Пластины после нанесения магнитного материалом покрывается тонким защитным слоем, состоящим из карбона. В конце концов, получившийся "бутерброд" покрывают очень тонким слоем смазывающего материала. Этот материал используется для защиты пластин от случайного соприкосновения с магнитными головками, сводя к минимуму последствия таких случайностей.

.Винчестеры обычно содержат от 1 до 12 дисков. Они крепятся на одной оси, которая соединена с сервоприводом. И на каждый диск можно писать информацию с двух сторон, однако иногда внешние поверхности крайних дисков не используются из-за конструктивных особенностей.

Головка чтения-записи во время работы винчестера никогда не соприкасается с поверхностью диска. Она "парит" на расстоянии около 0.13 мкм. Это расстояние постоянно уменьшается, что позволяет увеличивать плотность записи, но при этом во время тряски или удара головка может соприкоснуться с диском и поцарапать его или сама испортиться. Производители постоянно ищут компромисс между надежностью, емкостью и скоростью. Если жесткий диск неожиданно остановится, пропадет поток воздуха и головка просто "упадет" на поверхность диска. Раньше именно так и было, и перед выключением компьютера запускались специальные программы, которые отводили головку к краю диска на безопасное место. Это называется "парковать" головку. Сейчас жесткие диски умеют самостоятельно парковать головку при выключении питания.

Одним из важнейших устройств в накопителе на жестком магнитном диске (НЖМД), как на сухом техническом языке называется винт, является привод магнитных головок. От скорости и точности перемещения головок зависит скорость передачи данных. Одним из главных параметров при оценке производительности жестких дисков является время позиционирования головок или время поиска (seek time). Для перемещения головок изначально использовались так называемые шаговые двигатели, и расстояние между дорожками зависело от размера шага. В современных винчестерах позиционирование головок осуществляется при помощи линейного двигателя без всякой дискретности, который позиционирует головки, ориентируясь по служебным сигналам, записанным на блинах. Таким образом, позиционирование гораздо более точное, а плотность записи значительно выше.

Существуют два различных варианта приводов: линейные и поворотные. При поворотном приводе головки перемещаются по дуге, как в обычном электропроигрывателе, линейный привод обеспечивает перемещение головок по радиусу диска. Преимущество линейного привода заключается в том, что зазор магнитной головки всегда перпендикулярен дорожке и расстояние между дорожками сохраняется постоянным. Поворотные приводы обеспечивают меньшую инерционность и, как следствие, более быстрое позиционирование головок.

Кроме механических частей, жесткий диск имеет логику для управления вращением дисков, перемещением головок и связи с компьютером. Чаще всего вся электроника располагается в нижней части диска.

Лет 10 назад многие люди были поражены винчестерами, имевшими плотность записи порядка 1 Гб на поверхность. Всего 5 лет назад жесткий диск, имеющий плотность записи 20 Гб на поверхность казался фантастикой. Сейчас в нашем распоряжении имеются винчестеры, имеющие плотность записи порядка 80 Гб на пластину.

Естественно, эта тенденция будет и дальше сохраняться, будут выходить новые жесткие диски, вмещающие все больше и больше информации. Одновременно с этим, происходит развитие в области усовершенствования как самой химической и физической структуры, хранящей данные, так и методов записи и хранения информации

Параллельно с емкостью растет и скорость вращения шпинделя. В 1993 г. Seagate Technology представила первый накопитель со скоростью вращения шпинделя 7200об/мин -- 2,1ГБ ST121550 Barracuda, а винчестер со скоростью 10000 оборотов в минуту появился через четыре года в линейке продуктов той же Seagate. Это был ST19101 Cheetah 9 емкостью 9,1Гбайт. Рекорд в 1998 году побила Hitachi. Диски в ее накопителе DK3F-1 емкостью 9,2ГБ, вращались со скоростью 12 000об/мин. А первый «пятнадцатитысячник» был выпущен на рубеже XXI века (в 2000 году) компанией Seagate. Им стал 18,4-гигабайтный ST318451 Cheetah X15.

