Реферат Устройство компьютера 3
Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-10-28Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
от 25%
Подписываем
договор
РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИМ. А.И. ГЕРЦЕНА
Реферат по информатике
Устройство компьютера
Выполнила:
Студентка 3 группы
Пацай Ю.А.
Проверил(а):
САНКТ-ПЕТЕРБУРГ
2007 г.
Содержание
1. Как устроен компьютер и как он работает………………………………...…..2
1.1. Компьютер изнутри………………………………………………………….3
1.2. Устройства ввода………………………………………………………...…..3
1.3. Устройства вывода……………………………………………………….….4
1.4. Устройства связи…………………………………………………………….5
1.5. Накопители……………………………………………………………….….6
2. Действия, выполняемые компьютером………………………………………..6
3. Системный блок компьютера………………………………………..…………7
4. Память компьютера……………………………………………………………..8
4.1. ОЗУ и ПЗУ…………………………………………………………………...8
4.2. Память на магнитных дисках…………………………………………….....9
4.3. Лазерные дисковые накопители…………………………………………..11
4.4. Накопители на магнитной ленте………………………………………….12
4.5. Иерархия памяти в персональном компьютере………………………….12
Как устроен компьютер и как он работает
Современный компьютер – это универсальная машина для обработки информации. Любая информация внутри компьютера представлена в цифровом виде, и все действия над ней сводятся к простым арифметическим и логическим операциям. Поэтому компьютер еще называют электронно-вычислительной машиной (ЭВМ); в переводе с английского слово «computer» означает «вычислитель».
Центральным устройством любого компьютера является процессор. Именно он преобразует информацию по заданной программе. Процессор содержит арифметико-логическое устройство (АЛУ), устройства управления (УУ) и некоторые другие компоненты. Устройство управления выбирает из оперативной памяти команды и данные; данные обрабатываются в АЛУ в соответствии с командами. В современных компьютерах процессор выполнен в виде одной микросхемы и потому называется еще микропроцессором.
В оперативной памяти (ее еще называют ОЗУ – оперативное запоминающее устройство) хранится программа, которую компьютер выполняет в данный момент, и данные, которые в настоящий момент обрабатываются. Модуль оперативной памяти ПК представляет собой несколько микросхем, размещенных на небольшой плате.
Данные в оперативной памяти могут храниться только тогда, когда компьютер работает. Если питание выключить, данные стираются. Для долговременного хранения данных и программ используются накопители: жесткие магнитные диски («винчестеры»), гибкие магнитные диски (дискеты), компакт-диски и др. Сразу после включения питания в ОЗУ нет никакой программы. Однако без программы процессор работать не может. Поэтому каждый компьютер содержит постоянное запоминающее устройство – ПЗУ. Данные в ПЗУ сохраняются и тогда, когда компьютер выключен. После включения процессор сразу начинает выполнять размещенную в ПЗУ программу. А она уже обеспечивает загрузку в ОЗУ других программ с дисков или прочих накопителей.
В некоторых простых компьютерах, например карманных, накопители не предусмотрены, и компьютер постоянно работает под управлением программ, размещенных в ПЗУ.
Кроме процессора, запоминающих устройств и накопителей, компьютер содержит также устройства ввода и вывода информации. Основное устройство вывода – монитор: на нем отображается процесс и результаты работы программ. Для ручного ввода команд и данных используются клавиатура и мышь.
У большинства настольных компьютеров процессор, запоминающие устройства и накопители объединены в одном корпусе, называемом системным блоком. К системному блоку с помощью разъемов, размещенных на его задней стенке, подключаются все остальные устройства.
Компьютер изнутри
Большинство современных ПК основаны на архитектуре, унаследованной от компьютеров IBM PC (персональный компьютер фирмы IBM), выпускавшихся в первой половине 1980-х годов. Их по традиции называют IBM-совместимыми, или просто PC. Основная особенность компьютеров PC в том, что владелец компьютера может сам покупать различные новые компоненты и модернизировать свой ПК или дооснащать его устройствами, производимыми разными фирмами. Благодаря этой особенности, называемой открытостью архитектуры, IBM-совместимые компьютеры и получили такое широкое распространение.
Рассмотрим устройство такого компьютера.
