Разработка устройства для хранения информации

Введение

Современное общество характеризуется  интенсивным развитием технических  и программных средств. На основе своевременного пополнения, накопления, переработки информационного ресурса  возможно рациональное управление и  принятие верных решений. Особенно важным это является для сферы экономики. Постоянный рост информационных потоков  предъявляет повышенные требования к применению устройств хранения данных. В этой связи рассмотрение вопроса, касающегося устройств  для хранения информации, представляется весьма актуальным, необходимо заметить, что помимо сохранения информации после  выключения компьютера эти носители также обеспечивают перенос информации с одного компьютера на другой, что  особенно важно в случае отсутствия возможности использования компьютерных сетей, и позволяют практически  неограниченно увеличивать общую  память компьютера.

Цель курсовой работы – проведение технического регулирования нововведений на примере устройства для хранения информации.

 Для достижения поставленной  цели необходимо решить следующие  задачи:

1) составить техническое  предложение;

2) разработать техническое  задание;

3) выполнить эскизный и технический проекты.

Объект – устройства для  хранения информации.

Предмет – технология разработки и производства устройства для хранения информации.

 

 

 

 

 

 

1 Техническое предложение

 

1.1 Назначение и область  применения

Компьютерная память (устройство хранения информации, запоминающее устройство) — часть вычислительной машины, физическое устройство или среда для хранения данных, используемых в вычислениях, в течение определённого времени. Память, как и центральный процессор, является неизменной частью компьютера. Память в вычислительных устройствах имеет иерархическую структуру и обычно предполагает использование нескольких запоминающих устройств, имеющих различные характеристики.

В персональных компьютерах  «памятью» часто называют один из её видов — динамическая память с произвольным доступом (DRAM), — которая в настоящее время используется в качестве ОЗУ персонального компьютера.

Задачей компьютерной памяти является хранение в своих ячейках состояния внешнего воздействия, запись информации. Эти ячейки могут фиксировать самые разнообразные физические воздействия. Они функционально аналогичны обычному электромеханическому переключателю и информация в них записывается в виде двух чётко различимых состояний — 0 и 1 («выключено»/«включено»). Специальные механизмы обеспечивают доступ (считывание, произвольное или последовательное) к состоянию этих ячеек.

Процесс доступа к памяти разбит на разделённые во времени  процессы — операцию записи и операцию чтения, во многих случаях эти операции происходят под управлением отдельного специализированного устройства — контроллера памяти.

Также различают операцию стирания памяти — занесение (запись) в ячейки памяти одинаковых значений, обычно 0016 или FF16.

Наиболее известные запоминающие устройства, используемые в персональных компьютерах: жёсткие диски (винчестеры), дискеты (гибкие магнитные диски), CD- или DVD-диски, а также устройства флеш-памяти, а также используются мр3 плееры.[1]

Рынок внешних накопителей  информации в последнее время  развивался в основном за счет портативных  устройств на флэш-памяти. Однако их объем до сих пор не позволяет  применять их там, где необходимо сохранять и транспортировать большие  массивы информации. В таких случаях  на помощь приходят накопители, построенные  на базе жестких портативных дисков. Популярность последних постоянно  растет, их используют не только в ноутбуках  и КПК, но даже в смартфонах и мобильных  телефонах.

 

1.2 Технические характеристики

Большое значение имеют такие  характеристики носителей информации, как информационная емкость, время  доступа к информации, надежность ее хранения, время безотказной работы, габариты запоминающего устройства.

 

1.3 Ближайшие аналоги

Устройства хранения информации делятся на 2 вида:

− внешние (периферийные) устройства

− внутренние устройства

К внешним устройствам  относятся магнитные диски, CD,DVD жесткий диск (винчестер),а также флэш-накопители. Внешняя память дешевле внутренней, создаваемая обычно на основе полупроводников. Внешние накопители сегодня завоевали большую популярность благодаря простоте в обращении и универсальности подключения к любому компьютеру. Кроме того, одной из причин покупки внешнего накопителя является стремление пользователя защитить хранящиеся на компьютере данные от хакерских угроз или посторонних лиц. Современные внешние накопители обладают большой емкостью, что позволяет записывать на них практически любую информацию. [2]

 

1.3.1 Мр3 плеер

Благодаря использованию в них  компактных flash-карт памяти плеер используется в качестве источника для хранения информации, mp3 плееры имеют самые компактные габариты. Память mp3 плеера может иметь объем от 1Гб до 4Гб. Кроме того, в mp3 плеере отсутствуют движущиеся детали.

