התקני אחסון מידע: סיווג, תיאור

תפקודו של כל סוג מחשב מבוסס על התקן אחסון המסוגל לאחסן מידע, להשתמש בו לצורך חישובים ולהנפיק אותו לפי בקשתו הראשונה של המפעיל.

הגדרה

התקן לאחסון מידע הוא מכשיר המשויך לאלמנטים אחרים במחשב ומסוגל לתפוס השפעות חיצוניות. במחשבים מודרניים משתמשים בכמה סוגים של מוצרים דומים בבת אחת, לכל אחד מהם פונקציונליות ותכונות משלו. התקני אחסון מידע מרכזיים מסווגים לפי עקרונות ההפעלה שלהם, דרישות אספקת האנרגיה ופרמטרים רבים אחרים.

פעולות עם זיכרון

המשימה העיקרית של כל מכשיר הקלטה היא היכולת לעבוד עם המפעיל. כל הפעולות מחולקות לשלושה סוגים:

• אחסון. כל המידע ברשמקול חייב להיות שם לפני שנמחק על ידי המפעיל או המחשב. ישנם מוצרים שיכולים לאחסן נתונים במשך זמן רב גם כאשר המחשב כבוי. כך עובדים כוננים קשיחים סטנדרטיים. מוצרים דומים אחרים (RAM) מכילים רק חלק מהנתונים כך שהמפעיל יקבל גישה אליהם במהירות האפשרית.
• הכנס. המידע חייב איכשהו להגיע למכשיר ההקלטה. במקרה זה, הפרדה יכולה לעקוב אחר עיקרון זה. דגמים מסוימים עובדים ישירות עם המפעיל. אחרים קשורים לאלמנטים אחסון אחרים, ומאיצים את עבודתם.
• מסקנה. הנתונים המתקבלים מוצגים בממשק האינטראקציה של המשתמש או ניתנים לחישובים להתקני אחסון אחרים.

כל המכשירים לאחסון, כניסה ויציאת מידע בדרך זו או אחרת מחוברים לרשת יחידה במחשב יחיד. יחד הם מבטיחים את ביצועיה.

טופס

הסיווג של התקני אחסון מידע לפי טופס הקלטה מחלק את כולם לשתי קטגוריות: אנלוגי ודיגיטלי. הראשונים בעולם המודרני כמעט ולא משתמשים בהם. הדוגמה הקרובה ביותר למכשיר הקלטה אנלוגי היא קלטת למקלטת, שכבר מזמן אינה מיושנת. עם זאת, התפתחויות מסוימות נמשכות בכיוון זה. נכון לעכשיו, ישנם כבר מספר אבות-טיפוס של מוצרים מסוג זה שאינם רעים מבחינת הקיבולת והמהירות, אולם לעומת מכשירים דיגיטליים הם מפסידים משמעותית מבחינת עלות הייצור. כונן קשיח רגיל במחשב מאחסן מידע בצורה של אפסים ואפסים. זהו מכשיר הקלטה דיגיטלי, כמו הרוב המכריע של המוצרים המודרניים מסוג זה. תפקודם מבוסס על העיקרון של שמירה על מצבו הפיזי של המדיום באחת משתי צורות אפשריות (עבור המערכת הבינארית). בימינו משתמשים גם באופציות מודרניות יותר שיכולות להשתמש בצורה הטרינרית או אפילו העשרונית של הרשומה. הדבר התאפשר הודות לשימוש בתכונות הייחודיות של חומרים שונים והופעתן של טכנולוגיות חדשות לכתיבת נתונים לכוננים. האנושות מגדילה בהדרגה את כמות המידע שניתן לשמור תוך הקטנת גודל המדיום.

