История создания цифровой записи

Рисунок 1

Закон Босанквета (закон Ома для магнитной  цепи)

Пусть на кольцевом сердечнике, имеющем  воздушный зазор δ, намотана катушка, содержащая w витков провода, по которым  течет постоянный ток силой I. Определим магнитный поток в сердечнике, создаваемый этим током (см. рис. 2).

Для этого  воспользуемся первым уравнением Максвелла  в интегральной форме (законом полного  тока):

.

Проведем  контур интегрирования L так, чтобы  он совпал с одной из силовых линий вектора напряженности магнитного поля  . Тогда:

w

, (5)

т.к.  , то  .

Подставим значение  , найденное из этого равенства в выражение (5):

В этих выражениях l – длина силовой

линии в сердечнике, µr - относительная

магнитная проницаемость сердечника,

- напряженность магнитного поля  в сердечнике,  - напряженность магнитного поля в зазоре сердечника. Из последнего выражения находим  :

(6)

Зная напряженность  магнитного поля в сердечнике, можно  определить магнитную индукцию :

и магнитный поток:

, (7)

где S – площадь  поперечного сечения сердечника.

Выражение (7) по структуре  напоминает выражение закона Ома :

,

где е  – электродвижущая сила,  - сопротивление,  - сила тока. По аналогии выражение (1.7) называют «законом Ома для магнитной цепи» или законом Босанквета. Произведение  называют магнитодвижущей силой, а величину - магнитным сопротивлением участка магнитной цепи длиной  и площадью сечения  .

3. Явление саморазмагничивания

Магнитное поле намагниченного тела существует во внешнем по отношению к телу пространства только в том случае, если имеется неоднородность или  разрыв линий вектора намагниченности  . Это легко проверить экспериментально.

Например, у равномерно намагниченного тороида магнитное поле не обн

аруживается, но если в тороиде сделать разрез (щель), то поле проявится. Суть этого  явления легко понять, если вспомнить, что магнитное поле намагниченного тела создаётся микротоками, которые можно заменить элементарными магнитиками.

Полюсы  этих магнитиков условно можно рассматривать  как магнитные заряды. В любом  элементарном объёме однородно намагниченного тела присутствует равное количество северных и южных полюсов (зарядов) этих магнитиков, так что суммарный магнитный заряд объёма равен нулю и магнитное поле отсутствует.

Если  теперь в однородно намагниченном  теле прорезать щель, то к одной  грани щели окажутся выдвинуты северные, а к другой грани – южные  полюсы элементарных магнитиков (см. рис. 3). Эти грани оказываются как бы заряженными зарядами разного знака, которые создадут магнитное поле как в щели, так и в самом теле.

Рисунок 3

Как следует  из рисунка 3, поле наведенных зарядов  и намагничивающее внешнее поле в щели имеют одинаковое направление, т.е. напряженность суммарного поля в щели увеличивается.

Внутри  намагничиваемого тела поле наведенных зарядов и внешнее намагничивающее  поле направлены встречно, т.е. внутри тела напряженность суммарного поля уменьшается.

Это явление  вытекает и из формулы (6). Если ширина зазора δ≠0, то напряженность поля в сердечнике  меньше, чем при отсутствии зазора. Напряженность магнитного поля, создаваемого условными магнитными зарядами, будем называть напряженностью поля саморазмагничивания  , а эффект возникновения этого поля – эффектом саморазмагничивания

Таким образом, величину напряженности суммарного поля в среде  можно записать как:

,

где  - коэффициент саморазмагничивания.

Если  в намагниченном теле  и  постоянны, то и  ( тело однородно намагничено), если не постоянны, то теряет смысл. Однородное намагничивание можно реализовать в телах, имеющих форму тороида или эллипсоида вращения.

Это –  практически важные случаи: форма  магнитопровода головок магнитофонов близка к тороидальной, частицы магнитного порошка магнитных лент или дисков имеют форму, близкую к эллипсоиду.

Для эллипсоида с отношением осей 1 : 8 коэффициент  саморазмагничивания при намагничивании вдоль большой оси равен 0.026, а  вдоль малых осей – 0.487. Вообще:

.

Тогда для шара  .

