Внешние запоминающие устройства

 

ВЗУ предназначены для длительного хранения программ и данных, организации разнообразных архивных и справочных систем.

Большое количество ВЗУ основано на принципе магнитной записи на движущемся ферромагнитном носителе. Электромеханические устройства внешней памяти бывают на накопители на гибких магнитных дисках — НГМД и накопители на жестких дисках — НМД.

В дисковых ЗУ для регистрации данных используют обе поверхности магнитных дисков. Дорожки на каждой поверхности расположены концентрически. Запись информации на каждой дорожке осуществляется самостоятельно, а в пределах дорожки — последовательно. Эффективность дисковой памяти определяется временем доступа к информации. Для сокращения этого времени увеличивают угловую скорость вращения дисков (до нескольких тысяч оборотов в минуту) и поступательную скорость перемещения магнитных головок записи-считывания на искомые дорожки. Учитывая, что на рабочей поверхности диска может находиться сотни фиксированных дорожек, можно понять, какая точность необходима при фиксации блока магнитных головок. Время выхода блока головок на заданную дорожку является самым медленным процессом в процедуре поиска нужной информации.

Жесткие диски изготавливаются из сплавов алюминия или магния, обладающих высокой прочностью. Диски имеют толщину около 2 мм и проходят многоцикловую термотренировку. Толщина ферролакового покрытия, основу которого составляет магнитный порошок Fe2Оз, менее 1 мкм. Высота полета магнитной головки над рабочей поверхностью диска 1,0 мкм. Даже краткое перечисление некоторых характеристик диска показывает, что НМД и сами жесткие диски являются сложными и дорогими техническими изделиями, нуждающимися в особых условиях эксплуатации.

Гибкий диск эластичен и поэтому может изгибаться при контакте с магнитной головкой. В результате требования к точности изготовления механических узлов, а следовательно, и стоимость здесь значительно меньше, чем в системах с жесткими дисками. Однако контакт головки с диском приводит к конечному «времени жизни» как самого носителя (диска), так и магнитной головки.

Каждый гибкий диск заключен в индивидуальную пластмассовую кассету толщиной около 1,5 мм. Основой диска является полиэтилентерефталатовая пленка (этот же материал идет на изготовление магнитных лент) толщиной 75 мкм. Ферролаковое покрытие такое же, как и на жестких дисках. Гибкие диски чрезвычайно технологичны и поэтому относительно дешевы.

Электромеханические системы внешней памяти превосходят электронные блоки ЗУ по следующим показателям: абсолютная емкость, относительная цена бита хранимой информации, энергонезависимость (информация не разрушается при отключении источников питания). В то же время электромеханические ВЗУ — одно из самых слабых звеньев вычислительных систем. Они уступают электронным ЗУ по следующим параметрам: времени наработки на отказ; габаритам; массе; энергопотреблению в рабочем состоянии; диапазону рабочих температур; способности работать в запыленных и влажных средах.

Основным типом ВЗУ остаются электромеханические устройства. Все типы ВЗУ представляют собой товар массового спроса и повышенной стоимости. В результате массовый потребитель стремится всячески продлить срок их службы и объективно не стремится к замене дорогого оборудования на новое, хотя и более совершенное.

 

Устройства ввода — вывода

 

Любая система обработки цифровой информации имеет более или менее развитую периферийную сеть источников и потребителей информации. Прием и передача информации производятся через Устройства ввода — вывода (УВВ), которые можно разделить на две группы. Первая включает технические средства для связи человека и ЭВМ. Вторая группа включает устройства связи периферийных технических средств (датчики, внешние ЗУ, исполнительные двигатели и т. п.) с ЭВМ.

Основные технические отличия УВВ первой и второй групп вызваны тем, что общение человека с ЭВМ протекает значительно медленнее, чем это могла бы делать ЭВМ, и информация, поступающая от одного абонента к другому, всегда требует перекодировки. Общение же ЭВМ с периферийными техническими средствами может протекать с очень большой скоростью, и зачастую формы представления информации одинаковы.

К первой группе устройств ввода — вывода относятся клавиатура, манипуляторы для ввода графической информации (типа «мышь» или «световое перо»), устройства отображения (индикаторы, дисплеи), печатающие устройства, устройства речевого ввода и вывода. Основным устройством ввода информации в ЭВМ является клавишное устройство ввода — клавиатура.

 

Клавиатура

Клавиатура из п клавиш независимо от своей конструкции должна производить перевод кода «один из п» в двоичный код, осуществлять защиту от дребезга контактов и формировать служебный сигнал «готовность кода — ГК». Для клавиатуры создают специальное устройство, организующее первичную обработку сигналов. Чаще всего такое устройство работает по принципу сканирования (последовательного опроса) клавиш. Принцип сканирования применяется и при создании полноформатных клавиатур, предназначенных для ввода данных в ЭВМ. Такие клавиатуры содержат от 60 до 120 клавиш, причем назначение клавиш, а следовательно, и формируемый код неоднозначны и зависят от включенного регистра: верхнего — ВР или нижнего — HP. Регистры (их может быть несколько) задают тип алфавита (русский или латинский), вид букв (прописные или строчные), вид графики и т. д.

 

Печатающие устройства

 

Печатающие устройства (принтеры) применяются для вывода информации на бумажный носитель в удобной для восприятия человеком форме. В зависимости от скорости печати и качества воспроизводимого текста и графических изображений резко меняется стоимость принтеров. По принципу действия различают устройства термопечати, лазерные и электромеханические.

В устройствах термопечати изображение (текст и графика) выжигается на специальной бумаге со скоростью около 50 знаков в секунду. Отпечатки имеют разрешающую способность примерно 80 точек на 1 см. Устройства термопечати наиболее дешевые и практически бесшумные.

Электромеханические устройства по принципу действия представляют собой электрическую пишущую машинку. Конструкции этих устройств весьма разнообразны. Принцип работы основан на применении красящей ленты, оставляющей оттиск на бумаге. Они имеют сложную механическую систему, создают большой шум в процессе работы, имеют недостаточно высокую надежность и требуют высококвалифицированного обслуживания. Эти принтеры имеют скорость печати от 10 до 3 000 знаков в секунду.

Лазерные устройства дают наиболее высокое качество печати графической и знаковой информации. В них применяются многокрасочная печать и разнообразные гарнитуры шрифтов. Скорость печати составляет более 10 машинописных страниц в минуту. Разрешающая способность сотни точек на 1 см.