Поточна версія на 14:54, 25 травня 2014

Denumirea proiectului

Memorii externe pe benzi si discuri magnetice.Memorii externe pe discuri optice

Autorul proectului

Burlac Madlena , eleva clasei a X-a ,,B" ,L.T. ,,Ștefan cel Mare și Sfînt"
http://elevliceutaraclia28.blogspot.com/

Tema cercetarii

Memorii externe pe benzi, discuri magnetice și pe discuri optice

Ipoteza de studiu

Memoria externa a unui calculator electronic este tot atât de importanta si necesara ca si memoria interna, având rolul de a pastra informatiile (programe si date), pe o durata nedeterminata. Pentru orice calculator, memoria externa 141n1318b constituie o completare si o extindere a memoriei interne, prezentând doua particularitati deosebite fata de memoria interna si anume:

† este practic nelimitata ca volum;

† nu este volatila, informatiile ramân stocate pe o durata nedeterminata.

Datorita acestor avantaje, memoria externa este absolut necesara pentru stocarea si pastrarea unor volume foarte mari de informatii, în vederea utilizarii lor ulterioare.

La calculatoarele personale memoria externa 141n1318b este constituita din doua tipuri de discuri:

† discul flexibil si discul fix

† discul optic (CD-ROM - Compact Disk Read Only Memory, CD-WORM - Write Once Read Many, DVD - Digital Versatile Disc).

Trebuie facuta distinctie între floppy-discurile si hard discurile ca suporti de memorie externa, si unitatea fizica ce asigura rotirea si scrierea/citirea acestor suporti.

Scopul studiului

Scopul studiului este de a înţelege mai bine importanța și rolul memoriilor externe pe benzi, discuri magnetice și pe discuri optice

Rezultatele cercetării

1.Discheta - Discul flexibil (floppy-disk-ul) Discul flexibil sau floppy-disk-ul reprezinta suportul de memorie externa întâlnit la toate calculatoarele personale. El este confectionat dintr-o folie de plastic flexibil acoperita cu un strat de material feromagnetic si introdus într-un suport de protectie (plic, caseta). În prezent la calculatoarele personale sunt utilizate discuri standard floppy.
1 - fanta de protectie fizica;

2 - fanta de fixare si antrenare;

3 - discul propriu-zis;

4 - fanta pentru scriere/citire;

5 - suport de protectie (plic sau caseta);

6 - fanta - început fizic de pista.

 Floppy disk-ul de 3,5

Informatiile sunt înregistrate pe aceste discuri în format standard, pe piste. Pistele sunt cercuri concentrice, care în functie de tipul si caracteristicile discului, pot fi în numar de 40 sau 80, toate având aceeasi capacitate. Pentru cresterea vitezei de lucru, dar si pentru prevenirea abandonarii totale a unui floppy-disk partial deteriorat, pistele au fost împartite în sectoare. Un sector nu este altceva decât un segment de pista. Numarul lor poate fi de 9, 18 sau chiar mai mult depinzând de caracteristicile discului.

Notatii: DS = dubla fata (Double Sided); SD = simpla densitate (Simple Density); DD = dubla densitate (Double Density); HD = înalta densitate (High Density). Evident, floppy - discul este lent fata de hard-disk. De exemplu, pentru un disc DS-HD, viteza de transfer se situeaza în jurul a 20 Kb pe secunda.
Înainte de prima utilizare orice discheta trebuie formatata. Prin operatia de formatare se realizeaza urmatoarele: † initializarea discului din unitatea specificata la un format standard acceptat de catre sistemul de operare † analiza întregii suprafete a discului pentru detectarea eventualelor clustere (zone de alocare a spatiului pe disc) defecte, pe care le marcheaza ca indisponibile în tabela de alocare a fisierelor (FAT) † crearea directorului radacina † crearea tabelei de alocare a fisierelor (File Alocation Table - FAT) a tabelei ROOT, Directory (directorul radacina) si BOOT (zona în care se pot gasi adresele programelor de încarcare a sistemului de operare).
În urma formatarii discului sunt definite si etichetate pistele si sectoarele necesare pentru identificarea rapida a oricarei informatii. Pozitia unui fisier pe disc este indicata de tabela de alocare, care este încarcata la înscrierea informatiilor în fisiere, tinând seama si de etichetele de pista/sector definite în urma formatarii. Cu toate ca discurile de 3,5" - l,44 Mb sunt foarte utile, se dovedesc neîncapatoare pentru aplicatiile de ultima ora. Pentru a depasi acest handicap, a fost creat un nou standard pentru dischetele de 3,5" cu o capacitate de stocare de 80 de ori mai mare (120 Mb). Noua tehnologie poarta numele de LS-120 si a fost elaborata prin colaborarea dintre 3M, Compaq, Matsushita si OR Technology. În realizarea noului suport au fost combinate tehnologiile optice si magnetice consacrate.