Системный блок содержит, во-первых, системную плату (ее еще называют материнской платой, так как по-английски она обозначается чаще motherboard, чем system board). На системной плате размещены процессор, микросхема ПЗУ, содержащая программу начальной инициализации компьютера, модули оперативной памяти, интерфейсы к накопителям и другим внешним устройствам. Все эти элементы связаны между собой посредством так называемого чипсета (англ. chip set – набор микросхем). Чипсет представляет собой несколько впаянных в плату микросхем и выполняет функции соединителя всех остальных компонентов компьютера. Процессор обычно вставлен в разъем; его можно легко вынуть и заменить другой, более совершенной моделью.
На системной плате также имеется несколько разъемов (слотов) расширения. В них можно вставлять новые компоненты: видеоплаты, звуковые платы, внутренние модемы, адаптеры сети и многое другое.
В корпусе системного блока также размещен блок питания, который преобразует переменное напряжение электрической сети в набор постоянных напряжений, необходимых для питания различных элементов компьютера. В корпусе предусмотрены отсеки для накопителей: жесткого диска (как правило, несъемного), дисководов для дискет и оптических дисков.
Устройства ввода
Клавиатура и мышь – это основные устройства ввода.
Клавиатура компьютера напоминает клавиатуру пишущей машинки. Ее назначение аналогично - набирать текст. Однако в компьютере набираемый текст не печатается сразу на бумаге, а запоминается на диске - запоминающем устройстве, расположенном в основном блоке. Кроме набора текста клавиатура используется для управления компьютером, а также для решения других задач, о чем вы еще узнаете.
Мышь - это небольшая коробочка, с одной, двумя или тремя кнопками на верхней крышке. Для работы с мышью ее надо передвигать по поверхности стола. Компьютер следит за перемещениями мыши и передвигает на экране монитора изображение специального указателя - курсора. Таким образом, передвигая мышь по поверхности стола, вы будете передвигать курсор по экрану монитора.
С помощью мыши вы можете указывать компьютеру на те элементы изображения, с которыми он должен что-либо сделать. Установив курсор на объект, следует нажать одну из кнопок. При этом компьютер узнает, что вы установили курсор на нужный объект.
Для выполнения на компьютере некоторых задач (например, таких как создание графических изображений) мышь даже более нужна чем клавиатура, так как является графическим устройством ввода компьютера.
С помощью звуковых колонок, головных телефонов и микрофона компьютер может общаться с человеком естественным для человека способом.
Сканер относится к периферийным устройствам ввода. С его помощью в компьютер вводится напечатанный на бумаге текст, картинки, фотографии. С помощью сканера можно ввести в компьютер графическое изображение страницы книги с текстом. Компьютер сможет "прочитать" это изображение и преобразовать его в обычный текст. Этот текст впоследствии можно будет отредактировать или отформатировать. Однако чаще всего сканер используется для ввода фотографий.
Джойстик – это специализированное устройство ввода, предназначенное в основном для управления компьютерными играми. Джойстики бывают в виде рычагов с кнопками, руля и педалей, штурвала самолета. Джойстик подключается к специальному игровому порту.
Кроме того, большие массивы информации и программы в компьютер можно вводить со съемных накопителей, по сети и другими способами.
Устройства вывода
Видеоплата относится к устройствам вывода и формирует изображение на экране монитора. Графическая видеоплата (все современные видеоплаты графические, так как отображают на экране монитора не только текст, но и графику) содержит собственную оперативную память (где каждый маленький участок памяти соответствует точке на экране монитора), собственный процессор для выполнения сложных графических вычислений и преобразователь содержимого видеопамяти в видеосигнал. Видеоплата может быть выполнена как отдельное устройство, вставляемое в разъем расширения, или интегрирована в системную плату.
Видеоплата работает в паре с монитором. На экране монитора отображаются процесс и результаты работы программ. Мониторы бывают электронно-лучевые и жидкокристаллические. Мониторы с электронно-лучевой трубкой (ЭЛТ) отличаются крупными габаритами, но зато они дешевы и точнее передают цвета. Черно-белые ЭЛТ-мониторы меньше утомляют глаза и применяются там, где оператор должен весь день провести за компьютером, например в банках и магазинах. Жидкокристаллические мониторы – компактные, дают четкую картинку без геометрических искажений, однако они дороги и имеют некоторые ограничения по выводу изображения. ЖК-мониторы более безопасны для здоровья, чем ЭЛТ-мониторы.
