Магнітні цифрові носії інформації Контрольна робота Презентація на тему
В даний час поширені три типи накопичувачів з магнітним записом інформації: на жорстких (незнімних) магнітних дисках (НЖМД або " вінчестери"), на гнучких магнітних дисках (НГМД або флоппі-дисководи) та на магнітній стрічці (НМЛ або стримери).
НЖМД містить один або кілька жорстких алюмінієвих або скляних дисків, покритих шаром феромагнітного матеріалу, змонтованих на осі-шпинделі. Зчитувальні головки в робочому режимі не торкаються поверхні пластин завдяки тонкому прошарку повітря (частки мікрон), що утворюється при швидкому обертанні дисків. Швидкість обертання сучасних вінчестерівскладає 5400-15000 об/хв. Інформація записується на диск внаслідок зміни орієнтації магнітних доменів на ділянці поверхні диска під головкою, що записує. Для кодування інформації по-перше вінчестерахвикористовувався метод MFM 13 . У цьому випадку "1" переводиться в комбінацію "01", а "0" - в комбінацію "10", якщо слідує за бітом "0", або в "00", якщо слідує за бітом "1", що забезпечує не більше трьох нулів поспіль. При записі цієї послідовності на диск логічна "1" кодується зміною намагніченості на ділянці, а логічний "0" - відсутністю зміни (рис. 16.3). Це означає, що один перехід намагніченості відповідає 1-3 бітам.
Мал. 16.3.Схема кодування MFM
Згодом почала використовуватися схема кодування RLL 14 . Алгоритми RLLзабезпечують таку закодовану послідовність, що довжина поля запису (кількість біт між переходами від "0" до "1" або від "1" до "0") обмежена певним діапазоном. Параметри d і k задаються модифікацією алгоритму (позначається RLL d,k). Для вінчестеріввикористовувався RLL 2,7: 8 біт даних перекодуються в 16 так, щоб у послідовності зустрічалося не менше двох і не більше семи нулів. Потім було впроваджено RLL 3,9 (Advanced RLL) і т.п. Більшість сучасних накопичувачів використовують ту чи іншу модифікацію RLL.
Поверхня магнітного носія в її первозданному вигляді - це лише магнітне покриття, яке не готове до роботи. Структура диска, що включає доріжки (концентричні смужки, але які розділена кожна сторона пластини), циліндри (доріжки на обох сторонах пластини, розташовані на колах з однаковим радіусом) і сектора (ділянки доріжки, що являють собою найменший розмір порції даних, яка може бути змінена в результаті перезапису), формується при фізичному (низькорівневому) форматуванні. У ході цієї операції контролер накопичувача записує на носій службову інформацію: байти синхронізації, що вказують на початок кожного сектора, ідентифікаційні заголовки, що складаються з номерів головки, сектора та циліндра, байти контрольної суми CRC ( Cyclic Redundancy Check) та коди виявлення помилок ECC (Error Correction Code); при цьому відбувається також маркування дефектних секторів для унеможливлення звернення до них у процесі експлуатації диска.
Усі сучасні вінчестерипідтримують технологію SMART (Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology), яка передбачає виконання внутрішньої діагностики вінчестера, Що визначає стан двигуна, магнітних головок, робочих поверхонь носія та контролера.
Певний інтерес становлять також накопичувачі зі змінним носієм: НГМД та НМЛ (останні рідше використовуються у настільних системах).
Зазвичай дискета ( floppy disk ) являє собою гнучку пластикову пластину, покриту феромагнітним шаром. Ця пластина міститься в гнучку або жорстку оболонку, що захищає магнітний шар від фізичних ушкоджень. Запис та зчитування дискет здійснюється за допомогою спеціального пристрою – дисковода (флоппі-дисковода). Дискети зазвичай мають функцію захисту від запису, за допомогою якої можна надати доступ до даних лише у режимі читання.
Перша дискета діаметром 200 мм (8 дюймів) з відповідним дисководом була представлена фірмою IBM в 1971. У перших моделях IBM PC використовувалися дискети діаметром 133 мм (5 дюйма). У 1982 році компанія Sony представила дискети діаметром 90 мм (3 дюйми) і дисководи для них. Широке поширення цей тип дискет набув у 1984 році, коли Apple використовувала новий формат для комп'ютерів Macintosh. Фірма IBM вирішила використовувати 3,5-дюймові дисководи лише 1987 року у комп'ютерах серії PS/2. Найбільш популярні формати дискет представлені у табл. 16.3. Під час запису на дискету використовується кодування MFM.
Внутрішні дисків підключаються за допомогою інтерфейсу SA-400, розробленого на початку 1970-х років компанією Shugart Associates. Інтерфейс належить до категорії інтерфейсів лише на рівні пристрою, т.к. містить сигнали, характерні для функцій пристрою (Motor On – включити мотор, Index – прохід індексної мітки, Side 1 Select – вибір головки тощо) Інтерфейс забезпечує швидкість близько 300 Кбіт/с.
Класифікація та основні характеристики накопичувачів. Як ВЗП використовуються пристрої, що відрізняються типом носія, способом реєстрації та характером використання інформації, способом доступу та.т.
За типом носія розрізняють ВЗП з рухомим та нерухомим носієм. Якщо пошук, запис та зчитування інформації супроводжується механічним переміщенням носія, такі ВЗУ називають накопичувачами з рухомим носієм (накопичувачі на магнітних дисках НМД), оптичних дисках (НОД), магнітних стрічках (НМЛ). Якщо під час пошуку, запису, зчитуванні механічного переміщення немає, то ВЗУ - накопичувач з нерухомим носієм (накопичувачі з урахуванням циліндричних магнітних доменів -ЦМД). Рідше у ВЗП використовують об'ємний запис – напівпровідникові ЗУ, прилади із зарядовим зв'язком.