2. Hard-disk-ul Hard-disk-urile (figura 2 ) sunt denumite si discuri fixe, dure, rigide sau Winchester (dupa tehnologia primei firme constructoare). Sunt formate din mai multe discuri (placi) asemanatoare celor flexibile, însa confectionate dintr-un material mai dur si fixate pe un ax comun. Prin rotire, sistemul permite scrierea/citirea concomitenta a informatiilor de pe pistele situate pe aceleasi generatoare. Placile numite si platane sunt acoperite cu un material feromagnetic si încorporate într-o caseta de protectie. Denumirea de disc fix, atribuita initial, a avut în vedere faptul ca acesta se fixeaza în interiorul calculatorului si nu poate fi detasat de catre un utilizator obisnuit. În ultimul timp însa, aceasta denumire a devenit improprie deoarece au fost create si hard discuri care pot fi cu usurinta conectate si deconectate în/din exteriorul calculatorului prin porturile de intrare/iesire ale acestuia.
Principalele caracteristici ale hard discului se refera la:
† capacitatea de stocare a informatiilor sau de manipulare a datelor - PC Data Handling , care depinde de numarul placilor ce compun hard discul si de tipul discului; † timpul de cautare (seek time); † rata de transfer a hard-discului {media rate); † numarul de rotatii/minut (rpm) † cantitatea memoriei cache.
Aceste caracteristici îsi pun amprenta asupra performantelor sistemului de calcul în ansamblul sau. Printre factorii care influenteaza performanta unui hard-disk se numara întârzierile mecanice. Întârzierea mecanica este handicapul pe care orice producator cauta sa-l limiteze si pe care utilizatorul îl are în vedere atunci când opteaza pentru un tip de hard-disk. Aceasta importanta rezida din faptul ca valorile înregistrate de întârzierile mecanice sunt de peste o suta de ori mai mari decât cele electronice (acestea fiind asociate sistemului de date)
Întârzierile mecanice se refera la:
† timpul de cautare (ce reprezinta o masura a vitezei cu care hard discul îsi deplaseaza capetele de citire/scriere la o anumita locatie); † întârzierea generata de rotatia discului (timpul necesar pentru ca sectorul dorit sa ajunga în dreptul capului de citire/scriere, dupa ce acesta s-a pozitionat pe pista respectiva). Viteza de rotatie a discului sau numarul de rotatii pe minut este esentiala, ea mai poarta si numele de spindle speed (Spindle = arbore sau ax, în engleza). Una dintre particularitatile hard discurilor este aceea ca este utilizata în mod constant o singura viteza de rotatie: 3600, 3880, 4500, 5200, 5400, 7200 rpm. Cu cât rotatia este mai mica cu atât întârzierile datorate pozitionarii mecanismelor fizice sunt mai mari. Astfel, viteza de rotatie are un impact direct asupra: † asteptarii generate de miscarea de rotatie; † asupra ratei de transfer a discului.
Rata (medie) de transfer a hard discurilor reprezinta viteza cu care sunt transferate datele catre si dinspre platan (mediul propriu-zis de stocare). Este masurata în MB/sec. La ultimele modele de hard discuri, se constata o crestere a ratei de transfer pe masura ce pistele sunt mai îndepartate de diametrul interior al platanului, respectiv mai apropiate de cel exterior. Aceasta se datoreaza tehnicii de "înregistrare zonala".
Capacitatea de înregistrare pe suportul de stocare este determinata de densitatea de platan. Parametrii care reflecta aceasta stare de lucruri sunt:
† numar de piste/inch (track per inch sau tpi - reprezinta numarul de piste care pot încape într-o zona cu dimensiune de 1 inch); † biti/inch (bpi - defineste cantitatea de biti ce pot fi scrisi pe o distanta de 1 inch, de-a lungul unei piste de pe suprafata hard discului). Rata la care datele sunt scrise si citite pe disc (rata de transfer a discului) este dependenta de viteza de rotatie (rpm) si de densitatea datelor pe hard disc (bpi). În acest sens chiar si un hard disc cu 5200 rpm este limitat la o rata de transfer de maximum 9-10 Mb/secunda. Datele transmise prin cablul IDE, de la hard- disk la interfata sistemului gazda, sunt sub influenta unor factori care pot afecta performanta acestuia, asa cum este capacitatea de manipulare a datelor. Acest factor nu este direct dependent de hard-disk, ci de: † "sisteme de cache" utilizate de unele aplicatii (de exemplu, Smartdrive, drivere sistem de acces pe 32 biti etc); † capacitatea memoriei RAM/memoriei cache si viteza la care aceasta lucreaza; † microprocesor si viteza acestuia; † functiile sistemului BIOS (tipologiile moderne de BIOS-uri care includ functii speciale pentru hard-disk); † viteza de transfer a unitatii centrale de prelucrare etc.
