|
Реферат: Видеоустройства персональных ЭВМ и их основные характеристики (Программирование)
ВИДЕОУСТРОЙСТВА ПЕРСОНАЛЬНЫХ ЭВМ И ИХ ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ.
Видеоустройства ПЭВМ состоят из 2-х частей: монитора и адаптера.
Пользователь видит только монитор - похожий на телевизор прибор, а адаптер
спрятан в корпус машины. На экране монитора воспроизводится видеосигнал,
поступающий от адаптера. В самом мониторе находится только электронно-
лучевая трубка и схемы развертки.
В адаптере содержатся логические схемы, преобразующие данные,
поступающие для отображения, в видеосигнал. Адаптер обеспечивает
формирование также строчных и кадровых синхроимпульсов, необходимых для
управления работой схем развертки. Так как электронный луч “пробегает”
экран примерно за 1/50 долю секунды (период кадровой развертки - 20
миллисекунд),а изображение на экране монитора меняется довольно редко, то
видеосигнал, поступающий на монитор, должен снова и снова порождать
(регенерировать) одно и то же изображение. Для его хранения в адаптере
имеется буферная память (видеобуфер).
Каждому участку видеобуфера соответствует своя область на экране
монитора. Информация в видеобуфер заносится центральным процессором
компьютера программным путем. А адаптер периодически, с частотой смены
кадров, считывает видеобуфер и преобразует его содержимое в видеосигналы,
поступающие на управляющий электрод ЭЛТ монитора.
Центральный процессор имеет к видеобуферу точно такой же доступ, как и
к основной памяти машины. Благодаря этому несложное изображение можно
формировать на ПЭВМ очень быстро - в тысячи раз быстрее, чем на
традиционной ЭВМ, соединенной с дисплеем медленным интерфейсом.
Монитор и адаптер должны быть совместимы, но это вовсе не означает, что
они должны жестко соответствовать друг другу. Напротив, большинство
адаптеров способно работать с мониторами нескольких типов, правда не всегда
в оптимальном режиме.
Совместимость монитора с тем или иным типом адаптера во многом
определяется его характеристиками.
Характеризуя монитор, прежде всего говорят о его цветности - цветной
или монохромный (одноцветный). Далее мониторы отличаются разрешением.
Наконец, они подразделяются на RGB и композитные, а также на аналоговые и
цифровые. Особый класс образуют многочастотные мониторы - “мультисинки”.
Разрешение монитора измеряется количеством строк в кадре и числом
элементов изображения (“пиксел”, а проще говоря - точек) в строке.
Оно обозначается формулой H x V. Например, на мониторе разрешением 720 х
348 изображается 348 строк по 720 пиксел в строке. Практически все
профессиональные мониторы имеют разрешение 640 х 200 и более. В настоящее
время чаще всего встречаются мониторы с разрешением от 640 х 350 до 720 х
480.
Луч монитора обычно пробегает строку за строкой, слева направо и
сверху вниз (горизонтальная и вертикальная развертки),а затем
возвращается к началу верхней строки кадра. Частота, с которой луч
пробегает весь экран, называется частотой кадров или частотой вертикального
сканирования, и обычно равна 50-70 Гц. Частота, с которой выводятся
строки, называется частотой строк. Она примерно равна числу строк в кадре и
у подавляющего числа мониторов лежит в пределах 15-40 кГц. Наконец,
частота, с которой на экран выводятся точки, т.е. с которой адаптер может
переключать видеосигнал, примерно равна числу пиксел в строке, умноженному
на частоту строк и составляет десятки мегагерц. В то время, пока
электронный луч возвращается к началу следующей строки (обратный ход
горизонтальной развертки) и к вершине кадра (обратный ход вертикальной
(кадровой) развертки),на экран ничего не выводится. В это время
центральный процессор может обновлять информацию в видеобуфере.
Изредка в мониторах используется чересстрочная развертка,
используемая в обычных телевизорах: сперва выводятся все нечетные
строки кадра, а затем луч возвращается на верх экрана и начинает
роспись четных строк.
Известно, что каждый цвет можно разложить на сумму трех основных
цветов - красного, зеленого и синего. Различные соотношения интенсивностей
основных цветов дают целую гамму цветов и оттенков. На этом принципе
основана работа цветных мониторов (и телевизоров). Экран цветного
кинескопа покрыт фосфором трех цветов. Участки каждого цвета расположены
обычно в виде перемежающихся узких полосок с шагом около 1/3 мм. Каждый
участок возбуждается своим электронным лучом, однако все три луча движутся
синхронно и всегда освещают соседние точки.
При управлении монохромным монитором видеосигнал должен нести
информацию об уровне яркости каждой точки экрана, а при управлении
цветным монитором - об уровнях яркости трех основных цветов, образующих
цвет пиксела.
Различия между RGB и композитными мониторами связано с их сопряжением с
адаптером. RGB - мониторы получают сигналы яркости трех основных цветов по
отдельным проводам (красный, зеленый и синий по-английски red, green и
blue, сокращенно RGB). Композитные мониторы получают все три сигнала по
одному каналу, как в обычном телевизоре. Другими словами, сначала три
сигнала объединяются в адаптере в один, а затем уже в мониторе вновь
разделяются. Очевидно, что объединение и разделение сигналов вносит
помехи, поэтому композитные мониторы дают гораздо худшие качества
изображения и в настоящее время ис-пользуются редко.
Различия между аналоговыми мониторами во многом совпадают с
различием между композитными и RGB-мониторами. Так, для управления
цветным RGB аналоговым монитором нужны три канала - по одному на каждый
основной цвет. Амплитуда сигнала в каждом канале, а следовательно и
интенсивность основных цветов, может меняться плавно. Это обеспечивается
высококачественной дорогостоящей электроникой адаптера, однако большие
затраты компенсируются возможностью получать любые цвета любой точки
экрана.
[pic]
Рис.1. Схема подключения CGA-монитора к адаптеру.
(Уровни всех сигналов соответствуют ТТЛ-уровням: “1” - 2,4 В;
“0” - 0-0,4 В).
Цифровые мониторы,напротив,обеспечивают вывод лишь ограничен-ного
числа цветов. Они позволяют включать/выключать по одному кана-лу только
один уровень яркости. Управление несколькими уровнями интенсивности
приходится разделять по разным проводам, как цвета в RGB -мониторах. Так,
цифровой монитор Color Grafics Monitor фирмы IBM, чаще называемый
просто CGA-монитором, получает информацию о цвете точки по четырем линиям.
Три из них включают/выключают основные цвета (рис.1),а сигнал по четвертому
увеличивает яркость сразу всех цветов.
Такая система управления называется RGBI, буква I обозначает
интенсивность и позволяет отображать различные пикселы в одном из 16
возможных цветов. В таблице 1 показана зависимость цвета пиксела от кодовой
комбинации на RGBI - линиях.
Цветовая палитра для CGA - монитора.