 

Магнитная запись

Магнитная запись. Магнитные носители информации

Технология  записи информации на магнитные носители появилась сравнительно недавно  — примерно в середине 20-го века (40-ые - 50-ые годы). Но уже несколько  десятилетий спустя — 60-ые - 70-ые годы — это технология стала очень распространенной во всём мире.

Очень давно появилась  на свет первая грампластинка. Которая  использовалась в качестве носителя различных звуковых данных — на неё записывали различные музыкальные  мелодии, речь человека, песни.

Сама технология записи на пластинки была довольно простой. При помощи специального аппарата в специальном мягком материале, виниле, делались засечки, ямки, полоски. И из этого получалась пластинка, которую можно было прослушать при помощи специального аппарата — патефона или проигрывателя. Патефон состоял из: механизма, вращающего пластинку вокруг своей оси, иглы и трубки.

Приводился  в действие механизм, вращающий пластинку, и ставилась игла на пластинку. Игла плавно плыла по канавкам, прорубленным в пластинке, издавая при этом различные звуки — в зависимости от глубины канавки, её ширины, наклона и.т.д., используя явление резонанса. А после труба, находившаяся около самой иголки, усиливала звук, “высекаемый” иголкой. (рис. 1)

Почти такая же система и используется в современных (да и использовалась раньше тоже) устройствах считывания магнитной записи. Функции составных частей остались прежними, только поменялись сами составные части — вместо виниловых пластинок теперь используются ленты с напылённым на них сверху слоем магнитных частиц; а вместо иголки — специальное считывающее устройство. А трубка, усиливающая звук, исчезла совсем, и на её место пришли динамики, использующие уже более новую технологию воспроизведения и усиления звуковых колебаний. А в некоторых отраслях, в которых применяются магнитные носители (например, в компьютерах) пропала необходимость использования таких трубок.

Магнитная лента состоит из полоски плотного вещества, на которую напыляется слой ферромагнетиков. Именно на этот слой “запоминается” информация.

Процесс записи также похож на процесс  записи на виниловые пластинки —  при помощи магнитной индукционной вместо специального аппарата.

На  головку подаётся ток, который приводит в действие магнит. Запись звука  на плёнку происходит благодаря действию электромагнита на плёнку. Магнитное поле магнита меняется в такт со звуковыми колебаниями, и благодаря этому маленькие магнитные частички (домены) начинают менять своё местоположение на поверхности плёнки в определённом порядке, в зависимости от воздействия на них магнитного поля, создаваемого электромагнитом.

А при  воспроизведении записи наблюдается  процесс обратный записи: намагниченная  лента возбуждает в магнитной  головке электрические сигналы, которые после усиления поступают  дальше в динамик. (рис. 2)

Данные, используемые в компьютерной технике, записываются на магнитные носители таким же образом, с той разницей, что для данных нужно меньше места  на плёнке, чем для звука. Просто вся информация, записываемая на магнитный  носитель в компьютерах, записывается в двоичной системе — если при чтении с носителя головка “чувствует” нахождение под собой домена, то это означает, что значение данной частички данных равно “1”, если не “чувствует”, то значение — “0”. А дальше уже система компьютера преобразует данные, записанные в двоичной системе, в более понятную для человека систему.

Сейчас  в мире присутствует множество различных  типов магнитных носителей: дискеты  для компьютеров, аудио- и видеокассеты, бобинные ленты, жёсткие диски внутри компьютеров и.т.д.

Но  постепенно открываются новые законы физики, и вместе с ними — новые возможности записи информации. Уже несколько десятилетий назад появилось множество носителей информации, базирующихся на новой технологии — считывания информации при помощи линз и лазерного луча. Но все равно технология магнитной записи просуществует ещё довольно долго из-за своего удобства в использовании. 
 
Читать полностью:http://www.km.ru/referats/8DFA241B884D4D8E83C05EC286F2A747

 

 

 

Внешняя  память 

 

Внешняя (долговременная) память – это место хранения данных, не используемых в данный момент в  памяти компьютера. Внешние накопители имеют собственный корпус и источник питания, что экономит пространство внутри корпуса компьютера и уменьшает нагрузку на его блок питания.

Внешняя память дешевле внутренней, создаваемой обычно на основе полупроводников. Кроме того, большинство устройств внешней памяти может переноситься с одного компьютера на другой. Главный их недостаток в том, что они работают медленнее устройств внутренней памяти. 

