Додатково

Характеристики.

Загальні характеристики:

Лінійка WD Caviar Black

Застосування для настільного комп'ютера

Форм-фактор 3.5 "

Обсяг і швидкість

Обсяг HDD 1000 Гб

Обсяг буферної пам'яті 32 Мб

Швидкість обертання 7200 rpm

інтерфейс

Інтерфейс S-ATA II

Зовнішня швидкість передачі даних 300 Мб / с

Внутрішня швидкість передачі даних 1160 Мбіт / с

Розміри (ШхВхД) 101.6x25.4x147 мм

Вага 0.69 кг

Механіка / Надійність

Ударостійкість при роботі 30 G

Ударостійкість при зберіганні 250 G

Рівень шуму простою 24 дБ

Рівень шуму роботи 33 дБ

Параметри, що впливають на швидкодію HDD:

швидкість обертання дисків - в наш час випускаються накопичувачі EIDE із частотою обертання 4500-7200 об/хв, і накопичувачі SCSI - 7500-10000 об/хв;

ємність кеш-пам'яті - у всіх сучасних дискових накопичувачах встановлюється кеш-буфер, який дає змогу прискорити обмін даними; чим більша його ємність, тим вища ймовірність того, що в кеш-пам'яті буде необхідна інформація, якої не треба прочитувати з диску (цей процес у тисячі разів повільніший); ємність кеш-буфера в різних пристроях може змінюватися в межах від 64 Кбайт до 2Мбайт;

середній час доступу - це час (у мілісекундах), на протязі якого блок головок зміщуються з одного циліндра на інший. Залежить від конструкції приводу головок і складає приблизно 10-13 мілісекунд;

час затримки - це час від моменту позиціювання блоку головок на потрібний циліндр до позиціювання конкретної головки на конкретний сектор, іншими словами, це час пошуку потрібного сектора;

швидкість обміну - визначає об'єми даних, які можуть бути передані з накопичувача до мікропроцесора та в зворотному напрямку за певні проміжки часу.

14, 33. ЦМД-пам'ять.

Запам’ятовування і обробку інформації можна здійснити за допомогою магнітних інтегральних схем. Для їх створення застосовують магнітні плівки товщиною кілька мікрометрів, які наносяться на підкладку. В якості носіїв інформації використовуються циліндричні магнітні домени (ЦМД). Відомо, що магнітні плівки мають доменну структуру, тобто складаються з окремих мікроскопічних областей - доменів, що володіють довільним напрямком вектора намагніченості. У межах одного домену всі атоми намагнічені в одному напрямку. При відсутності зовнішнього магнітного поля домени мають форму смуг з протилежними напрямками вектора намагніченості (рис.12.5, а).

У сусідніх смугах магнітні домени в плівці займають поперечний переріз плівки, а їх вектори намагніченості перпендикулярні поверхні. Домени мають різні форму і розміри. Зміна конфігурації доменної структури відбувається уздовж поверхні плівки. Сумарні площі протилежно намагнічених доменів рівні, тому відбувається компенсація їх магнітних полів.

Якщо на магнітну плівку діє зовнішнє постійне магнітне поле Н, перпендикулярне поверхні плівки, то конфігурація і розміри магнітних доменів змінюються. Смугові домени, у яких вектор їх намагніченості співпадає з напрямком зовнішнього поля, розширюються за рахунок звуження доменів з протилежним намагнічуванням. Подальше збільшення зовнішнього поля призводить до розриву смугових доменів і утворенню доменів циліндричної форми (ЦМД, рис. 12.5, б). Встановлено, що домен стає циліндричним при деякому полі Н_min. При цьому з ростом Н діаметр домену стає меншим. При подальшому збільшенні магнітного поля, коли воно стає більше певного значення Н_max, Домени зникають. Таким чином, циліндричні магнітні домени існують при постійному магнітному полі з напруженістю від Н_min до Н_max. Діаметр ЦМД становить 1... 5 мкм в залежності від матеріалу і товщини плівки.

ЦМД можна створити за допомогою генератора доменів, який являє собою дротяну петлю з струмом. Така петля з тонкої металевої плівки наноситься на поверхню магнітної плівки. Через петлю пропускається імпульс струму, який створює магнітне поле Н_пет з напрямком, протилежним вектору зовнішньої магнітної індукції. При цьому в магнітній плівці під петлею утворюється циліндричний магнітний домен - ЦМД (рис. 12.6, а). У запам'ятовуючих пристроях наявність ЦМД в певному місці плівки відповідає зберіганню лог. 1, а її відсутність - зберіганню лог. 0. Домен – стійкий і для запису двійкової інформації ЦМД повинен займати фіксоване положення і мати можливість переміщатися по запропонованій траєкторії до «адресату». Якщо домен зможе віддалятися від генератора доменів (петлі), то при надходженні нових імпульсів струму, відповідних введенню лог. 1, під петлею будуть створюватися нові домени.

