Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  


Загрузка...

Лекции по ВМСС - файл Глава 8.doc


Загрузка...
Лекции по ВМСС
скачать (35218.7 kb.)

Доступные файлы (18):

Глава 10.doc8030kb.25.01.2005 11:05скачать
Глава 11 ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ.doc2232kb.28.01.2005 20:28скачать
Глава 12.doc4356kb.29.01.2005 18:29скачать
Глава 13.doc745kb.09.03.2005 15:11скачать
Глава 14.doc605kb.11.03.2005 15:19скачать
Глава 15.doc243kb.11.03.2005 15:35скачать
Глава 16.doc498kb.11.03.2005 15:43скачать
Глава 2.doc2062kb.24.02.2005 19:16скачать
Глава 3 ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ.doc2589kb.24.02.2005 20:00скачать
Глава 4.doc1726kb.02.03.2005 20:36скачать
Глава 5 ЦЕНТРАЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА ЭВМ.doc1113kb.04.03.2005 13:56скачать
Глава 6.doc1177kb.04.03.2005 18:09скачать
Глава 7 ВНЕШНИЕ УСТРОЙСТВА ЭВМ.doc918kb.09.03.2005 14:44скачать
Глава 8.doc6796kb.25.01.2005 19:33скачать
Глава 9.doc4463kb.25.01.2005 18:23скачать
ОГЛАВЛЕНИЕ.doc45kb.11.03.2005 19:02скачать
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ.doc41kb.04.03.2005 14:10скачать
учебник_введение.doc53kb.25.01.2005 11:37скачать

Глава 8.doc

Реклама MarketGid:
Загрузка...
Глава 8 ВНЕШНИЕ ЗАПОМИНАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА

В качестве внешней памяти ПЭВМ используются накопители на магнитных дисках (НМД), накопители на магнитных лентах (НМЛ) — стриммеры и оптические ЗУ.

НМД бывают двух типов: НГМД — на гибком магнитном диске (с носителем-дискетой) и НМД — на жестком магнитном диске (типа «Винчестер»).

НМД имеют значительно больший объем внешней памяти и высо­кое (почти на порядок) быстродействие, чем НГМД. Но НГМД име­ют съемные магнитные носители — дискеты (компактные, на кото­рых легче организовать архивное хранение данных и программ).

НМЛ обычно бывают кассетного типа и используют либо компакт-кассеты для бытовых магнитофонов (емкость 1 кассеты от 500 Кбайт до 1,5 Мбайт), либо видеокассеты (для стриммеров) с многодорожечной записью. Емкость их измеряется в десятках и сотнях мегабайтов.

Внешние запоминающие устройства (ВЗУ) связываются с МП че­рез системную магистраль при помощи устройства управления (кон­троллера).

Контроллер необходим для двух целей:

• управления ВЗУ;

• связи с МЛ и ОП.

НМД и оптические ЗУ — устройства с циклическим доступом к информации. НМЛ представляют собой устройства с последователь­ным доступом.

Время доступа к информации в ВЗУ намного превосходит время обращения к ОП. ВЗУ являются относительно медленными устрой­ствами электромеханического типа.
^ 8.1. Внешние запоминающие устройства на гибких магнитных дисках

В НГМД используются три разновидности дискет: диаметром 203 мм (8"), диаметром 133 мм (5,25") и диаметром 89 мм (3,5"), послед­ние заключены в жесткий пластмассовый корпус. Наибольшее рас­пространение получили дискеты диаметром 5,24" и 3,5".

Дискета 5" представляет собой прямоугольный конверт из черной бумаги с вырезами, в который вложена лавсановая пленка, на поверх­ность которой нанесен магнитный слой.

Дискета 3,5" представляет собой пластмассовый корпус с метал­лической задвижкой, предохраняющей поверхность дискеты от повреж­дения. В зависимости от емкости дискеты на пластмассовом корпусе имеется различное количество отверстий (рис. 8.1).

Отверстия 2 и 3 присутствуют только на дискетах повышенной емкости. Отверстие 1 является единственным на дискетах емкостью 720 Кбайт. На дискетах емкостью 1,44 Мбайта имеются отверстия 1 и 2. На дискетах емкостью 2,88 Мбайт (для них нужны специальные дисководы) имеются три отверстия (1, 2, 3). Отверстие 1 на всех дискетах служит для защиты записи.

НГМД могут использовать одну или две поверхности дискеты — это зависит от используемого количества головок.




