Actualmente, el problema de los beneficios del almacenamiento a largo plazo de información en varios medios y el uso de nuevas tecnologías se está volviendo cada vez más relevante. No se puede negar que la introducción de nuevas tecnologías está asociada con costos adicionales: reemplazar sistemas obsoletos es costoso. Intentaremos usar métodos tradicionales para comparar los costos de almacenamiento y uso de información durante mucho tiempo (75 años) en varios medios: papel, discos, cintas, películas.
Actualmente, el problema de los beneficios del almacenamiento a largo plazo de información en varios medios y el uso de nuevas tecnologías se está volviendo cada vez más relevante. No se puede negar que la introducción de nuevas tecnologías está asociada con costos adicionales; reemplazar sistemas obsoletos es costoso. Utilizando métodos tradicionales, comparamos los costos de almacenamiento y uso de información durante mucho tiempo (75 años) en varios medios: papel, discos, cintas y películas.
Los resultados del análisis son marco, preliminar. Para determinar con mayor precisión el costo de varias opciones, un estudio más profundo y de varios años similar al realizado por ClipperGroup, Inc. en 2008
Al calcular el costo tomado en cuenta:
- Remuneración y capacitación / reciclaje del personal empleado en todas las etapas de almacenamiento, contabilidad y uso de la información.
- Costos de material asociados con la adquisición y mantenimiento de activos fijos (bastidores, discos (en adelante, RAID) y cintas (escáneres, computadoras, equipos de microfilm, etc.), consumibles (papel, discos , cintas, películas, etc.
- Los costos de mantener o alquilar locales, edificios, estructuras, proporcionar ventilación, seguridad y seguridad contra incendios. Los costos asociados con el consumo de energía juegan un papel particularmente importante.
- Software (sujeto a actualización).
Se supone que los costos generales son los mismos para el almacenamiento en papel y película y grandes para el almacenamiento en unidades de disco y cinta.
Según nuestras estimaciones, almacenamiento, contabilidad y uso a largo plazo (durante 75 años) de 1 unidad de almacenamiento convencional en papel (100 hojas) en la actualidad, al nivel actual de remuneración, tarifas de electricidad, etc., por año cuesta en promedio 30 rub. De estos, se gastan alrededor de 23 rublos para garantizar el almacenamiento, unos 5 rublos en contabilidad y uso.
Parte de los costos son una sola vez (para materiales y pagos por encuadernación, papeleo, encriptación, numeración de hojas, descripción, preparación de documentos contables, etc.), una parte, que se repite después de un cierto número de años. Por ejemplo, junto con los trabajos de empaquetamiento de una sola vez, se practica el reenvasado periódico, asociado con la compra de nuevas cajas de archivo, salarios para los empleados. Y esto, a su vez, implica el trabajo de mover, etiquetar, etc. Una parte bastante grande en el costo de almacenar cajas de "papel" es la emisión y el revestimiento de las cajas y, a menudo, la eliminación del polvo. Dependiendo del estado de la NSA, la búsqueda de los datos necesarios lleva mucho tiempo, lo que significa "costoso".
Dado que todos los costos principales que forman el costo del “negocio del papel” están en constante crecimiento (salario, costos de alquiler y mantenimiento, materiales, etc.), su almacenamiento es cada vez más caro cada año. Si en el primer año el costo es de 1 srvc. unidades hora es de 11.9 rublos, luego al final del período de almacenamiento (incluso a precios y salarios constantes) - 49 rublos, es decir 4 veces más caro
Las oportunidades para reducir el costo de almacenamiento en papel son limitadas. Son reales solo con la participación de las tecnologías modernas, la introducción de la electrónica buscadores, contabilidad electrónica, etc., que transforma el sistema tradicional de almacenamiento, contabilidad y uso de documentos en medios "en papel".
La búsqueda de formas de reducir el costo de almacenamiento de archivos "en papel" puede conducir al uso de materiales de menor calidad, a ahorrar en el suministro de condiciones de almacenamiento y, como resultado, a la pérdida de documentos.
La imagen opuesta se obtiene almacenando datos en una película (microfilmes, microfichas). La etapa inicial, el proceso de microfilmación, que garantiza las condiciones de almacenamiento, requiere costos de material considerables. La microfilmación única cuesta 1 srvc. unidades hora ascienden a más de 800 rublos. Incluyen la compra de equipo costoso, capacitación del personal, la instalación de un sistema de tratamiento de agua, etc. El equipo también es necesario para el control de calidad, leer la información de la película. Una parte importante en el costo de producción es el costo de la compra de películas, reactivos, limpiadores y eliminación de desechos.
Sin embargo, con el tiempo, el almacenamiento de 1 srvc. unidades hora se vuelve más barato en película y luego se estabiliza al mismo nivel, y cambiará poco en el futuro.
En cuanto a la contabilidad y el uso de microfilmes y microfichas, entonces (con la excepción de la necesidad de dispositivos de lectura especiales bastante caros) no hay tantas diferencias con respecto a la versión "en papel". Todo depende de las características de la NSA.
Como resultado, de acuerdo con nuestras estimaciones, costo promedio de almacenamiento, contabilidad y uso 1 srvc unidades hora en la película (almacenado durante 75 años) es alrededor de 40 rub. Pero la película se almacena mucho más tiempo (en comparación con el papel, y con discos y con cinta), y el costo relativamente alto se compensa con la alta seguridad y compacidad de almacenamiento. Además, las tecnologías modernas permiten marcar películas con códigos de barras y etiquetas para el procesamiento posterior de la máquina y la automatización de la recuperación de datos, así como la digitalización simultánea de datos.
La proporción de los costos de almacenamiento, contabilidad y uso está cerca de la opción "papel": desde 40 rublos. se gastan unos 30 rublos en almacenamiento, unos 6 rublos en contabilidad y uso.
En 2008, ClipperNotes publicó los resultados de los cálculos que comparaban serpentinas (unidades de cinta) y matrices de discos. Según sus hallazgos, la unidad de cinta tiene ventajas significativas sobre una matriz RAID en términos de costo y consumo de energía durante el almacenamiento a largo plazo y grandes cantidades de datos almacenados.
El costo de almacenamiento en discos es casi 23 veces mayor que en cinta, y el costo de energía cuando se almacena en discos es casi 290 veces mayor que en cinta. Por ejemplo, para mantener el archivo de 6.6 petabytes de tamaño permanentemente accesible durante 5 años , el costo de un sistema de discos (matrices RAID, controladores, divisores, discos, energía, enfriamiento, etc.) ascenderá a $ 14.7 millones (incluido el costo de la electricidad - $ 550 mil), mientras que el costo de una biblioteca de cintas es menor a 700 mil dólares (incluido el costo de la electricidad - 304 dólares). En base a estos cálculos, almacenamiento de 1 unidad de almacenamiento condicional durante 1 año en una matriz RAID cuesta 5, 35 rublos; en la serpentina - 2.5 rublos.
Los costos no se distribuyen de manera uniforme a lo largo del tiempo. La mayoría de ellos en ambos casos ocurren en la etapa inicial de almacenamiento, cuando se compra todo el equipo necesario. Luego hay una reducción en los costos por 1 unidad. hora información
Nuestros cálculos mostraron que el almacenamiento, la contabilidad y el uso de 1 srvc. unidades hora (400 MB) en discos durante 75 años en promedio por año costará a 25 rublos. Las conclusiones de ClipperNotes confirman que la mayor parte de los costos se encuentran en la etapa inicial de almacenamiento y uso. En contraste con el almacenamiento de información en papel y película, una parte importante en el precio de costo es el software. La parte de los costos de equipo en contabilidad y uso está aumentando, ya que cuando se almacena información en cintas o unidades de disco, ya no son posibles los métodos tradicionales de contabilidad. Al mismo tiempo, puede ocurrir una reducción significativa y, como resultado, una reducción en los costos de personal.
Los problemas asociados en forma electrónica son bien conocidos: posible incompatibilidad con nuevos dispositivos o nuevos software; fragilidad de los medios (discos), lo que significa la necesidad de reescribir; virus, etc.
Con el fin de garantizar una mayor seguridad y la más conveniente y acceso rápido Para la información, hoy en día, los métodos de almacenamiento combinado se utilizan cada vez más. Por ejemplo, los sistemas COM le permiten transferir cualquier formato de datos digitales a microfilm. Por otro lado, la práctica de convertir datos de película a digital. La apariencia de tales dispositivos (sistemas) indica que lo más efectivo (en términos de seguridad y costo) será la combinación de almacenamiento de datos en unidades de disco o cinta y en cinta.