С 2005 года начали появляться модели, основанные на ином методе магнитной записи - перпендикулярном. Первой отметилась накопителем на этом принципе компания Toshiba, выпустив 1,8-дюймовый жесткий диск MK4007 GAL, емкостью 40ГБ. Но в продажу первой запустила перпендикулярные диски не Toshiba, а Seagate в 2006 году.

7 Магнитооптические диски

Магнитооптические диски - комбинация оптических и магнитных эффектов для записи и чтения информации. Оптической составляющей являлся лазерный луч, который падал на поверхность диска. Магнитной же компонентой был магнит с другой стороны диска. Вдвоем они работали при записи информации; для чтения же использовался только лазерный луч. При записи диск нагревался лазером до точки Кюри - температуры, при которой материал теряет свои магнитные свойства, в результате чего записанная информация стирается безвозвратно. Затем магнит и лазер записывали данные, меняя магнитное поле для формирования битов. В процессе чтения лазер, работая на низкой мощности, посылал пучок света на поверхность диска.

Принцип чтения основывается на принципе Керра. Участки, обозначающие «1» отражают поляризованный луч под другим углом, нежели участки, обозначающие «0». Разницу в отраженных углах и регистрирует детектор, делая вывод о том, «1» или же «0» передан лучом.

Магнитооптические диски существовали в двух форматах - 130 мм и 90 мм. В отличие от совсем старых версий, более новые диски имели не отдельный магнит в накопителе, а магнитный слой, играющий роль магнита. Это позволило дальше наращивать объем диска и улучшить позиционирование, а также снизить цену накопителя и очень серьезно повысить скорость записи. Данная технология называлась LIMDOW и позволяла в реальном времени вести запись фильма формата MPEG-2. По умолчанию во время записи накопитель проверял целостность записанных данных, потому скорость записи была весьма низка, но, по сравнению с компакт-дисками, это давало большую надежность хранения информации. 130-мм версии дисков обладали емкостью от 650 Мб до 9.2 Гб и предназначались для корпоративных клиентов и средств архивирования данных. Однако эта цифра получалась с учетом двухсторонней записи диска. Интерфейсом для накопителей такого рода был SCSI. Версия 90 мм имела объем заметно скромнее - от 128 Мб до 2.3 Гб, что по большей части объяснялось наличием у них лишь одной стороны для записи. Среди массового потребителя большого успеха эти накопители не имели.

Компакт-диск (Compact Disc, CD) - это оптический диск для размещения цифровых данных, изначально разработанный для хранения цифрового звука. CD, доступные с конца 1982, остаются стандартом де-факто для коммерческой звукозаписи и по сей день. Первым диском, выпущенным в тираж, стал альбом группы ABBA - The Visitors (1981). Разработчиком CD стала компания Philips. Но то были еще не компьютерные диски, а обычные музыкальные. Первый диск CD-ROM (Read only memory, память только для чтения) был представлен в 1985 году, а записываемый CD-R - в 1990 году. Диск представляет собой поликарбонатный пластик толщиной в 1.2 мм и весом примерно 16 грамм.

Лазерный луч имеет длину волны 780 нм, что близко к инфракрасному спектру. Первое время между двумя разработчиками - Philips и Sony - возник спор касательно размеров диска: первая выпускала диски диаметром 115 мм, а вторая - 100. Вице-президент Sony, Норио Охга (Norio Ohga), предложил увеличить объем диска до 74 минут звучания, чтобы уместить девятую симфонию Бетховена. В результате эта инициатива увенчалась успехом, и был принят стандарт в 74 минуты звука или 650 Мб данных. Впоследствии появился новый форм-фактор компакт-диска диаметром в 8 мм и объемом в 230 Мб. Он был полностью совместим с обычными дисками и отличался лишь в размере. Сами 120-мм версии выпускались с разными объемами. Основные - это 650, 700, 800 и 900 Мб. Появление CD-RW, да и обычных CD-R перевернуло весь рынок средств хранения и переноса данных.

Затем совместными усилиями участников DVD Forum, куда входили Sony, Philips, Toshiba, Matsushita, Mitsubishi, Pioneer и другие, был создан диск объемом 4.7 млрд. байт, что в переводе на привычные единицы измерения составляет 4.38 Гб. Используемый луч имел меньшую длину волны - 650 нм. Расшифровывается само название DVD как Data Versatile Disc - цифровой многоцелевой диск. Стандартом описано множество форматов, но прижилось из них не очень много.

