Внешняя память ПК по объему гораздо больше внутренней памяти компьютера и является как бы его «библиотекой» компьютера, где находятся на постоянном хранении используемые в работе ПК программы и данные. Основу внешней памяти ПК составляет, как правило, жесткий магнитный диск (винчестер), размещаемый в системном блоке, а также множество других съемных и подключаемых к ПК дисков и устройств.
Внешняя память ПК может размещается на следующих устройствах:
· съемных дисках энергонезависимой электронной Flash-памяти,
· магнитных лентах (стримерах).
По методу доступа к информации устройства внешней памяти разделяются на устройства с прямым и последовательным доступом. Все диски являются устройствами прямого доступа, а ленты – последовательного доступа. Необходимо отметить, что Flash-память называют съемным диском только благодаря аналогии в обращении и доступу к информации, хотя на самом деле в ней отсутствуют какие-либо вращающиеся диски.
По способу хранения информации устройства внешней памяти различают на магнитные, оптические, магнитооптические и электронные.
Исторически первыми носителями внешней памяти были магнитные диски – дискеты (гибкие флоппи-диски FDD –Floppy Disk Drive), а затем винчестеры (жесткие диски HDD – Hard Disk Drive).
Историческое отступление.Название винчестер для жесткого диска диска ПК связано с знаменитым в 19 веке ружьем «винчестер», названным так по имени небольшого городка в США, где производились эти ружья. Дело в том, что первый жесткий диск для персонального компьютера имел объем по 30 Мбайт на обеих сторонах, а маркировка ружья винчестер обозначалась как «30-30», что совпадало с маркировкой жесткого диска. Поэтому создатели первого винчестера, обладая очевидно романтическим складом характера, и назвали так свое детище, которое с тех пор и закрепилось за одним из основных устройств ПК.
При подготовке магнитного диска к записи информации он форматируется – поверхность каждой из его сторон размечается на определенное количество концентрических окружностей – дорожек (треков), а каждая дорожка размечается нанесением определенных меток на секторы. Это делается для того, чтобы можно было точно позиционировать головку дисковода на диске над нужным сектором, в который и записывается в виде порций фиксированной величины информация – обычно сектор имеет стандартный размер в 512 байт.
Минимальной единицей адресуемого пространства на магнитном диске является кластер, представляющий собой совокупность последовательных секторов на дорожке диска. На дискетах кластер содержит один сектор, а на жестком диске он может содержать от 4 до 32 секторов. При этом любая информация, хранящаяся на диске в виде файла занимает на нем объем, кратный некоторому количеству кластеров. Это приводит при хранении небольших по размеру файлов к нерациональному использованию дискового пространства, так как в конце каждого кластера, занимаемого небольшим файлом, будет оставаться много незанятого полезной информацией места. Особенно это ощутимо для винчестеров с заданным размером кластера в 8 (4096 байтов) и более секторов. Однако такая технология записи информации на диски оправдывает себя уже тем, что на поиск информации в нужном кластере на диске, которая производится относительно медленным механическим перемещением головок дисковода, будет тратиться намного меньше времени, чем на поиск информации головкой дисковода на диске по отдельным байтам, как это имеет место для оперативной памяти, которая в свою очередь работает с несравнимо более высокими «электронными» скоростями.
В настоящее время наиболее массовой внешней памятью на сменных носителях являются оптические компакт-диски. Для хранения информации в них используются различные принципы изменения оптических свойств отражающей поверхности диска. Запись и чтение информации производится лучом лазера, который проходит вдоль специальной спиральной дорожки, нанесенной на поверхность диска. При прохождении луча лазера над такой дорожкой интенсивность отраженного луча изменяется, что используется для чтения информации, нанесенной на поверхность диска при записи с помощью того же лазера или специальным устройством печати с матрицы наподобие принципа тиражирования грампластинок.
Историческое отступлениеКомпьютерные оптические диски пришли из техники цифровой аудиозаписи. Аудио компакт-диски Audio-CD имеют один спиральный трек, как и грампластинки, который начинается с внешней стороны, имеет 22 188 витков с поперечной плотностью около 600 витков на 1 мм и общую длину более 5 км. Стандартная скорость чтения с такого диска составляет 150 Кбайт/c, что требуется для воспроизведения звука в реальном времени при приемлемом качестве звучания. Для выравнивания линейной скорости прохождения головки над треком диск вращается с переменной угловой скоростью. Поэтому при чтении информации диск разгоняется или тормозится, что требует дополнительных затрат времени.
Впоследствии такие диски стали использовать для записи данных, однако скорость считывания на дисках с данными, как правило, многократно увеличена и обозначается как: 2-х, 4-х,…, 40-х и т.д. Конечно, из-за необходимости постоянного контроля за достоверностью считываемых данных, что в отличие от аудиозаписи является критичным (ошибка даже в одном бите данных может привести к бесполезности всей записи, что для аудиозаписи пройдет практически незаметно) скорость чтения данных, например, на 40-х скоростном приводе будет не 150х40 Кбайт/c, а несколько ниже.
Минимальной адресуемой единицей информации на оптическом диске является сектор. Сектор содержит 2096 байт данных, а также служебную информацию для защиты от ошибок. Последовательность секторов объединяется в трек, минимальный размер которого 300 секторов, а максимальный – весь диск, что составляет 99 треков для диска объемом в 650 Мбайт.
Клавиатура
Механизм обработки сигналов, поступающих от клавиатуры примерно следующий. Каждая клавиша на клавиатуре имеет свой номер, называемый кодом клавиши или скэн-кодом. Заметим, что даже, если названия клавиш на клавиатуре и совпадают, например, клавиши Alt слева и справа, то их скэн-код все-таки различен и поэтому в принципе это совершенно разные клавиши.
После нажатия клавиши клавиатура посылает процессору сигнал прерывания и заставляет процессор приостановить свою работу и переключиться на программу обработки прерывания клавиатуры. При этом клавиатура в своей собственной специальной памяти запоминает, какая клавиша была нажата (обычно в памяти клавиатуры может хранится до 20 кодов нажатых клавиш, если процессор не успевает ответить на прерывание). После передачи кода нажатой клавиши процессору эта информация из памяти клавиатуры исчезает.
Кроме нажатия клавиатура отмечает также и отпускание каждой клавиши, посылая процессору свой сигнал прерывания с соответствующим кодом. Таким образом, компьютер "знает", держат клавишу или она уже отпущена. Это свойство используется при переходах на другой регистр, например, при написании заглавных букв и выполнении команд для «горячих клавиш». Кроме того, если клавиша нажата дольше определенного времени, т.н. "порог повтора" - обычно около половины секунды, то клавиатура генерирует повторные коды нажатия этой клавиши.