За способом реєстрації розрізняють ВЗП з магнітним та оптичним (магнітооптичним) записом.
За характером використання інформації - постійні ВЗП, які допускають лише читання інформації, ВЗП з одноразовим записом (після чого лише читання) та багаторазовим записом (довільне число записів та читання).
За способом доступу до інформації - накопичувачі з послідовним та прямим доступом.
ВЗУ прийнято характеризувати такими параметрами:
− ємністю пам'яті;
− пропускну здатність або швидкістю читання-запису;
− часом доступу, тобто. інтервалом часу від моменту запиту до видачі блоку.
Щільність запису ВЗП b. Тут розуміють числа біт інформації, записаних на одиниці поверхні носія; це поверхнева щільність. Розрізняють також поздовжню щільність bl, біт/мм, тобто. число біт на одиниці довжини носія вздовж вектора швидкості переміщення, та поперечну щільність bq, біт/мм, тобто. число біт на одиниці довжини носія в напрямку перпендикулярному вектору швидкості.
Щільність запису визначає геометричні розміри накопичувача, параметри швидкодії, а також обсягами пам'яті.
Принцип запису інформації на магнітну поверхню. Як запам'ятовує середовища в пристроях магнітного запису використовуються порошкові та гальванічні покриття, нанесені на немагнітне середовище - підкладку. Як підкладка для магнітних стрічок використовується лавсан. Метод запису/зчитування НМЛ контактний, магнітна головка знаходиться в механічному контакті з магнітоносієм.
Магнітні диски та барабани покриваються металевими покриттями на основі нікелю, кобальту, вольфраму, що наносяться гальванічним способом. Товщина покриття коштує від 0,01 до 1 мкм.
Гнучкі магнітні диски (дискети) вирубуються із магнітної плівки. У накопичувачах на гнучких магнітних дисках (НГМД) застосовується також контактний метод, на відміну накопичувачів на жорстких магнітних дисках (НЖМД) і накопичувачів типу вінчестер, де метод записи-считывания - безконтактний.
Для намагнічування окремих ділянок магнітного покриття з метою запису використовується магнітна головка або блок магнітних головок, що складаються з магнітного сердечника із зазором і намотаної на нього котушки індуктивності.
Накопичувачі на гнучких магнітних дисках. Пристрій (НГМД) (рисунок 1.19) включає ГМД, п'ять основних систем (привідний механізм, механізм позиціонування, механізм центрування та кріплення, систему управління та контролю, систему запису-зчитування) і три спеціальні датчики (датчик індексного отвору, датчик заборони запису, датчик доріжки 00).
Корисна поверхня диска є набір доріжок, розташованих з певним кроком. Нумерація доріжок починається із зовнішнього боку (нульової доріжки). Позиція доріжки 00 визначається накопичувачі за допомогою спеціального фотоелектричного датчика. Сама доріжка розбивається на окремі ділянки запису рівної довжини – сектори. Початок ділянок запису-зчитування на доріжках визначається наявним на диску спеціальним круглим індексним отвором. Коли індексний отвір при обертанні диска проходить під відповідним вікном касети, інший фотоелектричний датчик виробляє короткий електричний імпульс, яким виявляється позиція початку доріжки.
У НГМД використовують два основні методи запису: метод частотної модуляції (ЧМ) та метод модифікованої ЧС.
Адаптери накопичувачів на гнучких магнітних дисках. Адаптер НГМД переводить команди, які з ПЗУ BIOS, в електричні сигнали, управляючі НГМД, і навіть перетворює потік імпульсів, зчитуваних з дискети МГ, у інформацію, сприймається ПЕОМ. Конструктивно електронне обладнання адаптера може розміщуватися на системній платі. Одне з варіантів побудови структурної схеми адаптера НГМД наведено малюнку 1.20.
 |
Основним функціональним блоком адаптера НГМД є контролер НГМД, що реалізується конструктивно зазвичай у вигляді ВІС (інтегральні мікросхеми 8272 Intel, 765 NEC та ін). Даний контролер забезпечує управління операціями НГМД та визначає умови обміну з центральним процесором.
Контролер НГМД виконує наступний набір команд: позиціонування, форматування, зчитування, запис, перевірка стану НГМД та ін. Кожна команда виконується у три фази: підготовчої, виконання та заключної.
Zip накопичувачі.Накопичувачі Zip випускаються у вигляді внутрішніх SCSI- та ATAPI-моделей і зовнішніх пристроїв, що підключаються через паралельний порт або інтерфейси SCSI та USB. Диски Zip мають максимальну ємність 250 Мбайт (підтримується всіма дисководами, крім USB-моделі). Максимальна швидкість обміну у перших моделей Zip досягала 1,4 Мбайт/с, середньому час доступу було близько 30 мс. Нові моделі стали трохи швидшими. За своїми швидкісними характеристиками вони можна порівняти, скажімо, із сучасними записуючими. дисководами CD-RW, трохи поступаючись їм у швидкості читання та часу доступу до диска, але перевищуючи при цьому швидкість запису.
Іншим варіантом змінних накопичувачів, заснованих на використанні м'яких магнітних дисків є так звана флоптична технологія. Це рішення має на увазі, що позиціонування головки читання/запису здійснюється за допомогою променя лазера на службову доріжку (servo-track), а самі операції читання та запису – стандартним магнітним способом.
У сучасних пристроївшвидкість передачі становить 1,1 Мбайт/с (ATAPI). У SCSI-накопичувачів цей показник ще вищий – до 4 Мбайт.
Стрімери.Вони використовуються для архівування або резервного копіюваннятому, що носієм інформації в них служить магнітна стрічка (лавсан, поліефірної або ацетатної плівки), покритої феролаком, нанесеним у магнітному полі з метою орієнтації плоских доменів по осі легкого намагнічування.