T.I. Lyubina,
director, Archivos estatales Archivos estatales
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Región de moscú
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Introducción 2
CAPÍTULO I. MEMORIA DE LA COMPUTADORA. DISPOSITIVOS DE MEMORIA EXTERNA 3
1.1 Memoria de computadora y sus tipos 3
1.2. Memoria externa de la computadora 4
1.2.1 Magnético unidades de disco 6
1.2.2. Discos duros (discos duros) 8
1.2.3 Unidad de disquete 11
1.2.4. CD-ROM 14
1.2.6. Memoria flash 18
1.2.7. Dispositivos holográficos 19
1.2.8. MODS ruedas 19
CAPITULO II. HISTORIA Y PERSPECTIVAS DEL DESARROLLO DE DISPOSITIVOS DE ALMACENAMIENTO DE INFORMACIÓN 20
2.1. La historia del desarrollo de dispositivos de almacenamiento de información 20
2.2. Perspectivas para el desarrollo de dispositivos de almacenamiento de información 26
Conclusión 30
Referencias 32
Apéndice 1 33
Introduccion
Todas las computadoras personales utilizan tres tipos de memoria: operativa, permanente y externa (varias unidades). Se necesita memoria tanto para los datos de origen como para almacenar los resultados. Es necesario interactuar con la periferia de la computadora e incluso mantener la imagen visible en la pantalla. Toda la memoria de la computadora se divide en interna y externa. En los sistemas informáticos, trabajar con memoria se basa en conceptos muy simples. En principio, todo lo que se requiere de la memoria de la computadora es almacenar un bit de información para que luego pueda recuperarse de allí.
Los dispositivos de almacenamiento se pueden clasificar según los siguientes criterios:
por tipo de elementos de almacenamiento
para fines funcionales
por tipo de organización de circulación
por naturaleza de lectura
por método de almacenamiento
por organización
El objeto del trabajo del curso es un moderno dispositivo de almacenamiento de información.
El propósito del estudio es estudiar la historia y las perspectivas de desarrollo de los dispositivos de almacenamiento de información en el mundo moderno.
considere el concepto de memoria, sus tipos;
considerar el concepto de dispositivos de almacenamiento de información, sus tipos, principios de grabación, almacenamiento, lectura, características básicas del usuario;
para estudiar la historia y las perspectivas futuras del desarrollo de dispositivos de almacenamiento de información.
CAPÍTULO I. MEMORIA DE LA COMPUTADORA. DISPOSITIVOS DE MEMORIA EXTERNA
1.1 Memoria de computadora y sus tipos
La memoria de la computadora es un conjunto de dispositivos para almacenar programas, información de entrada, resultados intermedios y datos de salida. La clasificación de la memoria se presenta en el Apéndice 1. La memoria se divide en los siguientes tipos 1:
La memoria interna está diseñada para almacenar cantidades relativamente pequeñas de información cuando es procesada por un microprocesador. La memoria externa está diseñada para el almacenamiento a largo plazo de grandes cantidades de información, independientemente de si la computadora está encendida o apagada.
Se llama memoria no volátil que se borra cuando apaga la computadora. La memoria no volátil se llama memoria, que no se borra cuando apaga la computadora.
La memoria interna no volátil incluye memoria de solo lectura (ROM). El contenido de la ROM se instala en la fábrica y no cambia. Los programas que proporcionan un conjunto básico de funciones de control de dispositivos informáticos se escriben en la ROM.
La memoria interna volátil incluye memoria de acceso aleatorio (RAM), memoria de video y memoria caché. RAM proporciona modos de grabación, lectura y almacenamiento de información, y en cualquier momento puede acceder a cualquier ubicación de memoria seleccionada al azar. Parte de la RAM está reservada para almacenar imágenes (memoria de video). La memoria caché de alta velocidad se usa para aumentar la velocidad de las operaciones de la computadora y se usa al intercambiar datos entre el microprocesador y la RAM.
La memoria externa puede ser acceso aleatorio y acceso secuencial. Los dispositivos de memoria de acceso aleatorio permiten el acceso a un bloque de datos arbitrario en aproximadamente el mismo tiempo de acceso.
1.2. Memoria externa de la computadora
Según el tipo de acceso a la información, los dispositivos de memoria externos se dividen en: dispositivos de acceso directo (aleatorio) y dispositivos de acceso secuencial. Con acceso directo, el tiempo de acceso a la información no depende de su ubicación en el medio. Con acceso secuencial: depende de la ubicación de la información.
Los VZU se utilizan para memorizar grandes cantidades de información: conjuntos de datos, programas de usuario y sistemas operativos. En el proceso de operación del sistema informático, según sea necesario, un intercambio operativo de matrices de información entre el VZU y la memoria principal.
Para trabajar con memoria externa, debe tener una unidad (un dispositivo que proporcione información de grabación y / o lectura) y un dispositivo de almacenamiento - medios.
Los principales tipos de unidades 2:
unidades de disquete (HMD);
conduce en magnético duro discos (HDD);
unidades de cinta (NML);
cD-ROM, CD-RW, unidades de DVD.
Corresponden a los principales tipos de medios:
flexible discos magnéticos (Disquete) (con un diámetro de 3,5 '' y una capacidad de 1,44 MB), unidades de medios extraíbles;
discos magnéticos duros (disco duro);
cartuchos para serpentinas y otros NML;
cD-ROM, CD-R, CD-RW, DVD.
Los dispositivos de almacenamiento generalmente se dividen en tipos y categorías en relación con sus principios operativos, operativos-técnicos, físicos, de software y otras características. Entonces, por ejemplo, de acuerdo con los principios operativos, se distinguen los siguientes tipos de dispositivos: electrónicos, magnéticos, ópticos y mixtos - magnetoópticos. Cada tipo de dispositivo está organizado en base a la tecnología apropiada para almacenar / reproducir / grabar información digital. Por lo tanto, en relación con el tipo y diseño técnico del medio de almacenamiento, existen: dispositivos electrónicos, de disco y cinta.
Las principales características de las unidades y medios 3:
capacidad de información;
velocidad de intercambio de información;
fiabilidad del almacenamiento de información.
Detengámonos con más detalle en la consideración de las unidades y portadores anteriores.
1.2.1 Unidades de disco magnético
El principio de funcionamiento de los dispositivos de almacenamiento magnético se basa en métodos para almacenar información utilizando las propiedades magnéticas de los materiales. Como regla general, los dispositivos de almacenamiento magnético consisten en dispositivos para leer / escribir información y un medio magnético en el cual, directamente, se realiza una grabación y de la cual se lee la información. Los dispositivos de almacenamiento magnético generalmente se dividen en tipos en relación con el rendimiento, las características físicas y técnicas del medio de almacenamiento, etc. Con mayor frecuencia se distingue: dispositivos de disco y cinta. La tecnología general de los dispositivos de almacenamiento magnético consiste en magnetizar, mediante un campo magnético alterno, porciones de un medio y leer información codificada como regiones de magnetización variable. Los medios de disco, por regla general, están magnetizados a lo largo de campos concéntricos, rutas ubicadas a lo largo de todo el plano del medio giratorio en forma de disco. La grabación se realiza en código digital. La magnetización se logra creando un campo magnético alterno utilizando cabezales de lectura / escritura. Los cabezales son dos o más circuitos controlados magnéticamente con núcleos, cuyos devanados reciben tensión alterna. Un cambio en la polaridad del voltaje provoca un cambio en la dirección de las líneas de inducción magnética del campo magnético y, tras la magnetización de la portadora, significa un cambio en el valor del bit de información de 1 a 0 o de 0 a 1.
Los dispositivos de disco se dividen en unidades y medios flexibles (disquete) y duros (disco duro). La propiedad principal de los dispositivos magnéticos de disco es el registro de información en un medio en pistas cerradas concéntricas utilizando la codificación digital física y lógica de la información. Los medios de disco plano giran durante la lectura / escritura, lo que garantiza el mantenimiento de toda la pista concéntrica, la lectura y la escritura se llevan a cabo utilizando cabezales magnéticos de lectura / escritura, que se colocan a lo largo del radio del medio de una pista a otra. Los dispositivos de disco generalmente usan un método de grabación llamado método Non Return to Zero (NRZ). La grabación por el método NRZ se lleva a cabo cambiando la dirección de la corriente de magnetización en los devanados de los cabezales de lectura / escritura, causando un cambio inverso en la polaridad de la magnetización de los núcleos de los cabezales magnéticos y, en consecuencia, alternando la magnetización de las secciones del portador a lo largo de pistas concéntricas a lo largo del tiempo y moviéndose alrededor de la circunferencia del portador. En este caso, no importa si el flujo magnético cambia de una dirección positiva a una negativa o viceversa, solo el hecho de una inversión de polaridad es importante.
Para registrar la información, por regla general, se utilizan varios métodos de codificación de la información, pero todos ellos sugieren usar no la dirección de las líneas de inducción magnética del punto magnetizado elemental del portador como fuente de información, sino un cambio en la dirección de inducción en el proceso de moverse a lo largo del portador a lo largo de una pista concéntrica a lo largo del tiempo. Este principio requiere una sincronización estrecha del flujo de bits, que se logra mediante métodos de codificación. Los métodos de codificación de datos no afectan los cambios en la dirección del flujo, sino que solo especifican la secuencia de su distribución a lo largo del tiempo (el método de sincronización del flujo de datos), de modo que, al leer, esta secuencia se pueda convertir a los datos originales 4.