Таблица 1.
+------------------------------------------------------------------+
¦ N% ¦ Наличие сигнала ¦ ¦
¦ цвета ¦ на линии ¦ Цвет пиксела ¦
¦ +------------------¦ ¦
¦ ¦ I R G B ¦ ¦
¦-------+------------------+---------------------------------------¦
¦ 1 ¦ 0 0 0 0 ¦ черный ¦
¦ 2 ¦ 0 0 0 1 ¦ синий ¦
¦ 3 ¦ 0 0 1 0 ¦ зеленый ¦
¦ 4 ¦ 0 0 1 1 ¦ голубой (циан) ¦
¦ 5 ¦ 0 1 0 0 ¦ красный ¦
¦ 6 ¦ 0 1 0 1 ¦ сиреневый (магента) ¦
¦ 7 ¦ 0 1 1 0 ¦ коричневый ¦
¦ 8 ¦ 0 1 1 1 ¦ белый ¦
¦ 9 ¦ 1 0 0 0 ¦ серый ¦
¦ 10 ¦ 1 0 0 1 ¦ ярко-синий ¦
¦ 11 ¦ 1 0 1 0 ¦ ярко-зеленый ¦
¦ 12 ¦ 1 0 1 1 ¦ ярко-голубой ¦
¦ 13 ¦ 1 1 0 0 ¦ ярко-красный ¦
¦ 14 ¦ 1 1 0 1 ¦ ярко-сиреневый ¦
¦ 15 ¦ 1 1 1 0 ¦ желтый ¦
¦ 16 ¦ 1 1 1 1 ¦ ярко-белый ¦
+------------------------------------------------------------------+
Еще один представитель цифровых мониторов фирмы IBM -
усовершенствованный цветной монитор EGD (Enhanged Graphics Display),
называемый обычно EGA - монитором. Он допускает вывод 64-х цветов, и для
этого принимает сигнал по шести каналам, обозначаемых буквами
rgbRGB. Линии r,g,b управляют 50-процентным уровнем интенсивности каждого
из основных цветов.
До последнего времени использование аналоговых мониторов было
затруднительным из-за отсутствия относительно дешевых адапте-ров,
обеспечивающих формирование аналоговых, а не цифровых сигналов управления
цветом. Ситуация существенно изменилась в 1987г.,когда фирма IBM начала
выпуск адаптера VGA (Video Graphics Array) и предназначенных для работы с
ним аналоговых мониторов. VGA поддерживает одновременную работу с любыми
256 цветами из палитры, состоящей из 262144 цветов. И для этого необходимо
только три линии связи с монитором - R,G и B. Цветовая палитра,
воспроизведенная аналоговым монитором, практически безгранична. Следует
отметить, что VGA является универсальным адаптером, так как его программный
интерфейс совместим с программным интерфейсом усовершенствованного
графического адаптера EGA. Совместимость означает, что большинство
программ, написанных для EGA, без изменений пойдут и на VGA.
В настоящее время различные фирмы выпускают несколько сотен видов
адаптеров. Такое разнообразие адаптеров натолкнуло разработчиков японской
фирмы NEC на создание универсального монитора, который мог бы работать под
управлением широкого класса адаптеров. Этот монитор получил название
“мультисинк”. Он способен автоматически синхронизироваться с различными
адаптерами, меняя для этого в широких пределах частоту кадров, строк и
видеосигналов. Кроме того, этот монитор можно переключать из цифрового
режима работы в аналоговый и обратно. В результате своей универсальности
мониторы “мультисинк” обладают еще одним важным достоинством: они резко
удешевляют нестандартные подсистемы видео. Дело в том, что разработка и
подготовка производства адаптеров требует намного меньших затрат, чем
налаживание производства мониторов. Теперь изготовители адаптеров могут
рассчитывать на “мультисинки”.
Мониторы одного класса, обладающие одинаковыми принципиальными
характеристиками, различаются конструкцией. Среди наиболее важных
параметров назовем размер экрана, его форму, цвет фосфора монохромных
мониторов. Некоторые характеристики понятны без пояснений (вес, дизайн,
расположение ручек управления и др.) и мы не станем их обсуждать.
Монохромные мониторы выпускаются с кинескопом, покрытым зеленым,
желтым и белым фосфором. Желтые мониторы предпочтительны для работы в
светлом помещении, а зеленые - в затемненном.
Белые монохромные мониторы появились сравнительно недавно. Они особо
хороши для ввода и редактирования текстов в настольных издательских
системах и вообще при имитации работы с бумагой. По-английски их так и
называют: paper-white, т.е. белые как бумага.
Экраны различных мониторов имеют размеры от 22 до 61 см по диагонали
(9 - 24 дюйма). Для большинства работ оптимальный размер экрана равен 30
- 35 см (12 - 14 дюймов). При этом получается достаточно четкое
изображение и буквы мало утомляют глаза.
У подавляющего числа мониторов горизонтальная сторона экрана
относится к вертикальной в пропорции 4:3. Иногда встречаются мониторы с
портретной ориентацией (вертикальной) стороны и еще реже - квадратные.
Мониторы с портретной ориентацией используются в основном в настольных
издательских системах, где позволяют имитировать целую страницу текста.
Отражение от экрана постоянных источников света, особенно осветительных
ламп, мешает работе и портит зрение. Чтобы ослабить такие блики, экраны
мониторов либо изготавливают из матового стекла, либо наносят на него
матовое покрытие.
Персональный компьютер обладает огромными возможностями наглядного
представления информации. Данные и различные объекты можно показать в
цвете и движении. Умело пользуясь этими возможностями компьютера, вы
сможете создавать и оживлять графические объекты, манипулировать цветом.
Но прежде всего Вы должны разобраться в аппаратных средствах.
Возможности визуального представления информации на персональном
компьютере определяются типом монитора и видеоадаптера, к которому он
подсоединен. Обычно стараются подобрать монитор, на котором полностью
можно использовать возможности видеоадаптера.
Видеоадаптер - это, как правило, отдельная плата, на которой
расположены микросхемы оперативной памяти самого адаптера
(видеобуфер),контроллер дисплея и микросхемы с программным обеспечением.
Адаптеры могут работать в одном из алфавитно-цифровых
(текстовых) или графических режимов. В алфавитно-цифровом режиме экран
дисплея рассматривается как текстовая страница с определенным количеством
строк текста и знакомест (символов) в строке. Обычно экранная страница
содержит 25 строк по 80 знакомест в строке, хотя возможны режимы 80*43 и
40*25. Каждому знакоместу на экране соответствуют две смежные однобайтные
ячейки памяти в видеобуфере адаптера.
