Memoria externa

Memoria externa

A treia componenta din categoria dispozitivelor periferice dar nu mai putin importanta fata de celelalte  o reprezinta memoria externa .

Memoria externa este o memorie de arhivare, ceea ce înseamna ca asigura stocarea datelor preluate din mediul extern pe o perioada de timp nedeterminata si în volume semnificative. Se poate spune ca memoria de arhivare este cea care asigura forma de stocare suplimentara a datelor din sistemul de calcul. Tot în memoria externa sunt stocate si programele cu ajutorul carora se realizeaza prelucrarea datelor. În comparatie cu memoria interna, memoria externa este:

nevolatila.

cu acces pozitional.

cu timp de acces mai mare.

cu viteza de treansfer mai mica.

cu cost mai mic.

cu capacitate mult mai mare.

este o memorie read-write.

are densitate de memorare variabila de la un echipament la altul si de la un suport la altul.

Memoria externa este caracterizata (ca si memoria interna) de doi parametrii:

capacitate

viteza de transfer.

Performantele memoriei externe reprezinta o caracteristica foarte importanta a unui PC , la fel de importanta ca si cele ale microprocesorului sau a memoriei interne.

La alegerea unui PC, caracteristicile memoriei externe sunt necesare a fi precizate pe când celelalte dispozitive periferice (tastatura, monitor) sunt subîntelese.

Memoria externa poate fi pe suport magnetic sau pe suport optic.

Memoria externa pe suport magnetic este reprezentata de:

discuri flexibile (dischete)

discul fix (hard discul)

Tehnica de memorare bazata pe proprietati magnetice este asemanatoare tehnicii de realizare a înregistrarilor de sunet de pe banda magnetica. Spre deosebire de sunet, care este un semnal analogic, informatia memorata în calculator este digitala (formata din siruri de biti 0 sau 1).

Materialul magnetic se depune pe suprafata suportului fizic de memorare sub forma unor matrici de puncte care pot fi sau nu magnetizate. Fiecare bit de informatie reprezinta starea magnetizat/nemagnetizat a punctului respectiv Pentru a înregistra informatia, se utilizeaza un dispozitiv numit cap de citire-scriere, prin care circula un curent electric. Variatia curentului electric în capul de citire-scriere genereaza un câmp electromagnetic ce magnetizeaza stratul magnetic depus pe suportul de informatii.     La citire are loc procesul invers. Câmpul magnetic al punctelor din stratul magnetic induce în capul de citire-scriere un curent electric variabil. Acest curent furnizeaza informatia memorata în stratul magnetic.

Trebuie sa facem distinctia: unitatea de disc este dispozitivul care gestioneaza discul, iar discul este suportul de memorare.

Discurile flexibile pot fi întâlnite în doua variante, dupa dimensiunea lor. Astfel exista discuri flexibile de 5 1/4 inches ce pot memora pâna la 1,2 Mb si discuri flexibile de 3 1/2 inches ce pot memora 1.44 Mb. 

În ultima perioada de timp se întâlnesc numai discuri de 3 1/2 inches deoarece prezinta o siguranta mai mare în pastrarea informatiilor si o densitate de memorare mai mare fata de cele de 5 1/4”, acestea din urma nu se mai produc de mult.

Memorarea informatiilor se face  pe aceste tipuri de memorie externa pe piste. O pista este un sector de cerc cu centru în centru discului. Pistele pe care se înregistreaza informatia sunt cercuri concentrice. Fiecare pista este divizata într-un numar dat de sectoare.

În privinta vitezei de transfer, ambele tipuri de discuri sunt considerate lente în comparatie cu necesitatile uzuale ale unui PC. Viteza medie de transfer se situeaza în jurul valorii de 20 Kb/secunda.

Citirea sau scrierea informatiilor  de pe discheta se face cu ajutorul unui dispozitiv instalat în calculator , numit unitate de discheta (FDD - Floppy Disk Driver)

Cel mai important dispozitiv al memoriei externe a unui PC îl reprezinta discul fix, numit în engleza hard-disc. Acest disc se afla montat în interiorul unitatii centrale si nu poate fi detasat de calculator.