Щоб зафіксувати домен в певному місці плівки, застосовують магнітостатичні пастки. В якості такої пастки можна використовувати виток з током (рис. 12.6, б), як у генераторі доменів. Але найбільш широке застосування знайшли пастки з пермалоєвих плівок (аплікації). На поверхню магнітної плівки наносяться плівкові аплікації певної форми зі спеціального феромагнітного матеріалу - пермалою. В області під магнітною аплікацією через її екрануючого дії відбувається ослаблення зовнішнього магнітного поля. При попаданні ЦМД в таку пастку зменшується його повна енергія, тобто ЦМД виявляється в потенційній ямі.

Систему пермалоєвих аплікацій можна використовувати для переміщення ЦМД в певну точку (адреса). Для цього застосовується керуюче магнітне поле Н_пр, що обертається в площині аплікацій. Обертове поле створюється двома взаємно перпендикулярними котушками, струми в яких зміщені по фазі на 90 °. На рис. 12.7 показана система з чотирьох аплікацій, напрямок Н_пр в моменти часу через чверть періоду, положення магнітних полюсів N і S на аплікаціях, створюваних полем Н_пр, і положення ЦМД в ці моменти часу.

При заздалегідь виготовленій геометрії системи цих аплікацій можна перемістити домен в задану точку. Аплікації, розташовані близько один до одного, утворюють регістр. Зрушення інформації в регістрі відбувається при переміщенні доменів від краю однієї аплікації до краю інший. Швидкість переміщення доменів може бути дорівнює десяткам і навіть сотням метрів в секунду. Унаслідок малого діаметра ЦМД щільність запису інформації може бути 10 4... 10 травня біт / мм, а швидкість запису становить 10 5... 10 6 біт / с. Для зчитування інформації застосовують пристрій, заснований на магніторезисторному ефекті, який полягає в зміні опору плівки при зміні магнітного поля. Один із способів зчитування наступний: на основну плівку наносять петлю з напівпровідника, що володіє магніторезистивним ефектом. Через петлю пропускають постійний струм. Якщо під петлею проходить ЦМД, то магнітне поле в петлі змінюється. При цьому змінюються опір петлі і струм в ній, що відповідає лог. 1.

Пристрій пам'яті на ЦМД є закінченим пристроєм функціональної електроніки, широко використовується в схемотехнічних системах і видає інформацію в двійковому коді. Запам'ятовувальні пристрої на ЦМД за своїми параметрами перевершують аналогічні пристрої на магнітних дисках.

15, 34. Новітні принципи та матеріали магнітного запису інформації.

Етап, який переживає магнітний запис сьогодні, пов`язаний із застосуванням для відтворення замість магнітних головок (МГ) індукційного типу магнітних головок, робота яких заснована на використанні магніторезистивного (МР) та гігантського магніторезистивного (ГМР) ефектів. В чому полягають ці ефекти? МР-ефект спостерігається в багатьох матеріалах і пов'язаний з тим, що електричний опір зразка з такого матеріалу змінюється при розміщенні його в зовнішньому магнітному полі. Такі зразки використовують як датчики магнітного поля і, зокрема, для відтворення інформації з магнітного носія. В останньому випадку кажуть про МГ магніторезистивного типу. Один з найпоширеніших матеріалів, з яких роблять МГ з МР-ефектом, є пермалой (81/19 Fe/Ni). Також, до найпоширеніших матеріалів, що використовуються у магнітному записі, відносять пермалой – 78% Ni + 22% Co у вигляді тонкої магнітної плівки, та суспендований матеріал на стрічці – порошок Fe2O3 + Cr2O3 (магнітна суспензія).

Суть ГМР-ефекту полягає в тому ж, що і МР-ефекта: в зміні електричного опору під дією магнітного поля. ГМР-ефект спостерігається в магнітних мультишарових структурах, або "магнітних надгратках". Вони складаються із великої кількості (до 60) ультратонких шарів (кожний товщиною d~0.5-1.5 нм) з різними фізичними параметрами, що послідовно чергуються: "магнетик-немагнетик" (наприклад, Fe-Cu), або "магнетик І - магнетик ІІ" (наприклад, Со-Fe), або шари з складнішою варіацією таких параметрів, як легування, товщина тощо. Величина ГМР-ефекту в десятки разів більша, ніж в одношарових магнітних матеріалах того ж складу та при тих же зовнішніх умовах.