1.2.2. Discos duros (discos duros)
Las unidades de disco duro combinan medios (medios) y un lector / escritor en una carcasa, así como, a menudo, la parte de la interfaz, llamada controlador en sí disco duro. Un diseño típico de un disco duro es la ejecución en forma de un solo dispositivo: una cámara, dentro de la cual hay uno o más soportes de disco montados en un eje y un bloque de cabezales de lectura / escritura con su mecanismo de accionamiento común. Por lo general, cerca de la cámara de los portadores y cabezales se encuentran los circuitos de control para cabezales, discos y, a menudo, la parte de interfaz y / o controlador. En la tarjeta de interfaz del dispositivo, se encuentra la interfaz real del dispositivo de disco y el controlador con su interfaz se encuentra en el propio dispositivo. Los circuitos de accionamiento se conectan al adaptador de interfaz mediante un conjunto de bucles.
La información se graba en pistas concéntricas distribuidas uniformemente en todos los medios. En el caso de más de un disco, el número de medios de todas las pistas ubicadas una debajo de la otra se llama cilindro. Las operaciones de lectura / escritura se realizan en una fila sobre todas las pistas del cilindro, después de lo cual las cabezas se mueven a una nueva posición.
Una cámara sellada protege a los portadores no solo de la penetración de partículas mecánicas de polvo, sino también de la exposición a campos electromagnéticos. Cabe señalar que la cámara no está completamente apretada porque Está conectado a la atmósfera circundante utilizando un filtro especial que iguala la presión dentro y fuera de la cámara. Sin embargo, el aire dentro de la cámara está tan libre de polvo como sea posible. Las partículas más pequeñas pueden provocar daños en el revestimiento magnético de los discos y pérdida de datos y rendimiento del dispositivo.
Los discos giran constantemente, y la velocidad de rotación de los medios es bastante alta (de 4.500 a 10.000 rpm), lo que proporciona altas velocidades de lectura / escritura. Por el tamaño del diámetro del soporte, los discos de 5,25, 3,14 y 2,3 pulgadas se producen con mayor frecuencia. El diámetro de los medios de los discos duros no extraíbles no impone restricciones en la compatibilidad y portabilidad de los medios, con la excepción de los factores de forma de la carcasa de la PC, por lo tanto, los fabricantes lo eligen de acuerdo con sus propios motivos.
Actualmente, para posicionar cabezales de lectura / escritura, los más utilizados son los motores paso a paso y lineales de mecanismos de posicionamiento y mecanismos de movimiento de cabezales en general.
En sistemas con un mecanismo paso a paso y un motor, las cabezas se mueven en una cierta cantidad correspondiente a la distancia entre las pistas. La discreción de los pasos depende de las características del motor paso a paso o se establece mediante servo marcas en el disco, que pueden ser de naturaleza magnética u óptica. Se utiliza un servo cabezal adicional para leer marcas magnéticas, y se utilizan sensores ópticos especiales para leer etiquetas ópticas.
En sistemas con un accionamiento lineal, los cabezales se mueven mediante un electroimán, y las señales de servicio especiales se graban en el portador durante su producción y se leen cuando se colocan los cabezales para determinar la posición requerida. Muchos dispositivos servos usan una superficie completa y un cabezal especial o sensor óptico. Este método de organización de datos de servos se denomina registro dedicado de señales de servos. Si las señales de servo se graban en las mismas pistas que los datos y se les asigna un sector de servo especial, y la lectura se realiza por los mismos cabezales que la lectura de datos, entonces este mecanismo se denomina grabación incorporada de señales de servo. La grabación dedicada proporciona un rendimiento más rápido e integrado: aumenta la capacidad del dispositivo.
Las unidades lineales mueven las cabezas mucho más rápido que las unidades de paso, además, permiten pequeños movimientos radiales "dentro" de la pista, lo que permite rastrear el centro de la circunferencia de la pista servo. Esto garantiza que la posición del cabezal sea la mejor para leer de cada pista, lo que aumenta significativamente la fiabilidad de los datos que se leen y elimina la necesidad de procedimientos de corrección que requieren mucho tiempo. Como regla general, todos los dispositivos con una unidad lineal tienen un mecanismo automático para estacionar los cabezales de lectura / escritura cuando el dispositivo está apagado.
El estacionamiento de la cabeza es el proceso de moverlos a una posición segura. Esta es la llamada posición de "estacionamiento" de las cabezas en el área de los discos donde descansan las cabezas. Allí, por regla general, no se registra información, excepto los datos del servo, esta es una "Zona de aterrizaje" especial. Para fijar el accionamiento de los cabezales en esta posición, la mayoría de los ferrocarriles usan un pequeño imán permanente cuando los cabezales toman una posición de estacionamiento; este imán contacta la base de la carcasa y mantiene la posición de los cabezales contra vibraciones innecesarias. Cuando el variador arranca, el circuito de control de motor lineal "rompe" el pestillo, suministrando un pulso de corriente amplificado al motor, colocando los cabezales. Una serie de unidades también utilizan otros métodos de fijación basados, por ejemplo, en el flujo de aire creado por la rotación de los discos. En un estado estacionado, la unidad puede transportarse en condiciones físicas bastante pobres (vibración, choque, choque), como No hay peligro de daños a la superficie del portador por las cabezas. Actualmente, en todos los dispositivos modernos, los cabezales de las unidades están estacionados automáticamente por los circuitos internos del controlador cuando se apaga la alimentación y no requiere ninguna operación de software adicional, como fue el caso con los primeros modelos.
Durante el funcionamiento, todas las partes mecánicas del variador están sujetas a expansión térmica, y la distancia entre las pistas, los ejes del husillo y el posicionador de los cabezales de lectura / escritura cambia. En el caso general, esto no afecta la operación de la unidad de ninguna manera, ya que la retroalimentación se usa para la estabilización, sin embargo, algunos modelos ocasionalmente recalibran la unidad de la cabeza, acompañada de un sonido característico que se asemeja al sonido en el inicio inicial, ajustando el sistema a las distancias cambiadas.
La placa electrónica de una unidad de disco duro moderna es una microcomputadora independiente con su propio procesador, memoria, dispositivos de entrada / salida y otros atributos tradicionales inherentes a una computadora. La placa puede tener muchos interruptores y puentes, pero no todos están destinados al usuario. Como regla general, las guías del usuario describen el propósito de solo puentes asociados con la elección de la dirección lógica del dispositivo y su modo de funcionamiento, y para unidades con interfaz SCSI: puentes responsables de controlar el conjunto de la resistencia (carga estabilizadora en el circuito) 5.
1.2.3 Disquetera
Los principales elementos internos del variador son un marco de disquete, un motor de husillo, una unidad principal del variador y una placa electrónica.
El motor del husillo es un motor multipolo plano con una velocidad de rotación constante de 300 rpm. El motor de accionamiento del bloque de la cabeza es un paso a paso, con un gusano, engranaje o transmisión por correa.
Para identificar las propiedades de un disquete, se instalan tres sensores de presión mecánicos en la placa electrónica cerca del extremo frontal de la unidad: dos debajo de los agujeros de densidad de protección y registro, y un tercero detrás del sensor de densidad para determinar cuándo está bajando el disquete. Un disquete insertado en la ranura entra dentro del disquete, donde el obturador protector se desliza desde él, y el marco se retira del tapón y se baja: el anillo metálico del disquete descansa sobre el eje del motor del husillo y la superficie inferior del disquete en la cabeza inferior (lado 0 ) Al mismo tiempo, se libera la cabeza superior, que, bajo la acción de un resorte, se presiona contra el lado superior del disquete. En la mayoría de las unidades, la velocidad de bajar el marco no está limitada de ninguna manera, razón por la cual los cabezales infligen un golpe notable en las superficies del disquete, y esto reduce en gran medida el período de su funcionamiento confiable. Algunos modelos de unidades (Teac, Panasonic, ALPS) tienen un moderador de microelevación para una bajada suave del marco. Para extender la vida útil de los disquetes y cabezales en unidades sin un microelevador, se recomienda que mantenga presionado el botón de la unidad con el dedo al insertar un disquete, evitando que el marco se caiga demasiado. En el eje del motor del husillo hay un anillo con un bloqueo magnético, que al comienzo de la rotación del motor captura firmemente el anillo del disquete, mientras lo centra en el eje. En la mayoría de los modelos de unidades, la señal del sensor de disquete causa un arranque del motor a corto plazo para capturarlo y centrarlo.
La unidad se conecta al controlador mediante un cable de 34 hilos, en el que los cables pares son señal, y los cables impares son comunes. La opción de interfaz general permite conectar hasta cuatro unidades al controlador, y hasta dos para la PC IBM. En general, las unidades están conectadas completamente paralelas entre sí, y el número de unidad (0..3) se establece mediante puentes en la placa electrónica; en la versión para PC IBM, ambas unidades son número 1, pero están conectadas mediante un cable en el que las señales de selección (cables 10-16) se invierten entre los conectores de las dos unidades. A veces, el pin 6 se retira del conector de la unidad, desempeñando en este caso el papel de una llave mecánica. La interfaz de la unidad es bastante simple e incluye señales para seleccionar un dispositivo (cuatro dispositivos en el caso general, dos para la versión de PC de IBM), arrancar el motor, mover los cabezales un paso de escritura, leer / escribir datos, así como señales de información desde la unidad: el comienzo de la pista , una señal de instalación de los cabezales en la pista cero (externa), señales de sensores, etc. Todo el trabajo en la información de codificación, búsqueda de pistas y sectores, sincronización, corrección de errores es realizado por el controlador.