Pe un volum de disc, informatia se memoreaza pe fetele active, adica pe acele fete ale placilor circulare care sunt acoperite cu substanta magnetica de memorare. Un volum de disc format dintr-o singura placa circulara are doua fete active, iar la volumele cu mai multe placi se scad cele doua fete exterioare. Numarul fetelor active este o constanta constructiva a pachetului de discuri. Suprafata fiecarei fete active este divizata în coroane circulare, concentrice, numite piste. Acestea reprezinta suprafetele pe care se realizeaza efectiv memorarea informatiei. Pentru accesul la informatia memorata este necesar sa existe posibilitatea de pozitionare a capetelor de citire-scriere pe fiecare pista. Numarul de piste este dat de numarul de pozitionari distincte care pot fi realizate de catre un cap de citire-scriere de-a lungul razei placii circulare. Volumele cu mai multe placi circulare au acelasi numar de piste pe fiecare fata activa. Informatia se memoreaza în lungul unei piste a discului, existând o pozitie initiala marcata fizic. Pe fiecare pista este memorat acelasi numar de caractere, indiferent de lungimea pistei. În cazul discurilor cu mai multe placi circulare, pentru a usura identificarea unei piste, se introduce notiunea de cilindru. Un cilindru este format din toate pistele care au aceeasi raza de pe toate fetele active ale discului. Cilindrii se numeroteaza începând de la exterior spre interior. Numarul de piste reprezinta a doua constanta constructiva a discului. Fiecare pista este împartita în mai multe sectoare. Sectorul reprezinta unitatea adresabila a discului. Toate pistele unui cilindru contin acelasi numar de sectoare. Pozitionarea la începutul sectorului se face prin rotirea volumului de disc prin fata capetelor de citire-scriere. Sectorul este unitatea de schimb de informnatie cu memoria interna. Pe parcursul schimbului de informatie, discul se roteste cu aceeasi viteza prin fata capetelor de citire-scriere. Numarul de octeti care se pot memora într-un sector al discului este fix, indiferent de pozitia sectorului pe disc.  

Capacitatea unui disc se obtine prin produsul dintre numarul de octeti din sector, numarul de sectoare, numarul de piste si numarul de fete active. Informatia este organizata pe disc pe trei nivele de acces:

cilindrul.

pista dn cilindru.

sectorul de pe pista.

Mecanismul de acces la informatie este realizat de capetele de citire-scriere. Accesul la informatia memorata pe discurile magnetice se face prin pozitionarea capetelor de citire scriere în dreptul sectorului dorit de pe pista si cilindrul cerut, concomitent cu miscarea de rotire a volumului de disc.

Hard diskurile au capacitati variabile de la 40 MB (unitatile foarte vechi, fara sa pomenim de cele “de muzeu”) si pana la 160 GB. De fapt, factorul determinant in realizarea unei capacitati cat mai mare este si factorul de adresare, pe 16 sau 32 de biti, denumit FAT (File Allocation Tables). La FAT 16, capacitatea maxima posibila la un hard disk este de 2,1 GB (solutia – trecerea la FAT 32). O alta piedica, de aceasta data tinand de BIOS, este de 8,4 GB. Aici intervine INT 13 din BIOS, un parametru ce nu permite dimensiuni mai mari de 8,4 GB (solutia – modificarea parametrului sau update de BIOS). La FAT 32, capacitatea maxima este de cativa terabytes, deci indeajuns (si inca destul) de mare.

De fapt, la FAT 16 dimensiunea clusterelor hard diskului este de 32 KB, iar la FAT 32 este de 4 KB. Astfel se pierde mai putin spatiu la formatul FAT 32. Sa ma explic: sa zicem ca avem un fisier de 33 KB. La o partitie FAT 16 se ocupa doua clustere a cate 32 de KB, adica unul cu 32 de KB si altul cu 1 KB (in total cei 33 KB ai fisierului).Totul e OK, dar se pierd astfel 31 de KB din clusterul 2. La FAT 32, fisierul nostru de 33 KB va ocupa 33 : 4 = 8 rest 1, deci se vor folosi 9 clustere a cate 4 KB => 9 * 4 = 36 de KB ocupati. Deci un fisier de 33 de KB va ocupa 64 de KB pe o partitie FAT 16 si 36 de KB pe o partitie FAT 32 => 64 – 36 = 28 de KB castigati prin trecerea de la FAT 32 la FAT 16. Cum intr-un hard disk nu sunt doar cateva fisiere de acest gen, ci o multime, va dati seama de spatiul castigat (in jur a vreo 200 MB la un hard-disk de 2,1 GB) prin trecerea la FAT 32.

Exista, de asemenea, mai multe moduri de transfer.

