Презентация на тему Внешние устройства ЭВМ

Состав внешних устройств ЭВМ
Внешние устройства делятся на два вида:
внешние ЗУ
устройства ввода-вывода (УВВ): клавиатура, дисплей, принтер, мышь, адаптер каналов связи (КС) и др.

Внешние ЗУ
Предназначены для долговременного хранения данных
Они энергонезависимы
Имеют намного больший объем, чем основная память ПК

Классификация носителей
данных
жесткие диски;
съемные дисковые магнитные носители
компактные твердотельные носители (CompactFlach, Memory Stick, SmartMedia, SecureDigital, MultiMedia Card, USBDrive);
оптические носители (CD, DVD, Blu-Ray Disk,);
магнитооптические носители;
ленточные накопители.

Жесткие диски
Жесткие диски (Hard Drive) являются основным видом компьютерных накопителей.
Среди потребительских качеств жесткого диска можно выделить главные:
емкость (объем),
используемый интерфейс,
скорость обмена данными,
надежность,
шумность,
тепловыделение.

Жесткие диски
Накопитель на жестких магнитных дисках содержит четыре основных элемента (блока): пакет дисковых пластин на вращающейся оси, головки чтения-записи, позиционер (актюатор), контроллер.
Дисковая пластина состоит из основы и магнитного покрытия, на которое записываются данные.
Основу изготавливают из алюминиевых сплавов, а в последнее время из керамики или стеклянных компонентов.

Устройство жесткого диска

Схема хранения данных на жестком диске
Данные хранятся на пластинах в виде концентрических дорожек, каждая из которых разделена на секторы по 512 байт, состоящие из горизонтально ориентированных доменов.
Ориентация доменов в магнитном слое служит для распознавания двоичной информации (0 или 1).
Размер доменов определяет плотность записи данных.

Жесткие диски
В настоящее время жесткие диски производят семь компаний: Fujitsu, Hitachi, Maxtor, Samsung, Seagate, Toshiba и Western Digital.
Практически все современные жесткие диски (в просторечии традиционно именуемые ≪винчестерами≫) выпускаются по технологии, использующей магниторезистивный эффект

Магнитно-резистивные головки
Принцип работы магнитно-резистивной (MR) головки при чтении данных состоит в заметном изменении сопротивления протекающему электрическому току при изменении напряженности магнитного поля.
Элемент чтения головки представляет собой сверхтонкую пленку из специального материала, который меняет сопротивление в зависимости от ориентации магнитных доменов на поверхности вращающегося диска.
Ориентация доменов определяется тем, какой бит (0 или 1) записан в данный элемент.

Магнитно-резистивные головки
Постоянное воздействие температуры преждевременно выводит головку из строя
Удар жесткого диска может привести к появлению внутри отколовшихся микрочастиц, которые повреждают головку

Характеристики жестких дисков
В жестких дисках с интерфейсом АТА обычно используют 1 — 5 пластин, с интерфейсом SCSI — до 10.
Предпочтительнее приобретать жесткие диски с наивысшей удельной плотностью — меньшее число пластин упрощает механику и повышает надежность работы, а также снижает стоимость.

Характеристики жестких дисков
Плотность записи и емкость диска тесно связаны между собой.
Поверхностная плотность записи зависит от расстояния между дорожками (поперечная плотность) и минимального размера магнитного домена (продольная плотность).
Обобщающим критерием выступает плотность записи на единицу площади диска или емкость пластины.
Чем выше плотность записи, тем больше скорость обмена данными между головками и буфером (внутренняя скорость передачи данных).

Характеристики жестких дисков
Скорость вращения жесткого диска в основном влияет на сокращение среднего времени доступа (поиска).
Сегодня стандартом частоты вращения для жестких дисков
с интерфейсом АТА считается 5400/7200 оборотов в минуту (среднее время доступа 9-10 мс),
с интерфейсом SCSI — 7200/10000 оборотов в минуту (среднее время доступа 7-8 мс).

Надежность хранения данных
Обычным показателем для дисков с интерфейсом IDE считается наработка на отказ 300 000-500 000 часов, с интерфейсом SCSI — до 1 000 000 часов.
Для конкретного экземпляра он означает, что за период в 1000 часов его работы вероятность выхода из строя составит 0,5% (при показателе наработки на отказ 200 000 часов).

Надежность хранения данных
Для повышения надежности большинство производителей применяют в жестких дисках различные вариации технологии S.M.A.R.T. (Self-Monitoring Analysis and Reporting Technology — технология самотестирования и анализа).
Обычно предусматривается автоматическая проверка целостности данных, состояния поверхности пластин, перенос информации с критических участков на нормальные и другие операции без участия пользователя.
В случае нарастания фатальных ошибок программа своевременно выдаст сообщение о необходимости принятия срочных мер по спасению данных.

Технология S.M.A.R.T.
Для анализа надежности жесткого диска используются две группы параметров.
Первая характеризует параметры естественного старения жесткого диска:
число циклов включения/выключения диска;
накопленное число оборотов двигателя за время работы;
количество перемещений головок.
Вторая группа параметров характеризует текущее состоянии накопителя:
высота головки над поверхностью диска;
скорость обмена данными между дисками и буфером (кэш-памятью);
количество переназначений плохих секторов (когда вместо испорченного сектора подставляется свободный исправный);
количество ошибок поиска и другие.