DVD-5 - односторонний (single-sided, информация записана только на одной стороне), однослойный (single-layer, только один слой, содержащий информацию), емкость - 4.7 Гбайт (чуть больше 2 часа видео);

DVD-9 - односторонний, двухслойный (dual-layer), емкость - 8.5 Гбайт (4 часа видео);

DVD-10 - двухсторонний (double side), однослойный, емкость - 9.4 Гбайт (4,5 часа видео);

DVD-14 - двухсторонний, два слоя на одной стороне, один слой - на другой, емкость - 13.24 Гбайт (6,5 часов видео);

DVD-18 - двухсторонний, два слоя на каждой стороне, емкость - 17 Гбайт (8 часов видео. DVD-диски стали эволюционным развитием CD, сохранив концепцию их использования и предложив лишь больший объем и скорость записи. По аналогии существовали DVD-R, DVD-RW, также DVD-RAM (являлся вариацией на тему перезаписываемых дисков).

Поначалу существовали разные форматы, маркировавшиеся «+» и «-», как, например, DVD-R и DVD+R. Только самые первые рекордеры были совместимы только с одним из форматов. По мере «взросления» технологии проигрыватели обрели поддержку разных форматов, и борьба была логически окончена.

Только недавно произошел очередной и, возможно, последний виток борьбы двух форматов ближайшего будущего - HD DVD и Blue-ray. Компания Warner, активно продвигавшая оба формата, в том числе и детище Toshiba - HD DVD, заявила о переходе исключительно на конкурирующий формат - BD (Blue-ray Disc). И потеря такого крупного потребителя не прошла даром - на рынке остался только один.

Blue-ray готов предложить 50 Гб на одном двухслойном диске, что примерно вшестеро больше объема двухслойного DVD-диска. Своим названием он обязан использованию луча с длиной волны в 405 нм, что соответствует голубой части спектра. Именно данное нововведение позволило отодвинуть влияние дифракции и увеличить плотность размещения дорожек. Mini Blue-ray Disc, так же, как и предыдущие, диаметром в 80 мм, способен предоставить объем в 7.5 Гб. Помимо этого введено новшество в виде BD меньшей плотности, это BD9 и BD5, которые являются полным аналогом диска DVD-9 и DVD-5.

Главное отличие - в записи в формате Blue-ray и использовании улучшенных алгоритмов сжатия. Сделано это для заполнения ниши недорогих дисков данного формата и повышения доступности. HD DVD предлагал 30 Гб для двухслойных дисков и 15 Гб для однослойных, что на 40% меньше, чем у Blue-ray. В отличие от Blue-ray-приводов, обладающих проблемами обратной совместимости с CD и DVD, проигрыватели HD DVD таких проблем не имеют и могут легко проигрывать все старые форматы. Но с учетом потери поддержки крупнейшими киностудиями, творению Toshiba остается гарантированным пока только место в приставках Xbox360, которые, в свою очередь, имеют более низкие потребительские качества, нежели Playstation 3 от Sony, оснащенной Blue-ray.

8 Флэш-накопители

История появления карт флэш-памяти связана с историей мобильных цифровых устройств, которые можно носить с собой в сумке, в нагрудном кармане пиджака или рубашки или даже виде брелка на шее. Это - миниатюрные МР3-плееры, цифровые диктофоны, фото- и видеокамеры, смартфоны и карманные персональные компьютеры - КПК, современные модели сотовых телефонов. Небольшие по размеру, эти устройства нуждались в расширении емкости встроенной памяти, чтобы записывать и считывать информацию. Такая память должна быть универсальной и использоваться для записи любых видов информации в цифровой форме: звука, текста, изображений - рисунков, фотографий, видеоинформации.

Первой компанией, изготовившей флэш-память и выпустившей её на рынок, стала Intel. В 1988 году был продемонстрирована флэш-память на 256 кбит, которая имела размеры обувной коробки. Она была построена по логической схеме NOR (в русской транскрипции - НЕ-ИЛИ).