Принтер – печатающее устройство. Позволяет печатать графику и тексты (некоторые принтеры могут печатать на конвертах, самоклеящейся или прозрачной пленке, бумажной ленте, компакт-дисках и др.) Принтеры бывают цветные и черно-белые. Самые простые и дешевые цветные принтеры – струйные: в них чернила разбрызгиваются на бумагу мелкими капельками, сочетание нескольких цветов позволяет получить нужный оттенок.
Лазерный принтер «рисует» изображение лазерным лучом на светочувствительном барабане, который теряет в этих местах электрический заряд и притягивает к себе красящий порошок – тонер. Затем тонер переносится на бумагу, подогревается и расплавляется для закрепления. Лазерные принтеры дороги, но печатают с высокой скоростью. Самые дорогие лазерные принтеры – цветные.
Если требуется печать больших объемов данных с невысоким качеством (например, финансовая информация), используются матричные принтеры, в которых ряд иголочек ударяет по листку бумаги через красящую ленту. В кассовых аппаратах часто используются термопринтеры с бумагой, которая меняет свой цвет при нагревании.
Принтеры подключаются к компьютеру через параллельный порт или USB.
Устройства связи
Аппаратный интерфейс – это технические и программные средства, обеспечивающие связь между разными устройствами компьютера. Параллельный интерфейс позволяет передавать за один раз целый байт или «слово» информации (каждый бит по своему проводу); он применяется для быстрой связи на небольших расстояниях. Последовательный интерфейс за одну посылку передает один бит и в общем случае работает медленнее, но позволяет передавать данные на большие расстояния; кроме того, кабель последовательного интерфейса содержит меньше проводов и потому надежнее. Современные последовательные интерфейсы, такие как USB и IEEE1394, уже превосходят по скорости параллельные, и поэтому вытесняют последние.
В IBM-совместимых компьютерах применяются параллельные интерфейсы IDE (для подключения жестких дисков, приводов компакт-дисков), LPT (принтер, сканер), PCI (шина для подключения плат расширения), AGP (шина для подключения быстродействующих видеоплат); последовательные интерфейсы COM (модем, мышь), USB (мышь, принтер, сканер, web-камера и др.), специальные интерфейсы (клавиатура).
Модем обеспечивает связь двух компьютеров по телефонной линии, преобразуя цифровые данные в аналоговый (звуковой) сигнал и наоборот. Внутренний модем представляет собой плату, вставляемую в разъем расширения на системной плате, внешний модем выполняется как отдельное устройство и подключается к компьютеру через последовательный интерфейс. Чаще всего модемы используются для подключения к Интернету.
Сетевая плата обеспечивает связь компьютеров по локальной сети и включается в разъем расширения на системной плате. Если сервер локальной сети подключен к Интернету, то компьютеры связываются с глобальной сетью через сетевую плату.
Накопители
Жесткий диск (винчестер) – основной вид накопителя, которым оснащаются почти все настольные компьютеры. Способ хранения данных – магнитная запись на твердых дисках, изготавливаемых из металла или стекла и покрытых сверху магнитным слоем. Винчестер обычно состоит из 2-4 дисков, собранных в пакет. Для считывания (записи) с каждой поверхности каждого диска используется собственная магнитная головка. Жесткий диск – наиболее чувствительное к механическим воздействиям устройство. Если работающий компьютер резко ударить или сдвинуть, то можно повредить жесткий диск. Жесткий диск подключается к системной плате по интерфейсам IDE или SCSI.
Дисковод для гибкого диска – накопитель для съемных 3,5-дюймовых дискет. Дискета представляет собой гибкий магнитный диск, заключенный в пластмассовый конверт. Ее емкость – 1,44 Мбайт – уже недостаточна для большинства современных приложений.
Накопитель на оптическом диске – привод компьютерного компакт-диска (CD-ROM) или диска DVD. Обычные приводы только считывают информацию с дисков, но существуют диски и приводы, которые однократно или многократно позволяют записывать информацию. Считывает и записывает информацию лазерный луч. Благодаря приводам CD-ROM слушают звуковые компакт-диски и смотрят записанные на CD фильмы, с помощью приводов DVD смотрят видеофильмы.
Действия, выполняемые компьютером
Компьютер может вводить информацию, обрабатывать, выводить, а также накапливать. Не вдаваясь в детали, отметим, что вся информация хранится в компьютере в виде чисел (даже текстовая, звуковая или графическая).