Так, например, нулевому знакоместу в нулевой строке (строки и
знакоместа в экранной странице отсчитываются от нуля) соответствуют нулевая
и первая ячейки видеобуфера, а 79-тому знакоместу 24-й строки -
соответственно 3998 и 3999 ячейки. Номер ячейки видеобуфера и позиция
символа на экранной странице связаны следующим выражением:
n=2*(80*k + b), (1) где n - номер
ячейки видеобуфера;
k=0,1,2,..,24 - номер символьной строки на экране: b=0,1,2,..,79 -
номер знакоместа в строке;
2 - количество ячеек памяти, отводимых в видеобуфере для описания
одного символа;
80 - количество знакомест в строке.
Используя выражение (1), легко подсчитать объем памяти, необходимый
для хранения в видеобуфере одной символьной страницы с форматом 80*25 :
N=n max +2 =2*(80*24 +79)+2 = 4000 байт.
Для того, чтобы вывести какой-либо символ на экран, центральный
процессор ПЭВМ долен записать, как уже отмечалось, в видеобуфер двухбайтное
слово. Первый байт того слова содержит код символа и всегда записывается в
четную ячейку видеобуфера, второй байт - код атрибутов символа и
записывается в ячейку с нечетным номером.
Код символа - это целое число от 0 до 255. Каждому символу
соответствует свой код. Например, латинской букве “A” соответствует код
“65”,а символу “?” - код “63” и т.д. Причем первые 128 кодов (от “0” до
“127”),в соответствии с американским стандартным кодом для обмена
информации ASCII (American Standart Code for Information Interchange)
отводится под строго определенный набор символов. Остальные 128 кодов(от
“128” до “255”) пользователь может отводить под любые другие символы
(обычно это символы национального алфавита, символы псевдографики и др.).
Байт атрибутов символа содержит информацию о цвете символа, цвете
фона, на который должен накладываться символ и как должен отображаться
символ - с мерцанием или без. Структура байта атрибутов символа для
адаптера CGA-монитора представлена на рис.2.
[pic]
Рис.2. Структура байта атрибутов.
Назначение 7-го бита байта атрибутов может программно измениться.
Пользователь может определить этот бит как бит интенсивности цветов фона
(аналогично биту 3,определяющему интенсивность цветов символа),или же как
бит, задающий мерцание символа.
Итак, Вы уже знаете, что в буфере хранится информация, которая много
о чем говорит адаптеру - какие символы и в каких позициях экранной страницы
они должны выводиться, какой цвет каждого символа и на каком фоне должен
отображаться этот символ и др.
Как же адаптер преобразует эту информацию в видеосигналы, т.е. в
сигналы, единственно понятные монитору?
Вы уже знаете, что мельчайшим элементом изображения на экране
монитора является пиксел (picture element). Наименьшим же элементом
экранной страницы является знакоместо, в котором может одновременно
отображаться только один символ. Большинство видеоадаптеров ПЭВМ
определяют знакоместо как матрицу из 8 пикселов по вертикали (8
телевизионных строк) и такого же количества пикселов по горизонтали. В этом
случае между форматом символьной страницы на экране монитора и его
разрешением справедливы следующие соотношения :
N=V/8; M=H/8, (2)
где N и M - максимальное количество символьных строк и символов в
строке соответственно; V и H - разрешение монитора по вертикали и
горизонтали соответственно.
(Определите текстовый формат для монитора с разрешением 640*200 пиксел)
Любой символ может быть отображен в знакоместе путем активизации тех
или иных пикселов матрицы. Так, например, для отображения буквы “A”
должны быть активизированы 4-й и 5-й пикселы в 1-й строке матрицы,3-й и 6-й
- во второй строке,2 и 7 - в 3,4,6,7 и 8-й строках, а в 5-й строке
необходимо активизировать 2,3,4,5,6 и 7-й пик-сел.(Проверьте это, нарисовав
матрицу из 8-ми строк и 8-ми столбцов и закрасив указанные элементы
матрицы).
Состояние элементов матрицы для любых символов легко кодировать
двоичным кодом и хранить в памяти адаптера, если условиться, что состояние
элементов (пикселов) каждой отдельной строки матрицы хранится в отдельной
байте, причем в старшем(седьмом) бите каждого байта хранится состояние 1-го
пиксела, в шестом бите - состояние 2-го пиксела и т.д. до нулевого
бита, который характеризует состояние 8-го пиксела матричной строки(пикселы
и строки в матрице символа отсчитываются с левого верхнего угла
матрицы вправо и вниз соот-ветственно). Таким образом,каждый символ может
быть описан восемью байтами. Первый байт хранит состояние восьми пикселов
первой строки матрицы,второй байт - состояние пикселов второй строки и
т.д. Ак-тивность того или иного пиксела задается установкой соответствую-
щего ему разряда в байте строки. Для рассмотренного примера с бук-вой “A”
последовательность байт будет следующей:
0 0 0 1 1 0 0 0 - байт 1-й строки символа
0 0 1 0 0 1 0 0 - байт 2-й строки символа
0 1 0 0 0 0 1 0 - байт 3-й строки символа
0 1 0 0 0 0 1 0 - байт 4-й строки символа
0 1 1 1 1 1 1 0 -||- 5-й -||-
0 1 0 0 0 0 1 0 -||- 6-й -||-
0 1 0 0 0 0 1 0 -||- 7-й -||-
0 1 0 0 0 0 1 0 -||- 8-й -||-
Такие восьмибайтные массивы, описывающие различные символы, хранятся в
специальной памяти видеоадаптера, называемой знакогенератором. А
однобайтные ASCII-коды символов (эти коды загружаются микропроцессором в
видеобуфер) являются указателями на ячейку памяти в знакогенераторе, в
которой хранится байт первой строки матрицы данного символа. Адрес этой
ячейки вычисляется умножением кода символа на 8,т.е. на длину массива
матрицы символа. Например, байт первой строки матрицы символа, код
которого, скажем, “55”,будет хранится в 55*8=440-й ячейке памяти
знакогенератора.
Теперь самое время вспомнить, какую роль играют синхроимпульсы.
Вспомнили? Совершенно правильно! Они обеспечивают управление
генераторами строчной и кадровой разверток монитора, т.е. задают координаты
электронного луча на экране ЭЛТ. А т.к. синхроимпульсы вырабатываются
адаптером, то он всегда знает в какой точке экрана в данный момент
находится электронный луч. Но адаптер знает и другое, а именно - как
распределены знакоместа на экране и с какими ячейками памяти видеобуфера
эти знакоместа связаны. Поэтому, когда электронный луч после обратного
хода по кадру возвращается в начало кадра, то адаптер обращается к
первым двум ячейкам видеобуфера и считывает код символа, который
должен отображаться в самом первом знакоместе страницы, и его атрибуты.
