Устройства внешней памяти или, иначе, внешние запоминающие устройства (ВЗУ) весьма разнообразны. Их можно классифицировать по целому ряду признаков: по виду носителя, типу конструкции, по принципу записи и считывания информации, методу доступа и т.д.
Две важнейших характеристики памяти - это емкость и быстродействие. Быстродействие внутренней памяти измеряется временем обращения к ней, а быстродействие внешних запоминающих устройств - двумя параметрами:
· временем доступа и
· скоростью считывания.
По организации доступа к информации на ВЗУ различают:
Устройства памяти с последовательным доступом позволяют осуществлять доступ к данным последовательно, т.е. для того, чтобы считать нужный блок памяти, необходимо считать все предшествующие блоки. Среди устройств памяти с последовательным доступом выделяют: Накопители на магнитных лентах (стриммеры) – устройства считывания данных с магнитной ленты, перфокарты (ПК). В настоящее время данные устройства морально устарели и не применяются.
Устройства памяти с произвольным доступом позволяют получить доступ к произвольному блоку данных примерно за одно и то же время доступа. К таким типам ВЗУ относятся:
1. Жёсткий диск (HDD, винчестеры, НЖМД) - несъемные жесткие магнитные диски в котором носителями информации являются круглые алюминиевые пластины, обе поверхности которых покрыты слоем магнитного материала. На современных компьютерах это основной вид внешней памяти. Первые жесткие диски состояли из 2 дисков по 30 Мбайт и обозначались 30/30, что совпадало с маркировкой модели охотничьего ружья “Винчестер” - отсюда пошло такое название этих накопителей. Возможно, также, что название происходит от места первоначальной разработки – филиала фирмы IBM в г. Винчестере (Великобритания), где впервые была применена технология создания винчестеров.
Управление работой жёсткого диска выполняет аппаратно-логическое устройство – контроллер жёсткого диска.
К основным параметрам жёстких дисков относятся ёмкость и производительность.
А) Ёмкость современных жёстких дисков достигает 300 Гбайт и выше.
• среднее время доступа – интервал времени для поиска требуемых данных. Этот показатель может составлять 5 – 10 микросекунд (мкс), в зависимости от скорости вращения диска;
• скорость чтения данных – для современных винчестеров более 100 Мбайт/с;
• скорость передачи данных –от 33 Мбайт/с до 300 Мбайт/с в завасимости от типа интерфейса винчестера;
• размер кэш-памяти – в настоящее время нормой является 8 Мбайт, а максимальное значение – 32 Мбайт.
2. Накопители на гибких магнитных дисках (флоппи-дисководы, НГМД) – устройства для записи и считывания информации с небольших съемных магнитных дисков (дискет), упакованные в пластиковый конверт (гибкий - у 5,25 дюймовых дискет и жесткий у 3,5 дюймовых). Максимальная ёмкость 5,25 дюймовой дискеты - 1,2Мбайт; 3,5 дюймовой дискеты - 1,44Мбайт. В настоящее время дискеты морально устарели и не используются.
3. Дисковод компакт-дисков CD-ROM (постоянное запоминающее устройство на основе компакт-диска) – устройство для считывания больших объёмов числовых данных с помощью лазерного луча.
Объем одного компакт-диска – 650 Мбайт (74 мин. музыки) или 700 Мбайт (80 мин.)
Основным параметром дисководов CD-ROM является скорость чтения данных. Она измеряется в кратных долях. За единицу измерения была принята скорость чтения 150 Кбайт/с. Двукратная скорость чтения 300 Кбайт/с, 4-х кратная – 600 Кбайт/с и т. д. В настоящее время существуют CD-ROM с производительностью до 56х.
Различают CD однократной и многократной записи.
В настоящее время широкое распространение получил стандарт DVD. Емкость современных DVD - 3,2 до 4,7 Гбайт для одностороннего диска и до 17 Гбайт для двустороннего диска (DL DVD Dual Layer DVD).
Появились новый форматы – Blue Ray(«голубой луч») - 23 Гбайт и HD DVD – 15 Гбайт на одну сторону.
Лазерные и оптические диски в настоящее время практически вытеснили гибкие магнитные диски, т.к. они выполняют практически те же функции (позволяют хранить информацию вне ПК, переносить информацию с одного ПК на другой), но имеют более длительный срок эксплуатации.
4.USB-флеш-накопитель (сленг. флешка, флэшка) — запоминающее устройство, использующее в качестве носителя флеш-память и подключаемое к компьютеру или иному считывающему устройству по интерфейсу USB.
USB-флешки обычно съёмные и перезаписываемые. Размер — около 5 см, вес — меньше 60 г. Получили большую популярность в 2000-е годы из-за компактности, лёгкости перезаписывания файлов и большого объёма памяти (от 32 МБ до 256 ГБ). Основное назначение USB-накопителей — хранение, перенос и обмен данными, резервное копирование, загрузка операционных систем и др.
Как отмечалось выше, основные характеристики запоминающих устройств - это емкость и быстродействие. Идеальное запоминающее устройство должно обладать бесконечно большой емкостью и иметь бесконечно малое время обращения. На практике эти параметры находятся в противоречии друг другу: в рамках одного типа ЗУ улучшение одного из них ведет к ухудшению значения другого.
На нижнем уровне находится регистровая память - набор регистров, входящих непосредственно в состав микропроцессора. Регистры программно доступны и хранят информацию, наиболее часто используемую при выполнении программы: промежуточные результаты, составные части адресов, счетчики циклов и т.д. Регистровая память имеет относительно небольшой объем (до нескольких десятков машинных слов). РП работает на частоте процессора, поэтому время доступа к ней минимально.
Например, при частоте работы процессора 2 ГГц время обращения к его регистрам составит всего 0,5 наносекунд, доступ к кэш-памяти — немного больше, доступ к основной памяти — несколько десятков наносекунд. Дальше идет большой разрыв: доступ к жестким дискам занимает по крайней мере 5-10 мкс, а время доступа к оптическим дискам вообще может измеряться в секундах (поскольку эти накопители информации еще нужно взять и поместить в соответствующее устройство). При этом объем этих накопителей достигает нескольких сот Мегабайт.
