Максимов Н.В., Партыка Т.Л., Попов И.И. Архитектура ЭВМ и вычислительных систем (2005) (1186253), страница 33
Текст из файла (страница 33)
2.35. Рассмотрим внешнее устройство — ВУ или external device, — это устройство, как правило, конструктивно отделенное от основного блока системы.УстройствоАрифметико-логическоеустройство (АЛУ)Запоминающееустройство (ЗУ)ВнешнееустройствоДинамик[н Р-|Сканер|Клавиатура[н и-| Графопостроитель]|Микрофон\-< >-\МышьРис. 2.35. Устройства ЭВММониторПринтер174Глава 2. Архитектура и структура ВМ и системВнешние устройства предназначены для ввода данных в ЭВМ, пересылки данных, их хранения. В список внешних устройств, именуемых также периферийными устройствами, входит большое числоаппаратов К ним, в первую очередь, относятся устройства ввода/вывода Характерной особенностью внешних устрбйств являетсяих независимость от ЦП. Они имеют собственную систему управления и функционируют по ее командам.
Многие внешние устройстваимеют прямой доступ к памяти.Накопители массивов информации (ВЗУ)Массовая память, или mass storage, — внешнее ЗУ большой емкости. Выделяют три группы устройств массовой памяти. Первая изних служит для хранения наиболее часто используемых программ иданных.
Обычно это осуществляется на комплексах резервированияматрицей независимых дисков и отдельных жестких дисков. Втораягруппа предназначена для хранения регулярно, но не часто используемых программ и данных. К третьей группе относятся редко применяемые программы и данные, например изображения, особенновидеофильмы. В этих группах широко используются магнитныеленты (МЛ) и оптические диски Наряду с обычными здесь всечаще используются съемные накопители. Последние подключаются ккомпьютерам через разъемы, стандарты на которые определяютфирмы либо международные организации.Внешние запоминающие устройства (ВЗУ) можно разделить наследующие классы:• по типу доступа:— с произвольным доступом (диски, флэш-карты);— с последовательным доступом (ленты);• по используемой технологии записи/считывания информации:— с магнитными носителями (НЖМД, НГМД),— с оптическими носителями (CD, DVD);— с магнитооптическими носителями (Fujitsu DynaMO);— использующие флэш-память,• по типу носителя:— с постоянным носителем (жесткие диски);— со сменными носителями (гибкие диски, картриджи стримеров), сменные пакеты жестких дисковНакопители на магнитных лентах.
Эти накопители относятся кклассу внешних запоминающих устройств последовательного доступа В них доступ к требуемому набору данных происходит толькопосле завершения перемотки всей предшествующей части магнит-1752.6. Внешние устройстваной ленты (МЛ). Такие накопители, благодаря низкой стоимости,простоте эксплуатации и хранения, компактности и долговременности использования, обладают несомненными преимуществами в техслучаях, когда порции данных обрабатываются последовательнодруг за другом (рис.
2.36).Магнитные ленты для цифровой записи данных размещаютсяна бобинах или кассетах (подобно лентам для бытовой аудио- иливидеозаписи). Однако принципы размещения информации на МЛ вданном случае существенно другие (рис. 2.36, в):• информация размещается на носителе в виде блоков (массивов данных фиксированной или переменной длины);• информационные блоки разделены пустыми промежутками(gap), позволяющими считывающему устройству распознатьначало (окончание) блока. Размер промежутка между записями выбирается достаточным для разгона ленты до установленной скорости и остановки ее точно на следующем промежутке.
Недостаток промежутков между записями — уменьшениеполезного объема МЛ, так как области, отведенные под проВращающийсябарабан-ГоловкиНаправляющийроликФиксирующийролик.^ ВедущийНаправляющи!роликФиксирующий^ролик""&-.Ролик натяженияГоловкизаписиI I IГолов!запис^ вал.гФиксирующий^-"^ „роликГоловки считывания(проверки)EOFGEOFGEOVРис. 2.36. Различные конструкции ЛПМ (лентопротяжных механизмов) (а, б),структура данных на магнитных лентах (в) 1 — физическое начало ленты (начальный ракорд), 2 — информационные блоки (ИБ) 1-го файла, 3 — GAP, промежуток между блоками, 4 — EOF — end-of-file, служебный блок, задающий конец 1-го файла, 5 — информационные блоки (ИБ) 2-го файла, 6 — конец 2-гофайла, 7 — EOV — end-of-volume, служебный блок, задающий логический конецленты, 8 — физический конец ленты (ракорд)176Глава 2.