−Достоинства: компактность и удобство использования;

−Недостатки: ограниченный объем памяти.

Из-за небольшого объема памяти не используется, как устройство для  хранения информации.

Рисунок 1 Мр3 плеер

 

1.3.2 Дискета

Как правило, в персональном компьютере используются трехдюймовые дискеты (размер - 3,5 дюйма, объем - 1,44 Мб). На дискете есть изображение стрелки, для правильной вставки дискеты  в дисковод. На обратной стороне  дискеты находится пластмассовая  защелка, с помощью которой можно  запретить запись на дискету. Для  этого достаточно щелкнуть защелку  до упора так, чтобы на ее месте  появился просвет. Диск покрыт магнитным  слоем. Информация на диске записывается на концентрические дорожки. Каждая дорожка разбита на сектора, таким  образом, информация на диске хранится порциями. Каждая дорожка и каждый сектор пронумерованы. Информация на дискете  может записываться и перезаписываться. Как правило, дискеты используются для обмена информацией между  персональными компьютерами и для  хранения архивной информации. В настоящее  время дискета морально устарела и не производится.[3]

 

Рисунок 2  Дискета

 

 

1.3.3 Компакт диски

CD(Compact Disc)-оптический носитель информации в виде пластикового диска с отверстием в центре, процесс записи/считывания информации на/c который осуществляется при помощи лазера.CD становятся все более быстродействующими и дешёвыми. На диске CD промышленным способом записывается информация. Наибольшее распространение получили 5-дюймовые диски CD емкостью 670 Мбайт. По своим характеристикам они полностью идентичны обычным музыкальным компакт-дискам. Данные на диске записываются в виде спирали (в отличие от винчестера, данные на котором располагаются в виде концентрических окружностей).[4] С точки зрения физики лазерный луч определяет цифровую последовательность единиц и нулей, записанных на CD, no форме микроскопических ямок (пит, pit) на его спирали. Сегодня, имея компьютер с записывающим дисководом CD, можно сделать диск менее чем за час. [4]

DVD(Digital Versatile Disk, ранее Digital Video Disk), т. е. многоцелевой цифровой диск – тип компакт-дисков, хранящий от 4,7 до 17 Гбайт информации, что вполне достаточно для полнометражного фильма. Такой объем способен удовлетворить любого производителя компьютерных игр и энциклопедий, для выпуска которых обычно требовалось несколько CD-ROM, вызывая неудобства у пользователя. Спецификаций DVD-ROM рассматривает диски и технологию DVD в качестве средства хранения компьютерных данных, обладающего громадной емкостью. Спецификация DVD-Video, вокруг которой ломалось столько копий, предусматривает лишь запись полнометражных кинопрограмм с высоким качеством изображения, многоканальным звуком и интернациональными настройками. Спецификация DVD-Audio рассматривает стандарт записи лишь звука, предполагая, правда, значительно более высокое качество, многоканальность и возможность поместить на том же диске не только 74 мин. музыки, но и разнообразную сопутствующую информацию.Становится ясным, что стремительное понижение цен на DVD-устройства может привести к вытеснению CD-приводов уже в ближайшее время даже при условии использования старых носителей. DVD по структуре данных бывают четырёх типов:

• DVD-видео — содержат фильмы (видео и звук);
• DVD-Audio — содержат аудиоданные высокого качества (гораздо выше, чем на аудио-компакт-дисках);
• DVD-Data — содержат любые данные;
• смешанное содержимое.

BD(Blu-ray - англ. blue ray — синий  луч и disc — диск) — формат  оптического носителя, используемый  для записи и хранения цифровых  данных, включая видео высокой  чёткости с повышенной плотностью. Стандарт Blu-ray был совместно разработан  консорциумом BDA.В новой технологии  появились кардинальные изменения  в логической структуре диска,  стоимости и других параметрах. Длина волны синего лазера  укоротилась до 405 нм, что позволило  позиционировать луч намного  точнее, а следовательно, и размещать  данные на диске с большей  плотностью. Более короткая длина  волны сине-фиолетового лазера  позволяет хранить больше информации  на 12 см дисках того же размера,  что и у CD/DVD.BD является продуктом  нового поколения, наиболее прогрессивным,  отвечающим "требованиям нашего  времени", чем CD и DVD.

