- 1 -

Pamięć masowa

Pamięci masowe umożliwiają trwałe przechowywanie dużych ilości danych (programów, tekstów,
grafiki itp.) przez dłuższy okres czasu. W przeciwieństwie do pamięci RAM ich zawartość nie ulega
skasowaniu po wyłączeniu zasilania. Podobnie jak w przypadku muzyki stosuje się dwa typy nośników
informacji:
- płyty, czyli dyski,
- kasety, czyli taśmy magnetyczne.
Ze względy na rodzaj nośnika rozróżniamy następujące rodzaje pamięci:
- pamięć magnetyczna,
- pamięć niemagnetyczna, czyli optyczna i magnetooptyczna.

Magnetyczna

Optyczna i Magnetooptyczna

Taśmowa

Dyskowa

Stacje taśmowe
(Streamery)

Dyski miękkie
(elastyczne)

FD – Floppy Disk

Dyski twarde
(stałe)

HD – Hard Disk

Dyski optyczne i
magnetooptyczne

CD-R
CD-RW
DVD
MO 3,5
MO 5,25

Pamięć masowa

Pierwotnie jako pamięci masowe wykorzystywano pamięci taśmowe i tzw. streamery. Oferowały

one dużą pojemność i bezpieczeństwo przechowywanych danych, jednak ich dużą wadą jest bardzo
długi czas dostępu. Aby odczytać interesujący nas plik trzeba przeglądnąć wszystkie dane zapisane
przed nim, co może zająć sporo czasu.
Dyski pokryte są również nośnikiem magnetycznym, pozwalającym nie tylko na odczyt informacji, ale i
jej zapis. Dzielimy je na dyskietki, czyli dyski elastyczne, i dyski stałe, nazywane twardymi lub
sztywnymi.

- 2 -

Dysk miękki

Dyskietka wykonana jest w postaci plastikowego krążka pokrytego obustronnie materiałem

magnetycznym o wysokim stopniu rozdrobnienia co pozwala na uzyskanie dużej gęstości zapisu. (im
drobniejsze cząstki tym większa gęstość zapisu).
Krążek umieszczony jest w obudowie z twardszego materiału zabezpieczającej przed ewentualnymi
uszkodzeniami.


Zasada działania stacji dyskietek elastycznych

nośnik

magnetyczny

głowice

kierunek
przesuwu
głowic

silnik

- Dyskietka obraca się z prędkością 360 obr/min

(6 obr/sek).

- Głowice zapisująco-odczytujące przesuwają się

wzdłuż promienia dyskietki.

- Prąd elektryczny doprowadzony do uzwojenia

głowicy wytwarza w pobliżu szczeliny głowicy
pole magnetyczne namagnesowujące fragment
dyskietki znajdujący się pod głowicą.

Organizacja zapisu na dyskietce 3,5”

- Zapis dokonywany jest po obu stronach dyskietki na współśrodkowych okręgach nazywanych

ścieżkami (track).

- Ścieżki podzielone są na sektory (sector) po 512 B każda.
- W przypadku dyskietki o średnicy 3,5” informacja zapisywana jest dwustronnie na 80 ścieżkach po

18 sektorów.

Na każdej ścieżce zapisywane jest 9216B (18 sektorów po 512 B).
Ścieżka zewnętrzna ma długość ok. 250 mm (promień R=40mm), czyli 1B zapisany jest na wycinku
koła o długości ok.. 0,027 mm, a jeden bit odpowiednio: 0,0035 mm przy szerokości ścieżki ok..0,2 mm

Szybkość transmisji danych dla stacji dysków elastycznych wynosi ok. 150 KB/sek.



Pojemność dyskietki 3,5” (1,44 MB)

80

tr

=

– liczba ścieżek,

– liczba sektorów.

18

sect

=

Pojemność dyskietki w bajtach obliczamy w następujący sposób.

B

1474560

512

18

80

2

512

sect

tr

2

=

⋅

⋅

⋅

=

⋅

⋅

⋅

Po przeliczeniu na MB mamy:

MB

44

,

1

1024

1474560

=

.