Тому МГ і з МР-ефектом, і з ГМР-ефектом чутливіші порівняно із своїми попередниками - МГ індукційного типу. Це означає, що МГ нового типу можуть реєструвати слабкі магнітні поля від ділянок сигналограм з тонкою магнітною структурою (малим розміром піта - фізичної області носія інформації, яка несе інформацію про 1 біт).

У багатьох нагромаджувачах використовується шар оксиду заліза (яким покривається звичайна магнітна стрічка), але новітні моделі жорстких дисків працюють із шаром кобальту, завтовшки близько десятка мікрон. Таке покриття міцніше та, крім того, дозволяє приймати значно більшу щільність записи. Технологія його нанесення близька до тієї, що використовується при виробництві інтегральних микросхем.

Співробітники Дослідницької лабораторії IBM в Цюріху (Швейцарія) у співавторстві з інженерами компанії Fujitsu, розробили новий матеріал для виготовлення магнітних плівок, а також змогли суттєво удосконалити технології запису-читання на ці носії. В результаті їм вдалося домогтися щільності запису 29,5 мільярдів біт на квадратний дюйм, що дозволяє зберігати на одному картриджі з магнітною стрічкою 35 терабайт даних. Це в 40 разів більше, ніж ємність існуючих в даний час картриджів, і в 7 разів більше, ніж у самих нових жорстких дисків. Для досягнення таких результатів інженери IBM використовували нове магнітне покриття стрічки з фериту барію. Це речовина, створена і випробувана в лабораторіях Fujitsu, відрізняється від старих технологій тим, що магнітні поля частинок такого покриття можуть орієнтуватися перпендикулярно плівці, а не подовжньо, як це було реалізовано раніше. Завдяки цьому, самі магнітні поля більш стабільні й можуть зберігати своє становище не два-три роки, а десятиліттями. Крім того, перпендикулярні частинки дозволили зробити саму плівку істотно тонше. Тепер в традиційному корпусі картриджа поміщається на 12 відсотків більше стрічки. Інженерам IBM довелося повністю переробити як сам механізм читання, так і алгоритм, за яким інформація очищується від електромагнітних перешкод.

"Жорсткі диски можуть зберігати великі обсяги інформації на своїй поверхні. Крім того, з них набагато швидше зчитуються дані. Однак площа плівки всередині картриджа на порядок більше, ніж у HDD, при тому що обидва носія мають однакові габарити. Можна говорити про те, що відносна щільність запису на плівковий картридж стала набагато більшою. Що ж стосується технологій читання, то їх вдосконалення лише питання часу ", - так описує винахід Евангелос Елефтерія, керівник напрямку технологій зберігання даних IBM Zurich.

Крім того, собівартість зберігання даних на плівці на порядки нижче, ніж у жорстких дисків, - Так, ціна даних на твердотельном носії становить від 3 до 20 доларів за гігабайт. У той же час, запис і зберігання інформації на плівковому картриджі становить близько 2 центів за гігабайт. Експерти вважають, поява виробів, що використовують нову технологію запису даних на магнітні стрічки, може вплинути на розвиток інших напрямків, в тому числі на створення голографічних дисків. Навіть висока щільність в 100 терабайт, обіцяна розробниками, не зможе допомогти цим виробам швидко потіснити магнітну стрічку з ринку резервних сховищ інформації.

16, 35. МО-запис інформації.

Фізичною основою МО-запису є термомагнітна властивість феромагнітних матеріалів, зокрема при нагріванні лазером магнітоупорядкованого середовища вище точки Кюрі, воно переходить в парамагнітний стан. Явище охолодження проводять в достатньо сильному зовнішньому магнітному полі, то відновлення магнітоупорядкованих властивостей буде супроводжуватися появою намагніченості, яка відповідає напрямку магнітного зовнішнього поля. При чому в холодному середовищі поле тієї величини вже не буде здатне перемагнічувати носі. Такий процес лежить в основі магніто-оптичного запису інформації, при чому його можна проводити на 1-му носієві10⁶раз. Читання відбувається за допомогою поляризованого лазерного випромінювання. При відбиванні від намагніченої поверхні поляризованого променя повертається його вектор поляризації в залежності від напрямку намагніченості (ефект Керра). Далі потрапляючи на приймач проходить через аналізатор і таким чином його інтенсивність змінюється. При цьому зміна інтенсивності відбитого поляризованого світла пропорційна до кута повороту площини поляризації відбитого світла.