 

Рисунок 4  Компактные диски

1.3.4 Внешний жесткий диск

Рисунок 6 Жесткий диск

Внешний жёсткий диск представляет собой обычный винчестер, который  устанавливается вне компьютера. Он может быть как компактным и  тогда его можно переносить с  собой, а может быть весьма большим  и подключаться к сети 220 В. Поэтому  прежде чем выбрать конкретную модель внешнего жёсткого диска, определитесь, как часто вы собираетесь его  переносить. Компактные модели 2,5 дюйма  весят от 140 до 180 грамм. Они легко  поместятся в карман или сумку. Отличаются низким энергопотреблением. Подключаются к компьютеру через USB порт. В том  случае, если вы планируете постоянно  брать диск с собой, то такой диск станет лучшим решением: все необходимые  данные будут всегда у вас под  рукой. Модели форм-фактора 3,5 дюйма  имеют более внушительные габаритные размеры. Вес таких моделей порой  доходит до полутора килограмм и  практически всегда они нуждаются  в подключении к электросети.[5]

Объём внешнего жёсткого диска  является самой важной характеристикой. Чаще всего компактные внешние жёстки диски (2,5 дюйма) выпускаются объёмами 250, 320 и 500 Гб. Для крупнокалиберных жёстких  дисков (3,5 дюйма) ёмкость уже исчисляется  в терабайтах. Оценивая собственные  потребности по объёму внешнего жёсткого диска, учитывайте, что на практике емкость носителя будет несколько  меньше указанной в характеристиках.

Основным недостатком  компактных внешних жёстких дисков (2,5 дюйма) является верхняя граница  их ёмкости. Поэтому если внешний  диск запланирован под хранилище  впечатляющей видеотеки или сетевой  базы данных, лучшим решением станет 3,5-дюймовый диск ёмкостью 1-2 Тб. При прочих равных факторах и в отсутствие необходимости  экономить выбирать внешний жёсткий  диск можно по принципу, чем больше - тем лучше. Чтобы выяснить, какое  решение самое экономичное, вычислите  стоимость одного гигабайта, разделив цену диска на его объём.

Скорость работы — вторая по важности характеристика внешнего жёсткого диска. Скорость определяется несколькими параметрами: скоростью  вращения шпинделя и интерфейсом, который  собственно и отвечает за скорость передачи данных.

Скорость оборотов шпинделя влияет на скорость нахождения требуемой  информации на жёстком диске. Найденные  данные попадают в буфер (промежуточную  память), которая сглаживает разницу  в скорости чтения/записи для передачи по интерфейсу. Чем больше объём  буфера, тем равномернее работа жесткого диска. Внешние винчестеры форм-фактора 2,5 имеют скорость вращения 5400 об/мин. 3,4 дюймовые диски имеют скорость вращения 7200 об/мин. К основному недостатку внешнего жесткого диска можно отнести  его дороговизну (от 3000 руб.), неудобным  перенос из-за внушительных размеров, высокое энергопотребление, поэтому  внешний жесткий диск менее популярен, чем flash-карта.

 

 

 

1.3.5 Flash-память

Новый тип памяти получил  название флэш-память (Flash-memory). Флэш-память представляет собой микросхему перепрограммируемого постоянного запоминающего устройства (ППЗУ) с неограниченным числом циклов перезаписи компьютер память информация.

Конструктивно флэш-память выполняется в виде отдельного блока, содержащего микросхему флэш-памяти и контролер, для переключения к  одному из стандартных входов компьютера.

В настоящее время объем  флэш-памяти достигает нескольких Гбайт (1- 32), скорость записи и считывания составляет десятки Мбайт/с.

Модули и карты flash-памяти могут устанавливаться прямо  в разъемы материнской платы  и имеют следующие параметры.

Flash-память - энергозависимое запоминающее устройство. Для перезаписи информации необходимо подать на специальный вход FLASH-памяти напряжение программирования (12 В), что исключает возможность случайного стирания информации.

Перепрограммирование flash-памяти может выполняться непосредственно  с дискеты или с клавиатуры персонального компьютера при наличии  специального контроллера либо с  внешнего программатора, подключаемого  с персонального компьютера.