Un disquete o disquete es un medio compacto de baja velocidad y baja capacidad para almacenar y transferir información. Hay dos tamaños de disquetes: 3.5 ", 5.25", 8 "(los dos últimos tipos son obsoletos).
Estructuralmente, el disquete es un disquete magnético incluido en un estuche. El disquete tiene un orificio para la aguja de la unidad, un orificio en el estuche para acceder a los cabezales de lectura / escritura (cerrado con un obturador de hierro de 3.5 ”), un orificio de protección de corte o escritura. Además del disquete de 3.5 ”- un disquete de alta densidad - un agujero de la densidad especificada (alta / baja). El disquete 3.5 está protegido contra escritura si el orificio de protección está abierto.
La siguiente notación se usa para disquetes:
SS de un solo lado: disco de un solo lado (una superficie de trabajo).
DS doble cara: disco de doble cara.
SD densidad simple - densidad única.
DD doble densidad - doble densidad.
HD de alta densidad
Una unidad de disquete es fundamentalmente similar a una discos duros. La velocidad de rotación del disquete es aproximadamente 10 veces más lenta, y las cabezas tocan la superficie del disco. Básicamente, la estructura de información en un disquete, tanto física como lógica, es la misma que en un disco duro. En términos de estructura lógica no hay tabla de particiones 6 en el disquete.
1.2.4. CD-ROM
El representante más común de la tecnología óptica es un CD-ROM, que se caracteriza por:
Mayor confiabilidad que un disco duro
Gran capacidad, aproximadamente 700 MB
El CD-ROM prácticamente no se desgasta
La velocidad mínima de transferencia de datos del CD-ROM es de 150 Kb / sy aumenta según el modelo de la unidad, es decir. CD-ROM de 52 velocidades, tendrá 52 * 150 \u003d 7.8 Mb / s.
Una unidad típica consta de una placa electrónica, un motor de husillo, un sistema de cabezal de lectura óptico y un sistema de carga de disco. La placa electrónica contiene todos los circuitos de control del variador, una interfaz con un controlador de computadora, conectores de interfaz y una salida de audio.
El motor del husillo se utiliza para hacer girar el disco con velocidad lineal constante o variable. Mantener una velocidad lineal constante requiere cambiar la velocidad angular del disco dependiendo de la posición del cabezal óptico. Al buscar fragmentos, un disco puede girar a una velocidad mayor que cuando se lee, por lo tanto, se requiere una buena característica dinámica de un motor de husillo; El motor se utiliza tanto para acelerar como para frenar el disco.
Se fija un soporte en el eje del motor del husillo, al cual se presiona el disco después de la carga. La superficie del soporte generalmente está recubierta con caucho o plástico blando para evitar el deslizamiento del disco. El disco se sujeta al soporte con una arandela ubicada en el otro lado del disco; el soporte y la lavadora contienen imanes permanentes, una fuerza cuya atracción presiona a la lavadora a través del disco hacia el soporte.
El sistema de cabeza óptica consiste en la cabeza misma y su sistema de movimiento. El cabezal contiene un emisor láser basado en un LED láser infrarrojo, un sistema de enfoque, un fotodetector y un preamplificador. El sistema de enfoque es una lente móvil, accionada por una bobina de voz del sistema electromagnético (bobina de voz), hecha por analogía con un sistema de altavoces en movimiento. Un cambio en la intensidad del campo magnético hace que la lente se mueva y el rayo láser se vuelva a enfocar.
El sistema de carga del disco se lleva a cabo en dos versiones: usando una caja especial para el disco (caddie) insertado en el orificio receptor de la unidad, y usando una bandeja deslizante (bandeja), en la que se coloca el disco.
Un disco estándar consta de tres capas: un sustrato de policarbonato en el que se estampa el relieve del disco, una capa reflectante de aluminio, oro, plata u otra aleación empapada en él, y una capa protectora más delgada de policarbonato o barniz, en la que se aplican inscripciones y dibujos. El alivio informativo del disco consiste en un camino en espiral que va del centro a la periferia, a lo largo del cual se ubican los huecos (fosas). La información se codifica alternando pozos y los espacios entre ellos.
La lectura de la información del disco ocurre debido al registro de cambios en la intensidad de la radiación de un láser de baja potencia reflejado desde la capa de aluminio. El receptor o fotosensor determina si el haz se reflejó desde una superficie lisa, si fue dispersado o absorbido. La dispersión o absorción del haz se produce en lugares donde se aplicaron huecos (trazos) durante el proceso de grabación. Se produce un fuerte reflejo del haz donde estas depresiones están ausentes. Un fotosensor ubicado en una unidad de CD-ROM detecta un haz disperso reflejado desde la superficie del disco. Luego, esta información en forma de señales eléctricas se alimenta al microprocesador, que convierte estas señales en datos o sonido binarios.
La profundidad de cada carrera en el disco es de 0.12 μm, el ancho es de 0.6 μm. Se ubican a lo largo de una trayectoria en espiral, cuya distancia entre las vueltas adyacentes es de 1.6 μm, que corresponde a una densidad de 16,000 vueltas por pulgada o 625 vueltas por milímetro. La longitud de los trazos a lo largo de la pista de grabación puede variar de 0,9 a 3,3 micras. La pista comienza a una distancia del orificio central y termina a unos 5 mm del borde exterior.
Si es necesario encontrar un lugar para registrar ciertos datos en un CD, entonces sus coordenadas se leen preliminarmente de la tabla de contenido del disco, después de lo cual el lector se mueve al giro deseado de la espiral y espera a que aparezca una cierta secuencia de bits.
Cada bloque de disco grabado en formato CD - DA (disco compacto de audio) contiene 2352 bytes. En el CD-ROM, 304 de ellos se utilizan para la sincronización, identificación y corrección de códigos de error, y los 2048 bytes restantes se utilizan para almacenar información útil. Como se leen 75 bloques por segundo, la velocidad de lectura de datos de los discos CD-ROM es de 153,600 bytes / s (CD-ROM de velocidad única), lo que equivale a 150 Kb / s. Dado que el volumen máximo de datos que se puede leer durante 74 minutos y 75 bloques para 2048 bytes se lee por segundo, es fácil calcular que la capacidad máxima de un CD - ROM será de 681,984,000 bytes (aproximadamente 650 MB).
El algoritmo de la unidad de CD-ROM.
Un láser semiconductor genera un haz infrarrojo de baja potencia que golpea un espejo reflectante.
El servomotor, siguiendo las instrucciones del microprocesador incorporado, desplaza el carro móvil con un espejo reflector a la pista deseada en el CD.
El haz reflejado desde el disco es enfocado por una lente ubicada debajo del disco, se refleja desde el espejo y entra en el prisma de separación.
El prisma de separación dirige el haz reflejado a otra lente de enfoque.
Esta lente dirige el haz reflejado al fotosensor, que convierte la energía de la luz en pulsos eléctricos.
Las señales del fotosensor son decodificadas por el microprocesador incorporado y transmitidas a la computadora en forma de datos.
Como cada bit es importante para los archivos de programa y datos, las unidades de CD-ROM utilizan algoritmos altamente sofisticados de detección y corrección de errores. Gracias a tales algoritmos, la probabilidad de una lectura de datos incorrecta es inferior a 0,125.
Para implementar estos métodos de corrección de errores, se agregan 288 bytes de control a cada 2048 bytes útiles. Esto le permite recuperar incluso secuencias de datos severamente dañadas (hasta 1000 bits de error de longitud). El uso de métodos tan sofisticados para detectar y corregir errores está asociado, en primer lugar, al hecho de que los discos compactos son muy susceptibles a las influencias externas, y, en segundo lugar, porque dichos medios fueron desarrollados originalmente solo para grabar señales de audio, cuyos requisitos de precisión no son tan alto 7.
1.2.5 DVD
El desarrollo posterior en el campo de la grabación óptica condujo al advenimiento del estándar de DVD. Un CD de este formato tiene las mismas dimensiones (4.75 ”) que un CD, pero tiene una gran capacidad. Para lograr un aumento de seis veces en la densidad de almacenamiento de datos en comparación con CD-R (RW), tuvieron que cambiarse dos características clave de los dispositivos de grabación: la longitud de onda del láser de grabación y la apertura relativa de la lente que lo enfoca. La tecnología CD-R utiliza un láser infrarrojo con una longitud de onda de 780 nanómetros (nm), mientras que el DVD-R (RW) utiliza un láser rojo con una longitud de onda de 635 o 650 nm. Al mismo tiempo, la apertura relativa de la lente de un dispositivo CD-R (RW) típico es 0.5, y el dispositivo DVD-R (RW) es 0.6. Tales características del equipo se pueden aplicar a discos DVD-RLas etiquetas (RW) tienen un tamaño de solo 0,40 micras, que es mucho más pequeño que las etiquetas mínimas de CD-R (RW): 0,834 micras.