- 3 -

Dysk twardy

Dyski twarde zostały tak nazwane z powodu swej sztywnej konstrukcji. Są one umieszczone w

odpowiednio skonstruowanym pyłoszczelnym zespole napędowym, zawierającym ponadto układy
sterowania silnikiem napędu dysków, silnikiem przesuwu głowic (pozycjonerem), układy sterowania
głowicami zapisu, układy odczytu oraz inne układy sterujące i kontrolne zespołu napędowego.
W dysku twardym zastąpiono elastyczny materiał dyskietki tarczą aluminiową pokrytą obustronnie
materiałem o właściwościach magnetycznych. Jednocześnie zwiększono liczbę tarcz dysku w celu
uzyskania większej pojemności zapisu. W celu poprawienia szybkości transmisji zwiększono prędkość
obrotową do 3600 obr/min (60 obr/sek), 5400 obr/min (90 obr/sek) lub 7200 obr/min (120 obr/sek).
Obecnie produkowane dyski osiągają nawet prędkości obrotowe rzędu 10000 obr/min.
Jest to możliwe dzięki bardziej stabilnej konstrukcji i umieszczeniu tarcz dysku w hermetycznej
obudowie. Pierwsze dyski miały pojemność 5 MB, a obecnie w powszechnym użyciu są dyski o
pojemnościach od kilku tysięcy MB do ponad stu tysięcy MB czyli ponad 100 GB.

Najważniejsze parametry techniczne dysków twardych.

- Pojemność (od kilku do kilkudziesięciu GB).
- Liczba

głowic odczytu/zapisu (od kilkunastu do kilkudziesięciu).

- Liczba cylindrów (od 615 do kilku tysięcy). Cylindry to ścieżki o tych samych numerach na

powierzchniach roboczych dysków.

- Średni czas dostępu (kilka milisekund). Na średni czas dostępu (ang. Average Access Time) składają

się dwa elementy: średni czas poszukiwania potrzebny do umieszczenia głowicy w wybranym
cylindrze (ang. Average Seek Time) oraz opóźnienie rotacyjne potrzebne do umieszczenia głowicy
nad odpowiednim sektorem (ang. Rotational Latency), które przy szybkości dysków równej
3600 obr/min wynosi ok. 8 milisekund.

- Prędkość obrotowa dysku (4500, 5400, 7200 obrotów na minutę).
- Szybkość transmisji danych (kilka MB/sek).
- Zasilanie (+12 V, +5 V).
- Moc pobierana (od kilku do kilkunastu watów).

Szybkość transmisji danych dla dysku twardego wynosi kilka MB/sek.

- 4 -

Pojemność dysku twardego

Pojemność dysku twardego jest zależna od jego konstrukcji i wynikającej z tego organizacji zapisu.
Podobnie jak na dyskietce informacja zapisywana jest na ścieżkach ale tutaj jest ich od kilkuset do kilku
tysięcy. Liczba sektorów na ścieżce może wynosić 16, 32, 64, 128.
Kolejny parametr to liczba głowic, która waha się od 2 do 64.
Liczba cylindrów dla dysku twardego wynosi od 615 do kilku tysięcy.
Pojemność dysku twardego w bajtach obliczamy w następujący sposób.

B

512

sektorów

liczba

glowic

liczba

cylindrów

liczba

⋅

⋅

⋅

Praca z dyskiem twardym jest możliwa dopiero wtedy, gdy zostanie on sformatowany. Formatowanie
polega na podziale dysku na ścieżki i sektory. Jest to tzw. formatowanie niskiego poziomu lub
formatowanie fizyczne.


Płyta CD

Płyta CD (Compact Disc - Dysk kompaktowy) jest płaskim krążkiem o średnicy 120 mm i grubości

ok. 1,5 mm. Składa się z kilku warstw, z których najważniejszy jest milimetrowej grubości krążek z
włókna poliwęglanowego. Krążek poliwęglanowy pokryty jest warstewką aluminium, ta z kolei
lakierem ochronnym.
Dane zapisywane są na spiralnej ścieżce o dł. ok. 5,5 km. Znajdują się na niej wypustki odciśnięte
specjalną prasą podczas produkcji dysku (płyty tłoczone).
Informacja cyfrowa „0” lub „1” przedstawiona jest w postaci zagłębień (pitów) i wysepek (landów).
Właśnie te „dołki” (pit) i ich brak (land) tworzą informację, zapisaną w postaci binarnej.
Odczyt danych dokonywany jest cieniutkim promieniem lasera, emitowany przez głowicę czytnika CD.