Код символа поступает в знакогенератор и обеспечивает выборку байта первой
строки матрицы данного символа. Следует отметить, что байты строк матрицы
выводятся с знакогенератора побитно. Сначала выводится старший (седьмой)
бит байта, затем шестой и т.д. Частота, с которой выводятся биты,
соответствует частоте вывода точек на экран. Эта частота примерно равна
числу пиксел в строке (640),умноженному на частоту строк (15,75кГц) и
составляет десятки мегагерц. Таким образом, моменты вывода бит байта строки
совпадают с моментами прохождения электронным лучом соответствующих пиксел
на экране. После вывода последнего (нулевого)бита байта строки матрицы
электронный луч переместится в начало следующего знакоместа. Адаптер
считывает из видеобуфера код и атрибуты символа, который должен
отображаться во втором знакоместе и процесс повторяется. После прохода
электронным лучом первой телевизионной строки (не путайте телевизионную и
символьную строки - последняя состоит из восьми телевизионных),на экран
будут выведены первые строки матриц первых 80 символов. Во второй
телевизионной строке будут выведены вторые строки матриц первых 80-и
символов и т.д. После прохода электронным лучом восьмой телевизионной
строки первая символьная строка будет выведена на экран полностью и
адаптер перейдет к выводу второй символьной строки аналогичным образом. А
после вывода последней символьной строки электронный луч возвращается в
левый верхний угол экрана (на начало кадра) и повторяется вывод первой
символьной строки, затем второй и т.д. Обновление информации в
видеобуфере осуществляется центральным процессором во время обратных
ходов электронного луча по кадру и строкам. Адаптер имеет доступ к
видеобуферу только во время прямого хода луча. Таким образом исключается
возможность одновременного доступа к видеобуферу процессора и адаптера.
Следует отметить, что такое разделение времени доступа к видеобуферу должно
осуществляться программным путем, а не аппаратно.
И последнее, что нам необходимо рассмотреть - это формирование цветов
символа и фона. Этот процесс хорошо иллюстрирует рисунок 3. Здесь можно
обойтись и без излишних комментариев, отметим только, что выводимые из
знакогенератора сигналы обеспечивают вывод на RGBI-ли-нии монитора
значения 3-0 разрядов кода атрибутов, когда текущий пиксел активен, и 7-
4-й разряды - когда пиксел пассивный.
+---+ +---+B симв.
Б 0 ¦ B +-----------------¦& +--------+
а +---¦ +---¦ ¦ ¦ к
й 1 ¦ G +-----------+ ¦ +---¦G симв. ¦ +---+ B
т +---¦ +-+---¦& +------+ +-¦1 +----------> в
2 ¦ R +----------+ +---¦ ¦ +---+---¦ ¦ и
а +---¦ ¦ ¦ +---¦Rc¦ ¦ +---¦ G д
т 3 ¦ I +---------++--+---¦& +--+--++---¦1 +----------> е
р +---¦ ¦ +---¦ ¦ ¦ ++----¦ ¦ о
и 4 ¦ B +-------+ ¦ ¦ +---¦Ic¦ ¦¦ +---¦ R м
б +---¦ ¦ +---+---¦& ++ ¦ ¦+----¦1 +----------> о
у 5 ¦ G +-----+ ¦ +---¦ ¦¦ ¦ ¦ +--¦ ¦ н
т +---¦ ¦ ¦ ¦ +---¦¦ ¦ ¦ ¦ +---¦ I и
о 6 ¦ R +---+ ¦ +-----+---¦& ¦+-+-+--+--¦1 +----------> т
в +---¦ ¦ ¦ ¦ +-¦ +--+ ¦ ¦ +¦ ¦ о
7 ¦ Bl+-+ ¦ ¦ ¦ ¦ +---¦Gфон¦ ¦ ¦+---+ р
+---+ ¦ ¦ +-------+-+-¦& +----+ ¦ ¦ у
¦ ¦ ¦ +-¦ ¦ ¦ ¦
¦ ¦ ¦ ¦ +---¦R фона ¦ ¦
¦ +---------+-+-¦& +-------+ ¦
¦ ¦ +-¦ ¦ ¦
¦ ¦ ¦ +---¦I фона ¦
+-----------+-+-¦& +---------+
¦ +-¦ ¦
¦ ¦ +---+
¦ ¦
+---------+ +----+ ¦ ¦
¦ ¦ +--¦1 +---+ ¦
¦ Знако- ¦ ¦ +----+ ¦
¦генератор+-->¦ ¦
¦ ¦ ¦ +----+ ¦
¦ ¦ +--¦1 o-----+
+---------+ +----+
Рис.3. К формированию выходного RGBI-видеосигнала.
Особенностью работы видеоадаптера в графическом режиме является то, что
в этом режиме адресуется каждый пиксел экрана. Так, например, при работе
адаптера в четырехцветном графическом режиме с разрешением 320*200 пиксел в
видеобуфере каждый пиксел описывается двумя битами. Поэтому для
адресации поля в 320*200 пиксел потребуется память видеобуфера обьемом 16
тысяч байт. В каждом байте описывается четыре соседние (по строке)
пиксела. Между номерами ячеек памяти в видеобуфере и точками на экране
наблюдаются следующие зависимости : первый четыре пиксела первой
телевизионной строки описываются в первом байте видеобуфера, вторые 4
пиксела - во втором байте и т.д. Адаптер постоянно следит за
координатами электронного луча и синхронно с его движением считывает
соответствующие ячейки видеобуфера. Считанный байт имеет следующую
структуру :
7 6 5 4 3 2 1 0
+---------------------------------------+
¦ C1 ¦ C0 ¦ C1 ¦ C0 ¦ C1 ¦ C0 ¦ C1 ¦ C0 ¦
+---------+---------+---------+---------¦
¦состояние¦состояние¦состояние¦состояние¦
¦1-го пик-¦2-го пик-¦3-го пик-¦4-го пик-¦
¦села ¦села ¦села ¦села ¦
+---------------------------------------+
Элементы кода C1 C0 определяют цвет пиксела :
+-----------------------------------------------------+
¦ Код ¦ ¦
+------------------------¦ Цвет пиксела ¦
¦ С1 ¦ C2 ¦ ¦
+-----------+------------+----------------------------¦
¦ 0 ¦ 0 ¦ цвет фона ¦
+-----------+------------+----------------------------¦
¦ 0 ¦ 1 ¦ зеленый ¦
+-----------+------------+----------------------------¦
¦ 1 ¦ 0 ¦ красный ¦
+-----------+------------+----------------------------¦
¦ 1 ¦ 1 ¦ коричневый ¦
+-----------------------------------------------------+
Следует отметить, что пользователь может программным путем изменить
(переназначить) указанные комбинации С1 С0 цвета на следующие:
зеленый --> голубой
красный --> сиреневый
коричневый --> белый.
Т.е. в альтернативном варианте, например, для комбинации C1=”0”,
а C0=”1” цвет пиксела будет не зеленый, а голубой.
Цвет фона может быть выбран любым из 16 цветов, указанных в таблице
1. Этот цвет назначается пользователем программным путем и хранится в
специальном регистре видеоадаптера - регистре выбора цвета.
