной формат для карт широкого использования (от банковских и проездных в метро до удостоверений личности). Выполнены в виде тонких пластинок весом $2$ гр и имеют открытые контакты. Для таких размеров имеют относительно значительную емкость (до $128$ Мбайт) и скорость передачи данных (до $600$ Кб/с), которые обусловили их проникновение в сферу цифровой фотографии и $MP3$-устройств.
USB Flash Drive – последовательный интерфейс $USB$ с пропускной способностью $12$ Мбит/с или его современный вариант $USB \ 2.0$ с пропускной способностью до $480$ Мбит/с.
PC Card (PCMCIA ATA) – карточка флэш-памяти для компактных ПК. Существует 4 формата карточек $PC \ Card: \ Type \ I, \ Type \ II, \ Type \ III \ и \ CardBus$, которые отличаются размерами, разъемами и рабочим напряжением. Емкость карточек достигает $4$ Гб, скорость обмена данными с жестким диском – $20$ Мбит/с.
Miniature Card (MC)– карточка флэш-памяти для карманных ПК, мобильных телефонов и цифровых камер. Стандартная емкость – $64$ Мб и больше.
Приведенный список не является полным, т.к. существуют большое количество самых разнообразных устройств хранения информации. Здесь приведены наиболее часто используемые.
Жёсткие диски (HDD)
Наиболее распространённая внешняя память. Работает по принципу магнитной записи. Информация записывается на дорожки отполированных металлических либо стеклянных пластин с магнитными свойствами благодаря покрытию ферромагнетику.
Состоят из одной или нескольких пластин, на которых хранятся данные, устройства позиционирования головки, самих считывающих головок и сложного блока электроники. Различаются:
- Объемом – 512 ГБ – 3-4 ТБ, старые накопители имеют объём 80–120 ГБ и менее.
- Размером диска – 2,5 и 3,5 дюйма.
- Способом подключения – внешние или переносные (преимущественно USB) и внутренние (интерфейс SATA разных версий).
- Частотой вращения шпинделя: 7200 об/мин, реже – 5400 и 1000 об/мин.
Диск(-и) быстро вращается, считывающая головка парит над ним, при подаче напряжения она изменяет вектор намагниченности домена ферромагнетика. Для считывания меняется магнитный поток головки, приводящий к изменению электрического сигнала из-за возникновения индукции. По скорости опережают оптические накопители минимум на порядок: чтение – до 150 – 200 МБ/с, запись до 100 МБ/с.
По сравнению с предыдущими накопителями, HDD более быстрые, многократно перезаписываемые, надёжные, дешевые.
Что общего между компьютером и человеком
С этого урока мы начинаем знакомство с компьютером. Для информатики компьютер — это не только инструмент для работы с информацией, но и объект изучения. Вы узнаете, как компьютер устроен, какую работу с его помощью можно выполнять, какие для этого существуют программные средства.
С давних времен люди стремились облегчить свой труд. С этой целью создавались различные машины и механизмы, усиливающие физические возможности человека. Электронная вычислительная машина (в современной терминологии — компьютер) (рис. 2.1) была изобретена в середине XX века для усиления возможностей умственной работы человека, т. е. работы с информацией.
Из истории науки и техники известно, что идеи многих своих изобретений человек «подглядел» в природе.
Например, еще в XV веке великий итальянский ученый и художник Леонардо да Винчи изучал строение тел птиц и использовал эти знания для конструирования летательных аппаратов.
Русский ученый Н. Е. Жуковский, основоположник аэродинамики, также исследовал механизм полета птиц. Результаты этих исследований используются при расчетах конструкций самолетов.
А есть ли в природе прототип у компьютера? Да! Таким прототипом является сам человек. Только изобретатели стремились передать компьютеру не физические, а интеллектуальные возможности человека.
По своему назначению компьютер — универсальное техническое средство для работы человека с информацией.
По принципам устройства компьютер — это модель человека, работающего с информацией.