 

Традиционно системы  хранения можно разделить на следующие  три класса:

1.      Быстрые системы с произвольным доступом. Это "жесткие диски" Имеют небольшое время доступа и самую высокую удельную стоимость хранения.

2. Относительно медленные системы с последовательным доступом. Это отдельно стоящие приводы магнитных лент, библиотеки магнитных лент. Обладают наибольшим временем доступа, наибольшей емкостью и наименьшей удельной стоимостью хранения данных. Используются также в системах иерархического хранения данных.
3. Системы с произвольным доступом, которые по емкости, стоимости, скорости занимают промежуточное положение. Это системы, построенные на базе магнитооптики, DVD и CD (R, RW) технологий. В настоящее время используются для организации небольших архивов и промежуточного хранения, в системах иерархического хранения данных.

 

 

Носители на магнитных дисках 

 

 

 Самым распространенным устройством внешней  памяти на современных компьютерах  стали накопители на магнитных дисках (НМД) или дисководы.

Дисковод – устройство для записи и чтения информации на магнитный диск .

Дисководы подразделяются на:

-         гибкие магнитные диски (ГМД) или просто дискеты;

-         жесткий магнитный диск (ЖМД) или по-другому винчестер. 

 

Информация на любой  магнитный диск записывается вдоль  концентрических окружностей, называемыхдорожками. Число дорожек зависит от типа диска. Дорожки обозначаются номерами, начиная с нулевой дорожки на внешней стороне диска. Окружность дорожки, в свою очередь, разделяется насекторы. Обычно на рабочей стороне диска размещаются  80 дорожек, 20 секторов.

Количество секторов на дорожке определяется типом диска  и его форматом.  Все секторы на одном диске имеют фиксированный размер. Персональные компьютеры могут работать с разными размерами секторов – от 128 до 1024. Стандартом является 512 байт.

Вся работа по считыванию и записи данных на дисках производится только полными секторами. Секторы  дорожки, как и сами дорожки на каждой стороне диска, обозначаются присвоенными им номерами, начиная не с нуля, а с единицы (нулевой сектор отводится для целей идентификации, а не для хранения данных).

Имеется еще одно измерение  диска – это число его сторон. Информация может быть записана на обеих сторонах дискеты или только на одной ее стороне. В то время как дискета имеет только две стороны, жесткий диск состоит из нескольких круглых пластин, таким образом, у него имеется больше, чем две стороны. Стороны диска тоже пронумерованы, начиная с нулевого номера для первой стороны.

Дорожки с одинаковыми  номерами на различных поверхностях диска (в общем случае пакета диска) образуют цилиндр.  Доступ к данным, записанным в одном цилиндре, осуществляется без перемещения магнитных головок, т.к. в накопителе вращается сам диск – головки вдоль дорожек не перемещаются. 
         Интересно знать, что дискета вращается только при доступе к ней.В отличие от дискеты, жесткий диск вращается непрерывно.

Сочетание всех этих измерений  дает нам емкость (размер памяти) диска.

V = N * D * S

, где N - число сторон  диска;          D - число дорожек на одной стороне;          S - число секторов на одной дорожке.

Дискета одного и того же вида может иметь разный формат.

Процедура разметки МД на дорожки и сектора называется форматированием диска.

Гибкие магнитные  диски (ГМД)

Дискета или гибкий диск – это компактное низкоскоростное  малой ёмкое средство хранения и  переноса информации. 

Накопители на гибких магнитных дисках (НГМД) позволяют переносить документы и программы с одного компьютера на другой, хранить информацию, не используемую постоянно на компьютере, делать архивные копии программных продуктов, содержащихся на жестком диске.

ГМД делаются из очень мягкого и гибкого материала, миларового пластика с магниточувствительным покрытием из окиси железа. Кстати, немногие знают о том, что первая (рабочая) сторона односторонней дискеты, находится на нижней стороне дискеты, а не на верхней, где расположена наклейка.

ГМД бывают двух видов:

-         5,25-дюймовые;

-         3,5-дюймовые

В компьютерах последних лет выпуска чаще стали использовать накопители для дискет размером 3,5 дюйма (89 мм) и емкостью 0,7 и 1,44 Мбайт. Переход на их использование  был в первую очередь связан с бурным развитием портативных компьютеров, в которых нельзя было использовать прежние накопители из-за больших размеров последних.