Залежно від типу накопичувача і, відповідно, носія, застосовуються стрічки різної ширини та довжини, починаючи від 3,61 мм для мінікасет до 35 мм для котушок (бобін). Найчастіше використовується стрічка ширини 127 мм; при більшій ширині виникають перекоси стрічки та ускладнюється блок магнітних головок. Розміщення інформації залежить від ширини стрічки. На вузьких стрічках інформація записується послідовним кодом, на широких – паралельним. Застосовується також запис паралельно-послідовним кодом.
На малюнку 1.21 показано розміщення інформації на МЛ за послідовно-паралельного запису на 11 доріжках. Кожній доріжці відповідає своя магнітна головка: 8 інформаційних, головка синхроімпульсів, головка початку зони.Найбільший час витрачається на пошук зони - воно може досягати декількох хвилин в залежності від розташування зони, що шукається на стрічці. Стрічка протяжні механізми забезпечують просування стрічки зі швидкостями від 0,9 до 6,3 м/с. та швидкість обміну інформацією від 30 Кбайт/с до 1,5 Мбайт/с. Для забезпечення швидкого пуску та зупинки стрічки у стрічкопротяжному механізмі НМЛ є вакуумні колонки, які є буферними пристроями, що містять певний запас стрічки у вигляді компенсаційної петлі.
а) розміщення на стрічці зон довільної довжини;
б) розміщення інформації у зоні
Малюнок 1.21 - Розміщення інформації при послідовно-паралельній формі розміщення інформації на магнітній стрічці НМЛ
Контролери НМЛ виконують функції управління режимами роботи накопичувача за командами, які від ЕОМ. Контролери НМЛ стандартизовані і дозволяють підключати до 8 накопичувачів різних типіву будь-якому поєднанні до каналу ЕОМ.
НМЛ підключаються до контролера за допомогою стандартного інтерфейсу. Найчастіше використовуються 8 шин управління, 4 шини ознак стану та 8 шин відповіді. Шини керування та шини ознак є спільними для всіх НМЛ, підключених до контролера.
Оптичні та магнітооптичні накопичувачі. Оптичні зовнішні ЗУ мають високу щільністьзапису інформації, на кілька порядків більшу щільність магнітних ВЗП, так як для реєстрації одного біта достатньо ділянки на носії з розмірами порядку довжини хвилі світла, що випромінюється лазером (порядку 0,5 мкм). Цей тип зовнішніх ЗУ має високу швидкодію та надійність.
Як запис на оптичний носій - оптичний диск, і відтворення з нього, здійснюються лазерним променем. Лазери здатні генерувати та посилювати електромагнітні коливання в діапазонах 0,4 мм...0,78 мкм (інфрачервона частина оптичного спектру, це мазери), 0,78...0,38 мкм (хвилі видимого світла) та 0,38. ..2 нм (ультрафіолетова частина спектру).
Цифровий оптичний диск складається з робочого (реєструючого, інформаційного) шару, на який наноситься інформаційна сигналограма у вигляді певних чергувань його станів, та основи, на якій знаходиться цей робочий шар. На малюнку 1.22 показано конструкцію двостороннього компакт-диска фірми Philips, в якому дві прозорі основи з робочими шарами з'єднані разом і утворюють замкнутий простір для робочих шарів.
Малюнок 1.22 - Конструкція двостороннього оптичного диска
Є дзеркальний шар, що відображає, і повітряний проміжок. Підкладка виконана із пластику. Як матеріал робочого шару застосовуються телур та його сплави, сплав селену, індія, міді, алюмінію, нікелю та цинку.
Конструкція оптичної головки, призначеної для записування та зчитування дисків, наведена на малюнку 1.23. Найбільш поширені компакт-диски діаметром 119 мм (4,7 дюймів). На диску, що одноразово записується, такого діаметра розташовується 550 або 680 Мбайт. Виробляються диски діаметром 80 мм ємністю 200 Мбайт.
Рисунок 1.23 - Оптична головка комбінованого типу для дисків із перезаписом
Пристрої запису працюють у трьох режимах. В односеансному режимі запис всього диска повинен здійснюватись за один прохід без перерв. Багатосеансний режим дозволяє записувати дані за кілька сеансів, внаслідок чого інформація на диску подається у вигляді окремих томів, що нагадують логічні розділи жорсткого диската інкрементний режим дозволяє записати частину даних, зупинитися, а потім продовжити запис.
Оптичне дискове ВЗП складається з двох частин: накопичувача на оптичних дисках (НОД) та пристрої керування (УУ), наведених на малюнку 1.24.
Рисунок 1.24 - Узагальнена структурна схема оптичного дискового ВЗП
У накопичувачі здійснюються процеси запису, зберігання, зчитування, стирання та пошуку інформації.
Зв'язок УУ та НІДздійснюється за шинами: команд, стану, адреси та лініями: даних запису, даних відтворення, синхронізації даних відтворення.
Канал запису- відтворення (КЗВ) є частиною інформаційного каналу ВЗП на ОД. З його допомогою реалізується запис та відтворення інформації на ОД. Він складається з оптичної та електричної частини. Оптичну частину каналу називають оптичною головкою (ОГ).
Електрична частина КЗВ в процесі запису перетворює інформаційні сигнали, що надходять з контролера, форму, придатну для запису на ОД, і керує безпосередньо реалізацією процесу запису шляхом зміни інтенсивності лазерного променя, що падає на точку запису ОД, відповідно до інформаційних сигналів. При відтворенні електрична частина КЗВ обробляє електричні сигнали, що надходять з фотоприймача: формує, детектує, розпізнає та передає їх у контролер.
