Диски в персональных компьютерах
В последние годы персональные компьютеры приобрели огромную популярность, их используют как дома, так и во всех сферах профессиональной деятельности. Компьютер - это набор электронных устройств, автоматизирующих информационные процессы. Одно из самых важных устройств в компьютере - это носители. Ниже представлены наиболее распространенные носители, используемые в ПК.
Жесткий диск - HDD
Жесткие диски состоят из магнитных дисков, каждый из которых имеет две поверхности. Для каждой поверхности имеется одна головка чтения-записи с механизмом, обеспечивающим точный поиск нужных секторов на поверхности пластин. Диски разделены на дорожки, состоящие из секторов, называемых цилиндрами. Поверхность диска покрыта тонким магнитным слоем. Двигатель вращает диски на высокой скорости, в то время как точный сервопривод регулирует положение плеч головок, удерживая головки всего в нескольких микронах от поверхности пластины. Головки чтения-записи не должны соприкасаться с поверхностью носителя, поскольку при скорости вращения дисков тонкий магнитный слой может быть поцарапан.
Каждый диск имеет соответствующие электронные схемы с соответствующими интерфейсами, а его привод управляется контроллером, работающим с техникой «выделенного сервопривода», где одна плоскость диска предназначена для хранения индексных меток, используемых для управления позиционированием приводных головок. По этой причине на жестких дисках имеется нечетное количество головок чтения / записи.
Небольшая операционная система под названием «Прошивка», расположенная в ПЗУ, кодирует и декодирует определенные данные, а соответствующие процедуры исправляют любые ошибки, которые могут возникнуть при чтении данных с диска. При отключении питания специальный механизм автоматически (с помощью специальной пружины) перемещает головки в безопасное положение, где они затем припарковываются, предотвращая случайное повреждение поверхности пластин.
Диски с типичным интерфейсом IDE (Intergrated Drive Electronics) использовались с предыдущими версиями железа. Интерфейс IDE имел возможность увеличенной передачи данных и возможность подключения дополнительного устройства, таких как CD-ROM с PIO.
В настоящее время стандартным разъемом для жестких дисков является разъем SATA.
Компьютерное программное обеспечение становится все более сложным, занимая все больше места на жестких дисках. Любая программа для серьезного использования должна быть установлена на диск. Обычно жесткий диск крепится к передней стенке внутри корпуса компьютера.
CD-ROM привод
Компакт-диск - это диск, используемый для воспроизведения информации, записанной в цифровой форме, с помощью лазерного луча. Информация в такой среде записывается в виде небольших бороздок на поверхности теллура. Техника чтения и записи цифровых данных была разработана Philips в 70-х годах, и до сегодняшнего дня этот стандарт являлся одним из самых популярных. По технологии Philips диск имеет диаметр 5 дюймов (около 12 см), а его емкость позволяет записать около 1 часа трека или 650 МБ данных. Основными компонентами проигрывателя компакт-дисков являются:
- микропроцессор, который генерирует все напряжения и сигналы, необходимые для управления устройством
- считывающая лазерная головка с механизмом фокусировки лазерного луча и механизмом слежения
- двигатель постоянного тока (используется для вращения пластины) с системой, которая автоматически регулирует вращение пластины
- электронная система, используемая для преобразования сигналов из цифрового в аналоговый.
Первый проигрыватель компакт-дисков был разработан в конце 70-х годов голландской компанией Philips. Компакт-диск представляет собой диск из прозрачного поликарбоната с рельефными углублениями. Этот слой покрыт тонким алюминиевым покрытием, которое отражает свет. Весь носитель сверху покрыт лаком, на котором делаются какие-то принты.
Луч лазера, попадающий на CD-диск, отражается от тонкого слоя алюминия. Если отражение происходит от области, называемой землей (без углубления), интенсивность луча больше, чем при его отражении от так называемой pitu (ямочки). Во время прохождения луча между землями и ямами происходят колебания силы света и, как следствие, скачкообразные изменения электрического сигнала от светочувствительных элементов. Данные, сохраненные на компакт-диске, закодированы с помощью так называемого метода EFM.
Устройства, которые могут записывать информацию на CD-ROM - это приводы CD-RW, обычно известные как записывающие устройства. Что касается электронной страницы или кодирования и формата данных, эти устройства такие же, как и классические приводы компакт-дисков. Различия видны в технологии и материалах, используемых для производства пластин. В случае дисков CD-R слой поликарбоната покрыт специальным веществом (называемым цианином), которое становится мутным из-за лазерного излучения определенной интенсивности. На этот слой напыляется тонкий слой алюминия. При записи диска лазерный луч с повышенной мощностью воздействует на слой цианина, заставляя его помутнеть, что похоже на ямку на классическом диске, поскольку снижает интенсивность отраженного луча.
Следующим шагом было использование вещества, которое, в зависимости от длины падающего на него лазерного луча, снова становится мутным или прозрачным. Использование такого вещества вместо цианина позволило многократно записывать данные на компакт-диск. Так были созданы перезаписываемые компакт-диски (так называемые CD-RW).
DVD-привод
DVD-приводы выглядят также как и CD-ридеры. Конструкция и работа очень похожи приводы CD-ROM. Самым большим преимуществом DVD-приводов является их универсальность. Эти устройства используются как для хранения данных, использования мультимедийных приложений или баз данных, так и для воспроизведения фильмов. Несомненно, большим преимуществом этих плееров является цена, которая не намного больше, чем у стандартного устройства чтения компакт-дисков.
При описании DVD-плееров нередко определяют, к какому поколению оборудования относится данная модель. Аппаратное обеспечение первого поколения - это диски с единственной скоростью чтения. При времени доступа от 100 до 250 миллисекунд они смогли достичь скорости передачи 1,32 МБ / с, что примерно соответствует приводам CD-ROM x9. Если диск, который вы читаете, является CD-ROM, а не DVD-ROM, привод увеличивает свою скорость и может соответствовать устройствам чтения CD x12.
DVD-приводы второго поколения, известные как x2, имели среднюю скорость передачи 2,6 МБ / с (что соответствует приводам CD-ROM x18), и, читая CD-ROM, они увеличивают свою скорость, что эквивалентно приводам x24 CD.
Последние DVD-приводы имеют маркировку x16. При просмотре фильмов на DVD скорость чтения здесь не имеет значения, разница лишь в том, что поисковые механизмы работают немного быстрее, при этом плавность воспроизведения остается неизменной. С другой стороны, скорость привода приобретает значение при использовании программного обеспечения. Технология DVD стала стандартом, почти полностью заменив классические приводы CD-ROM.
Дисковод гибких дисков - FDD
Гибкий дисковод или FDD (Floppy Disk Drive) , представляет собой устройство с механической частью и электронными системами, необходимыми для управления работой механизмов и выполнения операций чтения и записи. Дисководы гибких дисков работают с системой ввода / вывода в виде драйвера дисковода гибких дисков, называемого FDC (Floppy Disc Controller) .
У дисковода гибких дисков есть два двигателя. Первый используется для привода диска, покрытого ферромагнитным материалом, который является носителем информации. Скорость вращения этого двигателя составляет 360 оборотов в минуту для 3,5-дюймовых гибких дисков. Второй двигатель, называемый шаговым двигателем, обеспечивает линейное движение головки чтения-записи, перемещаясь небольшими шагами по диаметру магнитного диска. Движок отвечает за точное позиционирование головки над заданной областью диска. Данные хранятся на гибком диске в виде концентрических колец, называемых дорожками (угловые дорожки) , потому что во время записи одной дорожки голова неподвижна. Когда вся дорожка заполнена, головку перемещается по заранее заданному курсу и начинает копирование для следующей дорожки. Самая удаленная дорожка - это так называемый нулевой путь (нулевой трек). У него особая функция, поэтому в приводе есть датчик, сигнализирующий о положении головки на нулевом пути.
Память на гибких дисках - это самые старые внешние массовые запоминающие устройства, которые сейчас почти не используются. Основным преимуществом этого типа памяти являлось то, что можно было легко заменять носитель (дискеты). Однако следует отметить, что в настоящее время дискеты не используются из-за очень малой емкости. Дискеты обычно использовались для передачи небольших файлов (в основном текстовых) между компьютерами. Дискета могла быть полезна, когда требовался экстренный перезапуск компьютера в диагностических целях. В настоящее время еще можно встретить 3,5-дюймовые дискеты, а 5,25-дюймовые носители полностью устарели несколько лет назад.
Сама дискета состоит из диска, на который нанесен ферромагнитный материал. В случае гибкого диска 5,25 дюйма, диск имеет отверстие в центре и завернут в пластиковый конверт, набитый изнутри мягким материалом. Конверт имеет несколько отверстий с обеих сторон. Сделаны они радиально, это позволяет движение головки для записи и чтения данных. Кроме того, на определенном расстоянии от оси вращения есть единственное отверстие (аналогичное есть на несущем диске, которое используется для синхронизации скорости вращения диска), которое используется для защиты дискеты от записи путем наклеивания наклейки на этот вырез.