Un DVD es un medio que puede contener cualquier tipo de información que generalmente se encuentra en DVD producidos en masa: video, audio, imágenes, archivos de datos, aplicaciones multimedia, etc. Dependiendo del tipo de información grabada, DVD-R y DVD-RW pueden usarse en dispositivos de reproducción de DVD estándar, incluida la mayoría de las unidades de DVD-ROM y reproductores de DVD-Video.
Características de algunos formatos de DVD.
1.2.6. Memoria flash
Con el advenimiento de la memoria flash, los fabricantes de productos electrónicos pudieron equipar sus dispositivos con un nuevo tipo de almacenamiento sin ningún problema ni costo. Hubo beneficios: bajo consumo de energía, alta confiabilidad y resistencia a influencias y cargas externas.
USB Unidad flash - un dispositivo portátil para almacenar y transferir datos de una computadora a otra. Compacto, ligero, conveniente y sorprendentemente fácil de operar. Para su funcionamiento, no se necesitan cables de conexión, ni fuentes de alimentación, ni software adicional. Caracteristicas Flash USB Unidad: transferencia de datos USB de alta velocidad, protección contra escritura con un interruptor en la carcasa, protección con contraseña, no se requieren controladores y alimentación externa, se puede formatear como un disco de arranque, almacenamiento de datos de hasta 10 años.
En 1994, SanDisk introdujo la primera revisión de la especificación CompactFlash. El límite teórico para la capacidad de las unidades basadas en CompactFlash es de 137 GB. Actualmente, los modelos con capacidades de 16 MB a 12 GB 8 están disponibles en el mercado.
1.2.7. Dispositivos holográficos
La grabación holográfica permite grabar hasta 1.6 TB de datos en un disco de tamaño estándar. La esencia del know-how es bastante simple. Para la grabación, el rayo láser se divide en flujos de referencia y señal, este último se procesa utilizando un modulador de luz espacial (Spatial Light Modulator - SLM). Este dispositivo convierte los datos destinados al almacenamiento, que consisten en las secuencias 0 y 1, en un "campo de ajedrez" de puntos claros y oscuros; cada uno de estos campos contiene aproximadamente un millón de bits de información.
Después de la intersección del haz de referencia y la proyección del "tablero de ajedrez", se forma un holograma y el patrón de interferencia se registra en el portador. Al cambiar el ángulo de inclinación del haz de referencia, así como su longitud de onda o posición de portador, se pueden registrar varios hologramas diferentes en la misma área al mismo tiempo; este proceso se llama multiplexación. Para leer los datos, es suficiente iluminar el disco con el haz de referencia correspondiente y "leer" la sección del holograma resultante, de hecho, el mismo "tablero de ajedrez", usando el sensor. Así se restauran los bits de información originales. Además de los volúmenes de almacenamiento, otras características también son impresionantes en la tecnología. Entonces, por ejemplo, la velocidad de transferencia de datos declarada es de 960 Mbit / s.
1.2.8. MODs
Los físicos del Imperial College de Londres han desarrollado un disco óptico del tamaño de un CD o DVD, que contiene 1 terabyte de datos (472 horas de video de alta calidad). El nuevo formato se llama MODS (almacenamiento de datos ópticos multiplexados). Su secreto radica no solo en el tamaño de una pita o en su empaquetado apretado. La principal innovación es que un pozo en MODS codifica no un bit (1 o 0, como todos los sistemas de grabación), sino docenas de bits. El hecho es que cada pozo en el nuevo formato no es simétrico. Contiene una pequeña cavidad adicional, inclinada en profundidad en uno de los 332 ángulos. Crearon equipos y software especial que identifica con precisión las diferencias sutiles en la reflexión de la luz de tales pozos. Según las previsiones de los físicos, los discos y unidades MODS en serie para ellos pueden llegar al mercado entre 2010 y 2015, siempre que se financie el trabajo posterior del grupo. Curiosamente, estas unidades serán compatibles con versiones anteriores de DVD y CD, aunque, por supuesto, las unidades MODS actuales no podrán leer 9.
Las principales características de usuario de los tipos considerados de VZU se dan en el Apéndice 2.
CAPITULO II. HISTORIA Y PERSPECTIVAS DEL DESARROLLO DE DISPOSITIVOS DE ALMACENAMIENTO DE INFORMACIÓN
2.1. La historia del desarrollo de dispositivos de almacenamiento de información.
Un lejano 1898 debería tomarse como punto de referencia en el desarrollo de la memoria magnética. Fue en ese año que el ingeniero danés W. Poulsen demostró un dispositivo que podía grabar el discurso en una cuerda de acero. Poulsen se movió de un extremo del cable al otro, hablando por un micrófono conectado a una bobina electromagnética. Cuando Poulsen devolvió el carrito a su posición original y reemplazó el micrófono con un altavoz, su voz se escuchó mientras el carrito se movía. La base de los dispositivos modernos para el registro magnético de información es el mismo principio, con la única diferencia de que la cuerda se reemplaza por una película magnética delgada. Los métodos utilizados actualmente para registrar y leer información se pueden dividir en dos grupos: magnéticos y ópticos.
La tecnología de grabación magnética se ha utilizado ampliamente en varios elementos de memoria desde principios de la década de 1950. Es esta tecnología la que todavía se usa en la mayoría de las computadoras.
En los medios modernos, un bit de información magnética es un dominio magnético, la dirección del vector de magnetización en el que puede ser cambiado por un campo externo. En la grabación magnética, se utilizan los llamados dominios longitudinales, cuya magnetización está orientada en el plano del disco. El registro de un bit de información se lleva a cabo suministrando corriente a una bobina eléctrica. La lectura de información con este esquema de trabajo puede llevarse a cabo de varias maneras. Este esquema se utiliza en el proceso de trabajar discos duros de computadoras, disquetes y serpentinas. Para grabar bits con una alta densidad de grabación, es necesario que no solo la distancia entre el medio magnético y el cabezal de lectura / escritura sea pequeña, sino también que el medio en sí mismo sea lo más delgado y suave posible.
Uno de los materiales magnéticos más conocidos utilizados para el registro es el polvo en una matriz de unión (por ejemplo, barniz). El polvo es una micropartícula con una gran magnetización remanente que varía en tamaño de 0.05 a 1.0 μm, una temperatura de Curie de 125 a 770 K y una fuerza coercitiva I c de 22 a 240 kA / m (0.4-3 kOe) dependiendo del material . El compuesto Y-Fe, O 3 en el pasado reciente era el material más popular para las unidades de cinta magnética. Más tarde se demostró que la solución sólida de los compuestos y-Fe-, O 3 e y-Fe 3 O 4, así como los compuestos que contienen cobalto y-Fe, O 3 tienen una fuerza coercitiva significativamente mayor que el compuesto y-Fe, O. Valor N con depende significativamente del tamaño y la forma de las partículas y, por ejemplo, en el caso de la ferrita de bario N con puede variar de 56 a 240 kA / m (700-3000 Oe).
A diferencia de los materiales en polvo, las películas delgadas son casi completamente material magnético y, por lo tanto, en el proceso de registro de información, todo el material de la película está en la zona de acción de un gran campo magnético. Al mismo tiempo, durante la lectura, el campo creado por dominios individuales se concentra cerca de la superficie de la película (cerca de la cabeza) y, por lo tanto, la información se puede leer de manera más eficiente. Por lo tanto, el uso de películas hace posible lograr una mayor densidad de grabación que los materiales en polvo. Como materiales para registrar información, por ejemplo, se utilizan películas de aleaciones de cobalto depositadas sobre placas de aluminio o vidrio. Además, su velocidad de rotación puede alcanzar 7200 rpm. El grosor de la capa magnética en los medios longitudinales de película es de aproximadamente 10-50 nm. En los últimos años, se han comercializado discos con una densidad de grabación de varios Gbps por cm 2, es decir, un bit de información tiene un tamaño de 0,8 x 0,06 micras o menos.
Para evitar daños a la película, especialmente cuando el disco comienza a moverse, se lleva a cabo la texturización de los discos: los conos en forma de cráter con una altura de aproximadamente 20 nm se aplican al disco giratorio mediante radiación láser pulsada. Los conos están dispuestos en espiral a partir del radio interno del disco, el resto de la superficie del disco tiene una rugosidad mínima, funciona y se utiliza para la grabación magnética. Se espera que en un futuro cercano se logre un contacto casi directo entre el medio y la cabeza. Para este propósito, es necesario usar materiales prácticamente lisos con un espesor de 5-10 nm, recubiertos con una capa de lubricante, que proporciona un movimiento casi sin fricción de la cabeza con respecto al plano del disco.
Los siguientes requisitos también se imponen a los medios para el registro magnético: estabilidad de las propiedades cuando cambia la temperatura, tensiones mecánicas, radiación y humedad; número ilimitado de ciclos de grabación y la seguridad de la información registrada durante más de 30 años; la posibilidad de aplicar recubrimientos antifricción / protectores y el uso de sustratos con buena aerodinámica y, lo más importante, bajos costos de producción.