Устройства ввода преобразуют вводимую информацию в числа. Например, когда вы нажимаете клавиши на клавиатуре, из нее в основной блок передаются числа, соответствующие нажимаемой клавише. Если вводится звуковая информация, она также преобразуется в поток чисел, каждое из которых соответствует амплитуде звукового сигнала в данный момент времени. При вводе изображения при помощи сканера полученный образ хранится в виде чисел, описывающих цвет и интенсивность отдельных точек изображения. При передвижении мыши по поверхности стола направление перемещения мыши и расстояние преобразуются в цифровую форму и передаются в компьютер.
Человеку неудобно работать с цифровой информацией, он предпочитает аналоговую. Например, многие люди привыкли к механическим часам и не покупают электронные с цифровой индикацией, так как им легче определять время по положению стрелок. Компьютер (вернее, устройство обработки информации, входящее в состав компьютера), "любит" иметь дело с числами.
Поэтому получив от человека информацию, после обработки компьютер должен преобразовать ее из цифровой формы в форму, удобную для человека. Устройства вывода выдают человеку готовый результат обработки в виде изображения, звука и т. д.
Что же касается хранения информации, то она хранится в цифровом виде. Это удобно для обработки информации компьютером. Обычный пользователь никогда не имеет непосредственного доступа к информации, хранящейся в устройствах памяти компьютера, поэтому для него не имеет значения формат записанных там данных.
Помимо введенной для обработки информации в компьютере хранится и другой вид данных - программы для работы с информацией. Программы хранятся в виде чисел и представляют собой ни что иное, как инструкции компьютеру по работе с информацией. Программы предписывают компьютеру, какие следует выполнять операции в ответ на действия человека, работающего с компьютером. Как правило, для решения каждой задачи требуется иметь отдельную программу, хотя бывают и универсальные программы, способные выполнять несколько разных задач.
Программы составляются людьми, чья профессия - программисты. Составление программ - чрезвычайно сложная задача, требующая значительной специальной подготовки, больших затрат труда и времени. Программирование "на хорошем уровне" доступно лишь профессионалам высокого класса. Однако пользователям компьютеров не стоит волноваться по этому поводу. В настоящий момент можно купить программу, подходящую для решения практически любой задачи. Для использования компьютера от вас не требуется умения составлять программы, как не требуется и детального знакомства с устройством и принципами работы компьютера.
Системный блок компьютера
Что же скрывается внутри системного блока компьютера? Там находится устройство обработки информации, устройства хранения информации и другие узлы.
Если открыть корпус системного блока компьютера, вы увидите блок питания (Power Supply), большую печатную плату с микросхемами, называемую материнской платой (Motherboard), в которую вставлены платы размером поменьше - контроллеры, а также устройства внешней памяти - накопители на гибких магнитных дисках (FDD или НГМД) и накопители на магнитных (жестких) дисках (HDD или НМД). Внутри корпуса есть также маленький громкоговоритель и много соединительных кабелей.
Устройства ввода/вывода, такие как мышь (Mouse), клавиатура (Keyboard), видеомонитор и принтер (Printer) подключаются непосредственно к материнской плате либо к контроллерам (Controller) - маленьким платам, вставленным в материнскую плату. Аналогично подключаются к материнской плате НГМД, НМД и громкоговоритель, а также кнопки и светодиоды, расположенные на лицевой панели корпуса основного блока.
На материнской плате есть большая микросхема - центральный процессор (CPU или ЦП). Это мозг компьютера. Процессор выполняет всю обработку данных, поступающих в компьютер и хранящихся в памяти компьютера. Обработка выполняется по управлением программы, которая, как я уже писала, также хранится в памяти компьютера. Персональные компьютеры оснащаются центральными процессорами разной мощности (производительности). В зависимости от решаемой вами задачи может потребоваться тот или иной процессор, о чем я еще буду говорить.
Кроме центрального процессора, на материнской плате расположено еще одно важнейшее устройство - оперативная память или оперативное запоминающее устройство (RAM или ОЗУ). ОЗУ имеет относительно небольшой объем - обычно от 1 до 16 мегабайт, однако, как это видно из названия, центральный процессор имеет оперативный (быстрый) доступ к данным, записанным в ОЗУ (на извлечение данных из ОЗУ требуется не более 60-100 наносекунд). Говорят, что данные в ОЗУ имеют малое время доступа.