Чем HDD накопитель отличается от SDD
Отличия есть, и причем существенные, поскольку это устройства разных классов. Для среднестатистического пользователя такие названия почти ничего не говорят. Ведь у обоих продуктов одно назначение – хранить файлы. Поговорим о том, чем отличаются твердотельные накопители от механических. Это поможет разобраться в вопросе выбора девайса.
- Конструкция . В основе классического винчестера лежат механические составляющие: магнитный диск для записи информации, считывающая головка, шпиндель, подшипники и так далее. Твердотельный же диск целиком основан на микросхемах. Механического в нем ничего нет. Все работает на электронике и управляется ею же.
- Скорость . Внешняя память на основе HDD всегда будет медленнее, чем SSD. Это связано с конструктивными особенностями. Механическому жесткому диску нужно время на поиск информации на поверхности, установку головы в нужное положение, считывание и передачу данных на контроллер. Твердотельный диск лишен всего этого. Данные считываются прямиком из флеш-памяти, которая имеет общую структуру даже если располагается в разных чипах. Потому скорость в десятки раз больше.
- Ударопрочность . Винчестеры чувствительны к механическим воздействиям. Даже незначительный удар может вывести диск из строя. Его механические части могут повредить пластину с информацией. У SSD такой проблемы нет. Твердотельные накопители боятся только прямого воздействия на плату с микросхемами.
- Размеры . Механические накопители всегда будут крупнее своих твердотельных собратьев. В этом случае также виновата конструкция. Уменьшить их размер нельзя по той причине, что в меньший корпус просто не поместится дисковая пластика и голова. А SSD – это просто плата с контроллером и разъемом. Ее можно поместить в любой корпус.
- Цена . Вот здесь выигрывают HDD. Они заметно дешевле, чем твердотельные накопители. Это связано с процессом изготовления продукта. У SSD он более сложен технологически, что и обуславливает высокую стоимость. Классический винчестер на 2 терабайта всегда будет дешевле твердотельного диска с таким же объемом.
Коротко о главном
Компьютер — это программно управляемое устройство для выполнения любых видов работы с информацией.
В состав компьютера входят: процессор, память, устройства ввода, устройства вывода.
В памяти компьютера хранятся данные и программы.
Компьютер работает по программам, созданным человеком.
Заключение
Прежде чем выбрать внешний накопитель, следует ознакомится с тем, какие типы подобных продуктов существуют, зачем им дополнительное питание и почему SSD быстрее. Не забудьте, что перед выбором портативника нужно сначала решить, какой именно тип вам нужен.
Напомним о параметрах моделях, вошедших в топ-3:
• HDD диск Toshiba Canvio Ready 1 ТБ . Накопитель размером 2.5” на 1 Тб со шпинделем, вращающимся на 5400 оборотах и интерфейсом USB редакции 3.0. Работает тихо, отличается надежностью и заключен в корпус с противоударными прокладками.
• SSD Seagate Expansion Portable Drive 500 ГБ . Твердотельный вариант с высокой скоростью записи и чтения. Внутри распаяны микросхемы с памятью 3D NAND, а также производительный контроллер. Подходит для ноутбуков и телевизоров.
• Western Digital WD Elements Portable 2 ТБ для хранения большого объема данных. На 2 терабайта этого накопителя поместится много данных. Он работает на 5400 оборотах, а файлы передает при помощи интерфейса USB версии 3.0.
При выборе жесткого диска следуйте нашим рекомендациям. А три модели, представленные в обзоре, могут на конкретном примере дать представление о том, какими параметрами характеризуется качественный HDD или SSD.
Компьютеры и ноутбуки работают с рядом запоминающих устройств, взаимодействующих между собой. Различают два основных типа памяти: внешняя – это накопители, внутренняя – используется процессором для вычислений. Ко второй относят ОЗУ, разнообразные кэши, буфер и не перезаписываемые виды запоминающих устройств. Первые рассмотрим подробнее.
Технические характеристики
При покупке винчестера нужно обратить внимание на его характеристики, поскольку от них зависит производительность всего компьютера. К ним относятся следующие:
- Интерфейс — взаимодействие двух независимых устройств. Бывают следующих типов: ATA, eSATA, SАТА, SCSI, SAS, FireWirе, SDIО и Fibrе СНАNNЕL.