Как программировать видеоадаптер и управлять выводом информации на
экран монитора Вы узнаете на следующем занятии. А в заключение отметим, что
рассмотренный принцип работы характерен для цветного графического адаптера
- CGA. Этот адаптер был разработан фирмой IBM еще в 1981 г. и широко
используется до настоящего времени. Правда, появившийся в 1985г.
усовершенствованный графический адаптер EGA, существенно потеcнил CGA, а
появление в 1987г. адаптера VGA, позволило обеспечить персональные ЭВМ еще
более мощными видео средствами.
Реферат на тему: Виды магнитных дисковых накопителей
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Ставропольский технологический институт сервиса
Филиал ЮРГУЭС
Контрольная работа
тема___________________________________________________________________
_______________________________________________________________________
_______________________________________________________________________
по дисциплине Информатика
Выполнила студентка группы ИСТ 031 ЗУ _______________ «
»
Проверил к. т. н., доцент _______________ «
»
Ставрополь 2003
Содержание.
| |3 |
|Введение..............................................| |
|.................................................. | |
|1. Виды магнитных дисковых |4-5 |
|накопителей......................................... | |
|2. Накопители на гибких магнитных дисках |6-7 |
|....................................... | |
|3. Накопители на жестких магнитных дисках |8-10 |
|..................................... | |
| |11 |
|Заключение............................................| |
|................................................ | |
| Используемые источники |12 |
|информации............................................| |
|.. | |
Введение.
Выпускаемые накопители информации представляют собой гамму запоминающих
устройств с различным принципом действия физическими и технически
эксплуатационными характеристиками. Основным свойством и назначением
накопителей информации является ее хранение и воспроизведение. Запоминающие
устройства принято делить на виды и категории в связи с их принципами
функционирования, эксплуатационно-техническими, физическими, программными и
др. характеристиками. Так, например, по принципам функционирования
различают следующие виды устройств: электронные, магнитные, оптические и
смешанные – магнитооптические. Каждый тип устройств организован на основе
соответствующей технологии хранения воспроизведения/записи цифровой
информации. Поэтому, в связи с видом и техническим исполнением носителя
информации различают: электронные, дисковые и ленточные устройства. Обратим
особое внимание на дисковые магнитные накопители – накопители на жестких
магнитных дисках.
1. Виды накопителей на магнитных дисках
Магнитные диски используются как запоминающие устройства,позволяющие
хранить информацию долговременно, при отключенном питании. Для работы с
Магнитными Дисками используется устройство, называемое накопителем на
магнитных дисках (НМД).
Основные виды накопителей:
. накопители на гибких магнитных дисках (НГМД);
. накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД);
. накопители на магнитной ленте (НМЛ);
. накопители CD-ROM, CD-RW, DVD.
Им соответствуют основные виды носителей:
. гибкие магнитные диски (Floppy Disk) (диаметром 3,5’’ и ёмкостью
1,44 Мб; диаметром 5,25’’ и ёмкостью 1,2 Мб (в настоящее время
устарели и практически не используются, выпуск накопителей,
предназначенных для дисков диаметром 5,25’’, тоже прекращён)), диски
для сменных носителей;
. жёсткие магнитные диски (Hard Disk);
. кассеты для стримеров и других НМЛ;
. диски CD-ROM, CD-R, CD-RW, DVD.
Запоминающие устройства принято делить на виды и категории в связи с их
принципами функционирования, эксплуатационно-техническими, физическими,
программными и др. характеристиками. Так, например, по принципам
функционирования различают следующие виды устройств: электронные,
магнитные, оптические и смешанные – магнитооптические. Каждый тип
устройств организован на основе соответствующей технологии
хранения/воспроизведения/записи цифровой информации. Поэтому, в связи с
видом и техническим исполнением носителя информации, различают:
электронные, дисковые и ленточные устройства.
Основные характеристики накопителей и носителей:
. информационная ёмкость;
. скорость обмена информацией;
. надёжность хранения информации;
. стоимость.
Остановимся подробнее на рассмотрении вышеперечисленных накопителей и
носителей.
Принцип работы магнитных запоминающих устройств основан на способах
хранения информации с использованием магнитных свойств материалов. Как
правило, магнитные запоминающие устройства состоят из собственно
устройств чтения/записи информации и магнитного носителя, на который,
непосредственно осуществляется запись и с которого считывается
информация. Магнитные запоминающие устройства принято делить на виды в
связи с исполнением, физико-техническими характеристиками носителя
информации и т.д. Наиболее часто различают: дисковые и ленточные
устройства. Общая технология магнитных запоминающих устройств состоит в
намагничивании переменным магнитным полем участков носителя и считывания
информации, закодированной как области переменной намагниченности.
Дисковые носители, как правило, намагничиваются вдоль концентрических
полей – дорожек, расположенных по всей плоскости дискоидального
вращающегося носителя. Запись производится в цифровом коде.
Намагничивание достигается за счет создания переменного магнитного поля
при помощи головок чтения/записи. Головки представляют собой два или
более магнитных управляемых контура с сердечниками, на обмотки которых
подается переменное напряжение. Изменение величины напряжения вызывает
изменение направления линий магнитной индукции магнитного поля и, при
намагничивании носителя, означает смену значения бита информации с 1 на 0
или с 0 на 1.
Обычно НМД состоит из следующих частей :
. контроллер дисковода,
. собственно дисковод,
. интерфейсные кабеля,
. магнитный диск
Магнитный диск представляет собой основу с магнитным покрытием, которая
вращается внутри дисковода вокруг оси.
Магнитное покрытие используется в качестве запоминающего устройства.
Магнитные Диски бывают : жесткие(Винчестер) и гибкие(Флоппи).
Накопитель на жестких магнитных дисках - НЖМД(HDD).
Накопитель на гибких магнитных дисках - НГМД(FDD).
Кроме НЖМД и НГМД довольно часто используют сменные носители. Довольно
популярным накопителем является Zip. Он выпускается в виде встроенных или
автономных блоков, подключаемых к параллельному порту. Эти накопители
могут хранить 100 и 250 Мб данных на картриджах, напоминающих дискету
формата 3,5’’, обеспечивают время доступа, равное 29 мс, и скорость
передачи данных до 1 Мб/с. Если устройство подключается к системе через
параллельный порт, то скорость передачи данных ограничена скорость
параллельного порта.
К типу накопителей на сменных жёстких дисках относится накопитель Jaz.
Ёмкость используемого картриджа — 1 или 2 Гб. Недостаток — высокая
стоимость картриджа. Основное применение — резервное копирование данных.
В накопителях на магнитных лентах (чаще всего в качестве таких
устройств выступают стримеры) запись производится на мини-кассеты.
Ёмкость таких кассет — от 40 Мб до 13 Гб, скорость передачи данных — от 2
до 9 Мб в минуту, длина ленты — от 63,5 до 230 м, количество дорожек — от
20 до 144.