יציבות הקלטה

סיווג לפי אינדיקטור זה מחלק את כל התקני אחסון ועיבוד המידע לארבע קבוצות:

• הקלטות תפעוליות (זיכרון RAM). המפעיל מקבל את ההזדמנות להציג מידע חדש, לקרוא כבר זמין ולעבוד איתו ישירות בתהליך התפקוד.דוגמא לכך היא זיכרון הגישה האקראית של מחשב. הוא מאחסן את מרבית הנתונים המבוקשים ללא הרף, כך שאינך צריך לגשת כל הזמן לכונן הקשיח הראשי. ברוב המקרים, כל המידע נמחק ממדיה כזו לאחר הפסקת חשמל.
• ניתן להחלפה (EEPROM). מוצרים כאלה מאפשרים לך להקליט, למחוק ולהזין נתונים כמעט מספר בלתי מוגבל של פעמים. דוגמה לכך היא CD-RW וכוננים קשיחים סטנדרטיים. בכל מחשב, זיכרון כזה הוא הכי הרבה ועליו כמעט כל מידע המשתמש מאוחסן.
• ניתן לרשום (EPROM). במכשירים כאלה ניתן לשמור נתונים פעם אחת בלבד. אי אפשר להחליף או למחוק מידע, שהוא החיסרון העיקרי של מוצרים כאלה. דוגמה לכך היא תקליטורי CD-R. בעולם המודרני משתמשים בו לעתים נדירות ביותר.
• קבוע (ROM). מכשיר מסוג זה שומר מידע שהוקלט פעם אחת ואינו מאפשר למחוק או לשנות אותו בשום דרך. דוגמא לכך היא ה- BIOS של מחשב. בתוכו כל הנתונים נותרו ללא שינוי והמשתמש מקבל את ההזדמנות לבחור רק הגדרות אחרות מרשימת הקיימות. בשונה מ- EPROM, אתה עדיין יכול להוסיף נתונים חדשים למדיה כזו, אך ככלל, הדבר מחייב הסרה מוחלטת של הישן. כלומר, ניתן להתקין מחדש את ה- BIOS, אך לא להוסיף אותו או לעדכן אותו.

אי-תנודתיות

כדי שהמחשב יעבוד הוא דורש חשמל, שבלעדיו יישום כל הפעולות יהיה בלתי אפשרי. עם זאת, אם כל פעם לאחר כיבוי המחשב יימחקו הנתונים על כל העבודה שנעשתה, אז הערך של המחשב בחיים שלנו יהיה הרבה פחות. אז איזה סוג של מכשירי אחסון מזון יש?

• הפכפך. מוצרים אלה עובדים רק כאשר יש חשמל המסופק אליהם. סוג זה כולל מודולי RAM סטנדרטיים DRAM או SRAM.
• לא הפכפך. מכשירי הקלטה אינם דורשים חשמל לשמירת מידע. דוגמה לכך היא כונן קשיח למחשב.

סוג הגישה

התקני אחסון מחולקים גם הם לפי אינדיקטור זה. לפי סוג זיכרון הגישה הוא:

• אסוציאטיבי. משמש לעתים נדירות. מוצרים אלה כוללים התקנים מיוחדים המשמשים להגדלת המהירות של מערכי נתונים נרחבים.
• ישיר. גישה מלאה ובלתי מוגבלת מוצעת על ידי כוננים קשיחים שהם מסוג זה של גישה.
• עקביות. עכשיו כמעט אף פעם לא נעשה שימוש. שימש בעבר בקלטות מגנטיות.
• שרירותי. על פי עיקרון זה, זיכרון הגישה האקראית פועל, ומספק למשתמש את ההזדמנות בצורה שרירותית לגשת למידע העדכני ביותר עימו עבדה המערכת. זה משמש כדי להאיץ את המחשב.

ביצוע

מכשירים המיועדים לאחסון מידע מסווגים לפי סוג הביצועים.