Рис. 8.1. Внешний вид дискеты диаметром 3"
Головки могут перемещаться вдоль поверхности дискеты с помо­щью шагового двигателя. Различают НГМД, у которых шаговые двигатели могут сделать 40 и 80 шагов. В связи с этим стандартные дискеты могут иметь 40 или 80 дорожек на одной стороне. Для обо­значения типа дискеты используются двухбуквенные метки:

• SS (single sided) — односторонние;

• DS (double sided) — двухсторонние;

• SD (single density) — одинарная плотность;

• DD (double density) — двойная плотность;

• QD (quadro density) — учетверенная плотность;

• HD (high density) — высокая плотность;

• ED (Extra-High density) — сверхвысокая плотность.

Объем хранимой на дискете информации зависит как от конст­рукции дискеты, так и от способа размещения информации на ней.

Перед первым использованием дискета размечается (форматирует­ся). При этом на нее наносится служебная информация. Характер и ме­сто нахождения служебной информации определяются форматом. В каж­дой операционной системе есть свои стандартные форматы (которые эта операционная система умеет читать и использовать в работе).

Каждая дорожка делится на части — сектора. Все дорожки содер­жат одно и то же количество секторов. Емкость сектора — это то наименьшее количество данных, которое может быть записано на дис­кету (или считано с нее) за одну операцию ввода-вывода.

Количество дорожек, число секторов на одной дорожке, емкость одного сектора и количество рабочих поверхностей у дискеты опре­деляют ее емкость.

В IBM PC используются две рабочие поверхности: 40 или 80 доро­жек на одной поверхности; 8, 9, 15 или 18 секторов на одной дорожке; 128, 256, 512 или 1024 байта в одном секторе.

Одной из характеристик дискеты является допустимая плотность записи:

• продольная:

(SD) — нормальная: 24 TPI (tape per inch — метки на дюйм);

(DD) — двойная: 48 TPI;

(HD — high density) — учетверенная (quadro density): 96 TPI;

• поперечная:

одинарная (20 дорожек);

двойная (40 дорожек);

учетверенная (80 дорожек): (QD-9 объемом 720 Кбайт), (QD-15 объемом 1,2 Мбайта (размер сектора в QD-15 равен 1 Кбайту)).

Для расширения возможностей DOS разработаны программы 800.com и PU_1700.com, которые позволяют работать с нестандарт­ными форматами дискет.

Логическая структура диска: магнитный диск (гибкий или жест­кий) перед первым использованием должен быть отформатирован. Во время форматирования диска на его поверхности с помощью магнит­ных головок делаются пометки: размечаются дорожки и сектора на них, создаются управляющие области дискеты.

Весь процесс форматирования делится на три части: физическая разметка, создание логических структур и загрузка на диск операци­онной системы (т.е. физическое, логическое и системное форматиро­вание).

Физическое форматирование состоит в разметке дорожек (trek) и секторов с нанесением обозначений секторов в выделенных на тре­ках служебных областях. Сектора отделяются друг от друга интер­валами. Началом отсчета для разметки диска является специальное отверстие (индекс).

Дорожки нумеруются от 0 до N — 1 (где N — общее количество дорожек) от края диска к центру. На физическом уровне сектора ну­меруются от 1 до т.

Структура развертки дорожки дискеты после разметки показана на рис. 8.2.




Рис. 8.2. Структура дорожки дискеты
Для форматов DS-8 и DD-8 интервал 1 представляет собой 32 бай­та «4Е», интервал 2 — 22 байта «4Е», интервал 3 — 80 байт «4Е». Каждый сектор включает 574 байта.

Логическое форматирование заключается в оформлении диска соответственно стандартам операционной системы. Цель логического форматирования — создание на диске управляющих таблиц для учета использования имеющихся ресурсов.

Системное форматирование заключается в загрузке на диск ре­зидентных файлов операционной системы.

В результате форматирования образуется функциональная струк­тура диска, изображенная на рис. 8.3.





Рис. 8.3. Функциональная структура диска

Служебная область дискеты заполняется при форматировании дис­кеты всегда, системная область — только при создании системной дискеты. Размер служебной области составляет 2% от общей емкости дискеты.

В IBM PC используется несколько типов дисководов (НГМД), ко­торые позволяют работать только с определенными форматами. Виды стандартизованных форматов приведены в табл. 8.1.