Rata de transfer a sistemului gazda reprezinta viteza la care sistemul de calcul gazda poate transfera date prin intermediul IDE sau EIDE14. Ultimele generatii de discuri dispun de interfete de transfer foarte performante care asigura rate de transfer de ordinul zecilor de megabaiti pe secunda. Aceste interfete sunt de tipul ATA 66, ATA 100, S-ATA sau SCSI (I, II sau Fast). O relatie care trebuie subliniata la nivelul hard discului este aceea realizata cu Cache Buffer-ul. Atunci când se scriu date pe hard-disk sau se citesc, calculatorul gazda va "umple" acest cache - buffer, pe care apoi îl va "goli". Deci, chiar daca viteza cache-buffer-ului este mai mare decât cea a hard discului, aceasta nu va conduce la cresterea performantei sistemului electronic de calcul. Un exemplu este hard discul Caviar AC31600 (produs al firmei Western Digital), caracterizat de 5200 rpm, timp de cautare sub 10ms, întârziere mecanica de 5,76ms, rata de transfer de 9,625 Mb/s si asigura un suport real pentru o functionare în Mode 4.
3. Discul optic Compact Discul constituie un suport de memorie externa care, datorita unor performante superioare fata de discurile flexibile, tinde sa se generalizeze. Putem defini compact discul ca pe un suport pe care sunt stocate informatii prin intermediul mijloacelor optice (tehnologia laser) atât în procesul de scriere cât si în cel de citire. Succesul tehnologiilor optice, nu numai pe piata calculatoarelor electronice, se datoreaza progreselor realizate în domeniul laserilor, suportilor optici si a procesarii semnalelor. Unitatile CD-ROM permit în mod obisnuit numai citire, dar, exista si modele care permit înscrierea informatiilor. Unitatile de CD pot fi încorporate în carcasa unitatii centrale, similar unei unitati de floppy-disk sau pot fi detasabile. CD-ROM-ul este mai avantajos decât discul flexibil si concureaza discul fix în sensul ca are o capacitate de stocare de ordinul sutelor de Mb sau Gb. Viteza de lucru este uneori mai lenta decât la hard-disk. Se numeste înregistrare optica de informatii, procesul prin care sunt înscrise date cu ajutorul unui fascicol de lumina pe un suport sensibil din punct de vedere optic. Citirea se bazeaza pe decalarea unor modificari survenite în fascicolul de lumina reflectata pe suport, iar scrierea reprezinta un proces care foloseste un fascicol laser pentru modificarea unui material sensibil la lumina, amplasat pe suport. Continutul este scris de catre producator si citit de utilizator cu ajutorul unei unitati compatibile. Tehnologia de înscriere utilizeaza un fascicol laser, care va trasa pe stratul reflector depus pe un suport din policarbonat, adâncituri de 0,85-3,5 microni . Produsele acestei tehnologii sunt volume mari de date, care nu sunt supuse modificarilor pe perioade mari de timp, cum sunt cataloage, biblioteci, manuale, kit-uri de distribuire a software-ului, documentatii etc. CD-ROM-ul poate avea diametrul de 5,25" si capacitate de 700 Mb - cca. 80 minute înregistrare audio.
Viteza de lucru a unui CD-ROM reprezinta cantitatea de informatie care poate fi utila în unitatea de timp (s). Viteza standard corespunzatoare este de 150Kb/s. Un CD-ROM care transfera 150Kb/s se spune ca are o singura viteza (single speed) 1X. Vitezele de lucru au crescut ajungând astazi la viteze de 48X, 50X, 52X. Cresterea vitezei de lucru a CD-ROM-ului a fost însa urmata de aparitia vibratiilor în ansamblul unitatii de citire, ca urmare a excentricitatii discului ceea ce face ca citirea sa se faca uneori eronat si in acest caz fiind necesare corectii. Aceasta are ca efect secundar încetinirea vitezei de lucru. La generatiile mai noi de CD-ROM-uri viteza de lucru este data ca fiind viteza maxima. Aceasta se atinge atunci când se citesc pistele exterioare.
Discul CD-R are aceiasi parametrii cu CD-ROM-ul . Domeniile de aplicabilitate sunt: arhivare-distribuire informatii, proiectarea software-ului, radiologie, publicistica etc. Dintre avantajele acestuia în fata suportilor amovibili amintim: sunt foarte compacte (acces rapid la date), cântaresc putin si prezinta siguranta în exploatare (nu exista pericolul prabusirii capetelor sau deteriorarea câmpurilor magnetice, asigurând stabilitatea informatiei la 100 de ani). Performerul pentru aceasta clasa este Pioneer 5004, capabil sa stocheze 500 de CD-uri, cu patru inscriptoare CD-R, acces la 300 GB de date.
