Устройства магнитной записи информации. Виды, физические принципы, устройство и основные технические характеристики

Магнитная память (англ. magnetic storage) — вид памяти, использующий в качестве среды для записи и хранения данных магнитный материал. Наиболее широко использующимися устройствами реализации магнитной памяти в современных ЭВМ являются накопители на магнитных лентах (НМЛ), магнитных (жестких и гибких) дисках (НЖМД и НГМД). Некоторые разновидности имеют собственные наименования:

· Память на магнитной проволоке (англ. plated wire memory) — на ней строится автоматика авиационных «чёрных ящиков» благодаря высокой сохранности даже повреждённого носителя при аварийных ситуациях.

· Память на магнитной пленке (англ. thin-film memory), наносимой на некоторую подложку, например стеклянную.

· Ферритовая память (англ. core storage) — на ферритовых сердечниках, через которые пропущены тонкие медные проводники.

· Память на цилиндрических магнитных доменах — использует генерацию и управляемое перемещение в неподвижном магнитном материале областей намагниченности (доменов). Имеет последовательный доступ, энергонезависима. Долгое время сохраняла лидерство в плотности хранения информации среди энергонезависимых устройств.

· Магнитооптическая память (англ. magnetooptics storage) — вид памяти, использующий магнитный материал, запись данных на который возможна только при нагреве до температуры Кюри (порядка 1450 °C), осуществляемом в точке записи лучом лазера (объём записи на стандартные 3.5 и 5.25 дюймовые гибкие диски составляет при этом соответственно до 600 Мб и 1.3 Гб, существовали и MO диски меньшего объёма). В 2002 г. компания Fujitsu выпустила магнитооптические накопители DynaMO 2300U2 и дискеты к ним (стандартный размер дискет — 3.5 дюйма) ёмкостью 2.3 Гбайт.

· Сегнетоэлектрическая память FRAM (англ. Ferroelectric RAM) — статическая оперативная память с произвольным доступом, ячейки которой сохраняют информацию, используя сегнетоэлектрический эффект («ferroelectric» переводится «сегнетоэлектрик, сегнетоэлектрический», а не «ферромагнетик», как можно подумать). Ячейка памяти представляет собой две токопроводящие обкладки, и плёнку из сегнетоэлектрического материала. В центре сегнетоэлектрического кристалла имеется подвижный атом. Приложение электрического поля заставляет его перемещаться. В случае, если поле «пытается» переместить атом в положение, например, соответствующее логическому нулю, а он в нём уже находится, через сегнетоэлектрический конденсатор проходит меньший заряд, чем в случае переключения ячейки. На измерении проходящего через ячейку заряда и основано считывание. При этом процессе ячейки перезаписываются, и информация теряется(требуется регенерация). Исследованиями в этом направлении занимаются фирмы Hitachi совместно с Ramtron, Matsushita с фирмой Symetrix. По сравнению с флеш-памятью, ячейки FRAM практически не деградируют — гарантируется до 10¹⁰ циклов перезаписи.

Магнитная лента (МЛ) - это эластичная основа из пластмассового материала, на которую наносится магнитное покрытие. Магнитные диски могут быть жесткими и гибкими. Жесткие магнитные диски изготавливаются из алюминиевых сплавов и покрываются ферролаком или металлической пленкой на основе никеля, кобальта, вольфрама.

Гибкие магнитные диски (ГМД) создаются на пластмассовой основе с магнитным покрытием.

Запись информации производится при движении магнитного носителя под магнитной головкой, в результате чего изменяется состояние намагниченности участка магнитного материала. Считывание записанной информации осуществляется с помощью головки считывания. Данные могут одновременно записываться на нескольких параллельных дорожках при наличии соответствующего числа магнитных дорожек.

Емкость ВЗУ зависит от плотности записи, т.е. от количества информации, размещенной на единице площади поверхности рабочего слоя носителя.

Данные записываются на магнитные носители в последовательной или последовательно-параллельной форме. При последовательной форме записи машинные слова размещаются на одной дорожке - разряд за разрядом. При последовательно-параллельном способе записи слова разбиваются на строки, называемые кадрами или слогами, разряды, которых располагаются на нескольких магнитных дорожках поперек движения носителя. Группа машинных слов, записанных на магнитном носителе без промежутков, образует блок данных. Место, занимаемое одним блоком на носителе, называется зоной. Каждая зона нумеруется. Зоны разделяются межзонными промежутками.

Совокупность упорядоченных записей, объединенных по некоторому признаку (т.е. по содержанию), хранится на магнитных носителях в виде файлов. Файлы могут иметь переменную длину. Группа файлов образует том, который обозначает стандартный для соответствующего накопителя носитель информации, например для НМЛ - это катушка магнитной ленты.