У швидкодіючих МО-накопичувачах у режимах запису та читання використовується буферна кеш-пам'ять великого об'єму (від 4 Мбайт).
Система пошуку інформації в НОД включає позиціонер оптичної головки, привід ОД а також у разі багатодискових НОД систему зберігання, вибору і зміни ОД.
Позиціонер ОГ служить для переміщення ОГ на задану доріжку ОД та утримання світлового променя на доріжці у процесі запису та відтворення.
На малюнку 1.25 показано структурну схему CD ROM.
Малюнок 1.25 - Структурна схема CD-ROM
Склад:
- сервосистема керування обертанням диска;
- сервосистема позиціонування лазерного пристрою для зчитування;
- сервосистема автофокусування;
- сервосистема радіального стеження;
- система зчитування;
- схема керування лазерним діодом.
Сервосистема управління обертанням диска забезпечує сталість лінійної швидкості руху доріжки зчитування на диску щодо лазерної плями. Характерними ознаками справної роботи є фази, що чітко простежуються:
– старт та розгін обертання диска;
– режим обертання, що встановився;
– інтервал гальмування до повної зупинки;
– знімання диска лотком каретки та винесення його назовні з дисковода.
На малюнку 1.26 показано структуру зв'язків оптико-електронної системи зчитування інформації.
Малюнок 1.26 - Структура зв'язків оптико-електронної системи
зчитування інформації
Сервосистема позиціонування головки зчитування інформації забезпечує плавне підведення головки до заданої доріжки запису з помилкою, яка не перевищує половини ширини доріжки в режимах пошуку необхідного фрагмента інформації та нормального відтворення. Сервосистема радіального стеження забезпечує утримання променя лазера на доріжці та оптимальні умови зчитування інформації.
Контроль та керування вертикальним переміщенням лінзи, що фокусує, здійснюється під впливом сервофокуса. Ця система забезпечує точне фокусування лазерного променя у процесі роботи на робочій поверхні диска.
Система зчитування інформації містить фотодетекторну матрицю та диференціальні підсилювачі сигналів. Про нормальну роботу цієї системи можна судити з високочастотних сигналів на її виході при обертанні диска.
Система управління лазерним діодом забезпечує номінальний струм збудження діода в режимах запуску диска та зчитування інформації. Ознакою нормальної роботи системи є наявність ВЧ-сигналу амплітудою близько 1 на виході системи зчитування.
ВЗП на ЦМД - містять матеріалах. Циліндричні магнітні домени (ЦМД) є ізольовані однорідно намагнічені області магнетика у формі кругових циліндрів, напрям вектора намагніченості в яких протилежно напрямку намагніченості решти магнетика.
Для створення ЦМД на практиці використовуються нанесені на підкладку тонкі плоскопаралельні пластини - плівки (товщиною від 1 до 100 мкм) магнітних матеріалів з наведеною в процесі виготовлення анізотропією, що мають малу залишкову індукцію близько 0,01 - 0,02 тесла.
ВЗП на основі голографії. Використання лазерної техніки для введення, зберігання та видачі інформації у формі об'ємних зображень дозволило створити голографічні засоби відображення. Об'єм пам'яті голографічних ЗУ практично необмежений: теоретично досяжна щільність запису за допомогою двовимірних голограм - 410 8 біт/см2, а за допомогою об'ємних голограм - 41012 біт/см 3 .
Тривале зберігання інформації користувача забезпечує ВЗП (зовнішнє запам'ятовуючий пристрій). До зовнішньої пам'ятівідносяться: накопичувачі на жорстких магнітних дисках (НЖМД), накопичувачі на гнучких магнітних дисках (НГМД), накопичувачі на магнітооптичних компакт-дисках, накопичувачі на оптичних дисках, накопичувачі на магнітній стрічці та ін.
Принцип зміни магнітної індукції носія використовується у накопичувачах типу « вінчестер» (HDD). Вінчестери призначені для постійного зберігання інформації, що використовується при роботі з комп'ютером: програм операційної системи, пакетів програм, що часто використовуються, редакторів документів і т.д. (Рис. 6).
Мал. 6. Жорсткий диск.
Основними параметрами вінчестера (жорсткого диска) є: ємність диска, кількість поверхонь, швидкість обертання шпинделя, обсяг вбудованої кеш-пам'яті, інтерфейс.
Ємність диска . Для користувача накопичувачі на жорсткому диску відрізняються один від одного насамперед своєю ємністю, тобто. тим, скільки інформації міститься на диску. Зараз комп'ютери здебільшого оснащуються вінчестерами від 80 Гбайт і більше.
Інформація на магнітних дисках записується по концентричних доріжках та секторах, що формуються на диску в результаті операції форматування.
Перші універсальні ЕОМ і перші персональні комп'ютери функціонували без вінчестера. У сучасних комп'ютерах, що управляють, програми можуть бути «зашиті» відразу в схеми і такі комп'ютери функціонують без вінчестерів.
У USB флеш-накопичувачах(флеш-картах) використовується електронна енергонезалежна пам'ять, що перезаписується. Флеш-пам'ять будується на напівпровідникових елементах. Найбільшою щільністюта швидкодією має її різновид на основі осередків з І-НЕ елементами (NAND).
Стріммер (від англ. streamer), також стрічковий накопичувач – пристрій, що запам'ятовує, на принципі магнітного запису на стрічковому носії, з послідовним доступом до даних (рис. 7); за принципом дії аналогічний до побутового магнітофона.
Мал. 7. Стример та картридж до нього.
Пристрій для читання компакт-дисківпризначений для читання записів на компакт-дисках. Переваги пристрою – велика ємність дисків, швидкий доступ, надійність, універсальність, низька вартість. Основне поняття, що характеризує роботу даного пристрою, - Швидкість. Головний недолік - неможливість запису інформації. Для цього потрібні інші пристрої.