CD Eraseable sau CD-E este un disc compact de pe care informatia poate fi stearsa. Discul poate fi scris, sters si citit pe baza tehnologiei schimbarii de faza, respectiv, prin modificari termice ale unui aliaj sau material compozit, ce comuta între starea cristalina si cea amorfa. Prin efectul unui fascicol concentrat si modulat de raze laser, materialul îsi va modifica starea si implicit reflectivitatea. La citire, fascicolul de o intensitate mai mica, nu va modifica starea, ci doar va ajuta la interpretarea gradului de reflexie.
Rewritable Optical Disk sau ROD adica discul optic reinscriptibil, foloseste tehnologia magneto-optica, înregistrare magnetica si citire optica. Aceasta tehnologie are la baza o substanta cu proprietati magnetice influentate de temperatura. Sub aceasta temperatura substanta este feromagnetica si are un câmp magnetic foarte greu de modificat. Peste aceasta temperatura, aceeasi substanta devine paramagnetica si deci are un câmp magnetic usor de modificat. Unitatile magneto-optice utilizeaza pentru scriere si stergere un fascicol laser si un câmp magnetic, aplicate asupra unui disc magneto-optic.
Photo CD au cunoscut succesul în urmatoarele domenii: cataloage, mijloc de schimbare a informatiilor si sisteme de stocare pentru imaginile vizuale. Aparatele PhotoCD sunt proiectate la fel ca echipamentele audio - nu fac decât sa reproduca imaginile, fara sa le manipuleze. Elementele de control cele mai avansate permit oprirea la o imagine sau parcurgerea discului în cautarea unei anumite imagini. Pentru discurile PhotoCD de calitate comerciala, rezolutia maxima a oricarei imagini este 3072 x 2048 pixeli.
Video CD au fost initial destinate unor echipamente de redare speciale, desi pot fi folosite si pentru PC-urile echipate corespunzator sau în echipamentele CD cu extensii video digitale. Pentru a putea reda discuri Video CD, un PC trebuie sa fie echipat cu o unitate de CD-ROM/XA, un decodor MPEG-1 (hardware sau software) si un program de redare. Sistemul Video CD opereaza cu o rata de baza de 1,44 MB/s. Fluxul de date include nu numai informatiile video modificate MPEG-1, ci si doua semnale MPEG comprimate, precum si informatii de captura.
DVD (Digital Versatile Disc) reprezinta generatia de sisteme de stocare fotomecanica, care tinde sa ocupe din ce în ce mai mult piata limitata, de acum tehnic, de catre CD-ROM-uri. Tehnologia de fabricatie a fost dezvoltata initial de mai multe firme de renume printre care Toshiba, Philips, Sony, Creative etc. Înca de la început au aparut probleme de standardizare la nivelul pietei. Ulterior problemele au fost rezolvate iar productia si comercializarea au intrat pe fagasul normal.
Mediile de stocare DVD seamana cu CD-urile obisnuite având însa capacitati de stocare de pâna la 26 ori mai mare. DVD-ul este "dubled sided" informatia se stocheaza pe ambele fete ale discului si de asemenea, pe fiecare fata a discului, se folosesc 2 straturi de memorare care conduce în final la un numar de 4 straturi. Pentru citire se foloseste un laser cu lumina rosie (la CD-ROM se foloseste lumina infrarosie) cu o focalizare mai precica care sa duca la o densitate mai mare a informatiei pe disc. Pentru a se asigura citirea si a discurilor CD-ROM se fabrica si DVD-uri cu lentile speciale (holografice) care sa permita citirea ambelor standarde de discuri atât CD-ROM cât si DVD. O prima caracteristica a DVD-urilor o reprezinta capacitatea de stocare. Pentru a se obtine o capacitate de stocare mai mare pe lânga faptul ca se folosesc 4 straturi de memorare, intervalul dintre pistele DVD-ului sunt mai mici, distanta dintre zonele adiacente (recording pitch) fiind de 0,74 microni (1,6 la CD-ROM). O a doua caracterizare o reprezinta viteza de lucru (rata de transfer). Datele de pe DVD sunt citite cu o viteza de 26,16 Mb/s. În urma proceselor de prelucrare, detectare/corectare a erorilor, decodificarea si decriptarea informatiei folosita ca procedeu împotriva pirateriei se ajunge la rate de transfer standard (IX) de 1350 Kb/sec.
Alte caracteristici ale discurilor DVD sunt:
† capacitatea de stocare de pâna la 8 ore de imagini video digital de înalta calitate cu sunet Dolby Digital (AC-3) † posibilitatea setarii la afisare pe ecran în formate 4:3 (monitoare normale) sau 16:9 (monitoare wide-Panasonic); † sunet de calitate cu 8 canale pe fiecare pista; † 32 piste pentru subtitrare; † identificator de limbaj pentru titlu; † derulare înainte/înapoi fara sacadari; † meniuri si facilitati de exploatare si interactivitate; † sistem de fisiere independente de platforma folosita.