^ Таблица 8.1 Стандартные форматы НГМД MS DOS

Обозначение

Количество

Объем, Кбай-тов


Диаметр, дюйм

Размер FAT, секторов

Размер каталога, секторов

сторон


секторов

дорожек


SS/DD-8


1


8


40


160


5


2


4


DS/DD-8


2


8


40


320


5


2


2


SS/DD-9


1


9


40


180


5


2


4


DS/DD-9


2


9


40


360


5


2


7


DS/HD-15


2


15


80


1200


5


14


14


DS/HD-9


2


9


80


720


3


10


7


DS/HD-18


2


18


80


1440


3


18


18



^ Назначение и структура служебных секторов.

Boot содержит блок начальной загрузки и занимает 512d байт (200h).

В начале сектора находится NEAR-переход на программу началь­ной загрузки, затем располагается таблица, характеризующая фор­мат дискеты. Структура этой таблицы в версиях DOS различна. До версии 4.0 таблица содержала параметры, приведенные в табл. 8.2 (в скобках приводится типовое значение для DS/DD-9).

В конце ВООТ-сектора содержатся два идентификационных бай­та: '55' и 'AAh'.

^ Таблица 8.2 Структура ВООТ-сектора

Смещение от начала сектора (байт)


Длина записи


Содержание

0


3


Команда перехода на программу начальной загрузки


3


8


Название фирмы-производителя ОС или

программы форматирования (произвольная информация)

OBh


2


Количество байтов в секторе (200h)


ODh


1


Количество секторов в кластере


OEh


2


Количество секторов перед FAT (1)


10h


1


Количество копий FAT (2)


11h


2


Максимальное количество 32-байтовых

элементов корневого каталога (70h)

13h

2

Общее количество секторов на дискете (200h)

15h

1

FD-дескриптор носителя (байт-описатель среды носителя данных) (см. табл. 8.5)

16h


2


Количество секторов, занимаемых одним

экземпляром FAT (2)

18h

2

Количество секторов на одной дорожке (9)

lAh


2


Число рабочих поверхностей на дискете (2)


1Ch


2


Количество «скрытых» секторов (00)


1Eh




Начало программы загрузки

Байт — описатель среды (дескриптор носителя — FD) может при­нимать значения, приведенные в табл. 8.3.

Программа начальной загрузки, содержащаяся в ВООТ-секторе, предназначена для считывания с системной дискеты резидентных фай­лов MS DOS и командного процессора и размещения их в ОП.

^ Таблица размещения файлов (File allocation table, FAT) отобража­ет структуру области данных диска — текущее распределение обла­сти данных дискеты между файлами.

^ Возможные значения байта-описателя Таблица 8.3

Значение байта FD


Диаметр дискеты


Количество сторон


Количество на дорожке


Тип формата


FF


8"


2


8




FE


8"


1


8




FD


5"


2


9


DS/DD-9


FC


5"


1


9


SS/DD-9


F9


5"


2


15


DS/HD-15


F8


жесткий диск


DOS делит всю область данных диска на элементарные логичес­кие единицы — кластеры. Если необходимо записать на диск какой-либо набор данных (файл), то независимо от его длины память для этого будет выделяться кластерами. Размер кластера зависит от типа формата. На дискетах емкостью 360 Кбайт (DS/DD-9) кластер состо­ит из двух секторов по 512 байт и имеет объем 1 Кбайт. Все кластеры диска имеют свои номера. FAT дискеты состоит из 12-битовых эле­ментов (у жестких дисков большого объема — из 16-битовых).

Нулевой элемент содержит идентификатор формата дискеты:

FFF — формат SS, 8 секторов на дорожке для 8" дискеты;

FFE — 8 секторов на дорожке для 8" дискеты;

^ FFC — SS/DD-9;

FFD — DS/DD-9;

FF9 — DS/HD-9 или DS/HD-15;

FFO — DS/HD-18 или какой-либо другой, уточненный по ВООТ-сектору.

Первый элемент FAT содержит код FFF.

Начиная со второго, каждый элемент FAT содержит статус соот­ветствующего кластера (свободен — 000, занят — 002-FFO, повреж­ден — FF1-FF7) в последовательности, изображенной в табл. 8.4.

Содержание FAT Таблица 8.4

Номер элемента FAT


Номер кластера, статус которого отображается


Расшифровка номера кластера


номер сектора


номер дорожки


номер стороны


2


2


4,5


0


1


3


3


6,7


0


1


4


4


8,9


0


1


5


5


1,2


1


0



…..