Магнитные ленты бывают катушечными и кассетными. Катушечная МЛ имеет ширину 12,7 мм. Длина МЛ, размещаемой на катушке, может колебаться от 90 до 750 м. В нескольких метрах от начала и конца МЛ на катушке со стороны подложки приклеиваются маркеры из тонкой фольги или металлизированного пластика, которые называются маркерами начала ленты (НЛ) и конца (КЛ). Запись производится по девяти дорожкам. Стандартная плотность записи - от 8 до 243 бит/мм. Максимальный объем информации в сменной катушке достигает 500 Мбайт. Катушечные НМЛ применя лись в больших ЭВМ. Кассетные НМЛ использовал ись в микроЭВМ. Кассетная МЛ имеет ширину 3,71 мм. Емкость кассеты при 2048 зонах равна 5 Мбит. При этом информация записывается на двух или четырех дорожках.

Накопители на магнитных дисках бывают с жесткими и гибкими, постоянными или сменными дисками.

Жесткие диски, используемые в больших ЭВМ, выпускаются в виде пакетов, насаженных на одном валу дисков. Запись информации производится последовательным кодом на концентрические дорожки на поверхности диска. Дорожки одного и того же диаметра на разных дисках образуют концентрические круговые цилиндры. Количество цилиндров определяется числом концентрических окружностей на диске. Расположение файла на одном цилиндре обеспечивает поиск и обработку записей, входящих в файл, без радикального перемещения головок. Начало дорожки указывается с помощью метки начала оборота, представляющей собой отверстие на одном из дисков пакета.

Накопители на магнитных дисках делятся на две группы: НМД на сменных магнитных дисках (НСМД) и НМД на постоянных магнитных дисках (НПМД).

Сменные пакеты позволяют наращивать емкость внешней памяти, а также обмениваться пакетами дисков между различными вычислительными системами без перезаписи информации.

В настоящее время наибольшее распространение получили накопители на жестких дисках, изготовленные по технологии типа "винчестер". Их основная особенность - герметизация накопителя, которая достигается использованием единого блока "головка-носитель". Герметически закрытый пакет дисков устанавливается в ЭВМ однократно. Такая конструкция позволила значительно улучшить технико-эксплуатационные характеристики НМД. Благодаря уменьшению зазора между диском и головкой удалось повысить плотность записи информации. Бесконтактная запись обеспечивает высокую скорость вращения носителя, что значительно увеличивает быстродействие НМД при записи и считывании информации.

Накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД) типа "винчестер" выпускаются с максимальной емкостью не менее 1 Гбайт. При скорости вращения дисков 3600 об/мин достигается передача информации со скоростью до 5 Мбайт/с.

Накопители на гибких магнитных дисках (НГМД) характеризуются малыми размерами и низкой стоимостью. Они весьма удобны и просты в эксплуатации. НГМД имеют достаточно большую емкость (в пределах от 100 Кбайт до 20 Мбайт).

НГМД бывают односторонними и двусторонними в зависимости от количества поверхностей, которые используются для записи информации.

Емкость НГМД зависит от плотности записи информации. Применение поперечной записи информации с плотностью до 15 дорожек на 1 мм позволяет иметь на дискете диаметром 133 мм неформатную емкость 6,6 Мбайт.

Гибкие магнитные диски, или дискеты, выпускаются диаметром 8 дюймов (203 мм), 5,25 дюйма (133 мм), 3,5 дюйма (8,9 мм) и 3 дюйма (7,6 мм).

Гибкий диск постоянно находится в пластиковом чехле. Привод зажимает центр диска и вращает диск внутри чехла. Прорезь в чехле обеспечивает доступ головки записи-чтения к концентрическим дорожкам. Вторая прорезь позволяет оптически воспринимать индексное отверстие на диске, которое отмечает начальную точку каждой дорожки. На чехол диска, на который разрешена запись, помещается отражающая этикетка. Схема "записи" привода диска автоматически отключается, если на диске нет отражающей этикетки.

Частота вращения диска 360 об/мин. Обмен данными с диском осуществляется побитно с номинальной скоростью 250 000 бит/с. Обмен начинается, когда головка записи-чтения подведена к нужной ячейке конкретной дорожки; для обмена данными головка опускается и приводится в соприкосновение с поверхностью диска. Головка записи-чтения контактирует с гибким диском, поэтому и головка, и диск подвержены износу. НГМД менее надежен, чем дисковый накопитель с плавающими головками.