Zalety płyty CD:
- nieduża,
- odporna na uszkodzenia, wpływ pola

magnetycznego i rentgenowskiego,

- zapewnia natychmiastowy dostęp do

poszczególnych danych lub utworów
muzycznych.

Czytanie laserem

Pod srebrnym krążkiem, który zazwyczaj jest wsuwany do wnętrza czytnika na specjalnej tacce,
porusza się na szynach mała głowica laserowa. Emitowany z niej promień lasera przechodzi bez
załamania przez przezroczystą warstwę poliwęglanową i dociera do warstwy aluminium. Tam albo
załamuje się na dołku (pit), albo odbija się bez załamania na płaskiej powierzchni (land).
Promień odbity dociera (lub w przypadku załamania nie dociera) do elementu światłoczułego, gdzie
przekształcany jest w impuls elektryczny. Dane są zapisane na płycie CD przy użyciu tzw. metody
zmiennej fazy: zmiana stanu z pitu na land lub odwrotnie oznacza jedynkę. Jeśli owa zmiana nie
nastąpiła – oznacza to zero.

- 5 -

Pierwsze czytniki CD-ROM obracały płytkę z tą samą prędkością, jak odtwarzacze CD-Audio.
Efektywna prędkość przesyłanych przez nie danych była nieco mniejsza niż w przypadku muzyki i
wynosiła 150 kB/s (muzyczny odtwarzacz CD czyta dane z prędkością 171 kB/s).

Parę lat po pierwszym czytniku CD-ROM pojawiły się nowe generacje zdolne do transferu danych z
płyty z szybkością 300 kB/s, a więc dwa razy większą.
Wraz z pojawieniem się dwukrotnie szybszych napędów CD-ROM, te pierwsze nazwano „Single
Speed” (pojedynczej prędkości), zaś nowe urządzenia – „Double Speed” (podwójnej prędkości).
Wkrótce potem zaczęły się pojawiać czytniki o coraz większych szybkościach, która dziś jest ponad
52 razy większa od prędkości odczytu pierwszego odtwarzacza CD.

Zapis jednokrotny

Płyta CD-R to płyta przeznaczona do jednokrotnego zapisu. Danych z takiej płyty nie można później
wykasować. W tym przypadku zmienił się przede wszystkim sam nośnik. Nadal jego najgrubszą
warstwą pozostaje tej samej wielkości krążek poliwęglanowy, który jest w tym wypadku jednak z
wierzchu gładki. Na niego została naniesiona nowa warstwa, barwnika cyjaninowego,
ftalocyjaninowego lub azowego fotoczułych związków chemicznych, podobnych do używanych w
fotografii. Dopiero na tę fotoczułą warstwę napylona jest warstwa odblaskowa, złota lub srebrna. Dalej
jest już jak w przypadku płyt tłoczonych (tradycyjnych): warstwę metaliczną chroni lakier.
Laser o długości fali 780 nm z nagrywarki, o znacznie większej mocy niż ten zastosowany w czytnikach
CD-ROM, rozgrzewa warstewkę organiczną, która w miejscu ogrzania staje się chropowata, mętna (jest
to chemiczna reakcja np. cyjaniny na podgrzanie). Te zmętniałe punkty cyjaniny pełnią tą samą funkcję,
co pity w wytłoczonym tradycyjnie krążku – absorbują światło lasera. Dla czytnika CD nie ma
znaczenia, czy promień lasera zostaje załamany, czy pochłonięty; ważne jest, że w obu przypadkach nie
padnie on na fotodiody. Zatem nagrana płyta CD-R po włożeniu do zwykłego czytnika CD-ROM czy
odtwarzacza CD-Audio (jeśli nagraliśmy płytę z muzyką) nie zostanie przez te urządzenia odróżniona
od płyty tłoczonej.