…….


…..


……..


………


Для дискет формата FF9 (DS/DD-9) количество кластеров равно 355d.

Статус занятого кластера содержит либо номер следующего кла­стера, в котором располагается файл, либо код последнего кластера файла FF8-FFF.

Место на диске, отводимое каждому файлу, состоит из последо­вательности (цепочки) кластеров. Номер первого кластера, в кото­ром начинается файл, указывается в корневом каталоге. В FAT элемент, соответствующий этому кластеру, содержит номер следу­ющего кластера, в котором находится продолжение файла, и так да­лее «по цепочке». Последний кластер файла обычно содержит FFF. Например, если файл разместился в 3, 17 и 25 кластерах диска, то в корневом каталоге для этого файла будет указано, что он разме­щается в кластере № 3. В элементе FAT, соответствующем третье­му кластеру, будет записан номер следующего кластера (17), в эле­менте FAT, соответствующем кластеру 17, будет содержаться номер следующего кластера — 25, а в элементе FAT, соответству­ющем кластеру № 25, будет записан код последнего кластера - обыч­но FFF.

Корневой каталог диска содержит информацию о файлах и подка­талогах, размещенных на диске.

Каждый файл в каталоге описан с помощью 32 байт, образующих элемент (строку) каталога. Каждый сектор каталога содержит 512/ 32 = 16 строк. В одной из них (обычно в первой) может быть записано имя диска (метка тома).

Структура каталога приведена в табл. 8.5.

Таблица 8.5 Структура каталога

Относительный адрес

Размер поля


Описание


0

8

Имя файла

8

3

Расширение имени (тип файла)

11


1


Атрибут


12


10


Резервное поле (нули)


22


2


Время создания файла


24


2


Дата создания файла


26


2


Номер начального кластера файла


28


4


Длина файла


Имя файла и его расширение записываются в кодах ASCII. При записи имени диска эти два поля объединяются, т.е. метка тома мо­жет содержать 11 символов. Неиспользованные байты первых двух полей заполняются символами «пробел». Первый байт поля имени файла используется для обозначения стертых файлов (Нех.код 'Е5') и свободных строк в каталоге ('00').

Байт атрибута файла может принимать следующие шестнадцатеричные значения:

01 — файл только для чтения;

02 — скрытый файл;

04 — системный файл;

08 — имя диска;

10 — подкаталог;

20 — архив.

Скрытые и системные файлы недоступны для вводимых с клавиа­туры команд DOS (например, для команды DIR). Подкаталоги функ­ционируют на правах обычных файлов.

Время и дата создания файла рассчитываются по формулам

время = час х 2048 + минуты х 32 + секунды; дата = ( год — 1980) х 512 + месяц х 64 + день.

Длина файла представлена в байтах.

Параметры каталога: время, дата, номер первого кластера, длина файла записываются, начиная с младшего байта. Например, при длине файла 513d байт (20 lh) запись в поле данных катало­га будет выглядеть так: 01 02 00 00. Читать эту запись надо побайт­но, справа налево.

Пример размещения двух файлов в корневом каталоге и в FAT приведен на рис. 8.4.
^ 8.2. Накопитель на жестком магнитном диске
Накопитель на жестком магнитном диске (НМД) имеет тот же принцип действия, что и НГМД, но отличается тем, что в нем магнит­ный носитель информации является несъемным и состоит из несколь­ких пластин, закрепленных на общей оси (пакета магнитных носите­лей).

Каждую рабочую поверхность такой конструкции обслуживает своя головка. Если в НГМД головка во время работы соприкасается с поверхностью дискеты, то в НМД головки во время работы нахо­дятся на небольшом расстоянии от поверхности (десятые доли микро­на). При устранении контакта головки с поверхностью диска появи­лась возможность увеличить скорость вращения дисков, а следова­тельно, повысить быстродействие внешнего ЗУ.



Рис. 8.4. Пример размещения двух файлов: а — в FAT; 6 — в корневом каталоге
Запись и чтение информации на жестком магнитном диске произ­водятся с помощью магнитных головок, которые во время чтения-записи неподвижны. Магнитное покрытие каждой поверхности диска во время чтения-записи перемещается относительно головки. Магнитный «след» на поверхности диска, образовавшийся при работе голов­ки на запись, образует кольцевую траекторию — дорожку (trek). До­рожки, расположенные друг под другом на всех рабочих поверхнос­тях магнитного носителя, называются цилиндром.