• מעגלים מודפסים. סוג זה כולל מודולי זיכרון RAM ומחסניות עבור קונסולות ישנות. הם עובדים מהר מאוד, אך הם זקוקים לאספקת אנרגיה מתמדת, וזו הסיבה שליישומים הנוכחיים שלהם יש תפקיד עזר.
• דיסק. הם מגנטיים ואופטיים. הנציג הפופולרי ביותר הוא הכונן הקשיח של המחשב. הם משמשים כאמצעי האחסון הראשי.
• כרטיס. יש המון אפשרויות. מבין האחרונים ניתן לציין כרטיסי פלאש. בעבר, סוג זה שימש לייצור כרטיסים אגרופים ומקביליהם המגנטיים.
• תוף. דוגמה לכך היא תוף מגנטי. כמעט ולא בשימוש.
• קלטת. דוגמה לכך היא קלטות מחוררות או מגנטיות. בעולם המודרני כמעט ולא מתרחש.

עיקרון פיזי

על פי העיקרון הפיזי של הפעולה, התקני קלט, פלט, אחסון ועיבוד מחולקים ל:

• מגנטי. הם מיוצרים בצורת ליבות, דיסקים, קלטות או קלפים. דוגמה לכך היא כונן קשיח.זו אינה הדרך המהירה ביותר לעיבוד מידע, אך היא מאפשרת לאחסן נתונים במשך זמן רב מבלי לספק אנרגיה, מה שמבטיח את הפופולריות הנוכחית שלהם.
• ניקוב. עשוי כסרטים או כרטיסים. דוגמה לכך היא כרטיס אגרוף ישן המשמש להקלטת מידע בדגמי המחשב הראשונים. בשל מורכבות הייצור והכמות הקטנה של נתונים מאוחסנים, למעשה לא נעשה שימוש בעיקרון זה כעת.
• אופטי. דיסקים מכל סוג שהוא. כולם עובדים על עיקרון השתקפות האור מפני השטח שלהם. הלייזר שורף את המסילה ויוצר קטעים השונים מהמסה הכוללת, המאפשרת להשתמש באותה מערכת קוד בינארית שבה מצב אחד של הדיסק מסומן על ידי האחד והשני באפס.
• מגנטו-אופטי. דיסקים כמו MO. הם משמשים לעיתים רחוקות, אך משלבים את היתרונות של שתי המערכות.
• אלקטרוסטטי. הם עובדים על העיקרון של צבירת תשלום חשמל. דוגמאות לכך הן CRT, בנקים קבלים.
• מוליכים למחצה. השתמש בתכונות של אותם חומרים לאיסוף ואחסון נתונים. כך עובד כונן הבזק.

בין היתר ישנם מכשירי אחסון העובדים על פי עקרונות פיזיים אחרים. לדוגמה, על מוליכות או צליל.

מספר המדינות

אפשרות הסיווג הסופית למכשיר אחסון לטווח ארוך היא כמה מדינות הוא יכול לתמוך בהן. כאמור, המדיה הדיגיטלית פועלת על ידי שינוי החלק הפיזי שלהם על בסיס החשמל המסופק. הדוגמה הפשוטה ביותר: אם היא ממוגנטת, זה שווה למספר 1, אם לא, אז - 0. זהו העיקרון להפעלת מערכות בינאריות שיכולות לתמוך בשתי גרסאות מדינה בלבד. כעת משתמשים גם במכשירים העובדים בשלוש צורות או יותר. זה פותח סיכויים רחבים מאוד לשימוש במדיות אחסון, מאפשר לך לצמצם את גודלם, תוך הגדלת כמות המידע המאוחסן הכוללת.

סיכום

כוננים ישנים היו גדולים מאוד. המחשבים הראשונים מאוד דרשו חדר השווה לחדרי כושר מודרניים, ואף על פי כן הם עבדו לאט מאוד. ההתקדמות לא עומדת בשקט וכעת ניתן להכניס לכיס מכשירי אחסון, אפילו הנפוצים ביותר. פיתוח נוסף יכול לעבור הן בדרך של חיפוש אחר חומרים חדשים או דרכי אינטראקציה עם ישנים, וגם בכיוון של יצירת תקשורת קבועה ויציבה ברחבי העולם. במקרה זה, כוננים בעלי קיבולת גבוהה ימוקמו בחדרי שרתים מיוחדים, והמשתמש יקבל את כל הנתונים בטכנולוגיית ה"ענן ".