Почему вся память компьютера не работает так же быстро, как ОЗУ? Тому есть две причины. Во-первых, быстродействующая память дорого стоит. Во-вторых, все данные, хранящиеся в ОЗУ, пропадают при выключении питания компьютера. Устройства памяти типа НМД или НГМД сохраняют данные, даже если компьютер не работает, и могут использоваться для долговременного хранения информации, однако время доступа к данным даже для лучших НМД составляет 5-10 миллисекунд, а для НГМД оно существенно больше.
Память компьютера
ОЗУ и ПЗУ
На материнской плате компьютера есть оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) емкостью несколько мегабайт с малым временем доступа. Эта память используется для временного хранения данных, обрабатываемых центральным процессором. Однако в ОЗУ хранятся не только данные, туда перед запуском должна быть записана программа.
Кроме ОЗУ на материнской плате есть микросхема постоянного запоминающего устройства (ROM или ПЗУ). Данные записываются в ПЗУ один раз при изготовлении микросхемы на заводе и обычно не могут быть изменены впоследствии. В ПЗУ хранятся программы, которые компьютер запускает автоматически при включении питания. Эти программы предназначены для проверки исправности и обслуживания аппаратуры самого компьютера. Они также выполняют первоначальную загрузку главной обслуживающей программы компьютера - так называемой операционной системы.
Наглядно ОЗУ и ПЗУ можно представить себе в в виде массива ячеек, в которые записаны отдельные байты информации. Каждая ячейка имеет свой номер, причем нумерация начинается с нуля. Номер ячейки является адресом (Address) байта.
Центральный процессор при работе с ОЗУ должен указать адрес байта, который он желает прочитать из памяти или записать в память. Разумеется, из ПЗУ можно только читать данные. Прочитанные из ОЗУ или ПЗУ данные процессор записывает в свою внутреннюю память, устроенную аналогично ОЗУ, но работающую значительно быстрее и имеющую емкость не более десятков байт.
Процессор может обрабатывать только те данные, которые находятся в его внутренней памяти, в ОЗУ или в ПЗУ. Все эти виды устройства памяти называются устройствами внутренней памяти, они обычно располагаются непосредственно на материнской плате компьютера (внутренняя память процессора находится в самом процессоре).
Память на магнитных дисках
Любой компьютер (предназначенный для серьезной работы) оснащен так называемыми устройствами внешней памяти. К этим устройствам относятся в первую очередь накопители на гибких магнитных дисках (НГМД) и накопители на жестких магнитных дисках (НМД).
Устройства внешней памяти, как я уже говорила, предназначены для долговременного хранения информации. НГМД и НМД относятся к дисковым магнитным устройствам памяти, так как информация в этих устройствах записывается на вращающихся дисках, покрытых магнитным материалом, напоминающем покрытие лент обычных аудио- и видеокассет. И хотя по своему составу магнитное покрытие, используемое в дисковых накопителях, отличается от покрытия обычных бытовых магнитных лент, в них используется аналогичный принцип записи информации.
В обычных бытовых магнитофонах на магнитную ленту записывается аналоговый сигнал непосредственно с микрофона, проигрывателя пластинок, компакт-дисков или другого источника. Компьютер записывает на магнитные диски биты информации. Если надо записать несколько байт данных, все биты этих байтов записываются последовательно на одну дорожку.
Дорожки образуют на магнитных дисках концентрические круги. Блок специальных магнитных головок перемещается по радиальной оси к центру или от центра диска, прочерчивая по поверхности диска воображаемые круги. Эти круги и называются дорожками или цилиндрами.
Компьютер может произвольно устанавливать блок магнитных головок на любую дорожку диска, однако сами данные на дорожке просматриваются компьютером последовательно по мере вращения диска.
Конструктивно НГМД выполнен таким образом, что вы можете менять установленные в нем магнитные диски. Такие сменные магнитные диски называются гибкими магнитными дисками или флоппи-дисками (их также называют дискетами) и расположены в специальном картонном конверте, защищающем их от повреждения. Кстати, пусть название "гибкие диски" не вводят вас в заблуждение - с такими дисками надо обращаться осторожно и ни в коем случае не изгибать их!