В жестких МД различных фирм используются разные материалы для магнитного покрытия: диски ранних конструкций имели оксидное покрытие (окись железа), современные диски — кобальтовое по­крытие. Оксидное покрытие наносилось на поверхность диска в виде магнитного лака, который после высыхания образовывал довольно толстый магнитный слой. Обеспечить устойчивую запись в таком слое можно было за счет длительного воздействия электромагнитным по­лем. Поэтому магнитные «следы» на поверхности диска получались большого размера, что приводило к невысокой плотности записи и низкому быстродействию. Для увеличения емкости магнитного дис­ка приходилось увеличивать его размеры.

Кобальтовое покрытие наносится на поверхность диска мето­дом напыления. При этом образуется тонкая магнитная пленка, на которую легче воздействовать для образования магнитных следов. Размеры магнитных следов уменьшились, что позволило увеличить продольную и поперечную плотности записи. Увеличение продоль­ной плотности записи позволило увеличить емкость дорожки, а уве­личение поперечной плотности записи — количество дорожек на по­верхности диска. Диски той же емкости уменьшились в раз­мерах.

Стандарт на физическое размещение информации на жестком маг­нитном диске мягче, чем для НГМД, так как гибкие диски должны читаться одинаково на дисководах разных фирм, в то время как жес­ткий магнитный диск имеет встроенную в него систему управления. При работе с жестким магнитным диском встроенная система управ­ления решает вопросы физического размещения информации и зачас­тую недоступна для внешнего вмешательства. Например, наружные и внутренние дорожки магнитного диска имеют разную длину. Если их сделать одинаковой емкости и писать информацию с одинаковой плотностью записи, то на наружных дорожках остается много сво­бодного места. Некоторые фирмы при изготовлении жестких дисков делают дорожки различной емкости. Но, для того чтобы стандарт­ные операционные системы могли работать с такими дисками, встро­енный в них контроллер осуществляет пересчет адресов; при этом фи­зически на диске имеется меньшее количество дорожек, чем кажется операционной системе (так как операционная система настроена на работу с дорожками одинаковой емкости).

Количество дисков, каждый из которых имеет по две рабочие по­верхности, в накопителе может быть от 3 до 10 и более. В некоторых накопителях две крайние поверхности пакета (верхняя и нижняя) не являются рабочими — при этом сокращается размер дисковода (и емкость тоже). Иногда эти поверхности используются для размеще­ния служебной информации.

Жесткие диски делают герметичными — малое расстояние (зазор) между рабочей поверхностью и магнитной головкой должно быть за­щищено от пылинок, чтобы уберечь тонкий напыленный слой кобаль­та от стирания. Магнитная головка во время работы не должна ка­саться поверхности диска и в то же время должна находиться от нее на расстоянии в доли микрона. Наиболее распространенный способ удовлетворения обоих условий — применение «воздушной подушки»: в магнитной головке делаются отверстия, через которые в рабочий зазор в направлении магнитного диска нагнетается сжатый воз­дух — он и является демпфером (воздушной подушкой), не позво­ляющим магнитной головке «прижаться» к поверхности диска. Воздух перед нагнетанием в зазоры проходит тщательную очистку от пыли с помощью специальных фильтров.

Магнитные головки при работе НМД могут перемещаться, настра­иваясь на требуемую дорожку.

Перед началом эксплуатации пакет магнитных дисков формати­руется: на нем размечаются дорожки (ставится маркер начала до­рожки и записывается ее номер), наносятся служебные зоны секто­ров на дорожках. Для записи-чтения информации контроллеру НМД передается адрес: номер цилиндра, номер рабочей поверхности цилиндра, номер сектора на выбранной дорожке. На основании этого магнитные головки перемещаются к нужному цилиндру, ожи­дают появления маркера в начале дорожки и появления требуемого сектора, после чего записывают или читают информацию из него. Несмотря на то что все магнитные головки установлены на требуе­мый цилиндр, работает в каждый данный момент только одна го­ловка.

