Загальні характеристики зовнішньої пам’яті

Для довготривалого зберігання інформації (програм та даних) на ПК використовуються різні пристрої, що належать до зовнішньої пам’яті. Зовнішня пам’ять є довготривалою. Якщо в оперативній пам’яті дані зберігаються лише під час роботи програми, то в зовнішній пам’яті інформація може зберігатися роками. Через це ці пристрої називаються накопичувачами. Пристрої зовнішньої пам’яті розрізняють перш за все за типом носія інформації, а саме:

- жорсткі магнітні диски;

- гнучкі магнітні диски;

- оптичні компакт-диски;

- Flash-пам’ять.

У системному блоці ПК є спеціальні монтажні відсіки. Це дозволяє компактно розміщати накопичувачі в системному блоці. Всі пристрої зовнішньої пам’яті, що містять диски (накопичувачі), є пристроями з прямим доступом, тобто час доступу до інформації не залежить від розташування інформації, на відміну від магнітної стрічки, які є пристроями з послідовним доступом.

Магнітні диски мають таку назву завдяки наявності тонкого магнітного шару на своїй поверхні. Запис інформації на магнітні диски відбувається по концентричних колах – доріжках. Всі концентричні доріжки розбиваються на сектори. Сектор – це найменша ділянка поверхні диска, на яку можна записати дані. В одному секторі, як правило, 512 б, але може бути і 1024 б.

Обмін даних здійснюється цілим числом секторів. Кластер – це мінімальна одиниця розміщення інформації, що складається з декількох суміжних секторів доріжки. Розмітка магнітного диска на доріжки та сектори називається форматуванням диска. Внаслідок форматування доріжкам присвоюються номери. Форматування здійснюють спеціальні службові програми.

При записі/читанні магнітні диски обертаються навколо своєї осі з постійною швидкістю, а магнітна головка підводиться до потрібної доріжки. Дані на диску зберігаються в файлах. Файли, що зберігаються в окремих кластерах, розкиданих на диску, називаються фрагменттованими. Для відшукання файлів на першій доріжці знаходиться таблиця розміщення файлів (FAT).

Вінчестери (HDD)

Вінчестери служать в сучасних комп’ютерах основними засобами масової пам’яті. Їх параметри постійно покращуються. Базою для покращення є розвиток технології магнітного запису, який забезпечує постійне зростання ємності дисковода при пониженні його вартості. Одна офісна програма займає на дисках сотні мегабайт, одна гра може зайняти майже 0,5 Гб, тому нині дисковий простір повинен займати 50 – 250 Гб і більше. Чим більша ємність диска, тим менша відносна вартість, тобто вартість одного мегабайта. Сучасні вінчестери є надійними в роботі (великий термін служби – 5-7 років) і характеризуються добрими статистичними показниками (середній наробіток на відмову 500 тис. – 1 млн годин). Кожний вінчестер містить сукупність дискових пластин (до чотирьох), що розміщені на одній осі і покриті з двох сторін магнітними матеріалом, на який записуються дані. Дані записуються не як завгодно, а у відповідності з фізичною структурою диска. Магнітна поверхня кожного диска розділена на магнітні доріжки, які в свою чергу діляться на сектори. Але оскільки дисків у вінчестері є декілька і мають вони по дві робочих поверхні, то дисковий простір ділиться ще і на циліндри. Циліндр – це сума співпадаючих одна з одною доріжок по вертикалі і по всіх поверхнях. Диски вінчестера закріплені на одній осі, яку обертає двигун. Швидкість обертання дисків дуже висока. Чим вища швидкість обертання, тим більшою є швидкість читання/запису

інформації.

На жорсткому диску ПК розміщується операційна система, яка завантажується до пам’яті одразу після ввімкнення комп’ютера. Кожен жорсткий диск для зручності розбивається на кілька розділів. Утворені розділи називаються логічними дисками. Їм надаються імена: літери C:, D:, E,…. Логічний диск з літерою C: є системним. Числові характеристики вінчестера:

1. Ємність диска. Діапазон форматованих ємностей сучасних жорстких дисків становить 10 Гб – 250 Гб і більше. Перший жорсткий диск (1956 р.) мав ємність 5 Мб.

2. Швидкість читання даних. Сучасний показник – це 150, 300 Мб/с.

3. Швидкість обертання диска. Нинішній стандарт – 7200 об/хв.

4. Розмір кеш-пам’яті. Кеш-пам’ять – швидка пам’ять невеликого обсягу, в яку комп’ютер поміщає найбільш часто використовувані дані, що ймовірно згодяться процесору. Розмір кеш-пам’яті в сучасних моделях вінчестерів досягає 16 Мб і більше.

5. Тип інтерфейсу. На жорстких дисках більшості дисководів є кілька розняттів для підключення до системи подачі електроживлення та інтерфейсного кабелю.