2. Накопители на гибких магнитных дисках.
Накопители на гибких дисках (дискетах, флоппи-дисках) позволяют
переносить документы с одного компьютера на другой, хранить информацию.
Основным недостатком накопителя служит его малая емкость (всего 1,44 Мб)
и ненадежность хранения информации. Однако именно этот способ для многих
российских пользователей является единственной возможностью перенести
информацию на другой компьютер. На компьютерах последних лет выпуска
устанавливаются дисководы для дискет размером 3,5 дюйма (89мм). Раньше
использовались накопители размером 5,25 дюймов. Они, не смотря на свои
размеры, обладают меньшей емкостью и менее надежны и долговечны. Оба типа
дискет обладают защитой от записи (перемычка на защитном корпусе
дискеты). В последнее время стали появляться альтернативные устройства:
внешние дисководы, с дисками емкостью до 1,5 Гб и намного большей
скоростью чтения, нежели дисковод флоппи-дисков, однако они ещё мало
распространены и весьма недёшевы.
Накопитель на съемном гибком магнитном диске (флоппи). Флоппи-диск
имеет пластиковую основу и находится в специальном пластиковом кожухе.
Флоппи-диск вставляется в FDD вместе с кожухом. Флоппи-диск (в FDD)
вращается внутри кожуха со скоростью 300 об/мин. На данный момент в IBM PC
используются 2 типа FDD : 5.25" и 3.5". Дискета 5.25" заключена в гибкий
пластиковый кожух. Дискета 3.5" заключена в жесткий пластиковый кожух. HDD
являются более скоростными устройствами, чем FDD.
Дискета или гибкий диск - компактное низкоскоростное малой ёмкости
средство хранение и переноса информации. Различают дискеты двух размеров:
3.5”, 5.25”, 8” (последние два типа практически вышли из употребления).
[pic] [pic]
3.5” дискета 5.25” дискета
Конструктивно дискета представляет собой гибкий диск с магнитным
покрытием, заключенный в футляр. Дискета имеет отверстие под шпиль привода,
отверстие в футляре для доступа головок записи-чтения (в 3.5” закрыто
железной шторкой), вырез или отверстие защиты от записи. Кроме того 5.25”
дискета имеет индексное отверстие, а 3.5” дискета высокой плотности -
отверстие указанной плотности (высокая/низкая). 5.25” дискета защищена от
записи, если соответствующий вырез закрыт. 3.5” дискета наоборот - если
отверстие защиты открыто. В настоящее время практически только используются
3.5” дискеты высокой плотности.
[pic]
Для дискет используются следующие обозначения:
- SS single side - односторонний диск (одна рабочая поверхность).
- DS double side - двусторонний диск.
- SD single density - одинарная плотность.
- DD double density - двойная плотность.
- HD high density - высокая плотность.
Накопитель на гибких дисках принципиально похож на накопитель на
жестких дисках. Скорость вращения гибкого диска примерно в 10 раз
медленнее, а головки касаются поверхности диска. В основном структура
информации на дискете, как физическая так и логическая, такая же как на
жестком диске. С точки зрения логической структуры на дискете отсутствует
таблица разбиения диска.
Работу контроллера НГМД удобно рассмотреть отдельно в режимах записи и
считывания байта данных.
Режим записи включается низким уровнем линии РС0(вывод 14 DD1). При
этом НГМД переводится в режим "Запись" (активен сигнал WRDATA).
Записываемый байт заносится в порт А и его восьмиразрядный код поступает на
вход многофункционального регистра DD2. Управление режимом работы этого
регистра осуществляется битовым счетчиком DD9 и дешифратором DD10. После
записи предыдущего байта, счетчик находится в состоянии сброса, и на всех
его выходах присутствуют сигналы логического нуля. При таком состоянии
входных сигналов дешифратор DD10 на выводе 7 формирует сигнал логического
нуля, который совместно с низким уровнем на выводе 2 элемента DD17.1
разрешает запись параллельного кода в регистр DD2. При любом другом
состоянии счетчика регистр переводится в режим сдвига.
Низким уровнем РС0 на элементе DD13. 4 блокируется канал считывания
информации с НГМД RDDATA. Логический нуль, поступающий на входы S триггера
DD11.1 после инвертирования элементом DD14.1 сигнала блокировки,
устанавливает логическую единицу на выводе 5 триггера DD11.1. Через
инвертор DD14.3 на входы сброса счетчиков DD7 и DD8 поступает сигнал
низкого уровня, что обеспечивает их непрерывную работу. Сигналы, снимаемые
с 8 и 9 вывода счетчика DD8, на элементах DD14.4,DD15.1, DD15.2 формируют
соответственно последовательности ИСС и ИСД. Импульс ИСД после
инвертирования элементом DD14.6 поступает на тактовый вход регистра DD2.
При поступлении тактового импульса происходит сдвиг вправо параллельного
кода, записанного в регистр, и на выводе 20 появляется очередной бит этого
кода. Сигналы записи формируются элементами DD13.1,DD13.2 и DD13.3. В
момент действия высокого уровня ИСД на выводе 2 DD13.1 присутствует
записываемый бит. Через элементы DD13.1 и DD13.2 бит поступает на вход
буферного усилителя DD6, а затем и на линию сигнала записи НГМД ( WRDATA).
Согласно временной диаграмме, приведенной на рис. 8, сигнал ИСС находится
в это время в состоянии логического нуля. Поэтому прохождение сигналов
через элемент DD133 запрещено. После того, как сигнал ИСД перейдет в
состояние логического нуля, прохождение информационного бита на запись
через элемент DD13.1 станет невозможно. При активном уровне ИСС через
открытые элементы DD13.3, DD13.2 и буфер DD6 на линию WR DATA поступит
логическая единица, сформированная на выводе 12 дешифратора DD10. Таким
образом, в момент действия ИСД на линию записи НГМД будут поступать
информационные биты, а в момент действия ИСС - единичные синхробиты.
Подсчет количества записанных бит ведет счетчик DD9. После прохождения
восьмого импульса ИСД его выводы перейдут в нулевое состояние, что вызовет
установку триггера готовности: на выводе 9 DD12.2 появится логическая
единица. Состояние триггера готовности программно опрашивается ДОС по
линии РВ7. При обнаружении единицы в этом разряде ПЭВМ запишет новый байт
в порт А DD1 (адрес F000H), при этом на элементах DD15.4, DD16.4, DD16.1,
DD16.2 сформируется сигнал сброса триггера готовности. Таким образом,
происходит записывание и считывание информации на НГМД.
3. Накопители на жестком магнитном диске (HDD)
Накопители на жёстком диске (винчестеры) предназначены для постоянного
хранения информации, используемой при работе с компьютером: программ
операционной системы, часто используемых пакетов программ, редакторов
документов, трансляторов с языков программирования и т.д. Наличие жёсткого
диска значительно повышает удобство работы с компьютером. Для пользователя
накопители не жёстком диске отличаются друг от друга, прежде всего, своей
ёмкостью, т.е. тем, сколько информации помещается на диске. Сейчас
компьютеры в основном оснащаются винчестерами от 520 Мбайт и более.