Из-за малого расстояния между секторами и высокой скорости вращения пакета дисков схемы управления не всегда успевают пере­ключиться на чтение-запись следующего сектора (если считываемые-записываемые сектора следуют один за одним). В этом случае после обработки одного сектора приходится ожидать, пока диск сделает целый оборот и к головкам подойдет требуемый сектор. Чтобы избе­жать этого, при форматировании используется чередование (interleaving) секторов: последовательность нумерации секторов на дорожке задается таким образом, что следующий по порядку номер сектора принадлежит не следующему по физическому размещению сектору, а через «k» секторов (где kфактор чередования). Фактор чередования при форматировании задается таким образом, чтобы си­стема управления НМД обеспечила обработку с последовательными номерами без длительного ожидания (слишком маленький k приводит к «проскакиванию» требуемого сектора и ожиданию нового витка, слишком большое значение k также приводит к ожиданию, так как схема управления уже отработала, а требуемый сектор все еще не подошел к головке).

Поскольку физически НМД различных фирм могут быть устрое­ны по-разному, возникает проблема совместимости НМД с микро­процессорным комплектом ЭВМ. Проблема эта решается с помощью стандартизации интерфейсов для накопителей на жестких магнитных дисках.

Основной характеристикой НМД является их емкость, которая в наибольшей степени зависит от плотности записи, в свою очередь в значительной степени зависящей от уровня технологии. Наиболее ре­зультативным для повышения плотности записи явилось применение магниторезистивных головок, которые известны и применяются уже давно, но по-настоящему массовой продукцией долгое время не были, из-за большой капиталоемкости их производства. Кроме увеличения емкости диска, повышение плотности записи приводит и к увеличе­нию скорости считывания-записи данных при неизменных диаметре и скорости вращения носителя.

Доступный сейчас уровень технологии позволяет за счет исполь­зования магниторезистивных головок производить на 3.5" НМД с ин­терфейсами EIDE и SCSI накопители емкостью 1,25; 1,7 и более Гбайтов и ставит на повестку дня увеличение их емкости до 64 Гбайт. Скорость передачи данных при использовании магниторезистивных головок возросла с обычной 3—5 Мбайт/с до 25 Мбайт/с.
8.3. Стриммер

Стриммером называется внешнее устройство ПЭВМ для запи­си и воспроизведения цифровой информации на кассету с магнит­ной лентой. Основное их назначение — архивирование редко исполь­зуемых больших массивов информации, резервное копирование. Это устройство называется floppy tape. Оно может подключаться к контроллеру НГМД. В стандарте QIC-40 емкость обычной видео­кассеты составляет около 120 Мбайт, в стандарте QIC-80 — 250 Мбайт.

Устройства, работающие в этом стандарте (стандарт разработан для небольших локальных сетей, а также для «неорганизованных» пользователей), выпускаются различными фирмами. Например, фирма Colorado Memory Systems выпускает стриммеры Jumbo 120 и Jumbo 250. Скорость передачи информации в Jumbo 120 — 250 и 500 Кбайт/с, что совпадает со стандартными возможностями контроллера НГМД.

По конструктивному исполнению стриммеры выпускаются внут­ренними и внешними. Программная поддержка этих стриммеров по­зволяет сжимать информацию до 6 раз (в среднем — в 2 раза).

Контроллеры этой фирмы выполнены по технологии Plug&Play (95% необходимых параметров определяется программным путем автоматически).

В качестве стриммера может быть использован видеомагнито­фон — в России выпускаются платы «АрВид 1010» и «АрВид 1020», дающие возможность при наличии шины ISA подключить к ПЭВМ и использовать в качестве накопителя любой видеомагнитофон. Пла­ты позволяют на стандартную видеокассету записывать 1 — 2 Гбай-та информации. На ленте поддерживается многоуровневая иерархи­ческая система, имеющая общий каталог. Программное обеспечение имеет дружественный интерфейс, выполненный в стиле Norton Commander. Предусмотрена автоматизированная процедура настрой­ки на конкретный видеомагнитофон.
^ 8.4. Оптические запоминающие устройства
Классификация оптических накопителей информации приведена на рис. 8.5.

Один из первых оптических накопителей информации — видеопла­стинка Laservision фирмы Philips, представляла собой плексигласо­вый диск диаметром 20 или 30 см с тонким алюминиевым слоем, по­крытым защитной пленкой из лака. При нанесении информации в алю­миниевом слое делаются углубления, располагаемые вдоль дорожек, как в обычных грампластинках. Отличие заключается в том, что, во-первых, дорожки начинаются в центре пластинки и, во-вторых, что они наносятся лазерным лучом; ширина дорожки при этом составляет 0,4 микрона, расстояние между дорожками — 1,6 микрона. При таких размерах на одном миллиметре радиуса располагаются 600 дорожек. При считывании информации лазерный луч по-разному отражается от основной ровной поверхности (0) и от углублений (1).
Для считывания информации применяются два различных способа:

• CAV (Constant Angular Velocity) — считывание при постоянной угловой скорости;

• CLV (Constant Linear Velocity) — считывание при постоянной ли­нейной скорости.