Оптичний диск з нестерпною інформацією, призначений тільки для багаторазового читання користувачем, – це CD-ROM ( Compact Disk – Read Only Memory).Диск CD-ROM зазвичай використовується для зберігання комерційних програм і даних. Не можна додавати або стирати дані на диску CD-ROM.
На оптичні диски DVD-Rі CD-R може записувати файли більше одного разу (кожний запис називається сеансом), але не можна прати файли з диска. Кожен запис є постійним. Запис на ці диски здійснюється завдяки наявності на них особливого світлочутливого шару, що вигоряє під впливом високотемпературного лазерного променя.
На диск CD-RW можна багаторазово записувати файли. Можна також видаляти непотрібні файлиз диска, щоб звільнити простір та записати додаткові файли. Диск CD-RW можна багаторазово записувати та прати.
Мал. 8. Оптичний диск (CD або DVD).
Один із основних параметрів будь-якого типу пам'яті комп'ютера – час доступу до пам'яті, який визначається як мінімальний час, достатній для розміщення в пам'яті одиниці інформації. Швидкодія накопичувача інформації – швидкість читання – запису даних у накопичувачі. Воно характеризується двома параметрами: середнім часом доступу та швидкістю передачі.
Прямий доступ до пам'яті (англ. Direct Memory Access, DMA) – режим обміну даними між пристроями або між пристроєм і основною пам'яттю (RAM) без участі центрального процесора(ЦП).
(близько 287 - 212 до н. е.)
Архімед був одним із найчудовіших учених Стародавньої Греції. Напевно, ви чули легенду про те, як було відкрито один із законів фізики.
Якось, занурившись у ванну в купальні, Архімед помітив, що своїм тілом він витіснив частину води і вона вихлюпнулася, а при цьому вода його ніби підтримувала. Вчений відразу зрозумів, що тут і полягає вирішення проблеми, що мучила його. З криком "Евріка!" (Знайшов!") він вискочив з купальні і помчав вулицею: йому не терпілося зробити обчислення. Так було відкрито знаменитий архімедів закон штовхаючої сили. і жив), які сіяли паніку і жах у рядах римських легіонерів і звертали їх у втечу.Придумав він і спосіб підпалювати ворожі кораблі - за допомогою тисячі великих дзеркал, які тримали в руках воїни обложеного міста. , який і спалахнув суду ворога.
Паралелограм сил чи швидкостей, про який говорять під час уроків фізики, також винахід Архімеда. Теорія найпростіших механізмів, розроблена великим ученим, призвела до розвитку важливих розділів механіки. Гвинт Архімеда застосовується у різних машинах, служить для підйому сипких вантажів, переміщає деталі заводах. Величезний (на той час) корабель "Сіракосія" був спущений на воду за допомогою системи блоків, якою керував один воїн. Архімедове правило важеля і зараз називають іноді золотим правилом механіки. І саме йому легенда приписує слова: "Дайте мені точку опори, і я переверну світ!"
Дещо менш відомо, що Архімед був не лише чудовим механіком та фізиком, а й геніальним математиком. Що ж зробив він у цій галузі знання, які його думки та теорії увійшли сьогодні до золотого фонду науки? Тут передусім слід сказати про обчисленні довжин. Відомо, що довжина кола з радіусом R дорівнює 2R, де? - Деяке число, дещо більше ніж 3. Це видно з розгляду правильного вписаного шестикутника: його периметр дорівнює 6R, а довжина кола трохи більше! Як же точніше визначити значення?? Саме Архімед у своєму витонченому дослідженні, пов'язаному з розглядом вписаних та описаних багатокутників, дав чудову для свого часу оцінку числа л. Він встановив, що це число укладено між 3 10/71 та 3 1/7 . Озброїться мікрокалькулятором, і ви легко виявите, що ці числа записуються у вигляді 3,140845 та 3,142857. Таким чином, Архімед був знайдено наближене значення? ? 3,14, яким ми і зараз користуємося для розрахунків з невеликою точністю.
Чудово та інше відкриття Архімеда, також пов'язане з виміром довжин. Вам потрібно якомога точно виміряти довжину лави. Ви спочатку визначаєте, скільки разів на лаві відкладається метр; якщо є залишок – дізнаєтесь, скільки в ньому дециметрів; якщо знову є залишок – знаходите, скільки в ньому сантиметрів, міліметрів. Такий процес виміру був логічно досліджений Архімедом, який у зв'язку з цим сформулював аксіому, і зараз називається аксіомою Архімеда. Вона полягає в тому, що, взявши якийсь відрізок (одиницю виміру) і відкладаючи його на іншому відрізку (яким би великим він не був), ми після деякої кількості відкладень обов'язково дійдемо до кінця відрізка, що вимірювається, і "перескочимо" через його кінець. Чи не правда, це настільки очевидно, що здається, нема чого й говорити про цю дрібницю?! Але дивовижна річ! Саме аксіома Архімеда зараз особливо хвилює уми вчених. Ми все частіше говоримо тепер про "неархімедову" геометрію, про "неархімедові" системи чисел, про "неархімедовий" аналіз. Те, що Архімед зумів у сивій старовині вичленувати і сформулювати саме таку аксіому, яка сьогодні важлива і актуальна, свідчить про велику його проникливість та наукове передбачення. Ще одне відкриття Архімеда пов'язане з виміром площ. Вирішуючи завдання, як побудувати відрізок, довжина якого дорівнює довжині кола даного кола, вчений обчислив відношення довжини кола до діаметра і виявив, що воно укладено 3 10/71 і 3 1/7. Створений ним метод обчислення довжини кола та площі фігури, за допомогою якого він отримав результат, передбачає ідеї особливого інтегрального обчислення, відкритого (через два тисячоліття після Архімеда!) двома іншими геніями – І. Ньютоном та Г. В. Лейбніцем. Саме Ньютон, який добре знав роботи Архімеда та спирався на них, пояснював свої наукові успіхи тим, що "стояв на плечах гігантів". Багато важливих відкриттівє у науковій спадщині Архімеда. Він встановив теорему у тому, що три медіани трикутника перетинаються лише у точці; знайшов чудові властивості кривої, що тепер називають спіраллю Архімеда; обчислив обсяг кулі; створив формулу суми спадної геометричної прогресії. Існує переказ, що римський воїнзавойовник настав ногою на креслення, які Архімед робив на вологому піску. "Не смій чіпати мої креслення!" - Вигукнув учений. Римському воїну було невтямки, що перед ним геній, слава якого переживе тисячоліття. Він пронизав вченого мечем. Обливаючись кров'ю, впав Архімед на свої креслення, які, можливо, укладали нове відкриття.