2 -

 

3. Виртуальные предприятия и технопарки. Система информационного обеспечения эксплуатации и технического обслуживания техники.

Виртуальные предприятия являются одной из новых организационных форм предприятий. В более абстрактном контексте виртуальное предприятие означает наиболее передовую и эффективную форму организации предприятия, которая является наилучшей с точки зрения имеющихся технических и экономических условий. В более конкретном смысле, виртуальное предприятие подразумевает сетевую, компьютерно-посредованную организационную структуру, состоящую из неоднородных компонентов, расположенных в различных местах. Тогда прилагательное «виртуальное» может интерпретироваться как «искусственно образованное», или как «мнимое, не существующее в реальном физическом пространстве», или как «расширенное за счет совместных ресурсов».
Как правило, речь идет о сети партнеров (предприятий, организаций, отдельных коллективах и людей), совместно осуществляющих деятельность по разработке, производству и сбыту определенной продукции.
Виртуальное предприятие создается путем отбора требующихся организационно-технологических ресурсов с различных предприятий и их интеграции с использованием компьютерной сети. Это приводит к формированию гибкой и динамичной организационной системы, наиболее приспособленной для скорейшего выпуска новой продукции и ее оперативной поставки на рынок.

Ниже приведены главные признаки, раскрывающие содержание понятия «виртуальное предприятие».
Интеграция лучших средств и опыта различных предприятий в рамках стратегически целесообразных объединений и союзов.

· Организация по проектам или вокруг ключевых процессов (сквозных деловых процессов предприятия или жизненного цикла продукта).

 

· Образование автономных рабочих групп, обеспечение сотрудничества и координации лиц и коллективов, пространственно удаленных друг от друга.

 

· Временный характер, гибкость, возможность быстрого образования, развития, переструктурирования и расформирования в нужное время.

 

· Максимально широкое распределение и гибкое перераспределение полномочий власти, принятие решений на всех уровнях организационной иерархии, сочетание восходящего и нисходящего проектирования.

 

· Организация группового взаимодействия специалистов с помощью ЭВМ, включая «встречу в сети» (meeting on the network) и согласованные потоки работы (workflow), обеспечение свободного обмена идеями внутри и между уровнями организационной иерархии.

 

· Разработка неоднородных компьютерных сред и сетей, использование архитектуры клиент-сервер, применение программных средств обеспечения коллективной деятельности (groupware) различного класса.

Технопарк — специальная территория, на которой объединены научно-исследовательские организации, объекты индустрии, деловые центры, выставочные площадки, учебные заведения, а также обслуживающие объекты: средства транспорта, подъездные пути, жилой поселок, охрана. Смысл создания технопарка в том, чтобы сконцентрировать на единой территории специалистов общего профиля деятельности. Ученые могут здесь проводить исследования в НИИ, преподавать в учебных заведениях и участвовать в процессе внедрения результатов своих исследований в жизнь.

Система информационного обеспечения эксплуатации и технического обслуживания техники – один из основных принципов CALS.

Информацию, циркулирующую в системе информационной поддержки ЖЦ машиностроительного изделия, можно условно разделить на три класса:

• данные о продукции (изделии);
• данные о выполняемых процессах;
• данные о ресурсах, требуемых для выполнения процессов.

Под изделием (конечным) понимается комбинация материалов, предметов, программных и иных компонентов, готовых к использованию по назначению. Компоненты конечного изделия в свою очередь являются изделиями. На разных стадиях ЖЦ требуются различные подмножества из всей совокупности данных об изделии, отличающиеся составом и объемом информации. В целом информация об изделии включает в себя:

• данные о составе и структуре изделия, используемых материалах и комплектующих изделиях, с указанием возможных альтернатив и их взаимозаменяемости;
• данные, определяющие состав возможных конфигураций изделия в зависимости от внешних требований и условий, а также данные об отличиях конкретных экземпляров изделий (партий изделий);
• данные о технических, физических и других характеристиках изделия;
• классификационные и идентификационные данные об изделии и его компонентах, в том числе его наименование, обозначение, классификационные коды, данные о поставщиках, сведения, касающиеся степени конфиденциальности информации об изделии и его компонентах;
• геометрические данные, представленные в форме объемных геометрических моделей изделия, сборочных единиц и отдельных деталей, электронных (векторных) и сканированных бумажных (растровых) чертежей;
• текстовая документация;
• сведения об имеющихся версиях структуры изделия, документов, моделей и чертежей и их статусе;
• данные о разработчиках;
• указания и требования, касающиеся финишной обработки и качества поверхностей готового изделия;
• данные о качестве изделий;
• данные об эксплуатации изделия.
• И т.д.