При CAV пластинка имеет постоянную угловую скорость 1500 об./мин. Дорожки расположены кольцеобразно, каждая дорожка от­водится для отдельного видеоизображения, независимо от длины дорожки. На одной стороне пластинки при этом умещаются 54 000 изоб­ражений для воспроизведения в течение 36 мин.



Рис. 8.5. Классификация оптических накопителей информации
При CLV угловая скорость меняется: при чтении внутренних до­рожек она равна 1500 об./мин, при чтении внешних — 500 об./мин. На пластинке имеется всего одна спиралеобразная дорожка (от центра наружу). Продолжительность времени воспроизведения увеличивается до 60 мин., но теряется возможность прямого доступа к отдельным изображениям.

Видеокомпакт-диски (CDV — Compact Disk Video) предназначены для воспроизведения на специальном видеопроигрывателе. При диа­метре диска 12 см на него наносится двадцатиминутная цифровая запись звука и шестиминутный аналоговый видеосигнал; при диаметре диска 20 см на нем содержится двадцатиминутная запись аналогово­го видеосигнала и цифрового звукового сопровождения; при диамет­ре диска 30 см емкость диска такая же, как у видеопластинки Laservision.

Компакт-диск CD-ROM (Compact Disk-Read Only Memory) содер­жит информацию только в цифровом виде. Диск имеет прозрачную поликарбонатную основу толщиной 1,2 мм и диаметром 8 или 12 см. Конструкция аналогична пластинке Laservision, работает по принци­пу CLV, угловая скорость изменяется от 200 до 500 об./мин. На од­ном дюйме по радиусу умещается 16 000 дорожек (тогда как на од­ном дюйме флоппи-диска — всего 96). Емкость компакт-диска состав­ляет около 650 Мбайт.

Компакт-диск CD-ROM/XA (extended Architecture) отличается от CD-ROM тем, что информация перед нанесением на диск подверга­ется сжатию. Диск может содержать двоичные коды, графику, видео, текст, аудиоданные.

Интерактивные компакт-диски CD-I (Compact-Disk-Interactive) предназначены для потребительского рынка, используются без ЭВМ. Их производство основано на технологии CD-ROM, но имеет более простое управление.

Диски Photo-CD (совместная разработка фирмы Philips и Kodak) предназначены для хранения в цифровом формате кино- и фотокад­ров. На диске размещается до 100 кадров, запись полного диска про­изводится за один час.

Bridge-Disk выполнен по стандарту, который позволяет воспроизво­дить его на проигрывателе для Photo-CD, дисководе для CD-ROM/XA или на проигрывателе для CD-I.

Компакт-диски CD-WO позволяют дозаписывать информацию за несколько сеансов. После окончательной записи создается оглавле­ние диска. Обычное устройство для чтения CD-ROM позволяет чи­тать только первую зону CD-WO. Аналогичные возможности предо­ставляют компакт-диски CD-R, которые допускают дозапись инфор­мации по мере ее накопления. Компакт-диски CD-WO и CD-R могут изготовляться по различным технологиям: диск может быть покрыт чувствительным фотолаком, в котором лазер прожигает отверстия, испаряя лак; на подложку диска могут быть нанесены два слоя: один — из искусственных полимеров (имеющих малую теплоту плав­ления), другой — металлический. При нагревании металла лазерным лучом находящийся под ним слой полимера испаряется, что приводит к образованию пузырька в металлическом слое и, как следствие, к нетиповому отражению считывающего луча в этом месте; поверх­ность диска может быть покрыта слоем галий-сурьмы или индий-сурь­мы, которые при воздействии на них лазерного луча расплавляются и переходят из кристаллического в аморфное состояние, что сопровож­дается изменением условий отражения и может быть зафиксировано считывающим лазерным лучом.