Astfel, la hard - diskurile conectate pe portul IDE:

PIO 4 : 22 MB/s;

UDMA 33: 33 MB/s;

UDMA 66 (UDMA 2) : 66 MB/s;

UDMA 100 : 100 MB/s;

UDMA 166 : 166 MB/s.

Mai exista pe unele placi de baza mai noi si controlleri RAID sau interfete SCSI (Scazi). Si acestea sunt folosite pentru conectarea hard-diskurilor, dar in principal la NetWork Servere (servere de retea).

Un factor determinant in performanta unui HDD este si viteza de rotatie a platanelor sale. Ea variaza de la 4400 rpm (la unele unitati Quantum, destul de rare) si pana la 15000 de rpm(la unele Hard - Diskuri Maxtor pt. servere).

Vitezele uzuale sunt de fapt 5400 si 7200 rpm, mai rar 10000 de rpm la hard-diskurile Quantum Atlas 10 K II destinate serverelor.

Principalii producatori de hard diskuri in ziua de azi sunt Maxtor, Western Digital, Seagate, Quantum (pana nu demult, pentru ca a fost cumparat de Maxtor), si IBM (ultimul fiind Fujitsu, care insa a renuntat acum putin timp la a mai produce hard – diskuri).

Memoria externa pe suport optic este reprezentata de :

CD ROM

CD Writer

DVD

Compact discul constituie un alt suport de memorie externa cu caracteristici superioare fata de discurile flexibile . CD-ROM-ul (Copmact Disc Read Only Memory) reprezinta suportul de memorie in plina ascensiune datorita facilitatilor deosebite pe care le prezinta, atât in ce priveste tehnologia avansat de fabricatie, cat si in ce priveste modul de organizare si de accesare a informatiilor. Stocarea si accesarea datelor de pe CD-ROM-uri, se realizeaza prin mijloace optice cu o viteza mult mai rapida, care reduc numarul de componente mecanice si maresc fiabilitatea suportului.

Istoria CD-ROM-urilor nu este prea îndepartata de zilele noastre. Preocuparile in acest domeniu se remarca indeseobi dupa anul 1980, in urma unei intelegeri intre renumitele companii Philips si Sony. Pana la aceasta data fiecare dintre cele doua companii realizase, dupa propriile conceptii si tehnologii, anumite variante de CD-ROM-uri insa abia in anul 1982, ca urmare a intelegerii stabilite, acestea au definitivat standardul actualelor CD-ROM-uri.Discurile CD-ROM si discurile CD-audio sunt asemanatoare (unii spun identice) dar in acelasi timp sunt si diferite unele fata de altele. Ele sunt identice ca suport, ca principiu de citire, si ca marime si format fizic,insa difere din punct de vedere al continutului informational si al unitatilor hard pentru inregistrare si redare.Un CD-audio, introdus insa intr-o unitate hard de CD-ROM,va putea fi citit si redat fara probleme.

Principalele caracteristici de performanta ale unitatilor de CD sunt :

• capacitatea de sctocare ;
• timpul de acces ;
• rata de transfer ;
• viteza de lucru.

Capacitatea de stocare la un CD este de 650 MB, fiind cu mult mai superioara floppy-discului dar la concurenta cu HD.

Timpul de acces reprezinta, ca si la HD, durata de timp ce se consuma din momentul emiterii unei cereri de citire sau scriere si pana in momentul când începe efectiv operatia respectiva. Acest parametru se masoara in milisecunde si este mai mare ca la HD, fiind cuprins, in medie, intre 100 ms. si 400 ms. iar la cele mai moderne scade sub 100ms.Astfel in timp ce la hard disk-uri timpul de acces se situeaza sub 20 milisecunde , la CD-ROM-uri timpul de acces nu scade cu mult sub 100 milisecunde .Timpul mare de acces se explica, in primul rand, prin faptul ca la fiecare accesare CD-ul trebuie adus la o anumita viteza de rotire, in timp ce hard disk-ul are o viteza de rotatie constanta, iar in al doilea rand capul de citire, la unitatea CD, este ceva mai greu ca la hard disk, continand mai multe elemente (laserul,fotocelula, unitatea de focalizare s.a.), iar manevra acestuia cere mai mult timp. Din acest punct de vedere unitatile CD se afla in curs de perfectionare.