Модуль I. Принципи роботи та компоненти персонального комп'ютера
1. Відповідно до класифікації паралельних архітектур комп'ютери, побудовані за принципами фон Неймана, відносять до типу обчислювальної системи з першим процесором
2. До слотів розширення можуть підключатися відеокарти звукові карти мережеві картипост карти
3. Регенерація є атрибутом динамічної оперативної пам'яті
4. Роздільною здатністю монітора є розмір одержуваного на екрані зображення в пікселях
5. Гарвардська архітектура обчислювальної системи відрізняється від принстонської гарвардська має єдину пам'ять а принтська кілька
6. До основних характеристик мікропроцесора відносяться обсяг оперативної пам'яті тактова частота
7. Програми початкового тестування та завантаження комп'ютера зберігаються у внутрішній пам'яті комп'ютера
8. До основних характеристик монітора відносятьсячас відгуку кут огляду контрастність яскравість розмір діагоналі
9. Мінімальний набір пристроїв, необхідний для роботи кожного комп'ютера архітектури фон Неймана, включає в себе системний блокклавіатура та миша
10. Проміжний буфер зі швидким доступом, що містить копію інформації, яка зберігається в пам'яті з менш швидким доступом, але з найбільшою ймовірністю може бути звідти запрошена, називають кеш
11. Плоттер – це пристрій, який служить для автоматичного викреслення з великою точністю графічних зображень
12. До основних компонентів обчислювальних мереж відносять канал зв'язку
13. Процесори з урахуванням x86 команд, до Pentium 4, мали ________cisc_ архітектуру.
14. Системна шинавключає набір коннектів для підключення пристроїв
15. Найшвидшою пам'яттю є озу
16. Реєстрацію зображень здатні забезпечити сканери
17. Один із фізичних каналів введення-виведення комп'ютера – роз'єм – називається апаратним (-ий) носієм
18. Характеристикою сканера, що визначає якість одержуваних цифрових зображень, служить (-ат) кількість точок на дюйм
19. Архітектура процесора, заснована на концепції «більш компактні та прості інструкціївиконуються швидше», – це _принтська _______ архітектура.
20. До пристроїв координатного введення даних відносяться миша джостик
21. До базової конфігурації ПК належить системний блок клавіатура миша
22. У USB флеш-накопичувачах використовується електронна пам'ять
23. Логічна організація та структура апаратних та програмних ресурсів обчислювальної системи складає системний блок
24. Вірними є твердження, що миша – це пристрій кординатного введення.
25. Одним із параметрів вінчестера є ємність
26. Характеристикою рідкокристалічних моніторів ПК є тип матриці
27. Функціональна схема ЕОМ 
була запропонована Нейманом
28. На материнської платиПК розміщуються процесор оперативна пам'ять пзу
29. Принцип запису на оптичні компакт-диски, що перезаписуються, полягає в …
30. ОЗУ відноситься до виду пам'яті …
31. Дозвіл принтера – це …
32. У фон-нейманівській архітектурі комп'ютера частина процесора, яка виконує команди, називається …
33. До пристроїв тільки висновкуінформації належать …
34. До принципів роботи обчислювальної системи, сформульованим Джоном фон Нейманом, відносятьсяпринципи …
35. Зовнішніми пристроями, що запам'ятовують, є жорсткий диск
36. 1 Гбайт містить _1024_______ байтів.
37. Основною характеристикою мікропроцесора є тактова частота
38. За видом обчислювального процесу обчислювальні засоби поділяються на цифрову
39. До основних характеристик мікропроцесора відносятьсятактову частоту
40. Одиниця, що позначається як dpi, характеризує покажчик дозволеної здатності
41. Для зберігання програм, потрібних для запуску та тестування комп'ютера при його включенні, необхідний (-о) пзу
42. Для сканування з прийнятною якістю перенесення кольорів і гарною деталізацією в домашніх умовах використовуються ____________ і _____________ види сканерів.
43. Електронна обчислювальна машина(ЕОМ) – це …
44. З компакт-дисків для запису користувачем своїх файлів призначені …
45. Принцип зміни магнітної індукції поверхні носія використовують у накопичувачах типу …
46. Для довготривалого зберігання інформації призначені …
47. Можливість обміну даними між комп'ютерами звичайними телефонними лініями забезпечують …
48. Найбільший обсяг інформації може зберігати (вид пам'яті).
49. Використання фарбуючої стрічки є основою роботи ____________ і ____________ принтерів.
