Внешняя (долговременная) память: магнитная, оптическая, флэш-память

долговременное хранение большого объема информации.
Устройство, которое обеспечивает запись/считывание информации, называется накопителем или дисководом, а хранится информация на носителях.

гибких магнитных дисках (НГМД) и накопителях на жестких магнитных дисках (НЖМД), или «винчестерах», в основу записи информации положено намагничивание ферромагнетиков в магнитном поле, хранение информации основывается на сохранении намагниченности, а считывание информации базируется на явлении электромагнитной индукции.

Жёсткий диск Samsung (НЖМД)

гибкие и жесткие магнитные диски головка дисковода с сердечником из магнитомягкого материала (малая остаточная намагниченность) перемещается вдоль магнитного слоя магнитожёсткого носителя (большая остаточная намагниченность).
На магнитную головку поступают последовательности электрических импульсов, которые создают в магнитной головке магнитное поле.
В результате последовательно намагничиваются (логическая единица) или не намагничиваются (логический ноль) элементы поверхности носителя.

При считывании информации при движении магнитной головки над поверхностью носителя намагниченные участки носителя вызывают в ней импульсы тока (явление электромагнитной индукции). Последовательности таких импульсов передаются по магистрали в ОП компьютера.

записи"; 2 - основа диска с отверстиями для приводящего механизма; 3 - защитная шторка открытой области корпуса; 4 - пластиковый корпус дискеты; 5 - противопылевая салфетка; 6 - магнитный диск; 7 - область записи.

Дискета 5,25’’

1971 - фирмой IBM представлена первая дискета диаметром 8″ (200 мм).
1976 - разработана дискета диаметром 5,25 ″

Дискета 8’’

1981 – фирма Sony разработала дискету диаметром 3,5″ (90 мм).
В первой версии объём составляет 720 килобайт.
Поздняя версия имеет объём 1440 килобайт.
Из-за медленного вращения диска (360 об/мин) скорость записи и считывания составляет всего 50 Кбайт/с.

дисках IBM 350 Disk File разработан в 1955 году.
Накопитель емкостью 5 Мбайт состоял из 50 дисков диаметром 24 дюйма, вращавшихся со скоростью 1200 об/мин.
Размер накопителя был сравним с двумя современными двухкамерными холодильниками.

большего количества дорожек на каждой стороне магнитных пластин информационная емкость жестких дисков может достигать 750 Гбайт.
Скорость записи и считывания информации на жестких дисках может достигать 300 Мбайт/с (по шине SATA) за счет быстрого позиционирования магнитной головки и высокой скорости вращения дисков (до 7200 об/мин).

В жестких дисках используются достаточно хрупкие и миниатюрные элементы (магнитные пластины носителей, магнитные головки и т.д.), поэтому в целях сохранения информации и работоспособности жесткие диски необходимо оберегать от ударов и резких изменений пространственной ориентации в процессе работы.

оптические диски для создания участков поверхности с различными коэффициентами отражения применяются различные технологии: от простой штамповки до изменения отражающей способности участков поверхности диска с помощью мощного лазера.
Информация на лазерном диске записывается на одну спиралевидную дорожку, начинающуюся от центра диска и содержащую чередующиеся участки с различной отражающей способностью.
В процессе считывания информации с оптического диска луч лазера, установленного в дисководе, падает на поверхность вращающегося диска и отражается. Так как поверхность оптического диска имеет участки с различными коэффициентами отражения, то отраженный луч также меняет свою интенсивность (логический 0 или 1).

лазера с длиной волны 780 нм и имеют информационную емкость 700 Мбайт.
Оптические DVD-диски рассчитаны на использование красного лазера с длиной волны 650 нм и имеют информационную емкость от 4,7 Гбайт (однослойные DVD-диски ) до 8,5 Гбайт (двухслойные DVD-диски).
Оптические диски HD DVD и Blu-Ray рассчитаны на использование синего лазера с длиной волны 405 нм и имеют информационную емкость в 3-5 раз превосходящую информационную емкость DVD-дисков.

Однослойные и двухслойные DVD-диски

HD DVD

на них в процессе изготовления. Запись на них новой информации невозможна.

На дисках CD–R и DVD±R информация может быть записана только раз.

На дисках CD –RW и DVD-RW информация может быть записана и стерта многократно.

записи информации
Скорость чтения/записи информации зависит от скорости вращения диска.
Первые CD-дисководы были односкоростными и обеспечивали скорость считывания информации 150 Кбайт/с.
Современные CD-дисководы обеспечивают в 52 раза большую скорость чтения и записи CD-R (до 7,8 Мбайт/с).

Запись CD-RW дисков производится на меньшей скорости, поэтому CD-дисководы маркируются тремя числами «скорость записи CD-R» × «скорость записи CD-RW» × «скорость чтения» (например, 40×12×48)

были односкоростными и обеспечивали скорость считывания информации 150 Кбайт/с.
Современные DVD-дисководы обеспечивают в 16 раз большую скорость чтения (21 Мбайт/с), в 8 раз большую скорость записи DVD±R дисков и в 6 раз большую скорость записи DVD±RW дисков.
DVD-дисководы маркируются тремя числами (например, 16×8×6).

во время разработки первых микросхем (в начале 1980-х годов) как характеристика скорости стирания флэш-памяти (от англ. «in a flash» - в мгновение ока).

записи и считывания информации используются электрические сигналы.
Каждая ячейка флэш-памяти хранит один бит информации и состоит из одного полевого транзистора со специальной электрически изолированной областью – «плавающим» затвором.
Важной особенностью плавающего затвора является способность удерживать электроны, то есть заряд. Наличие или отсутствие заряда на плавающем затворе определяет характер информации, хранящейся в ячейке..

При записи данных на управляющий затвор подается положительное напряжение и электроны в результате эффекта туннелирования попадают на плавающий затвор. На нем они могут храниться в течение нескольких лет.
Для стирания информации на управляющий затвор подается высокое отрицательное напряжение, и электроны с плавающего затвора переходят (туннелируют) на исток.

флэш-памяти могут содержать миллиарды ячеек, каждая из которых хранит 1 бит информации.
Информационная емкость карт флэш-памяти может достигать 128 Гбайт.
Информация записанная на флэш-память, может очень долго храниться (от 20 до 100 лет).
Флэш-память компактнее и потребляет значительно меньше энергии (примерно в 10-20 раз), чем магнитные и оптические дисководы.

Для считывания и записи информации карта памяти вставляется в специальные накопители (картридеры), встроенные в мобильные устройства или подключаемые к компьютеру через USB-порт.

Универсальный картридер

быстродействию, флэш-память идеально подходит для использования в портативных устройствах.

Цифровая фотокамера

МР3-плеер

Портативный компьютер

Сотовый телефон

Цифровой диктофон

Цифровая видеокамера