Таким чином даний метод дозволяє реєструвати локально намагнічені-розмагнічені області, шляхом контролю відбитого світла, внаслідок зміни кута лінійно поляризованого світла.

В реальних системах для запису/читання потрібна МО-головка, яка складається із зв’язаних лазерної та магнітної головки.

При даному методі запис даних відбувається при одночасній дії магнітного поля та нагріву.

Стирання даних – лазерний промінь нагріває до T>T_c, а магнітне поле рівномірно орієнтує запам’ятовуючий шар.

Об’єм 5-6 ГГб.

Не набув поширення. Бо дорогий диск. Більше 10 років тому коштував приблизно 100 доларів.

17, 36. Основи оптичного запису інформації.

Система запису і відтворення інформації, принцип якої, полягає у використанні оптичного випромінювання.

Останнім часом використання оптичних методів збереження і обробки інформації сприймається як одне з привабливих альтернатив звичайним запам'ятовуючим пристроям. Принципова перевага оптичної пам'яті у тому, що оптика уможливлює створення за ЗП(запам’ятовуючий пристрій) великої ємності з щільно “упакованими” даними. Щільність подання в оптичних ЗП обмежена лише дифракційною межею.

Перевагою оптичної пам'яті є й можливість паралельної обробки інформації та швидкий доступом до масивів. Усе, це в поєднані із потенційно високої надійністю і прийнятними енергетичними характеристиками робить оптичну пам'ять однією з перспективних замін напівпровідникової і магнітної памяті.

За способом запису розрізняють системи фотографічного запису, голографія, записи, системи з записом на оптич. дисках і ін. Принципово можливі два способу записи інформації на оптичному ЗП: побітовий і голографічний. У першому випадку кожній елементарній ділянці інформаційного носія відповідає один біт інформації, у другому — вся поверхню деякої ділянки носія рівномірно забезпечує зберігання масиву інформації, тобто. будь-яка область, що входить у цю ділянку, зберігає з тією чи іншою достовірністю інформацію про всі масиви зразу.

Для побітового запису інформації можна використовувати будь-яке джерело випромінювання. Однак, найкращі джерела когерентного світла - лазери, щільність потоку енергії й можливості фокусування випромінювання яких багаторазово перевершують відповідні параметри від інших джерел.

Голографічний запис - надання інформації в інтерференційному формі. Тут обов'язково потрібне використання когерентного джерела випромінювання та пред'являються певних вимог до ступеня його просторової і тимчасової когерентності.

Запису вальний шар на диску перебуває в кристалізованому стані, коли чистий. Коли ж відбувається запис, на конкретну область світить лазер, який розігріває її до температури вище Кюрі, і ця область переходить в аморфний стан, внаслідок чого змінюється її пропускна здатність. Відповідно до цього і лишається інформація. Для зчитування просто той же лазер світить і відхиляється відповідно до стану запису вального шару по різному, з чого ми робимо висновки. А для стирання температура має бути менше Кюрі, але більше плавлення. Тоді відбувається кристалізація. І диск чистий.

18. Фундаментальні фізичні обмеження в електроніці.

1. Зміна енергії при переключенні має бути більша/рівна відношенню сталої Планка до часу переключення.

Якщо мінімальний час є визначеним, а він є, то мінімальна ен. переключення:

Це мініму який можна досягти, це обмеження. Зараз досягли -13/-14 степінь.

2. Тунелювання носіїв

3. Обмеженість пов’язана з властивістю матеріалу:

спад напруги на ділянці, а дельта U має бути мінімальна. В природі найменша , відповідно до цього , бо дельта z рівна добутку максимальної напруги на напруженість критично поля. Саме ці добанки дають обмеження.

4. Часове обмеження зумовлене часом Максвелівської релаксації.

це власне час встановлення електричного поля.

Де

5. Обмеження зв’язані з функціонуванням приладів.

Внаслідок теплових флуктуацій МДН транзистор може випадково перемикатися з відкритого стану в закритий, або навпаки. Число флуктуацій n рівно:

Щоб такого не було, то

- час протягом якого відбувається переключення.