NOR-флэш-память имеет относительно медленные скорости записи и удаления, а число циклов записи относительно невелико (около 100 000). Такую флэш-память можно использовать, когда нужно почти постоянное хранение данных с очень редкой перезаписью, например, для хранения операционной системы цифровых камер и мобильных телефонов.

Второй тип флэш-памяти был изобретён в 1989 году компанией Toshiba. Она построена по логической схеме NAND (в русской транскрипции Не-И). Новая память должна была стать менее дорогой и более скоростной альтернативой NOR-флэш. По сравнению с NOR, технология NAND обеспечила в десять раз большее число циклов записи, а также более высокую скорость как записи, так и удаления данных. Да и ячейки памяти NAND имеют в два раза меньший размер, чем у памяти NOR, что приводит к тому, что на определённой площади кристалла можно размещать больше ячеек памяти.

Название "флэш" (flash) было введено фирмой Toshiba, так как имеется возможность мгновенно стереть содержимое памяти (англ. "in a flash"). В отличие от магнитной, оптической и магнитооптической памяти она не требует применения дисководов с использованием сложной прецизионной механики и вообще не содержит ни одной подвижной детали. В этом состоит ее основное преимущество перед всеми остальными носителями информации. Но самым главным преимуществом такой памяти, конечно, является сохранение данных без подачи энергии, т.е. энергонезависимость.

Flash-память - это микросхема на кремниевом кристалле. Она построена на принципе сохранения электрического заряда в ячейках памяти транзистора в течение длительного времени с помощью так называемого "плавающего затвора" при отсутствии электрического питания. Ее полное название Flash Erase EEPROM (Electronically Erasable Programmable ROM) переводится как "быстро электрически стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство". Ее элементарная ячейка, в которой хранится один бит информации, представляет собой не электрический конденсатор, а полевой транзистор со специально электрически изолированной областью - "плавающим затвором" (floating gate). Электрический заряд, помещенный в эту область, способен сохраняться в течение неограниченно долгого времени. При записи одного бита информации, элементарная ячейка заряжается, электрический заряд помещается на плавающий затвор. При стирании этот заряд снимется с затвора и ячейка разряжается. Flash-память - энергонезависимая память, позволяющая сохранять информацию при отсутствии электрического питания. Она не потребляет энергии при хранении информации.

Четыре самых известных форматов флэш-памяти - CompactFlash, MultiMediaCard (MMC), SecureDigital и Memory Stick.

CompactFlash появился в 1994 г. Он был выпущен компанией SanDisk. Его размеры составляли 43х36х3,3 мм, а емкость составляла 16 Мб флэш-памяти. В 2006 г. было объявлено о выпуске карт CompactFlash объемом 16 Гб. Скорость чтения и записи до 16 Мб/с, а в теории - 33 Мб/с.

MultiMediaCard появился в 1997 г. Он был разработан компаниями Siemens AG и Transcend. По сравнению с CompactFlash карты типа MMC имели меньшие размеры -- 24x32x1,5 мм. Их применяли в мобильных телефонах (особенно в моделях со встроенным МР3-проигрывателем). Скорость передачи данных около 5 Мб/с. (до 52 Мб/с у карт ММС Plus).

В 2004 г. появился стандарт RS-MMC (т.е. "Reduced size MMC" -- "ММС уменьшенного размера). Карты RS-MMC имели размер 24x18x1,5 мм и могли с помощью адаптера использоваться там, где раньше применялись старые карты MMC.

Существуют стандарты карт MMCmicro (размеры всего - 12x14x1.1 мм) и MMC+, отличающийся увеличенной скоростью передачи информации. В настоящее время выпущены карты ММС объемом 2 Гб.

Компании Matsushita Electric Co, SanDick Co и Toshiba Co разработали карты flash-памяти SD - Secure Digital Memory Card. В ассоциацию с этими компаниями входят такие гиганты как Intel и IBM. Выпускает эту память SD фирма Panasonic, входящая в концерн Matsushita. Как и два описанных выше стандарта, SecureDigital (SD) является открытым. Он был создан на основе стандарта MultiMediaCard, переняв от ММС электрическую и механическую составляющие. Различие есть в количестве контактов: у MultiMediaCard их было 7, а у SecureDigital стало 9. Тем не менее, родство двух стандартов позволяет использовать карты ММС вместо SD (но не наоборот, поскольку карты SD имеют другую толщину - 32х24х2,1 мм). Скорость чтения/записи карты памяти: от 2 до 9Мб/с.