Concluzii

În concluzie putem spune ca DVD-ul este mai mult un mediu de prezentare si mai putin o colectie de date stocate. Este folosit cu precadere în sistemele multimedia unde se doreste o performanta ridicata mai ales la rularea fisierelor video.

=Resurse utile

Dispozitive de memorie externa Dispozitivele de memorie externă permit stocarea unor cantităţi mari de informaţii pe termen lung. În funcţie de tehnologia utilizată pentru stocarea informaţiilor acestea se clasifică în:
- magnetice; - optice; - magnetico-optice.

1. Dischete (FD – floppy-disc) – suporturi de memorie magnetică. Au forma pătratică cu latura de 3,5", carcasă din plastic, pot stoca 1,44Mb (capacitate mică), viteza de acces la informaţii este mică dar sunt portabile şi ieftine. Pentru a putea utiliza o dischetă aceasta trebuie formatată. Operaţia de formatare stabileşte modul de memorare a informaţiilor pe dischetă. Citirea şi scrierea informaţiilor de pe dischete se realizează cu ajutorul unităţilor de floppy-disc.
2. Hard-disk (HDD – disc dur) – este un dispozitiv magnetic de stocare, este principala formă de stocare externă a informaţiilor, are o capacitate mare de stocare (de ordinul zecilor de Gb), viteza de acces la informaţii este mare (10-15 milisecunde), viteza de rotaţie este mare (până la 10000 rotaţii pe minut), sunt costisitoare, sunt puţin portabile. Există şi HDD-uri portabile incluse într-o carcasă de plastic dar necesită o unitate specială.
3. Discurile optice – sunt:

- CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory) – capacitate de stocare 630Mb - 1Gb;
- CD-RW (CD ReWritable) – CD reinscriptibil);
- DVD (Digital Versatile Disk) - capacitate de stocare mai mare decât a CD-urilor 4,7-17,08 Gb, viteza de acces la informaţii este mai mare decât viteza la CD. Fiecare dintre aceste dispozitive necesită unităţi speciale pentru citire respectiv scriere.
4. Discurile magnetico-optice – combină tehnologia discurilor magnetice cu cea CD-ROM. Pot fi citite şi scrise, sunt portabile, au capacitate mare de stocare (200Mb), viteza de acces la informaţii este mare.
5. Banda magnetică – este similară benzilor muzicale de casetofon. Sunt utilizate pentru stocarea pe termen lung a informaţiilor (arhive, copii etc.).