Таким чином для зменшення частоти збоїв, що виникають через теплові флуктуації необхідно збільшувати роботу переключення.

Для надійної роботи, як правило енергія переключення має бути 20кТ.

19. З’єднання та їхні обмеження на швидкодію.

Необхідна умова для мінімального розсіяння, що може впливати на швидкодію інтегральної схеми є P<Q*A, де Q – потік тепла, A – площа кристалу.

Існує вимога для передачі сигналу через кристал А^1/2<C₁*t_d, де C₁ – швидкість поширення, t_d – час затримки, і тому P/Q < (C₁*t_d)² звідси (t_d)² < P/Q* C₁² – це власне формула, яка щось каже про обмеження.

Якщо ввести мінімальну енергію переключення E_m = P*t_d

це є гранично мінімальний ча, який може існувати при наявності E_m. Цей час приблизно на 2,5 порядка менший за швидкодію найшвидкіснішого ключа і тому величина t_d може бути взята за нижню межу.

20. Обмеження в схемотехніці,що накладаються добутком потужність-швидкодія.

Теоретично для передачі сигналу з’єднання вихідний сигнал повинен повністю заряджати і розряджати лінію зв’язку при передачі кожного біту інформації. Насправді це вимога необхідна тим, що реальні побудовані лінії мають декілька символів синхронізованих, тому вони можуть розглядатися як довгі лінії. Тому вимога перезарядки тут значень пом’якшена. Однак тут виникає проблема з наявністю в лінії RC- та RL-фактори. Тому ємність ліній предств. основн. затр. фактор. Нехай лінія має ємнясть C, довжина l і де через неї імпульс U за t вводиться P = CLU²/t. З цього P*t = ClU² – це рівняння є основне для аналізу пошуку компромісу між швидкодією, потужністю і затримкою. Зокрема воно стверджує, що потужність, що передається по з’єднаннях можна знизити зменшення швидкодії логічних систем і навпаки.

21. Енергія переключення.

– час руху електрона до стоку

– потужність

– різниця напруг, визначає енергію логічного елемента

– енергія переключення

Умова надійності переключення елемента

Середній розкид порогової напруги, яка здатна перемикати елементи повинен бути не менше, ніж у 20 разів більшим від порогової напруги транзистора.

Під впливом теплових флуктуацій може відбутись спонтанне переключення елемента.

Де – робота переключення Т – час без переключень

– напруга переключення

Для реальних транзисторів напруга переключення повинна бути не менше 0,75 В, тоді не буде спонтанних переключень.

22. Швидкодіючі ПТ на основі гетеро структур.

Гетероструктура – контакт двох напівпровідників з різною шириною забороненої зони. Між двома різними матеріалами утворюється гетероперехід, в якому спостерігається підвищена концентрація носіїв. На основі таких структур створюються транзистори на 2D електронному газі.

2D електронному газі – це електронний газ, у якому частинки можуть вільно рухатися лише вздовж двох напрямів, а по третьому вони затиснуті в потенціальну яму.

Утворення потенціальної ями:

n₁ - широкозонний напівпровідник, легований донорами

n₂ – напівпровідник, близький до власного

крутизна стоково-затворної характеристики

Для створення таких транзисторів використовують метод молекулярно-променевої епітаксії. Він полягає в осадженні випаруваної речовини на кристалічну підкладку в умовах високого вакууму.

23. Короткоканальні ефекти в ПТ. Порівняльна характеристика швидкодії основних типів ПТ.

Всі довжини більші за один мікрометр є багатоканальними, а менше одного – коротко канальними. При скорочені довжини каналу виникають коротко канальні ефекти.

Ефекти:

1. Пониження розмінності електричного газу

2. Вплив на поведінку електронів у каналі на межі потенціалу - затвору, але і потенціалу – стоку.

3. Виникнення ефекту гарячих носіїв

4. Зміни вихідної характеристики польового транзистора, де впливає порушення її характеру, що виявляється у зникненні чи скорочені ділянки підсилення.

Сучасні розрахунки показують що ефекти проявляються при мір. 0.5 мкм і менше.

P₀τ₀ >(C(ΔU)²Λ₁)/2

Середній розряд порогової напруги, яка здатна перемикати елементи повинна бути не менше 20 раз від локальної порогової напруги транзистора.

24. Шляхи підвищення продуктивності ЕОМ.

Підвищення продуктивності системи за рахунок прискорення процесів обробки даних

Підвищення ефективності використання ПК шляхом раціонального управління його ресурсами

Збільшення швидкодії (прямий доступ пам'яті).