Архитектура и структура ВМ и системмежутки, нельзя использовать для хранения данных. Частичноуказанный недостаток устраняет метод блокирования, суть которого состоит в объединении нескольких записей в блоки;• блоки разделяются на информационные (ИБ — распознаютсяпрограммами) и служебные (распознаются устройством — конец файла и конец тома);• физическое начало и физический конец ленты обычно определяются оптическим или механическим образом (независимоот содержания ленты).В ЭВМ обычно применяется девятидорожечная запись.
Информация записывается одновременно девятью магнитными головками.Из девяти одновременно записываемых битов информации восемьявляются информационными (один байт) и один — контрольнымбитом четности. Начало области магнитной ленты, в которую записывается информация, называется точкой загрузки и помечаетсяспециальным физическим маркером. Физический маркер представляет собой кусочек алюминиевой фольги, наклеиваемый на расстоянии 1—2 м от начала магнитной ленты. Конец информационной области МЛ помечается таким же физическим маркером, наклеиваемым на расстоянии от конца МЛ. Наличие указанныхспециальных маркеров, распознавание которых производится фотоэлектронным способом, позволяет осуществить перемотку МЛ к началу информационной области и автоматический останов по достижении ее конца.Максимальное ограничение на размер блока зависит от размерадоступной оперативной памяти (возможность размещения буферасчитывания файла).
Блокирование увеличивает полезный объеммагнитной ленты за счет сокращения числа промежутков между записями. Кроме того, уменьшается количество операций ввода-вывода, так как за одну операцию производится пересылка не однойзаписи, а сразу нескольких. Преимущества блокирования, заключающиеся в увеличении полезного объема МЛ и уменьшении общего времени работы программы на ввод-вывод данных, значительнопревосходят возникающие при этом недостатки, связанные с увеличением объемов данных в программе пользователя и необходимостью выполнения процедур по формированию блоков и разделениюпринятых блоков на записи.Устройства записи-считывания информации с МЛ (рис.
2.37)(«магнитофон») позволяет осуществлять следующие операции:• пропустить (вперед или назад) несколько ИБ;• пропустить (вперед или назад) несколько файлов;• прочитать (записать) блок;2.6. Внешние устройства177Рис. 2.37. Накопители информации на магнитных лентах (НМЛ ЕС5017) (а)и стример ПЭВМ (б)• прочитать (записать) файл;• позиционировать на конец файла (для записи дополнительныхИБ в этот файл; очевидно, что данные последующих файловбудут затерты);• позиционировать на начало ленты;• позиционировать на конец ленты (для записи дополнительного файла).Очевидно, если блок EOV будет записан в начале ленты, то всефайлы становятся недоступными, и лента приобретает статус инициализированной.Значение контрольного бита четности выбирается в зависимости от значений восьми информационных битов.
Если число единиц в восьми информационных битах нечетное, то в контрольныйбит четности заносится единица, а если четное — нуль. Таким образом, общее число единиц в девяти записываемых битах всегда должно быть четным, это контролируется в процессе чтения данных.Предусмотрена возможность пропуска выявленных дефектныхучастков на МЛ. Помимо посимвольного контроля, производимогос помощью контрольного бита четности, существует поблочныйконтроль данных. Его суть заключается в том, что в конце каждогоблока записывается контрольная комбинация. В случае возникновения в блоке единичной ошибки посимвольный и поблочныйконтроль позволяет определить ее местонахождение и выполнитьавтоматическое исправление. Для этого перед байтом поблочногоконтроля записывается байт циклического контроля.
После обнаружения ошибки делается предположение о наличии временного дефекта МЛ и осуществляется повторная попытка записи информа-178Глава 2. Архитектура и структура ВМ и системции на то же место. Если и последующие попытки заканчиваютсянеудачей, то дефектный участок пропускается. В целях контроляправильности выполнения операций записи-чтения помимо основного набора магнитных головок используется дополнительный.С помощью дополнительного набора магнитных головок считываются только что записанные на МЛ биты информации, в случаеих несовпадения идентифицируется состояние ошибки.
Оба наборамагнитных головок считывают данные с МЛ и при несовпадениикакой-либо пары битов также будет выработан сигнал об ошибке.Магнитные ленты в силу ряда своих положительных достоинствиграют важную роль при организации больших информационныхархивов и фондов пакетов программКартриджи с магнитными лентами. В одной из таких систем, получившей довольно широкое распространение, используются8-миллиметровые ленты видеоформата, заключенные внутрь кассеты (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