Las ventajas de la grabación magnética incluyen la simplicidad y la alta confiabilidad de la grabación (baja probabilidad de error), mayor velocidad de escritura / lectura en comparación con los sistemas ópticos; bajo costo de un bit y relativamente bajo costo de un aumento adicional en la densidad de grabación. Las desventajas de los sistemas magnéticos son la limitación de la velocidad de grabación por la inductancia del anillo utilizado, así como una cierta limitación de la capacidad del disco. Cuando se utilizan sistemas mecánicos, también se imponen restricciones sobre el tiempo de acceso a la información y la precisión del posicionamiento de la cabeza.
En la actualidad, los cabezales de inducción se utilizan para el registro magnético de información. Durante el funcionamiento de la cabeza, el campo creado por la microbobina eléctrica se concentra con la ayuda de un alambre de magnesio en las inmediaciones de la superficie del disco. A diferencia de un disco, la cabeza solo puede moverse en dirección radial. Los dominios longitudinales de varias orientaciones se registran cambiando la dirección de la corriente en la microbobina. Hay cabezales universales que combinan las funciones de grabación y reproducción. Los discos duros modernos con una capacidad de 120 GB tienen seis cabezales para grabar y leer información.
La grabación magnética más densa se logró utilizando cabezales de película delgada para leer información, cuya acción se basa en el efecto de la magnetorresistencia gigante. Este efecto es un cambio en la resistencia de los materiales bajo la influencia de un campo magnético. Fue descubierto por Lord Kelvin en 1856 en hierro ordinario y ascendió a 1/3000 del valor de la resistencia al hierro en condiciones normales. Los científicos pudieron encontrar sustancias en las que el cambio relativo en la resistencia supera el 1% / Oe. Este efecto gigantesco se utiliza en los cabezales de lectura de las computadoras para registrar el campo creado por un dominio (el campo magnético en la superficie del disco no supera los 20-25 Oe). Tenga en cuenta que en las computadoras modernas, la información se registra con un cabezal de inducción, y la lectura se realiza con un cabezal magnetoresistivo blindado.
A mediados de la década de 1970 - principios de la década de 1980 La investigación básica en el campo de la grabación óptica ha alcanzado un nivel que permitió a gigantes industriales como RCA, Sony y Philips lanzar dispositivos de almacenamiento óptico. El primer disco óptico para almacenar información fue lanzado en 1985. Los dispositivos más famosos de este tipo en Rusia son los discos compactos (CD). Un diodo láser que opera en la región infrarroja cercana del espectro está integrado en cada uno de los sistemas para leer información de un CD. Este diodo es capaz de detectar fácilmente agujeros perforados en la superficie del disco con un tamaño característico de aproximadamente 1 μm y, por lo tanto, leer la información registrada. El aumento en la densidad de grabación de información en discos ópticos está en cierta medida limitado por la ausencia de láseres de estado sólido con una longitud de onda más corta. Los CD publicados le permiten sobrescribir información hasta cien veces. Los sistemas ópticos (el denominado Jukebox) de la mayor capacidad pueden grabar hasta 1,45 Tbps en 278 discos.
La continuación lógica de estos trabajos fue el desarrollo del método magneto-óptico de registro de información. Además de la grabación longitudinal discutida anteriormente, que se usa para crear memoria magnética, también hay una grabación perpendicular en la que el vector de magnetización de dominio está orientado perpendicular al plano del disco. Este tipo de grabación se utiliza en sistemas de memoria magnetoóptica. La primera versión comercial del sistema magneto-óptico no se lanzó hasta 1994.
Los sistemas magnetoópticos utilizan el efecto Kerr polar en su trabajo. La información sobre la orientación de la magnetización del dominio se obtiene analizando el grado de rotación del plano de polarización del rayo láser cuando se refleja desde la película (aproximadamente 0,3 °). El primero de estos sistemas utilizaba aleaciones amorfas ferrimagnéticas de metales de tierras raras y de transición con anisotropía magnética perpendicular. La composición de las películas se selecciona de modo que la temperatura a la que se produce la inversión del dominio se produzca cerca del punto de compensación magnética o del punto de Curie, donde H c significativamente reducido. Las composiciones efectivas para la grabación magnetoóptica se consideran GdFe, TbCo, TbFe, TbFeCo, Co / Pt, Co / Pd, etc.
Actualmente, existen, por ejemplo, discos magnetoópticos extraíbles regrabables (portátiles) de 5,25 pulgadas con una capacidad de hasta 2,3 GB, los discos de doble cara de 14 pulgadas tienen una capacidad de 12 GB. Se espera que en un futuro cercano la cifra aumente a 20 GB incluso para un disco de 5,25 pulgadas (para grabación bidireccional).
Para la grabación, es necesario cumplir una serie de requisitos magnéticos, termomagnéticos y magnetoópticos: la dirección del momento magnético del dominio debe ser perpendicular al plano de la película; la distribución de magnetización sobre la película debe ser resistente a los efectos de los campos de desmagnetización y pequeñas fluctuaciones de temperatura; debe existir una estructura de dominio regular y reproducible con un tamaño de dominio de aproximadamente 1 μm en el material: la posibilidad de disminuir la fuerza coercitiva en magnitud en aproximadamente un orden de magnitud cuando se calienta; la ausencia de cambios en los dominios vecinos al calentarse (conductividad térmica relativamente pobre); magnitud suficiente (para lectura) del efecto polar Kerr: la relación señal / ruido máxima posible (más de 25 dB) en todo el rango de temperatura de funcionamiento, etc. 10
2.2. Perspectivas para el desarrollo de dispositivos de almacenamiento de información.
Un área importante de la investigación científica en esta área es el estudio de los efectos que afectan el registro superdenso de información, como las limitaciones térmicas, los llamados efectos temporales magnéticos y las fluctuaciones de una naturaleza diferente. Sin embargo, el problema no es solo qué medio usar para grabar información, sino también cómo escribir y leer esta información desde este medio. Por ejemplo, si un rayo láser se usa directamente para escribir y leer información, entonces el tamaño de un bit de información no puede ser significativamente menor que la mitad de la longitud de onda. Los discos de video digital ya usan un láser rojo con λ ≈ 630-635 nm, el futuro cercano en esta área es el uso generalizado de un láser GaN semiconductor azul con una longitud de onda de 410-415 nm.
Los científicos están desarrollando varios métodos ópticos para registrar y almacenar información. El más famoso de ellos es la llamada tecnología DVD, que ha reemplazado parcialmente el CD habitual. El uso de DVD-medios le permite producir, por ejemplo, videos de dos horas grabados en un disco.
La memoria óptica de campo cercano atrae la atención de los investigadores. La óptica de campo cercano utiliza el hecho de que la luz puede atravesar agujeros mucho más pequeños que la longitud de onda λ . Sin embargo, la luz puede extenderse a una distancia muy corta, la llamada región de campo cercano. Los científicos proponen implementar este esquema, por ejemplo, perforando un agujero con un diámetro de aproximadamente 250 nm en el extremo recubierto de metal del diodo láser. La tecnología de grabación en sí misma consiste en utilizar un cabezal óptico que vuela a baja altitud del sustrato, que contiene un anillo de grabación para grabación magnética y dos elementos ópticos. Uno de estos elementos es una lente de inmersión sólida. La lente se usa para enfocar el rayo láser en un punto ultra pequeño que luego se proyecta sobre la superficie del disco. Según algunas estimaciones, la reducción del tamaño del orificio en el láser a 30 nm puede permitir alcanzar una densidad de grabación de más de 80 Gbit / cm 2.
Se están desarrollando activamente dispositivos que permiten registrar y leer información en el volumen de material, es decir, llevar a cabo un almacenamiento tridimensional de información. El uso de la memoria óptica tridimensional (memoria 3.0) le permite grabar hasta 10 12 bits por 1 cm 3. El lugar de un bit en el volumen de material se puede determinar utilizando coordenadas espaciales, espectrales o temporales simples. Así, por ejemplo, en una grabación holográfica, cuyo concepto surgió en la década de 1960, la información se almacena en el interior como "páginas" de imágenes electrónicas.
Si los DVD que mencionamos anteriormente tienen solo dos capas de grabación de información en cada lado, entonces la tecnología de grabación de dos fotones que se está desarrollando ahora le permite usar varios cientos de capas en cada lado del disco (los prototipos creados tienen 100 capas con un grosor de 8 mm). Con este método de grabación, un átomo o molécula puede transferir de un estado de energía a otro solo cuando dos fotones se absorben simultáneamente. El uso de dos rayos láser facilita la variación de la ubicación del bit de información en el grosor del material. Los cambios inducidos en este caso pueden registrarse como cambios en la absorción, fluorescencia, reflectividad o propiedades eléctricas del material en la ubicación de la broca. Esta tecnología le permitirá guardar hasta 100 GB de información en un disco del mismo tamaño que un CD y DVD. Un medio prometedor que puede, por ejemplo, absorber o fluorescer al grabar bits es el espirobenzopirano. Sin embargo, a temperatura ambiente, la información registrada en ella puede almacenarse durante no más de 20 horas. Por tiempo ilimitado, este material puede almacenar información solo a una temperatura de -32 ° C, es decir, a temperatura de hielo seco. También se está investigando la posibilidad de usar bacteriorrodopsina y nitronaftaldehído (rodamina B) para el registro de dos fotones de una proteína fotocrómica.