Раніше жорсткі диски підключались до рознімання E-IDE на материнській платі. Сюди під’єднуються FDD і CD-ROM. Стандарт E-IDE дозволяє підключити до 4 дисків.

Контролер IDE (ел. схема) знаходиться на основній материнській платі. В 2002 р. з’явились нові жорсткі диски з інтерфейсом SATA, пропускна здатність яких становила 150 Мб/с і практично всі виробники жорстких дисків почали їх серійне виробництво. В 2004 р. максимальна швидкість передачі даних по цьому інтерфейсу збільшилась в два рази і склала 300 Мб/с. Інтерфейс SATA попри збільшену швидкість передачі даних має і ряд інших переваг: відсутність пласких і широких шлейфів, підвищена надійність передачі даних, простота підключення та ін. Впровадження цієї технології ставить вінчестери SATA в один ряд з SCSI-дисками. Для інтерфейсу SCSI потрібно придбати разом з вінчестером контролер SCSI та установити його у вільний слот на материнській платі. Вінчестери SCSI дорожчі й зорієнтовані в основному на застосування в професіональних системах.

Лазерні диски

Лазерні (оптичні) диски випускаються двох типів: CD-диски, DVD-диски. CD ROM (ROM – Read Only Memory) – пристрій для читання даних з компакт дисків на яких є великі обсяги інформації (епоха Windows пов’язана з великими обсягами інформації). Цей дисковод прижився на комп’ютерах на початку 90-х років.

Компактні (оптичні) диски використовують технологію лазерного записування та зчитування інформації. При цій технології лазерний промінь пропалює ямки, потім при читанні з поверхні диска по-різному відбивається світло. Ямка відповідає нулеві, а горбик – одиниці. Доріжка, по якій зроблено запис, має вигляд спіралі. Ця доріжка лише одна, на відміну від багатьох доріжок на магнітному диску. Тепер випускаються оптичні диски діаметром 120 мм (4,7 дюйма) і 80 мм (3,1 дюйма). Класичний CD міг вмістити 650 Мб даних або 74 хв аудіоінформації. На такі диски можна записати понад 20 тис. картинок у стиснутому форматі JPEG. Якщо зберігати лише текст, то на диск CD можна розмістити більше 1000 книжок по 300 сторінок. Згодом з’явилися CD на 700 Мб (80 хв аудіозвучання) і 800 Мб (90 хв).

Швидкість зчитування – ця величина винесена прямо в назву пристрою. Наприклад, Creative 24x (1997 р.) – це є 24-швидкісний дисковод. 24 при цьому означає, що він в 24 рази швидший за самі перші дисководи, швидкість яких була 150 Кб/с (24 множимо на 150 і отримуємо 3600 Кб/с). В 2000 р. з’явилися 52-швидкісні дисководи фірми Kenwood. Цього добилися шляхом розчеплення лазерного променя на 6 променів і змогли читати інформацію зразу з 6 доріжок.

Крім дисководів CD-ROM стали використовувати дисководи CDRW, які можуть записувати диски двох типів: CD-R (одноразовий запис) і CD-RW (диски багаторазового запису). Запис дисків CD-RW приблизно в два рази повільніший ніж CD-R дисків. В приводах CD-RW указують три числа: перше – швидкість запису, друге – перезапису, трете – читання, або найменше число – швидкість перезапису, середнє число – швидкість запису, найбільше – швидкість читання, наприклад формула 322448x означає максимальну швидкість запису на CD-R 32х, на CD-RW 24х, максимальну швидкість читання 48х.

На початку 1998 р. на ринку стали з’являтися диски і накопичувачі DVD (Digital Video Disk) – багатоцільовий цифровий диск). За розміром CD та DVD однакові (діаметром 12 см), але DVD в два рази тонші. На DVD диску доріжки розміщені щільніше і лазерний промінь з меншою довжиною хвилі нарізає більш щільні ямки (точки). DVD диски можуть бути як однобічні так і двобічні (DS), одношарові та двошарові (DL). Однобічні диски DVD випускаються в запечатаних картриджах, так і без картреджів. Двобічні диски DVD бувають тільки в картриджах. Накопичувач DVD-ROM, аналогічно CD-ROMу, може зчитувати інформацію як з дисків DVD, так і з дисків CD, так що виробництво накопичувачів CD-ROM вже згортається.

Для самостійного запису існують два різновиди DVD-дисків:

- DVD-R, DVD+R, DVD-R DL, DVD+R DL – однократно записуваний диск (аналог CD-R);

- DVD-RW, DVD+RW – багаторазово перезаписуваний диск (аналог CD-RW).