В основе магнитооптических компакт-дисков (CD-МО) лежит воз­действие магнитного поля на нагретый до критической температуры материал. В результате этого изменяются отражающие свойства по­крытия диска или производится его намагничивание в определенном направлении. Магнитооптические диски позволяют записывать, читать и стирать информацию. На таких дисках могут быть выделены зоны, предназначенные только для чтения или для многократной записи. CD-MO выпускаются в виде мини-дисков диаметром 2,5 дюйма в пласт­массовом корпусе трехдюймовой дискеты. Как для записи, так и для воспроизведения магнитооптических дисков необходимы специальные устройства. Емкость таких дисков составляет не менее 640 Мбайт. Из них могут создаваться магнитооптические библиотеки с автоматичес­кой сменой дисков (время на смену дисков составляет несколько се­кунд), емкость которых измеряется сотнями Гбайтов.

Флоптикиэто внешние запоминающие устройства, имеющие две головки: одну — обычную, для работы с дискетами DD и HD, другую — магнитооптическую. Емкость флоптических дискет состав­ляет 21 Мбайт. Разметка флоптической дискеты производится лучом лазера, благодаря чему дорожки плотнее располагаются друг к дру­гу. У флоптических дискет используется тот же магнитный матери­ал, что и у обычных дискет емкостью 2,88 Мбайт - барий-феррит. Количество магнитооптических дорожек на одной стороне — 753, поперечная плотность записи — 1245 дорожек на дюйм, продольная плотность записи — 23 980 бит на дюйм (для сравнения: у DD-дис-кет — 8717, у HD-дискет — 17 434).

В 1995 г. появилась новая технология — DVD (Digital Versatile Disc) — цифровой многофункциональный диск. Технология DVD пре­дусматривает использование в качестве носителя информации опти­ческого диска диаметром 120 мм и толщиной 1,2 мм. Внешне DVD-диск похож на стандартный компакт-диск, но конструкция его значительно сложнее: такие диски могут быть одно- и двухсторонними, с одним или двумя рабочими слоями с каждой стороны. Отражающий слой расположен не на составляющем почти полную толщину слое поликарбона­та (1,2 мм), а на слое половинной толщины (0,6 мм). Однослойный од­носторонний диск DVD имеет емкость 4,7 Гбайта, что обеспечивает более двух часов видеотелевизионного качества при записи изображе­ния и звука в сжатом по формату MPEG-2 виде. Двухслойные одно­сторонние диски имеют суммарную емкость 8,5 Гбайта (некоторое уменьшение емкости каждого слоя вызывается необходимостью сни­зить помехи при считывании дальнего слоя). Емкость двухслойного дву­стороннего диска DVD составляет около 17 Гбайт.

Устройства для работы с DVD-дисками (DVD-комплекты) могут иметь следующие разновидности:

• DVD-Video (видеоданные с разрешением 1280x1024 и 20-битовое звуковое сопровождение с частотой дискретизации 48 КГц в фор­мате Dolby АС-3 для 2—5 каналов);

• DVD-Audio, позволяющий создавать «полное собрание сочинений» музыкантов с указанным выше качеством;

• DVD-ROM — аналог CD-ROM;

• DVD-R (wRitable), допускающий однократную запись;

• DVD-RW (Rewritable), допускающий многократную запись.

DVD-ROM комплект Encore Dxr2 PC DVD Kit фирмы Creative Labs имеет плату Dxr2, на задней панели которой находятся вход и выход VGA для подключения платы к графическому адаптеру, циф­ровой выход в формате S/PDIF и стандартный видеовыход для теле­визора или магнитофона, обеспечивающий качественное воспроизве­дение и запись с разрешением 800x600, DVD-дисковод со встроенным буфером размером 512 Кбайт, обеспечивающий считывание DVD-дисков с удвоенной скоростью, а также работу в 20Х-режиме со стан­дартными CD-дисками.

Контрольные вопросы

1. Какие типы дискет используются в ПЭВМ?

2. Как определить и от чего зависит емкость дискеты?

3. Для чего на дискете выделяется системная область и из каких ча­стей она состоит?

4. Каким образом найти физический адрес размещенного на дискете файла?

5. Чем отличается НМД от НГМД?

6. Что такое «чередование секторов» и для чего оно используется?

7. Для чего предназначен стриммер и какой носитель информации в нем используется?

8. Одинаковые ли принципы записи информации используются в НГМД и CD-ROM и чем они отличаются?

9. Какие физические эффекты используются в магнитооптических дисках?






Скачать файл (35218.7 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации
Рейтинг@Mail.ru