También se están realizando investigaciones sobre nuevas posibilidades para el registro tridimensional de información, haciéndola, en cierto sentido, cuatridimensional. Además del método habitual de grabación, también se propone utilizar dicha información sobre cada punto de grabación como una longitud de onda, tiempo o estructura molecular (por ejemplo, para registrar información en el mismo punto en el espacio a diferentes longitudes de onda). Por lo tanto, será posible registrar hasta 100 bits de información en un punto en un espacio de tamaño de micras.
Sin embargo, los métodos de grabación puramente ópticos, en los que el medio de grabación se encuentra a una distancia notable del láser, tienen una limitación importante: el tamaño mínimo de bits de la información grabada se limita a λ /2. Esto se debe a restricciones de difracción. Incluso cuando se utiliza un láser azul de estado sólido, el tamaño lineal de un bit de información solo puede ser de aproximadamente 215 nm. Aunque no existen restricciones fundamentales en la creación de láseres de estado sólido con una longitud de onda de menos de 400 nm, las dificultades para crear láseres compactos bien controlados aumentan notablemente con una disminución adicional de la longitud de onda. Por lo tanto, debe esperarse que incluso con el desarrollo completo de la memoria tridimensional y el uso de un láser azul, los métodos puramente ópticos permitirán grabar no más de 10 "4-10 15 bits de información en un centímetro cúbico. Para lograr una densidad de grabación de 10" 4 / cm en las computadoras 3 necesitarán al menos 15-20 años.
En la actualidad, se están desarrollando otros tipos de memoria óptica que utilizan, por ejemplo, moléculas individuales como portadores de información u ofrecen cambiar a lógica multinivel en lugar de la binaria generalmente aceptada.
El uso de procesos termomecánicos para leer y escribir información en películas orgánicas de polímeros delgados también parece prometedor. Los científicos de IBM proponen utilizar el llamado milpiés para esto: miles de voladizos (elementos sensibles) montados en una sola oblea de silicio, y cada uno de los voladizos puede escribir y leer información hacia / desde el medio polimérico.
Sin embargo, a diferencia del desarrollo de la tecnología de memoria magnética, llevar estos trabajos a un prototipo industrial requiere enormes costos financieros. Al mismo tiempo, los estudios del método de grabación magnética realizados hasta la fecha ya permiten duplicar las densidades de grabación en un año. El desarrollo adicional de la memoria magnética no requiere costos excesivamente altos. El precio de un megabyte de información magnética ahora ha disminuido unas 500 veces desde su precio inicial y no supera varias décimas de centavo. Por lo tanto, se puede suponer que en los próximos 7-10 años, los materiales magnéticos seguirán siendo el medio más utilizado para registrar información (al menos para discos duros de computadora) y en un futuro próximo competirán con éxito con métodos puramente ópticos y otros 11.
Conclusión
Resumir los resultados del trabajo del curso.
La memoria externa está diseñada para el almacenamiento a largo plazo de programas y datos. Dispositivos memoria externa (las unidades) no son volátiles, al apagar la alimentación no se pierden datos. Pueden integrarse en la unidad del sistema o fabricarse en forma de unidades independientes conectadas con el sistema a través de sus puertos. Una característica importante de la memoria externa es su tamaño. La cantidad de memoria externa se puede aumentar agregando nuevas unidades. No menos importantes características de la memoria externa son el tiempo de acceso a la información y la velocidad del intercambio de información. Estos parámetros dependen del dispositivo para leer la información y el tipo de organización de acceso a la misma.
La velocidad del intercambio de información depende de la velocidad de su lectura o escritura en el medio, que está determinada, a su vez, por la velocidad de rotación o movimiento de este medio en el dispositivo.
Los dispositivos de memoria externos son, en primer lugar, dispositivos magnéticos para almacenar información. Por el método de escritura y lectura, las unidades se dividen, según el tipo de medio, en magnéticas, ópticas y magnetoópticas.
Anteriormente, en informática, los dispositivos externos (VZU) se clasificaban como dispositivos de almacenamiento de información discreta, principalmente en cintas magnéticas, tambores y discos.
Muy pronto, aparecerá una novedad en el mercado de dispositivos de almacenamiento de información: será un dispositivo para acumular información en discos especiales como CD. Serán compatibles con el estándar de DVD y tendrán una capacidad de 4,72 GB, y en ellos será posible grabar información y, naturalmente, leer más de una vez. Este desarrollo revolucionará la teoría del almacenamiento y el almacenamiento de información. Esta vez esta muy cerca.
Los pronósticos con base científica indican que la mejora de los equipos electrónicos y el uso de nuevos medios de almacenamiento altamente eficientes en combinación con el uso generalizado de métodos biónicos para resolver problemas asociados con la síntesis de dispositivos de almacenamiento permitirán la creación de dispositivos de almacenamiento cercanos en términos de memoria humana.
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Apéndice 1
Tipos de memoria
Apéndice 2
Las principales características de usuario de la RAM
|
Caracteristicas |
Disquete |
Cinta serpentina |
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|
Problema de almacenamiento |
Sol |
Desmagnetización, varios efectos. |
Atrapado y rasgado |
Influencia de campo |
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|
Vida útil: |
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|
Problemas con el conductor |
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|
Escribir errores |
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|
Reescribir ciclos |
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|
Capacidad máxima |
9,1 (5,25) |
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|
Precio del dispositivo (en promedio, $) |
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Prevalencia en la Federación de Rusia |
Super alta |
Muy bajo |
1 Tecnologías y redes de información modernas. Unidad 2. - M.: Universidad Moderna para las Humanidades, 2001. p. 15)
2 gancho. M. Hardware IBM PC. Enciclopedia - San Petersburgo: Peter, 2001. 521.
3 Ugrinovich N. Informática y tecnología de la información. - M .: BINOM, 2001. 91-98.
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La información codificada utilizando lenguajes naturales y formales, así como la información en forma de imágenes visuales y sonoras, se almacena en la memoria humana. Sin embargo para almacenamiento a largo plazo Se utiliza información, su acumulación y transmisión de generación en generación. transportistas información
Medio de almacenamiento (portador de información): cualquier objeto material o medio utilizado para almacenar o transmitir información.
La naturaleza material de los portadores de información puede ser diferente: moléculas de ADN que almacenan información genética; papel en el que se almacenan textos e imágenes; cinta magnética en la que se almacena la información del sonido; películas fotográficas y cinematográficas en las que se almacena información gráfica; chips de memoria, discos magnéticos y láser en los que se almacenan programas y datos en una computadora, etc.
Todos los medios de almacenamiento se utilizan para: grabación, almacenamiento, lectura, transmisión de información. Hasta hace poco, el papel era el medio de información más común. Pero el tiempo pasa y la calidad del papel ha dejado de adaptarse a la sociedad moderna, preocupada por una cantidad cada vez mayor de información.
Según los expertos, la cantidad de información registrada en varios medios supera un exabyte por año (1018 bytes / año). Alrededor del 80% de toda esta información se almacena en forma digitalen medios magnéticos y ópticos, y solo el 20% en medios analógicos (papel, cintas magnéticas, películas fotográficas y cinematográficas).
Cualquier información de la computadora en cualquier medio se almacena en forma binaria (digital). Independientemente del tipo de información (texto, gráficos, sonido), su volumen se puede medir en bits y bytes.
Medios de almacenamiento digital - dispositivos para grabar, almacenar y leer información presentada en vista digital.
En las primeras computadoras, se utilizaron medios de papel para representar digitalmente los datos de entrada: tarjetas perforadas (tarjetas de cartón con agujeros) y cintas perforadas.
Magnético medios digitales de información
En el siglo XIX, se inventó la grabación magnética. Inicialmente, se usaba solo para almacenar sonido.
En las computadoras de la primera y segunda generación, la cinta magnética se utilizó como el único tipo de medio extraíble para dispositivos de memoria externos. Se colocaron aproximadamente 500 KB de información en una sola bobina con cinta magnética.
Desde principios de la década de 1960, han aparecido discos magnéticos: discos de aluminio o plástico recubiertos con una fina capa de polvo magnético de varios micrones de espesor. La información en el disco se encuentra en pistas concéntricas circulares.
Un dispositivo que proporciona información de escritura / lectura se denomina dispositivo o unidad de almacenamiento de información. Los discos magnéticos son duros y flexibles, extraíbles e integrados en el disco de una computadora (tradicionalmente llamados discos duros).
Principio magnético de la escritura y lectura de información.
En unidades de disquete (HDD) y unidades de disco duro (HDD), o discos duros, la base para grabar información es magnetización de ferromagnetos en un campo magnético, el almacenamiento de información se basa en la conservación de la magnetización, y la lectura de información se basa en el fenómeno inducción electromagnética.