50. До пристроїв введення інформації належать:
51. До апаратних засобів комп'ютера відносяться…
52. Периферійні пристрої виконують …
53. Електронна мікросхема EPROM є …
54. Для виведення точкових (растрових) зображень, створених користувачем, можна використовувати …
55. Для збільшення швидкості виконання математичних операцій на ПК використовується …
56. ПЗЗ-матриці використовуються у таких периферійних пристроях, як …
57. У порожній блок загальної схемикомп'ютера необхідно вписати пристрій. 
58. Високошвидкісна пам'ять, яка належить будь-якому функціональному блоку комп'ютера і служить зниження навантаження на основну пам'ять, називається …
59. Серед архітектур ЕОМ виділяють …
60. Архітектура сучасного персонального комп'ютера має на увазі таку логічну організацію апаратних компонентів комп'ютера, при якій …
61. Як відомо, розрядність процесора визначається розрядністю регістрів, які містяться оброблювані дані. Якщо регістр має розрядність 4 байти, то розрядність процесора дорівнює …
62. Такі параметри, як роздільна здатність та продуктивність, характерні для …
63. Під час виконання прикладна програма зберігається у …
64. Ідею механічної машини з ідеєю програмного управлінняз'єднав …
65. Параметрами будь-якого типу пам'яті комп'ютера є …
66. Якість звуку, оцифрованого звуковою картою, визначається такими параметрами, як …
67. Принцип однорідності пам'яті у тому, що …
68. Сигнали, що визначають характер обміну інформацією, передаються по шині …
69. Такі параметри, як роздільна здатність та кут огляду, характерні для пристроїв.
70. Основними компонентами архітектури персонального комп'ютера є процесор, внутрішня пам'ять, відеосистема, пристрої введення-виводу, …
71. У комп'ютері з 64-розрядною шиною даних та 32-розрядною адресною шиною встановлена пам'ять об'ємом 16 Мбайт. Розрядність цього процесора дорівнює …
72. До основних параметрів лазерних принтерів належать:
73. Швидкодія накопичувача інформації характеризується …
74. До системи команд електронно-обчислювальних машин не відносяться …
75. Внутрішньою пам'яттюпроцесора є _______________ пам'ять.
76. До положень класичної архітектури(фон-нейманівській) відносяться …
77. Принтери бувають …
78. До функцій процесора відносяться …
79. В апаратному підключенні периферійних пристроїв беруть участь …
80. Прямий доступ до пам'яті (DMA) називається режим, при якому …
81. Розрядність центрального процесора визначається …
82. BIOS (Basic Input Output System) є …
83. Для введення точкових зображень можна використовувати …
84. У флеш-накопичувачах використовується ____________ пам'ять.
85. У комп'ютері з 64-розрядною шиною даних та 32-розрядною адресною шиною встановлена пам'ять об'ємом 16 Мбайт. Виходячи з даних цієї конфігурації, можна стверджувати, що ...
86. До основних параметрів планшетних сканерів належать:
87. Найбільшу швидкість обміну інформацією має …
88. У режимі створеннязвуку в звуковий картівикористовуються методи …
89. У разі вимкнення живлення комп'ютера інформація не зберігаєтьсяу пристрої пам'яті …
90. Архітектура ПК, основними ознаками якої є наявність загальної інформаційної шини, модульна побудова, сумісність нових пристроїв та програмних засобів з попередніми версіями за принципом «зверху-вниз», має назву …
91. Класичні принципи побудови архітектури ЕОМ було запропоновано у 40-х роках ХХ століття Дж. фон Нейманом. До цих принципів відносяться…
92. Модеми бувають …
93. Тривале зберігання інформації користувача забезпечує …
94. Динамічна пам'ять є базою для побудови …
95. Інформація на магнітних дисках записується …
96. Щоб процесор міг виконати програму, вона має бути …
97. Стрімер – це пристрій для …
98. Поділ на доріжки та сектори характерний для …
99. Статична пам'ять є базою для побудови …
Презентація на тему: Магнітний принцип запису/зчитування інформації
1 із 13
Презентація на тему:
№ слайду 1
Опис слайду:
№ слайду 2
Опис слайду:
Магнітний принцип запису та зчитування інформації Для довготривалого зберігання інформації, її накопичення та передачі з покоління в покоління використовуються матеріальні носії інформації. Матеріальна природа носіїв інформації може бути різною: молекули ДНК, які зберігають генетичну інформацію; папір, на якому зберігаються тексти та зображення; магнітна стрічка, де зберігається звукова інформація; фото- та кіноплівки, на яких зберігається графічна інформація; мікросхеми пам'яті, магнітні та лазерні диски, на яких зберігаються програми та дані в комп'ютері тощо.
№ слайду 3
Опис слайду:
Запис/зчитування інформації У процесі запису інформації на гнучкі та жорсткі магнітні диски головка дисководу з сердечником з магнітом'якого матеріалу (мала залишкова намагніченість) переміщається вздовж магнітного шару магнітожорсткого носія (велика залишкова намагніченість). У процесі запису інформації на магнітну головку надходять послідовності електричних імпульсів (послідовності логічних одиниць та нулів), які створюють у головці магнітне поле. В результаті послідовно намагнічуються (логічна одиниця) або намагнічуються (логічний нуль) елементи поверхні носія. При зчитуванні інформації, навпаки, намагнічені ділянки носія викликають у магнітній головці імпульси струму (явище електромагнітної індукції). Послідовності таких імпульсів передаються магістраллю в оперативну пам'ятькомп'ютера.
№ слайда 4
Опис слайду:
Жорсткі магнітні диски Накопичувач на жорстких магнітних дисках, НЖМД, жорсткий диск, хард, харддиск, HDD, HMDD або вінчестер, (англ. Hard (Magnetic) Disk Drive, HDD, HMDD) - енергонезалежний, комп'ютерний запам'ятовуючий пристрій. Є основним накопичувачем даних практично у всіх сучасних комп'ютерах. На відміну від гнучкого диска (дискети), інформація в НЖМД записується на жорсткі (алюмінієві або скляні) пластини, вкриті шаром феромагнітного матеріалу, найчастіше двоокису хрому.