Флоппи-диски нельзя подвергать нагреву, располагать вблизи сильных электромагнитных полей (понятно почему - информация будет стерта). Для лучшей сохранности данных старайтесь держать дискеты подальше от сильных магнитов и видеомонитора. Нельзя также касаться пальцами поверхности диска, так как вы можете загрязнить ее жиром, который всегда есть на коже.
На верхнюю поверхность дискеты обычно наклеивается этикетка, на которой вы можете отметить, какие программы или данные находятся на дискете. Для отметок на этикетке дискеты лучше всего использовать мягкий простой карандаш или фломастер, но не шариковую ручку, так как она может оставить вмятины и испортить дискету. Если вы стираете старое обозначение с этикетки дискеты ластиком, следите за тем, чтобы крошки ластика не попали в прорезь для магнитных головок. В противном случае вы можете повредить не только дискету, но и НГМД.
Старайтесь держать дискету в специальном бумажном пакетике, в котором она продается. Не следует класть дискету без пакетика на стол или рабочие бумаги, так как пыль с поверхности стола или бумаг может попасть на поверхность магнитного диска и это приведет к ее повреждению. Я также не рекомендую курить в помещении, где установлен компьютер, пепел от сигарет может послужить причиной преждевременного выхода из строя дискет или НГМД.
В настоящее время используются флоппи-диски двух типов - диаметром 5,25" и 3,5". В зависимости от конструкции диска и материала магнитного покрытия вы можете записать на флоппи-диск от 360 Кбайт до 2,88 Мбайт данных. Больше всего распространены флоппи-диски диаметром 3,5" и емкостью 1,44 Мбайт, диаметром 5,25" и емкостью 1,2 Мбайт, а также диаметром 5,25" и емкостью 360 Кбайт.
Емкость флоппи-дисков можно определить из обозначения на коробке. Приведем обозначение для встречающихся чаще всего дискет:
| Обозначение | Диаметр флоппи-диска, дюймы | Емкость флоппи-диска, Кбайт |
| 5.25" 2S/2D | 5,25 | 360 |
| 5.25" 2S/HD | 5,25 | 1200 |
| 3.5" 2S/2D | 3,5 | 720 |
| 3.5" 2S/HD | 3,5 | 1440 |
Дискеты диаметром 5,25" и разной плотностью внешне практически ничем не отличаются друг от друга, за исключением того что у дискет емкостью 360 Кбайт отверстие для вращающегося вала имеет окантовку по краям. У дискет емкостью 1200 Кбайт (или как принято говорить, емкостью 1,2 Мбайт) такой окантовки нет.
Емкость дискет диаметром 3,5" легко определить по внешнему виду, так как у дискет емкостью 1,44 Мбайт (1440 Кбайт) есть специальное отверстие для обозначения емкости. Дискеты емкостью 720 Кбайт такого отверстия не имеют.
Данные, записанные на дискете, можно защитить от случайного стирания или перезаписи. В дискете диаметром 5,25" для этого надо заклеить отверстие защиты от записи при помощи специальной полоски. Набор таких полосок продается вместе с дискетами. В дискете диаметром 3,5" для защиты от записи есть специальная крышечка. Вы можете с ее помощью закрыть отверстие, защитив таким образом записанные на дискете данные.
Дискеты надо вставлять в прорезь НГМД осторожно, при этом они должны вставляться таким образом, чтобы прорезь для магнитных головок была направлена внутрь НГМД, а прорезь защиты от записи (или отверстие защиты от записи в дискетах диаметром 3,5") находилась слева. При этом этикетка должна быть наклеена сверху. Если вы вставите дискету неправильно, это может привести к повреждению НГМД.
В накопителях НМД используется сразу несколько дисков с магнитным покрытием, вращающихся на общем валу. Так же как и в НГМД, для записи данных на диски используется блок магнитных головок, причем данные записываются на обе поверхности дисков. Однако в НГМД магнитные головки касаются поверхности флоппи-дисков, а в НМД парят очень близко над поверхностью. Поэтому, в частности, а также потому что сами диски более жесткие механически, емкость НМД существенно выше и составляет сотни, а то и тысячи Мбайт.
По сравнению с НГМД время доступа к данным в НМД существенно меньше. Это связано с тем, что скорость вращения дисков в НМД выше, чем скорость вращения флоппи-диска в НГМД.