Компьютеры, работающие, как файл серверы, могут оснащаться винчестером 4 -
8 Мбайт и не одним.
Накопитель на несъемном магнитном диске, созданный на основе спец.
технологии (винчестерская технология - отсюда название). Магнитный диск
Винчестера (на металлической основе) имеет большую плотность записи и
большое число дорожек. Винчестер может иметь несколько Магнитных Дисков.
НЖМД типа Винчестер созданы в 1973 г. Все магнитные диски Винчестера
(объединенные в пакет дисков) - герметически упакованы в общий кожух.
Магнитные диски НЕ могут изыматься из HDD и заменяться на аналогичные !!!
Магнитные головки объединены в единый блок (блок магнитных головок).
Этот блок по отношению к дискам перемещается радиально. Во время работы PC
Пакет Дисков все время вращается с постоянной скоростью (3600 об/мин). При
считывании/записи информации блок магнитных головок перемещается
(позиционируется) в заданную область, где производиться посекторное
считывание/запись информации. В силу инерционности процесса обработки
информации и большой скорости вращения пакета дисков возможна ситуация,
когда блок магнитных головок не успеет считать очередной сектор. Для
решения этой проблемы используется метод чередования секторов (секторы
нумеруются не по порядку, а с пропусками). Например, вместо того, чтобы
нумеровать секторы по порядку : 1 2 3 4 5 6 7 ... , их нумеруют так : 1 7
13 2 8 14 3 9 ...
В последнее время появились более скоростные SCSI-контроллеры, которые
обеспечивают достаточную скорость обработки информации, и необходимость в
чередовании секторов - отпадает.
Итак, накопитель содержит один или несколько дисков (Platters), т.е.
это носитель, который смонтирован на оси - шпинделе, приводимом в движение
специальным двигателем (часть привода). Скорость вращения двигателя для
обычных моделей составляет около 3600 об/мин. Понятно, чем выше скорость
вращения, тем быстрее считывается информация с диска (разумеется, при
постоянной плотности записи), однако пластины носителя при больших оборотах
могут просто физически разрушиться. Тем не менее в современных моделях
винчестеров скорость вращения достигает 4500, 5400 или даже 7200 об/мин.
Сами диске представляют собой обработанные с высокой точностью
керамические или алюминиевые пластины, на которые нанесен специальный
магнитный слой (покрытие). В некоторых случаях используются даже стеклянные
пластины. Надо отметить, что за последние годы технология изготовления этих
деталей ушла далеко вперед. В старых накопителях магнитное покрытие обычно
выполнялось из оксида железа. В настоящее время для покрытий используются
гамма-феррит-оксид, изотропный оксид и феррит бария, однако наиболее
широкое распространение получили диски с напыленным магнитным слоем, а
точнее, с металлической пленкой (например, кобальта).
Количество дисков может быть различным - от 1 до 5 и выше, число
рабочих поверхностей при этом соответственно в 2 раза больше, правда, не
всегда. Иногда наружные поверхности крайних дисков или одного из них не
используются для хранения данных, при этом число рабочих поверхностей
уменьшается и может оказаться нечетным.
Наиболее важной частью любого накопителя являются головки чтения/записи
(read/write head). Как правило, они находятся на специальном позиционере,
который напоминает рычаг звукоснимателя на проигрывателе грампластинок
(тонарм). Это и есть вращающийся позиционер головок (head actuator). К
слову сказать, существуют также и линейные позиционеры, по своему принципу
движения напоминающие тангенциальные тонармы.
В настоящее время известно по крайней мере несколько типов головок,
используемых в винчестерах: монолитные, композитные, тонкопленочные и
магнитно-резистивные (magneto-resistance, MR). Монолитные головки, как
правило изготовлены из феррита, которые является достаточно хрупким
материалом. К тому же конструкция таких головок принципиально не допускает
высоких плотностей записей. Композитные головки меньше и легче, чем
монолитные. Обычно это стекло на керамическом основании; например,
используются сплавы, включающие в себя такие материалы, как железо,
алюминий и кремний. Керамические головки более прочные и обеспечивают более
близкое расстояние до магнитной поверхности носителя, что в свою очередь
ведет к увеличению плотности записи. При изготовлении тонкопленочных
головок используют метод фотолитографии, хорошо известный полупроводниковой
промышленности. В этом случае слой проводящего материала осаждается на
неметаллическом основании.
Одним из самых перспективных в настоящее время считают магнитно-
резистивные головки, разработанные фирмой IBM. Их производство начали также
компании Fujitsu и Seagate. Собственно магнитно-резистивная головка
представляет из себя сборку из двух головок: тонкопленочной для записи и
магнитно-резистивной для чтения. Каждая из головок оптимизирована под свою
задачу. Оказывается, магнитно-резистивная головка при чтении как минимум в
три раза эффективнее тонкопленочной. Если тонкопленочная головка имеет
обычный индуктивный принцип действия, т.е. переменный ток рождает магнитное
поле, то в магнитно-резистивном (по определению) изменение магнитного
потока меняет сопротивление чувствительного элемента. Магнитно-резистивные
головки по сравнению с другими позволяют почти на 50% увеличить плотность
записи на носителе. Все современные винчестеры от IBM оснащаются только
этими головками. Новые разработки IBM в области жестких дисков позволяют
обеспечить плотность записи 10 Гбит на квадратный дюйм, что примерно в 30
раз больше, чем сейчас. Речь идет о Giant MR-головках.
Заметим, что в современных винчестерах головки как бы “летят” на
расстоянии доли микрона (обычно около 0,13 мкм) от поверхности дисков, не
касаясь их. Кстати, в жестких дисках выпуска 80 года это расстояние
составляло еще 1,4 мкм, в перспективных же моделях ожидается его уменьшение
до 0,05 мкм.
На первых моделях винчестеров позиционер головок перемещался обычно с
помощью шагового двигателя. В настоящее время для этой цели используются
преимущественно линейные (типа voice coil, или “звуковая катушка”)
двигатели, иначе называемые соляноидными. К их преимуществам можно отнести
относительно высокую скорость перемещения, практическую нечувствительность
к изменениям температуры и положения привода. Кроме того при использовании
соляноидных двигателей реализуется автоматическая парковка головок
записи/чтения при отключении питании винчестера. В отличие от накопителей с
шаговым двигателем не требуется периодическое переформатирование
поверхности носителя.