№ слайду 5
Опис слайду:
Характеристики Ємність - кількість даних, які можуть зберігатися накопичувачем. Місткість сучасних пристроїв досягає 2000 Гб. Фізичний розмір (форм-фактор) (англ. dimension) - майже всі сучасні (2002-2008 рр.). Накопичувачі для персональних комп'ютерів і серверів мають розмір або 3,5, або 2,5 дюйма. Час довільного доступу (англ. random access time) - час, протягом якого вінчестер гарантовано виконає операцію читання чи записи будь-якій ділянці магнітного диска. Швидкість обертання шпинделя (англ. spindle speed) - кількість обертів шпинделя за хвилину. Надійність (англ. reliability) – визначається як середній час напрацювання на відмову. Кількість операцій введення-виведення на секунду - у сучасних дисківце близько 50 оп/сек при довільному доступі до накопичувача і близько 100 оп/сек при послідовному доступі.
№ слайду 6
Опис слайду:
Характеристики Споживання енергії – важливий фактор для мобільних пристроїв. Рівень шуму - шум, який здійснює механіка накопичувача під час його роботи. Опірність ударам (англ. G-shock rating) - опір накопичувача різким стрибкам тиску або ударам, що вимірюється в одиницях допустимого навантаження у включеному та вимкненому стані. Швидкість передачі (англ. Transfer Rate): Внутрішня зона диска: від 44,2 до 74,5 Мб/с Зовнішня зона диска: від 60,0 до 111,4 Мб/с Об'єм буфера: Буфером називається проміжна пам'ять, призначена для згладжування відмінностей швидкості читання/запису та передачі за інтерфейсом.
№ слайду 7
Опис слайду:
Жорсткий диск складається з наступних основних вузлів: корпус із міцного сплаву, власне жорсткі диски(Пластини) з магнітним покриттям, блок головок з пристроєм позиціонування, електропривод шпинделя і блок електроніки. Пристрій позиціонування головок складається з нерухомої пари сильних, як правило, неодимових, постійних магнітів і котушки на рухомому блоці головок. Всупереч поширеній думці, жорсткі диски не герметичні. Внутрішня порожнина жорсткого диска повідомляється з атмосферою через фільтр, здатний утримувати дуже дрібні (кілька мкм) частинки. Це необхідне підтримки постійного тиску всередині диска при коливаннях температури корпусу.
№ слайду 8
Опис слайду:
Принцип роботи: Принцип роботи жорстких дисків нагадує роботу магнітофонів. Робоча поверхня диска рухається щодо зчитувальної головки (наприклад, у вигляді котушки індуктивності із зазором у магнітопроводі). При подачі змінного електричного струму (при записі) на котушку головки, змінне магнітне поле, що виникає, із зазору головки впливає на феромагнетик поверхні диска і змінює напрям вектора намагніченості доменів в залежності від величини сигналу. При зчитуванні переміщення доменів біля зазору головки призводить до зміни магнітного потоку в магнітопроводі головки, що призводить до виникнення змінного електричного сигналу в котушці через ефект електромагнітної індукції.
№ слайду 9
Опис слайду:
Пластикові дискети Перші дискети були гнучкими пластиковими дисками діаметром 8 дюймів, покриті оксидом заліза і поміщені в захисну оболонку, до якої з внутрішньої сторони була приклеєна спеціальна тканина, що очищає поверхню диска при його обертанні. Ці давно застарілі диски були випущені корпорацією IBM в 1971 спеціально для комп'ютерів з операційною системою System 370. Дійсно, кольорові квадрати із пластику зі стороною 3,5 дюйма (а саме так виглядає більшість сучасних гнучких дисків) на перший погляд не мають нічого спільного зі своєю назвою, проте слід пам'ятати, що цей термін позначає предмет, який випускався багато років тому, а тепер давно вже прихований від очей та поміщений у пластиковий корпус. Перші дискети були у вигляді гнучких пластикових дисків діаметром 8 дюймів.
№ слайду 10
Опис слайду:
У міру того, як комп'ютери ставали все більш компактними, те саме відбувалося і з дисками. Дискета діаметром 5,25 дюйма з'явилася 1976 року. Говорять, що її розміри відповідають розмірам серветок для коктейлю, якими користувалися розробники, які обговорювали деталі нового проекту в одному з бостонських барів. Сьогодні найбільш популярними є дискети діаметром 3,5 дюйма, випущені корпорацією Sony в 1981 році. Незважаючи на те, що вони вже практично не застосовуються для перенесення файлів з одного комп'ютера на інший, більшість машин, як і раніше, оснащені відсіками для розміщення цих невеликих накопичувачів. У результаті деякі мудрі (або, навпаки, божевільні) користувачі продовжують копіювати на дискети вміст своїх жорстких дисків.
Логічне обладнання Інформація записується за концентричними доріжками (треками), які поділяються на сектори. Кількість доріжок та секторів залежить від типу та формату дискети. Сектор зберігає мінімальну порцію інформації, яка може бути записана на диск або зчитана. Місткість сектора постійна і становить 512 байтів.
№ слайду 13
Опис слайду:
Принцип роботи Дискета встановлюється накопичувач на гнучких магнітних дисках (англ. floppy-disk drive), автоматично в ньому фіксується, після чого механізм накопичувача розкручується до частоти обертання 360 хв-1. У накопичувачі обертається дискета, магнітні головки залишаються нерухомими. Дискета обертається лише при зверненні до неї. Накопичувач пов'язаний із процесором через контролер гнучких дисків.