И В. С. Ямпольсний о основы автоматики и электронно- вычислительной техники нститутов

Внешние запоминающие устройства (ВЗУ) предназначены для длительного хранения программ и данных, организации разнооб­разных архивных и справочных систем.
В настоящее время подавляющее количество ВЗУ основано на принципе магнитной записи на движущемся ферромагнитном носителе. Электромеханические устройства внешней памяти под­разделяются на накопители на магнитной ленте — НМЛ, накопи­тели на гибких магнитных дисках — НГМД и накопители на жестких дисках — НМД.
В таблице 5.4 приведены сравнительные характеристики раз­личных типов накопителей.
Самыми простыми и дешевыми являются ленточные накопите­ли, особенно кассетные. Средний объем памяти кассетных НМЛ и НГМД примерно одинаков и равен 2,5 Мбайт. Однако скорость передачи информации и время поиска данных ленточных нако- ' пителей значительно хуже, чем у дисковых. Поэтому наиболее распространенным устройством внешней памяти ЭВМ являются дисковые накопители. 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 не-

		НГМД		НМД		НМЛ
Параметр	цмд	<20 см .	20 см	20 см	>20 .см	кассет­ ные	катушеч­ ные
Емкость, Мбайт	0,1 — 10	0,2—0,8	0,4—3,5	24	15—60	0,1—2,9	50—10^3
"Скорость передачи данных, Кбит/с	100	250	200	Ю^3	5—10^3	2,5—70	1000
Среднее время вы­борки данных, с	10“^3	0,46	0,26	0,04	0,01	20	20
Относительная ско­рость перемещения носителя и головки, см/с		203	305		...2—10^3	19—76	...600
Линейная плотность записи, бит/мм		400	400	400	500	30—160	240—400
Плотность записи информации, бит/см: достигнутая теоретически воз­можная	105 108			2 -10^3 10^5

скольких тысяч оборотов в минуту) и поступательную скорость перемещения магнитных головок записи-считывания на искомые дорожки. Учитывая, что на рабочей поверхности диска может находиться от нескольких десятков до нескольких сотен 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 ферро- лакового покрытия, основу которого составляет магнитный порошок РегОз, менее 1 мкм. Высота полета магнитно(^толовки 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.
Малогабаритный дисковод с гибкими дисками (НГМД) появился в конце 70-х гг. 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. Поэтому предельная плотность записи информации на всех типах дисков практически одинакова. Гибкие диски чрезвычайно технологичны и поэтому относительно дешевы. В настоящее время НГМД производятся в мире десятками миллионов штук в год, а сами диски — миллиардами штук в год.
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.
Поэтому не прекращается разработка систем внешней памяти без подвижных носителей информации и, следовательно, без сложных /И- ненадежных электромеханических устройств. На основе новых .физических принципов и усовершенствований твердотельной техно­логии был разработан и освоен серийный выпуск ЦМД микро­схем, устройств памяти .на цилиндрических магнитных доменах. В этих микросхемах продвижение запоминающих элементов осу­ществляется не путем механического перемещения носителя, а маг­нитными полями, создаваемыми внутри объема микросхемы [5.5]. Выпускаемые сейчас микросхемы имеют емкость от 256 Кбит (К1605РЦ1) до 4 Мбит, что позволяет создавать на них ЗУ, конкурирующие с. накопителями на гибких дисках (см. табл. 5.4).
Несмотря на новые разработки, прогнозы специалистов пока­зывают, что до конца века основным типом ВЗУ останутся электро- „ механические устройства. Одна из причин такого положения состоит в том, что 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.
I S.3 УСТРОЙСТВА ВВОДА — ВЫВОДА В СИСТЕМЕ ЧЕЛОВЕК — ЭВМ — ЧЕЛОВЕК
‘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, например клавиатуру и дисплей. 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. Наиболее перспективными являются устройства речевого ввода ин­формации. Считается, что развитие таких устройств может явиться взрывным фактором в области расширения сфер применения микро­ЭВМ, в частности в школьной практике. Однако разработанные к настоящему времени устройства речевого ввода имеют небольшие функциональные возможности при очень большой стоимости и пока не могут конкурировать со стандартными периферийными УВВ. Поэтому до сих пор основным устройством ввода информации -в ЭВМ является клавишное устройство ввода — клавиатура.