Наряду со стандартом SD, появились miniSD и microSD. Карты данного формата могут быть установлены как в разъем стандарта miniSD, так и в разъем стандарта SD, правда, при помощи специального адаптера, позволяющего использовать мини-карту так же, как обычную SD-карту. Размеры карты miniSD составляют 20x21,5x1,4 мм.

Карты microSD являются на данный момент одними из самых маленьких флэш-карт -- их размеры составляют 11x15x1 мм. Основной сферой применения этих карт являются мультимедийные мобильные телефоны и коммуникаторы. Через адаптер карты microSD можно использовать в устройствах со слотами для флэш-носителей стандартов miniSD и SecureDigital.

Объем флэш-карт SD увеличился до 8 и более Гбайт.

Memory Stick - типичный пример закрытого стандарта, разработанного компанией Sony в 1998 г. Разработчик закрытого стандарта берет на себя все заботы о его продвижении и обеспечении совместимости с портативными устройствами. Это означает существенное сужение распространения стандарта и его дальнейшего развития, поскольку слоты (то есть места для установки) Memory Stick есть только в продукции под марками Sony и Sony Ericsson.

Помимо карт Memory Stick, в семейство входят карты Memory Stick PRO, Memory Stick Duo, Memory Stick PRO Duo, Memory Stick PRO-HG и Memory Stick Micro (M2). Скорость чтения/записи составляет приблизительно 15 Мб/с.

Размеры Memory Stick - 50х21,5х2,8 мм, вес -- 4 грамма, а объем памяти -- технологически не мог превышать 128 Мб. Появление Memory Stick PRO в 2003 г. было продиктовано желанием Sony дать пользователям больше памяти (теоретический максимум карт этого типа -- 32 Гб).

Карты Memory Stick Duo отличаются уменьшенным размером (20х31х1,6 мм) и весом (2 грамма); ориентированы они на рынок КПК и мобильных телефонов. Вариант с повышенной емкостью носит название Memory Stick PRO Duo -- в январе 2007 г. была анонсирована карта емкостью 8 Гб.

Memory Stick Micro (размер -- 15х12.5х1.2 мм) предназначены для современных моделей мобильных телефонов. Размер памяти может достигать (теоретически) 32 Гб, а максимальная скорость передачи данных -- 16 Мб/с. Карты M2 можно подключать к устройствам, поддерживающим Memory Stick Duo, Memory Stick PRO Duo и SecureDigital, при помощи специального адаптера. Уже есть модели с 2 Гб памяти.

xD-Picture Card - еще один представитель закрытого стандарта. Представлен в 2002 г. Активно поддерживается и продвигается компаниями Fuji и Olympus, в цифровых камерах которых используется xD-Picture Card. xD расшифровывается как extreme digital. Емкость карт данного стандарта уже достигла 2 Гб. Карты xD-Picture Card не имеют встроенного контроллера, в отличие от большинства других стандартов. Это положительно сказывается на размере (20 х 25 х 1.78 мм), но дает невысокую скорость передачи данных до 5Мб/с. В теории скорость может достигать и 8ГБ/с, поэтому появляются различные модификации type M, type H и так далее. Соответственно, чем дороже, тем быстрее. В перспективе предусмотрено увеличение емкости этого носителя до 8 Гбайт. Столь значительный рост емкости миниатюрного носителя стал возможен благодаря использованию многослойной технологии.

В условиях жесткой конкуренции, существующей сегодня на рынке сменных карт флэш-памяти, необходимо обеспечивать совместимость новых носителей с уже имеющимся у пользователей оборудованием, рассчитанным на другие форматы флэш-памяти. Поэтому одновременно с картами флэш-памяти выпуск адаптеров-переходников и внешних считывающих устройств, так называемых карт-ридеров, подключаемых ко входу USB персонального компьютера. Выпускаются индивидуальные (для определенного типа карт флэш-памяти, а также универсальные карт-ридеры на 3,4,5 и даже 8 различных типов карт флэш-памяти). Они представляют собой USB-накопитель - миниатюрную коробочку, в которой имеются слоты для одного или сразу для нескольких типов карт, и разъем для присоединения ко входу USB персонального компьютера.