- Емкость — важный параметр, указывающий на количество информации, которую можно записать на носитель.
- Геометрические параметры — размер устройства, измеряемый в дюймах.
- Random Access Time — параметр, характеризующий время доступа к данным.
- Частота вращения шпинделя — скорость, с которой вращается ось.
- Средняя продолжительность наработки на отказ — параметр, показывающий время работы устройства до первого отказа.
- Число опросов в секунду (IOPS) показывает максимальную величину элементарных операций в секунду во время записи и чтения.
- Мощность — параметр, показывающий количество потребляемой энергии за единицу времени.
- Скорость передачи данных — величина передачи или приема максимального блока информации за 1 секунду.
- Объем буфера — количество памяти для уменьшения различий между операциями чтения и записи, а также последующей передачи данных по интерфейсу в RAM.
Однако следует обратить внимание на все характеристики, кроме 3, 4, 6, 7 и 9, поскольку у современных дорогих моделей они оптимальны.
Съемный накопитель Western Digital WD Elements Portable 2 ТБ для хранения большого объема данных
- 2 Тб памяти;
- скорость шпинделя 5400 RPM
- вес 230 грамм
- подключение по USB версии 3.0.
Характеристик достаточно для просмотра фильмов в стандарте 1080р. Но 4К не потянет из-за конструктивных особенностей. Доступно 2 Тб. Выполнен в формате 2,5 дюймов. Встроенный контроллер поддерживает интерфейс USB редакции 3.0 и в теории обеспечивает скорость передачи на уровне 500 МБ/с.
Шпиндель вращается со скоростью 5400 (RPM) оборотов в минуту, что позволяет диску работать относительно тихо. При длительной работе температура диска не поднимается выше 45 градусов по Цельсию. В корпусе располагаются антивибрационные и противоударные прокладки. В комплекте идет кабель для подключения к ПК.
Принципы фон Неймана
В 1946 году американский ученый Джон фон Нейман сформулировал основные принципы устройства и работы ЭВМ. Описанный выше состав устройств ЭВМ и взаимодействие между ними называют архитектурой фон Неймана. Для неймановской архитектуры характерно наличие одного процессора, который управляет работой всех остальных устройств. С другими принципами фон Неймана вам еще предстоит познакомиться.
Структура внутренней памяти компьютера
Устройства компьютера производят определенную работу с информацией (данными и программами). А как же представляется в компьютере сама информация? Для ответа на этот вопрос «заглянем» внутрь машинной памяти. Структуру внутренней памяти компьютера можно условно изобразить так, как показано на рис. 2.3.
Наименьший элемент памяти компьютера называется битом памяти. На рисунке 2.3 каждая клетка изображает бит. Вы видите, что у слова «бит» есть два значения: единица измерения количества информации и частица памяти компьютера. Покажем, как связаны между собой эти понятия.
В каждом бите памяти может храниться в данный момент одно из двух значений: нуль или единица. Использование двух знаков для представления информации называется двоичной кодировкой.
Данные и программы в памяти компьютера хранятся в виде двоичного кода.
Один символ двухсимвольного алфавита несет 1 бит информации.
В одном бите памяти содержится один бит информации.
Битовая структура определяет первое свойство внутренней памяти компьютера — дискретность. Дискретные объекты составлены из отдельных частиц. Например, песок дискретен, так как состоит из песчинок. «Песчинками» компьютерной памяти являются биты.
Второе свойство внутренней памяти компьютера — адресуемость. Восемь расположенных подряд битов памяти образуют байт. Вы знаете, что это слово также обозначает единицу количества информации, равную восьми битам. Следовательно, в одном байте памяти хранится один байт информации.
Во внутренней памяти компьютера все байты пронумерованы. Нумерация начинается с нуля.
Порядковый номер байта называется его адресом.
Принцип адресуемости означает, что:
Запись информации в память, а также чтение ее из памяти производится по адресам.
Читайте также: