Периферийные устройства компьютера
Периферийное устройство – часть аппаратного обеспечения, конструктивно отделенная от основного блока вычислительной системы, от состава и характеристик которой во многом зависят возможность и эффективность применения ПК. Так, по назначению можно выделить следующие виды периферийных устройств:
• внешние запоминающие устройства, или внешняя память ПК;
• устройства ввода информации;
• устройства вывода информации;
• устройства передачи информации.
Периферийные устройства функционируют по командам центрального процессора и предназначены для внешней обработки данных, их подготовки, ввода, хранения, управления, защиты, вывода и передачи по каналам связи. К периферийным устройствам ПК относятся внешние устройства памяти, устройства вывода информации, устройства ввода информации, печатающие устройства, устройства дистанционной передачи данных, аудиосистемы.
Периферийное устройство может быть как физически внешним (принтер, сканер, внешний модем), так и находиться в системном блоке (накопители информации или внутренний модем).
Для длительного хранения информации компьютер оснащается внешними запоминающими устройствами, которые классифицируют по разным признакам:
• по типу доступа:
– с произвольным доступом (диски, флеш-карты);
– с последовательным доступом (магнитные ленты);
• по используемой технологии записи/чтения информации:
– с магнитными носителями (НЖМД, НГМД);
– с оптическими носителями (CD, DVD);
– с магнитооптическими носителями (магнитооптические диски);
– использующие флеш-память (флеш-карты);
• по типу носителя:
– с постоянным носителем (жесткие диски);
– со сменными носителями (гибкие, оптические и магнитооптические диски, флеш-карты, картриджи стримеров, сменные пакеты жестких дисков).
Накопитель на жестких магнитных дисках (НЖМД, жесткий диск, винчестер[1], англ. Hard Disk Drive, HDD) – устройство хранения информации, основанное на принципе магнитной записи.
Обычно НЖМД недоступен пользователю, так как устанавливается стационарно внутри компьютера в герметичном корпусе вместе с электронными схемами управления (рис. 3.13, а). Состоит из пакета магнитных пластин-дисков, установленных на одной оси (рис. 3.13, б). Двигатель вращает диски со скоростями от 3600 до 10 000 об/мин. Особый привод (шаговый двигатель) позиционирует головки чтения/ записи.
Основные характеристики носителей информации:
• емкость, т.е. максимальный объем данных, которые можно записать на носитель, у современных винчестеров – сотни гигабайт;
• быстродействие, которое определяется временем доступа к данным и скоростью их передачи. У винчестеров скорость позиционирования головки над местом диска с нужными данными – около 10 мс, а скорость передачи данных (р) зависит от количества байтов в секторе ("Д, количества сек-
Рис. 3.13. Накопитель на жестком диске:
а – со снятой крышкой корпуса; б – дорожки, сектора, пластины, головки
торов на дорожке (п2) и скорости вращения дисков (w в мин): 
. Скорость передачи информации увеличивается при установке в винчестере кеш-памяти (2, 4, 8 или 16 Мбайт).
Информация записывается на пластины, покрытые слоем ферромагнитного материала, под воздействием магнитного поля меняющего свойства так, что реализуются два устойчивых состояния, которые соответствуют двоичным цифрам 0 и 1.
Сначала носители, предназначенные для хранения информации, изготовители подвергают до установки в компьютер процессу разметки – форматирования (жесткие диски, оптические носители, устройства на основе флеш-памяти) для создания и адресации структур доступа к данным. При форматировании прежняя находившаяся на носителе информация теряется или уничтожается.
Форматирование жестких дисков выполняется в несколько этапов.
Форматирование низкою уровня выполняется на заводе- изготовителе. Поверхность дисков размечается намагничиванием на концентрические дорожки, дорожка разделяется на секторы (см. рис. 3.13, б). В каждый сектор записывается служебная информация, по которой определяется начало сектора и его номер для позиционирования головок. В будущем в сектор будут записываться сохраняемые данные, а в концы секторов – контрольные суммы для проверки целостности данных.
Информация записывается и считывается головками вдоль окружyостей-дорожек. Совокупность дорожек на всей "пачке" дисков, находящихся на одинаковом расстоянии от оси, образует цилиндр.
Высокоуровневое форматирование заключается в создании на диске главной загрузочной записи (Master Boot Record) с таблицей разделов. Каждому из разделов (это – логические диски) присваивается собственное имя (буквы английского алфавита). Одновременно создаются загрузочная запись (Boot Record), в которой отмечается, что на диске установлена операционная система, и логическая структура файловой системы. Размечаются кластеры – минимальное пространство (несколько смежных секторов), единицы размещения информации для файлов на диске. Обмен данными между диском и оперативной памятью осуществляется последовательно целым числом секторов.
При записи и чтении информации диск вращается вокруг оси, а механизм управления головкой подводит ее к дорожке, выбранной для записи или чтения данных. Диски относятся к носителям информации с произвольным (прямым) доступом, поскольку (в отличие от магнитной ленты) можно сразу обратиться к месту записи нужной информации.
Различают винчестеры типа IDE (Integrated Drive Electronics – встроенная управляющая электроника, находится в корпусе) и SCSI (Small Computer System Interface – интерфейс малых компьютерных систем).
Преимущества интерфейса SCSI: винчестер управляется адаптером, устанавливаемым на системной плате, и он может управлять также приводами компакт-дисков, сканерами, стримерами, другими внутренними и внешними устройствами.
Кроме жестких дисков, устанавливаемых внутри системного блока, существуют мобильные внешние, подключаемые компьютеру через USB-порт.