Фирма Sony выпустила USB-накопитель со встроенным сканером отпечатков пальцев для защиты от несанкционированного доступа.

Наряду с флэш-картами выпускаются и флэш-накопители, так называемые "флэшки". Они снабжены стандартным USB-разъемом и могут непосредственно присоединяться к USB-входу компьютера и ноутбука. Их емкость достигает 1, 2, 4, 8, 10 и более гигабайт, а цена на последнее время резко снизилась. Они почти полностью вытеснили стандартные дискеты, требующие использования дисковода с вращающимися деталями и обладающими емкостью всего 1,44 Мбайт. Высокая скорость чтения/записи (до 480 МВ/сек, в случае с USB 2.0), минимальная скорость чтения/записи составляет около 1,5МВ/сек. Флеш-диски, невосприимчивы к ударам, тряске, падениям и способны выдерживать значительные механические нагрузки, в 5-10 раз превышающие предельно допустимые значения для других носителей информации.

Заключение

В этой работе я попыталась представить наиболее известные на данный момент машинные носители информации. Возможно, в ближайшее время мы увидим новые интересные образцы с большим объемом памяти, большей скоростью чтения/записи. А вот кто из них удержится на рынке, во многом будет зависеть от их цены и нас потребителей.

Уже сейчас многие специалисты в области оптических устройств хранения данных предполагают, что после следующего поколения DVD на сцену выйдет голографическая технология. Уже на нынешнем этапе своего развития эта технология позволяет записывать на одностороннем диске диаметром 120 мм около одного терабайта информации. На проходившей с 16 по 18 июля 2002 г выставке InterOpto'02 специалисты компании Optware продемонстрировали прототипы накопителя и носителей, использующих голографическую запись. Представленный образец голографического диска имеет емкость 200 Гбайт и позволяет производить чтение и запись данных со скоростью до 130 Мбит/с.

Исследования ведутся и в нанотехнологии. Летом 2002-го года в популярной околокомпьютерной прессе было много шуму по поводу уникальной наномеханической разработки, выполненной исследователями из швейцарского подразделения корпорации IBM. Millipede (букв. многоножка) - так называлась чудо-машинка, уместившаяся на кремниевом кристалле площадью в несколько квадратных миллиметров. Главное её свойство - умение хранить невообразимые для своих крохотных габаритов объёмы информации: теоретически, Millipede позволял сохранить на квадратном дюйме особого пластика до одного терабита данных! Устройство и принцип действия революционной разработки IBM здорово напоминают те, что широко использовались в вычислительной технике в 70-е годы прошлого века (перфокарты). В настоящих перфокартах (листах картона) пробивались отверстия, кодировавшие небольшой - сотни байт - объём информации. "Модернизированный вариант" отличается прежде всего масштабами: "отверстия" в "перфокарте" Millipede измеряются единицами нанометров в диаметре. Впрочем, отверстия на самом деле - лишь углубления в пластике, а "компостером" служит миниатюрная матрица из тысячи с небольшим тончайших иголок. Недостатком же является низкая скорость чтения/записи, составлявшая лишь несколько килобит в секунду.

Список литературы

1. Журнал «Компьютер Price»

2. Журнал «В мире науки» 1989, №4

3. Седлачек Я, Штетка К, «Перфолента» пер. с чеш., М, 1964

4. Анисимов. Б.В., Хомяков К.С., «Устройства подготовки данных для электронных вычислительных машин»

5. В.И. Левин «История информационных технологий»

6. Журнал «Железо» 2007

7. Учебный материал для продавцов-консультантов ООО «Евросеть»

8. Сайт Кафедры Прикладной математики и информатики ставропольского государственного университета лекции «Эпоха ноутбуков»

9. Журнал «Компьютер пресс» 2003, №1

10. Журнал «Домашний компьютер» 2002, №8

Страницы: 1, 2, 3, 4