Накопители НМД есть практически в каждом персональном компьютере. В настоящее время это самое распространенное устройство, предназначенное для долговременного хранения данных.
Лазерные дисковые накопители
Все шире используются лазерные дисковые накопители. Лазерные накопители отличаются значительной емкостью (650 Мбайт и более), однако обычно обладают худшим быстродействием по сравнению с НМД. Так же как и в НГМД вы можете менять диски с информацией, однако емкость такого "флоппи-диска" значительно больше, не говоря уже о значительно большей надежности хранения данных. Размеры лазерного и флоппи-диска примерно одинаковы.
Не вдаваясь в детали отметим, что существуют три разных типа лазерных накопителей.
Первый тип позволяет только читать лазерные диски, похожие на обычные компакт-диски CD. Эти накопители работают как сменное ПЗУ и называются CD-ROM. Компакт-диски для накопителей CD-ROM готовятся с помощью специального оборудования стоимостью в тысячи долларов, однако стоимость самих компакт-дисков (без учета стоимости информации, записанной на диске) ничтожна. Накопители CD-ROM стоят порядка 200-300 долларов, что сравнительно немного. Они обеспечат вам доступ к значительным объемам данных, не говоря уже о том, что такие накопители позволяют проигрывать обычные звуковые компакт-диски через головные телефоны или звуковое оборудование, подключенное к компьютеру.
Второй тип лазерных накопителей позволяет записывать информацию на лазерный диск только один раз. Это так называемые WORM-накопители. Их удобно использовать для работы с большими объемами редко изменяющейся, но пополняющейся информации, такой как, например, каталоги больших библиотек.
Самый удобный, но и самый дорогой тип лазерных накопителей - накопители с перезаписью. При емкости порядка 600 Мбайт и быстродействии, сравнимом с быстродействием НМД, стоимость таких накопителей может достигать несколько тысяч долларов. Однако высокая надежность и возможность смены дисков с данными делают их весьма привлекательными, если необходимо работать с очень большими объемами данных.
Накопители на магнитной ленте
Нельзя обойти вниманием и такой тип внешних устройств памяти, как накопители на магнитной ленте или стримеры. По своему принципу действия эти устройства напоминают бытовые кассетные магнитофоны. Чаще всего стримеры используют для резервного копирования содержимого НМД, что позволяет избежать потери данных при выходе НМД из строя. Самые хорошие стримеры позволяют записать на одну кассету с магнитной лентой до 2 Гбайт информации, однако из-за высокой стоимости таких стримеров больше распространены стримеры с кассетами, рассчитанными на запись 150 или 250 Мбайт данных.
Иерархия памяти в персональном компьютере
Подводя итог сказанному, отметим иерархичность памяти компьютера. Непосредственно в центральном процессоре расположена очень быстродействующая память небольшого размера (десятки байт). На материнской плате есть несколько более медленная память ОЗУ и ПЗУ емкостью порядка нескольких мегабайт (емкость ПЗУ обычно составляет сотни килобайт). И, наконец, к компьютеру подключаются относительно медленные устройства внешней памяти, способные хранить тысячи мегабайт данных. В приведенной ниже таблице отражены приблизительные характеристики основных типов запоминающих устройств, используемых в персональных компьютерах.
| Устройство | Емкость, Мбайт | Среднее время доступа к данным, мсек |
| ОЗУ | 1-32 | 0,00005-0,0001 |
| НМД | 40-3000 | 5-25 |
| НГМД | 0,36-2,88 | 100-200 |
| CD-ROM | 600-1000 | 200-700 |
| Лазерный диск с перезаписью | 120-650 | 17-300 |
| | | |
| Стример | 60-2500 | 5-25 мин |
Центральный процессор принципиально не имеет непосредственного доступа к внешней памяти. Для того чтобы записать данные на диск, процессор должен поместить их вначале в ОЗУ, откуда они при помощи специальной аппаратуры компьютера будут переписаны на дорожки диска. Данные, читаемые с диска, также вначале помещаются в ОЗУ, и только после этого центральный процессор может получить к ним доступ.
Иерархическое построение памяти компьютера позволяет снизить стоимость подсистемы памяти компьютера, так как те данные, которые нужны чаще, хранятся в быстродействующей (и более дорогостоящей) памяти, в то время как большой объем редко используемых данных можно хранить в относительно дешевой внешней памяти.