Zapis wielokrotny

Płyta CD-RW (CD-ReWritable). Ponownie zmianie uległ głównie nośnik. Zamiast warstwy
organicznej, zastosowano specjalną substancję, która pod wpływem działania lasera o jednej długości
fali staje się krystaliczna i jest w stanie przepuszczać światło (promień lasera podczas czytania
przechodzi swobodnie do warstwy odblaskowej, gdzie odbija się i wraca do fotodiody), zaś pod
wpływem lasera o innej długości fali staje się amorficzna i światło po prostu absorbuje.
Płyty jednokrotnego zapisu będą jednak jeszcze dość długo stosowane ze względu na dwa zasadnicze
czynniki:
- pięciokrotnie niższą cenę niż krążki CD-RW,
- oraz

fakt,

że płytki CD-RW nie są czytane przez niektóre napędy CD-ROMPrzyczyną tego jest dość

duży współczynnik pochłaniania światła przez substancję światłoczułą zastosowaną w płytkach CD-
RW nawet wtedy, gdy jest ona w fazie krystalicznej. Promień lasera musi przejść przez tę warstwę
dwukrotnie, w wyniku czego do fotodiody wraca on znacznie osłabiony ma moc sześciokrotnie
mniejszą niż podczas emisji z głowicy czytającej (wiązka lasera odbita od płytki CD-R jest tylko
dwa razy słabsza od emitowanej).

Szybkość transmisji danych dla czytnika CD określana jest jako wielokrotność szybkości transmisji
stacji dysków elastycznych czyli oznaczenie 24x oznacza szybkość transmisji

24 x

MB/sek

3,5

KB/sek

3600

KB/sek

150

24

≅

=

×

- 6 -

Dysk magnetooptyczny

Jest to rodzaj dysku wymiennego w postaci twardej płyty powleczonej materiałem magnetycznym i

zabezpieczonej grubą, ochronną warstwą plastiku lub szkła, co uodpornia dysk na awarie głowicy.

Głowica magnetooptyczna unosi się w znacznie większej odległości od powierzchni dysku niż głowica
magnetyczna. Pole magnetyczne wytwarzane przez cewkę dysku magnetooptycznego jest za słabe i za
rozległe, aby namagnesować jeden bit dysku w temperaturze pokojowej. Obszar bitu na dysku jest więc
podgrzewany promieniem lasera, co czyni go podatnym na magnesowanie.

Przy odczytywaniu dysku magnetooptycznego wykorzystuje się właściwość światła laserowego
nazywaną efektem Kerra. Gdy promień lasera odbija się od namagnesowanego miejsca, wówczas jego
polaryzacja ulega skręceniu w kierunku zależnym od kierunku pola magnetycznego. To skręcenie jest
rozpoznawane przez głowicę jako przeczytany bit.

Pamięć magnetooptyczna jest mało popularna, drogie nośniki.

Pierwsze dyski MO były pięciocalowe o pojemności 650 MB (dwie strony po 325 MB każda). Choć
pojemniejsze i bardziej niezawodne od innych rodzajów nośnika, ze względu na znaczenie wyższą od
tamtych cenę były dostępne tylko dla nielicznych. Z czasem ceny napędów MO spadały, zaś
wprowadzenie istotnie tańszych 3,5-calowych nośników MO o pojemności najpierw 128, a potem
230 MB uczyniło standard MO popularnym wśród poważnych użytkowników.

Współczesne napędy MO 5,25" mogą zapisywać już 5,2 GB informacji (2x2,6 GB), zaś napędy 3,5"
640 MB. Pojawiają się też 2,5-calowe dyski MO o pojemności 640 MB.
Wyeliminowano też jedną z wad dysków MO, jaką była mała prędkość zapisu – współczesne napędy
mają wydajność porównywalną z twardymi dyskami.

Standard Format Pojemność

Czas dostępu Szybkość transmisji Żywotność nośnika Zgodność Interfejsy

MO 3,5

3,5"

640 MB

29 ms

10 MB/s

>50 lat

EIDE, SCSI

MO 5,25 5,25"

2x2,6 GB

20 ms

22,8-47,2 MB/s

>50 lat

SCSI