En el proceso de registrar información en discos magnéticos flexibles y duros, la cabeza del disco con un núcleo de material magnéticamente blando (baja magnetización residual) se mueve a lo largo de la capa magnética del soporte magnéticamente rígido (gran magnetización residual). Una secuencia de pulsos eléctricos (una secuencia de unidades lógicas y ceros) que crean un campo magnético en la cabeza se suministran a la cabeza magnética. Como resultado, los elementos de la superficie del portador están magnetizados secuencialmente (unidad lógica) o no magnetizados (cero lógico). Al leer información cuando el cabezal magnético se mueve por encima de la superficie del portador, las secciones magnetizadas del portador provocan pulsos de corriente en él (el fenómeno de la inducción electromagnética). Las secuencias de tales pulsos se transmiten a lo largo del tronco a memoria de acceso aleatorio una computadora
En ausencia de campos magnéticos fuertes y altas temperaturas, los elementos del portador pueden retener su magnetización durante mucho tiempo (años y décadas).
Disquetes
Hasta hace poco, las computadoras personales estaban equipadas con una unidad de disquete (HDD), que en las listas de precios se llama FDD - Unidad de disquete (unidad de disquete). Los disquetes mismos se llaman disquetes. El tipo más común de disquete con un diámetro de 3,5 pulgadas (89 mm) contiene 1,44 MB de información.
El disquete de 3.5 pulgadas con una capa magnética depositada sobre él está encerrado en una envoltura de plástico duro que protege el disquete del daño mecánico y el polvo.
Para acceder a los cabezales magnéticos de lectura y escritura a un disquete, hay una ranura en su caja de plástico, que está cerrada por una válvula de metal. La válvula se desliza automáticamente cuando se inserta un disquete en la unidad.
En el centro del disquete hay un dispositivo para capturar y asegurar la rotación del disco dentro de la caja de plástico. El disquete se inserta en la unidad, que lo gira a una velocidad angular constante. En este caso, la cabeza magnética de la unidad se instala en una pista concéntrica específica del disco (pista), en la que se realiza la grabación o de la que se lee la información.
Ambos lados del disquete están cubiertos con una capa magnética y cada lado tiene 80 pistas concéntricas (pistas) para grabar datos. Cada pista se divide en 18 sectores, y en cada sector puedes escribir un bloque de datos de tamaño 512 bytes.
Al realizar operaciones de lectura o escritura, el disquete gira en la unidad y los cabezales de lectura y escritura se instalan en la pista deseada y obtienen acceso al sector especificado.
La velocidad de escritura y lectura de información es de aproximadamente 50 Kb / s. El disquete gira en el disco a una velocidad de 360 \u200b\u200brpm.
Para guardar información, los discos magnéticos flexibles deben protegerse de la exposición a campos magnéticos fuertes y al calor, ya que tales efectos físicos pueden conducir a la desmagnetización del medio y la pérdida de información.
Los disquetes están actualmente descontinuados.
Discos duros
Un disco duro (HDD) o, como se le llama a menudo, un disco duro o disco duro (Disco duro), es el lugar principal para almacenar datos en computadora personal. En las listas de precios, los discos duros se indican como HDD: Disco duro(Unidad de disco duro).
El origen del nombre "Winchester" tiene dos versiones. Según el primero, IBM desarrolló una unidad de disco duro, en cada lado de la cual cabían 30 MB de información, y que tenía el nombre en código 3030. La leyenda dice que el rifle Winchester 3030 conquistó el Oeste. Los desarrolladores del dispositivo tenían las mismas intenciones.
Según otra versión, el nombre del dispositivo proviene del nombre de la ciudad de Winchester en Inglaterra, donde IBM desarrolló una tecnología para fabricar un cabezal flotante para discos duros. Gracias a sus propiedades aerodinámicas, el cabezal de lectura / escritura hecho por esta tecnología flota en la corriente de aire que se forma durante la rotación rápida del disco.
Winchester representa uno o varios discos duros (aluminio, cerámica o vidrio) colocados en un eje, recubiertos con material magnético, que junto con los cabezales de lectura y escritura, la electrónica y toda la mecánica necesaria para la rotación del disco y el posicionamiento del cabezal están encerrados en un recinto sellado sellado.
Montados en un eje del motor, los discos giran a alta velocidad (7,200 rpm), y la información es leída / escrita por cabezales magnéticos, cuyo número corresponde al número de superficies utilizadas para almacenar información.
La velocidad de escritura y lectura de información de los discos duros es bastante alta: puede alcanzar los 300 MB / s.
Capacidad de moderno discos duros (a partir de noviembre de 2010) alcanza los 3.000 GB (3 terabytes).
Existen discos duros portátiles: no están instalados dentro de la unidad del sistema, pero están conectados a la computadora a través de un puerto paralelo o puerto USB.
Los discos duros utilizan elementos bastante frágiles y pequeños (placas de soporte, cabezales magnéticos, etc.), por lo tanto, para preservar la información y el rendimiento. discos duros Es necesario protegerse de impactos y cambios bruscos en la orientación espacial durante la operación.
Tarjetas de plastico
En el sistema bancario, las tarjetas de plástico son ampliamente utilizadas. También utilizan el principio magnético de registrar información con la que funcionan los cajeros automáticos, las cajas registradoras, conectados con el sistema de banca de información.
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Informática
Respuestas a la compensación. La informática como disciplina científica. El concepto de información. Servicios de información y productos. Infracciones de la ley de información. Presentación discreta (digital) de información. El principio de la computadora.
Este material incluye secciones:
La informática como disciplina científica.
Concepto de información
Informatización Informatización El papel de la actividad de información en la sociedad moderna.
Revolución de la información. Sociedad industrial
Sociedad de la información. Cultura de la información
Recursos de información de la sociedad
Servicios de información y productos. Etapas de desarrollo de medios técnicos y recursos de información.
Tipos de actividades profesionales de información humana utilizando medios técnicos y recursos de información.
Normas legales relacionadas con la información, delitos en el ámbito de la información, medidas para prevenirlos.
Informacion
(de lat informatio - "aclaración, presentación, conciencia"): información sobre algo, independientemente de la forma de su presentación.
Tipos de información:
- Sonido
- Texto
- Numérico
- Información de video
- Gráfico
Gráfico
La primera vista, para la cual se implementó un método para almacenar información sobre el mundo circundante en forma de pinturas rupestres, y más tarde en forma de pinturas, fotografías, diagramas, dibujos en papel, lienzo, mármol y otros materiales que representan imágenes del mundo real.
Sonido
- El mundo que nos rodea está lleno de sonidos y la tarea de su almacenamiento y replicación se resolvió con la invención de los grabadores de sonido en 1877. Su tipo es la información musical, para este tipo de método de codificación que se inventó con caracteres especiales, lo que hace posible almacenarlo de manera similar a la información gráfica.
Texto
- un método para codificar el habla humana con caracteres especiales: letras y diferentes personas tienen diferentes idiomas y utilizan diferentes conjuntos de letras para mostrar el habla.
Numérico
- Una medida cuantitativa de los objetos y sus propiedades en el medio ambiente. De manera similar a la información textual, el método de codificación se utiliza para mostrarlo con caracteres especiales: números, y los sistemas de codificación (numeración) pueden ser diferentes.
Medio de almacenamiento
- cualquier objeto material o medio que sea capaz de almacenar información registrada en él en su estructura durante un tiempo suficientemente largo. Un medio de almacenamiento puede ser cualquier objeto a partir del cual es posible la lectura (lectura) de la información disponible en él.
Tipos de medios de almacenamiento digital:
- Medios de cinta
- Disquetes
- Discos Duros
- Unidades de disco óptico
- Memoria flash
Cinta magnetica
- un medio de grabación magnética, que es una cinta delgada y flexible que consta de una base y una capa de trabajo magnética. Las propiedades de funcionamiento de una cinta magnética se caracterizan por su sensibilidad durante la grabación y la distorsión de la señal durante la grabación y la reproducción.
Disquete
- medio de almacenamiento magnético portátil utilizado para múltiples grabaciones y almacenamiento de datos relativamente pequeños. Típicamente, un disquete es una placa de plástico flexible recubierta con una capa ferromagnética. Esta placa se coloca en una caja de plástico que protege la capa magnética del daño físico.
Disco duro
- un dispositivo de memoria de acceso aleatorio basado en el principio de grabación magnética. Es el principal dispositivo de almacenamiento de datos en la mayoría de las computadoras. La capacidad de los discos duros modernos alcanza los 4000 GB (4 terabytes) y está cerca de 5 TB.
Los discos ópticos generalmente tienen una base de policarbonato o vidrio tratado térmicamente. La superficie de información de los discos ópticos está cubierta con una capa milimétrica de plástico transparente duradero (policarbonato). En el proceso de grabación y reproducción en discos ópticos, el rayo láser desempeña el papel del convertidor de señal. La capacidad de información de un disco óptico alcanza 1 GB (con un diámetro de disco de 130 mm) y 2-4 GB (con un diámetro de 300 mm).