Значення ємностей для DVD-дисків розміром 120 мм такі: однобічний одношаровий – 4,7 Гб; однобічний двошаровий – 8,5 Гб; двобічний одношаровий – 9,4 Гб; двобічний двошаровий – 17 Гб. Якщо говорити про швидкісні характеристики записуючих DVD-дисководів, то нині в більшості нових моделей універсальних дисководів максимальна швидкість запису на диски DVD-R, DVD+R складає 16х, на диски DVD+RW, DVD+R DL – 8х, на диски DVD-RW і DVD-R DL – 6х, де однократна швидкість запису DVD-пристроїв уже становить 1350 Кб/с, тобто швидкість передавання інформації для DVD-дисководів досягає 21 Мбайт/с.

Однак необхідно відмітити, що не завжди оправданим є вибір дисковода з максимальною швидкістю запису, оскільки потрібно мати сертифіковані диски на відповідну швидкість запису, а це суттєво впливає на їх ціну. Крім цього виникає проблема надійності запису.

Зауважимо, що цим двом стандатам дисків уже йдуть на зміну диски нового покоління (Blue-ray диски, скорочено BD) з високою щільністю запису – 25 Гб на один шар. Базове значення швидкості 1х для BD складає 36864 Кб/с, що у 27 разів перевищує DVD. Цього ефекту удалось досягти за рахунок використання в технології Blue-ray для запису і зчитування синьо-фіолетового лазера (довжина хвилі 405 нм), замість червоного лазера (довжина хвилі 650 нм), яку використовує технологія DVD.

Flash-пам'ять

Останнім часом для зовнішньої пам’яті використовують пристрої Flash-пам’яті (мікросхеми в пластиковому корпусі). Підключаються ці пристрої до комп’ютера по інтерфейсу USB (1.0 чи 2.0). Пристрої Flash-пам’яті мають невеликі розміри, найрізноманітніші форми корпусів з індикатором, що загоряється під час до доступу до даних.

Основні характеристики Flash-пам’яті такі: ємність (1, 2, 4, 8, 16 і навіть 32 ГБ), швидкість передачі даних (до 60 Мб/с), надійність (час зберігання даних до 10 років).

Ноутбуки

Ноутбуки – це мобільні комп’ютери. Як і настільні комп’ютери ноутбуки розрізняються типом процесора, чіпсета, системної плати, пам’яті, відеокарти, вінчестера тощо. Важливими характеристиками ноутбука є: розмір, вага, час автономної роботи від батареї, продуктивність.

В переважній більшості ноутбуків використовуються процесори фірми Intel, хоча зустрічаються моделі з чіпсетами AMD. Нову епоху в сфері мобільних комп’ютерів відкрила поява архітектури Core. Домінуюче місце займають процесори Intel Core 2 Duo з різними параметрами, що визначають ступінь енергозбереження. Ноутбуки на базі цих процесорів мають високу продуктивність і не уступають багатьом настільним системам. Щоправда, зараз з’явився процесор Intel Atom, що базується на принципіально новій основі.

В ноубуки інтегрується ряд пристроїв: аналоговий модем, мережевий адаптер, модуль Bluetooth, картовід (Card Reader), модуль безпровідного зв’язку Wi-Fi та ін. Мережевий адаптер призначений для підключення до локальної мережі і є практично в кожному сучасному ноутбуку.

Модеми поступово втрачають актуальність і щезають з мобільних платформ, оскільки розвиваються безпровідні технології підключення до Інтернету. Bluetooth забезпечує стійкий зв’язок. Використовуючи ноутбук з мобільним телефоном, можна входити в Інтернет (якщо такого модуля немає, то його можна придбати окремо і під’єднати до USB-порту).

Картовід, вбудований в ноутбук, дозволяє читати карти пам’яті, які використовуються в цифрових фотоапаратах і мобільних телефонах. Модуль безпровідного звязку Wi-Fi дозволяє одержати доступ в Інтернет в хот-спотах, або зонах Wi-Fi. Цей модуль дозволяє переміщуватись з ноутбуком в приміщенні без лишніх проводів і залишатись в мережі Інтернет.

Для підключення до ноутбука різних периферійних пристроїв використовуються порти USB. Через USB-порт до ноутбука можна підключити мишу, Flash-пам’ять, зовнішній оптичний DVD-RW дисковод, принтер, сканер, цифровий фотоапарат, безпровідну точку доступа та інші пристрої. Сучасні ноутбуки оснащені більш швидкісним портом USB 2.0. Нестачу USB-портів можна компенсувати окремим USB-концентратором.

На ноутбуці може ще бути рознімання Fire Wire, яке є менш розповсюдженим, ніж USB і використовується для підключення відеокамер та інших пристроїв. Практично на всіх ноутбуках присутнє VGA-рознімання для підключення мультимедійного проектора, що здійснює виведення зображення на великий екран.

Окремим класом ноутбуків є нетбуки, вони призначені в основному для роботи в мережі Інтернет і запуску додатків, що не вимагають значних ресурсів. Їхня особлива риса – це мала вага (менше 1 кг), невеликий екран (не більше 10,2 дюйма), наявність інтерфейсів Wi-Fi та Bluetooth.