Привод движения головок представляет из себя замкнутую сервосистему,
для нормального функционирования которой необходимо предварительно
записанная сервоинформация. Именно она позволяет позиционеру постоянно
знать свое точное местоположение. Для записи в сервоинформации система
позиционирования может использовать выделенные и/или рабочие поверхности
носителя. В зависимости от этого различают выделенные, встроенные и
гибридные сервосистемы. Выделенные системы достаточно дороги, однако имеют
высокое быстродействие, поскольку практически не тратят времени для
получения сервоинформации. Встроенные сервосистемы существенно дешевле и
менее критичны к механическим ударам и колебаниям температуры. К тому же
они позволяют сохранять на диске больше полезной информации. Тем не менее
такие системы, как правило медленнее выделенных. Гибридные сервоситемы
используют преимущества двух вышеназванных, т.е. большую емкость и высокую
скорость. Большинство современных винчестеров массового применения
используют встроенную сервоинформацию.
Кроме всего перечисленного, внутри любого винчестера обязательно
находится печатная плата с электронными компонентами, которые необходимы
для нормального функционирования устройства привода. Например, электроника
расшифровывает команды контроллера жесткого диска, стабилизирует скорость
вращения двигателя, генерирует сигналы для головок записи и усиливает их от
головок чтения и т.п. В настоящее время в ряде винчестеров применяются даже
цифровые сигнальные процессоры DSP (Digital Signal Processor).
Непременными компонентами большинства винчестеров являются специальные
внутренние фильтры. По понятным причинам большое значение для работы
жестких дисков имеет частота окружающего воздуха, поскольку грязь или пыль
могут вызвать соударение головки с диском, что однозначно приведет к выходу
его из строя.
Как известно, для установки дисковых накопителей в системном блоке
любого персонального компьютера предусмотрены специальные монтажные отсеки.
Габаритные размеры современных винчестеров характеризуются форм-фактором.
Форм-фактор указывает горизонтальные и вертикальные размеры винчестера. В
настоящее время горизонтальный размер жесткого диска может быть определен
одним из следующих значений: 1,8; 2,5; 3,5 или 5,25 дюйма (действительный
размер корпуса винчестера чуть больше). Вертикальный размер характеризуется
обычно такими параметрами, как Full Height (FH), Half-Height (HH), Third-
Height (или Low-Profile, LP). Винчестеры “полной” высоты имеют вертикальный
размер более 3,25’’(82,5 мм), “половинной” - 1,63’’ и “низкопрофильной” -
около 1’’. Необходимо помнить, что для установки привода, имеющего меньший
форм-фактор, чем монтажный отсек в системном блоке, придется использовать
специальные крепления.
Заключение
Развитие электронной промышленности осуществляется такими быстрыми
темпами, что буквально через один год, сегодняшнее "чудо техники"
становится морально устаревшим. Однако принципы устройства компьютера
остаются неизменными.
По словам специалистов, в скором времени компании не будет
комплектовать персональные компьютеры дисководами - их заменят USB-
накопители на флэш-памяти емкостью 16 мегабайт, которые сначала
предполагается устанавливать на компьютеры класса hi-end, а затем, при
положительной реакции покупателей, на все десктопы. Dell уже исключила
дисководы из стандартной комплектации ноутбуков. В компьютеры Macintosh
уже пять лет не устанавливаются флоппи-дисководы.
CD и DVD-диски могут занимать передовые позиции в технологиях хранения
данных, однако достаточно старомодные механические ленточные накопители до
сих пор играют важную роль в хранении больших объемов информации. Мало
того, эта роль столь велика, что ученые IBM разработали механизм записи 1
терабайта(что составляет 1 триллион байт данных) на линейном цифровом
ленточном катридже. Это величина, по утверждению разработчиков,
приблизительно в 10 раз больше любого другого доступного сейчас объема
ленточных накопителей. Такой объем информации равносилен 16 дням
непрерывного воспроизведения DVD-видео, или в 8 000 раз больше того объема
информации, который человеческий мозг сохраняет за время всей жизни. Хотя
накопитель на магнитной ленте сложно представить в домашнем интерьере на
настольных ПК, для среднего и крупного бизнеса эта технология остается
вполне актуальной при резервном хранении данных, к тому же лента менее
уязвима для взлома и воровства информации. Новейшая технология позволяет
упаковать накопитель с высокой плотностью записи данных так, что он
становится довольно компактным. В долгосрочной перспективе, возможно
снижение затрат компаний на хранение данных. В то время, как сейчас средняя
стоимость хранения информации на магнитной ленте составляет около $1 за
1Гб, возможно снижение этих затрат до 5 центов за Гб. Для сравнения,
стоимость хранения 1 Гб информации на жестком диске составляет сейчас $8-
10, а на устройствах на основе полупроводников - около $100 за Гб. Новые
технологии хранения данных на МЛ приобретут важную роль в таких
информационное емких отраслях, как, например, горное дело или архивы. Также
необходимость увеличения объемов хранимой информации возникает у корпораций
и ученых во всех дисциплинах, от геофизики до социологии. К примеру,
академические занятия требуют системы, позволяющей осуществлять
долгосрочный повторный доступ к данным с возможностью создания множества
копий и их легкого перемещения в любое место. Первый накопитель на
магнитной ленте был создан 50 лет назад, тогда разработка IBM Model 726
могла хранить всего 1,4МБ информации, приблизительно столько, сколько
сейчас помещается на обычный гибкий диск, а катушка для ленты имела около
12 дюймов в диаметре. Для сравнения, последняя разработка специалистов IBM
с возможностью хранения 1ТБ помещается в картридж размером с почтовый
конверт, а объем хранимой в нем информации эквивалентен содержимому 1.500
CD. По словам представителей компании, план возможного массового выпуска
терабайтных картриджей будет включать выпуск промежуточных продуктов в
течение нескольких лет. За это время планируется выпустить картриджи
объемом 200,400, а потом и 600ГБ.
Исследователям удалось изготовить магнитную пленку из сплава кобальта,
хрома и платины. Затем с помощью сфокусированного ионного пучка они
разрезали пленку на прямоугольные магнитные «островки» размером всего в 26
миллионных долей миллиметра в поперечнике. Это соответствует плотности
записи, составляющей 206 ГБ на квадратный дюйм. Правда, запись и считывание
информации в этом случае не удастся осуществлять непосредственно, поскольку
размер головок намного превышает размер «островков». Следовательно,
необходимы новые, более миниатюрные головки. Кроме того, потребуется
эффективная синхронизация процедур записи и считывания с движением головок.
В прототипе, разработанном в IBM, подобная синхронизация реализована,
однако широкое распространение подобных систем потребует значительного
усовершенствования технологий создания жестких дисков.
Используемые источники информации
1. Леонтьев В.П. ПК: универсальный справочник пользователя Москва
2000.
2. Фигурнов В.Э. IBM PC для пользователя. изд.5-е С.-Перетбург, АО
«Коруна» 1994.
3. Архитектура ПК, комплектующие, мультимедиа. - Рудометов Е.,
Рудометов В. – Питер, 2000.
4. http://citforum.co.kz
5. News Factor Network.
| |