Rata de transfer se refera la cantitatea de informatie ce se transfera intr-o secunda si poate fi cuprinsa intre 150KB/s (la primele tipuri de unitatide CD-uri) si peste 3000 KB/s (la unitatile moderne). Rata de transfer depinde, in primul rand de timpul de acces si de viteza de lucru a unitatii CD.

Viteza de lucru reprezinta un parametru care influienteaza direct rata de transfer si timpul de acces si se stabileste in raport cu primul tip de unitate CD numit single-spid, care lucra cu un transfer de 150KB/secunda si fata de care s-au dezvoltat apoi viteze de 2xSpeed, de 4xSpeed, de8xSpeed s.a.m.d. ajungandu-se in prezent pana la 24x, pentru care ar corespunde, cel putin teoretic, unei rate de transfer de 300KB/s.

Desi mult superior fata de Floppy-disk, CD-ul prezinta si unele dezavantaje. Astfel, pe langa timpul de acces mai mare si rata de transfer mai mica fata de HD, un alt dezavantaj principal al unitatii CD este acela ca unitatile CD-ROM nu pot scrie CD-uri (tocmai de aceea se numesc CD-ROM-uri (Compact Disk – Read Only Memory).

Rolul scrierii de CD-uri ii revine unei alte unitati, denumite CD-R/RW (CD-Writer/ReWriter), care poate atat scrie, cat si citi CD-uri. Unele CD-Writere mai vechi puteau doar scrie CD-uri , si nu rescrie sau citi.

DVD-ROM

DVD-urile sunt unitati de mare capacitate, (uzual 4,7 GB), ce sunt construite pentru a stoca filme de lunga durata la o calitate deosebita.

Desi capacitatea de stocare a unui CD-ROM este semnificativa, multe programe si jocuri incep sa aiba dimensiuni din ce in ce mai mari; au aparut deja enciclopedii sau programe pe 4-5 CD-ROM-uri. Problema aceasta este rezolvata prin aparitia DVD-ROM-ului, urmatorul pas dupa compact disc.

DVD-ul va fi foarte important pentru utilizatorii computerelor pentru ca va fi folosit pentru cele mai mari si mai interesante jocuri, pachete de programe si filme.

Tehnologia DVD va inlocui,probabil,casetele video care exista la ora actuala pe piata. Un disc DVD arata ca un CD obisnuit,dar punctele purtatoare de informatie binara (0 si 1) sunt mult mai mici si mai apropiate unele de altele.Asa ca in loc de 650 MB de informatie care pot fi stocati pe un CD, un DVD poate stoca acum pana la 4,7 GB.

Spre deosebire de CD,un DVD poate avea doua fete pe care sa se inregistreze informatie,asa ca intorcandu-l se mai pot citi inca 4,7 GB de informatie.Iar pe viitor discul va avea mai multe straturi in interior astfel ca va putea stoca peste 15 GB - sufficient pentru cel mai mare program imaginabil.

Primele discuri DVD-ROM sunt instructive-deconectante si discuri cu jocuri.Acestea folosesc capacitatea suplimentara pentru a adauga mai multe segmente de informatie video si audio si pentru a face ca toate fragmentele multimedia sa arate si sa sune mai bine decat CD-ROM-urile standard.

Unitati DVD-ROM

Pentru a rula un DVD , este nevoie de o unitate DVD-ROM – Ea arata la fel ca unitatea de CD-ROM, dar are doua lasere: unul pentru citirea CD-urilor clasice,iar celalalt pentru discuri DVD. Dupa ce am instalat o unitate DVD-ROM in PC, el va putea sa citeasca orice tip de CD - fie el vechi sau mai nou.

Înregistrarea unui DVD

Ca si la CD-ROM-uri, exista DVD-ROM-uri pe care se poate scrie informatie, dar si DVD-ROM-uri pe care se poate inscriptiona informatie si se poate sterge si apoi rescrie o alta informatie. Se pot folosi acestea pentru a degrava hard discul de un numar urias de fisiere sau pentru a stoca temporar imagini video si muzica.

Istoric

În anii 1990 Phillips a colaborat Coorporatia japoneza Sony pentru a crea un disc digital versatile (Digital Versatile Disk) care sa aiba o capacitatea mai mare de stocare a informatie decat CD-ul.Alte firme nu au acceptat standardul propus de inginerii de la Phillips si Sony.Producatori DVD-ului au optat totusi pentru un alt standard si alianta Phillips-Sony a acceptat sa licentieze rezultatele cercetarilor consortiului global.