Технология Data Lifeguard
Спецификация S.M.A.R.T. лишь информирует пользователя о появившейся проблеме. Решение же самой проблемы в основном возлагается на пользователя.
Технология Data Lifeguard (Western Digital) — это встроенная система ранней диагностики, изоляция поврежденных участков рабочей поверхности и переноса данных с них в специально выделенные резервные области.
Она производит ежедневную автоматическую профилактику рабочей поверхности, сканируя, выделяя и восстанавливая сектора, потенциально подверженные потере данных.

Ленточные накопители
Начали использоваться с 1972 года (время появления стримера)
Достоинства:
Низкая стоимость хранения единицы данных;
Надежность.
Стримеры широко используют в системах разведки, безопасности, связи, навигации и в других областях, где надо непрерывно записывать огромные массивы данных при безусловном обеспечении надежности хранения.

Форматы носителей
(и стримеров) на магнитной ленте:
Одним из самых распространенных является формат Travan
Travan-5 имеет емкость кассет 10 Гбайт (20 Гбайт в сжатом виде) при скорости передачи данных до 1,8 Мбайт/с.
Спецификация DAT (Digital Audio Tape — цифровая звуковая лента).
Используется в сфере профессиональной звукозаписи. Емкость кассет стандарта достигает 20 Гбайт, а скорость передачи данных — 4,8 Мбайт/с.

Форматы носителей
(и стримеров) на магнитной ленте:
В 1996 г. компанией Exodata был разработан собственный формат 8-мм магнитной ленты со спиральной разверткой — AIT (Advanced Intelligent Таре).
В кассету встроена микросхема флэш-памяти, содержащая информацию о параметрах самой кассеты и расположении данных на ленте.
Спецификация AIT-3 рассчитана на кассеты емкостью 100 Гбайт (260 Гбайт со сжатием данных) и скоростью передачи данных до 12 Мбайт/с.
Формат AIT-6 предусматривает увеличение емкости до 800 (2000) Гбайт и скорости до 95 Мбайт/с.

Форматы носителей
(и стримеров) на магнитной ленте:
Компания Quantum выпускает стримеры с кассетами формата Super DLT (Digital Linear Tape), отличающиеся ≪нежным≫ обращением с лентой.
В результате срок службы головки стримера достигает 30 тысяч часов.
Емкость кассеты SDLT-320 составляет 160 Гбайт (320 Гбайт со сжатием данных), скорость передачи данных — до 16 Мбайт/с.
Носители формата LTO (Linear Tape Open) разработаны как свободная от лицензионных отчислений версия SDLT. Они обеспечивают емкость 100 (200) Гбайт, а скорость передачи данных составляет около 20 Мбайт/с.

Твердотельные накопители
Это устройства, выполненные на микросхемах (кристаллах), не имеющие подвижных частей.
В основе работы запоминающей ячейки этого типа лежит физический эффект ≪Фаули — Нордхайма≫, связанный с лавинной инжекцией зарядов в полевых транзисторах.
Содержимое флэш-памяти программируется электрическим способом.
Различаются такие устройства по форм-фактору (интерфейсу) и применяемому контроллеру, что обусловливает разницу в емкости, скорости передачи данных и энергопотреблении.

Твердотельные накопители
Форматы карт флэш-памяти
Форматы Multimedia Card (ММС) и Secure Digital (SD) постепенно уходят ввиду ограниченной емкости (до 64 Мбайт для ММС и 256 Мбайт для SD) и низкой скорости работы.
Формат SmartMedia призван стать основным форматом для карт широкого применения (от банковских карточек и проездных в метро до удостоверений личности).
Это тонкие пластинки весом всего 2 грамма. Емкость – до 128 Мбайт, скорость передачи данных – до 600 Кбайт/с). Используются в сфере цифровой фотографии и носимых МРЗ-устройств.

Твердотельные накопители
Memory Stick — ≪эксклюзивный≫ формат фирмы Sony.
Широко применяется в аппаратуре этой торговой марки, но практически не используется другими компаниями.
Максимальная емкость карточки равна 256 Мбайт, скорость передачи данных доходит до 412 Кбайт/с.

Твердотельные накопители
Формат CompactFlash (CF)
На сегодняшний день самый распространенный, универсальный.
Основная область применения CF — цифровая фотография.
Емкость до 3 Гбайт, скорость обмена данными – около 2 Мбайт/с.

Твердотельные накопители
USB Flash Drive — представляет собой тот же CompactFlash, но в другом ≪флаконе≫.
Существует последовательный интерфейс USB 1.1 с пропускной способностью 12 Мбит/с или его современный вариант USB 3.0 с пропускной способностью до 480 Мбит/с.
USB Flash Drive может служить не только ≪переносчиком≫ файлов, но и работать как обычный накопитель — с него можно запускать приложения, воспроизводить музыку и сжатое видео, редактировать и создавать файлы.