Збільшення швидкодії окремих компонент структури (центральний процесор, пам'ять, шини передачі) (більше транзисторів в менший розмір)

Вдосконалення елементної бази: покращена будова і матеріали транзисторів

Організація паралельності роботи окремих компонент структури

Максимальна продуктивність досягається тоді, коли всі компоненти структури працюють без зупинок

Збільшення кількості вирішуючих блоків

Паралельність роботи досягається на мікрорівні - кожен транзистор повинен працювати (всі працюють синхронно)

Немає затримок в потоці завдань

25. Модель логічного елемента: термодинамічні обмеження.

Між інформаційною та термодинамічною ентропією є глибокий взаємозв’язок. З другого начала термодинаміки, яке не допускає зменшення загальної ентропії замкненої системи випливає, що зі зменшенням інформаційної ентропії збільшується ентропія термодинамічна, тобто виділяється тепло. Ландауер в 1961 р. виявив, що знищення 1 біта інформації призводить до виділення не менше k∙T∙ln 2 джоулів енергії. Сама пособі ця енергія невелика: при T=300K вона рівна 0.017 еВ на 1 біт, але з розрахунку на весь процесор, виділяється 1 Дж/с, тобто 1 ВТ. Крім того, враховується і опір матеріалу, що теж провокує тепловиділення.

На найбільш низькому рівні у «І-НЕ» елементах інформаційна ентропія зменшується на 1.189 біта і розсіюється ~0.02 эВ тепла. Так само і з записом пам’яті: на інформаційному рівні старі дані просто губляться, а на фізичному рівні виділяється тепло та паразитне випромінювання. Вже понад 30 років існує спосіб обчислень без знищення інформації – консервативна логіка. Цей спосіб дозволяє створювати енергоефективні процесори. Проте в кремнії не вдалось компактно реалізувати цей спосіб, відомий тільки спосіб реалізації на МДН транзисторах. Для квантових і оптичних процесорів цей метод цілком природній.

Обчислювальні моделі, побудовані на консервативному принципі, повинні використовувати базові логічні елементи, що в свою чергу повинні задовольняти ряд умов, в тому числі, вони мають бути оборотні і зберігати ті ж самі адитивні величини (заряди, моменти). Кількість входів в елементах повинна бути рівною кількості виходів. В звичайній схемотехніці вихід одного елемента може підключатись до кількох інших елементів, а в консервативній логіці для цього потрібен спеціальний елемент-розгалужувач. Консервативна логіка базується на 2 елементах: повторювач і вентиль Фредкіна.

Повторювач просто повторює на виході вхідний сигнал з затримкою в 1 такт.

yt= xt-1

Він також може виконувати функцію пам’яті.

Вентиль Фредкіна – це пристрій з 3 входами u, x1, x2 і 3 виходами v, y1, y2, що реалізую функцію «перетину» 2 ліній даних. Вихід співпадає з входом.

При u=1 виходи y1,y2 рівні входам x1,x2; при u=0 y1=x2 и y2=x1 (см. табл.)

26. Модель логічного елемента: квантово-механічні обмеження.

З точки зору квантової мех. вентель – це система 2-х рівнів, які володіють різними часами життя на цих рівнях. З точки зору квант. мех. можливість переходу між цими рівнями створює ефект взаємодії між ними, як такт в електроніці (квантовій). Ця взаємодія призводить до перенормування рівнів, що проявляється їх розширенням. В теор. випадку рівень представляє собою дельта функцію Pi(E) = σ(E - Ei), то за рахунок взаємодії (існування кінцевого часу життя частинки на рівні) Pi(E) = (h/2*Пі^2*tau)*[(E- Ei)² + (h/2*Пі*tau)²]

Функція Фермі-Дірака.

Ймовірність помилки визначається лінією, яка перекривається областю, що займ. протилежним рівнем. Помилка – суміщення. Сист з 2-х рівнів щоб уникнути чи мінімізувати, що хар. часами життя тау1 і тау2 потрібно: 1) звузити лінії, що відповідають відповідним рівням, тобто зменшити час життя частинки на рівні. 2) збільшити енер. відст. Е0 і Е1 в квантовій системі. Таким чином квантовий логічний вентиль, що скл. з двох рівнів володіє певним рівнем шуму і цей рівень виникає внаслідок розширення реальних рівнів внаслідок взаємодії.

37. ПЗЗ-структури, як елементи памяті.

Пристрій з зарядовим зв’язком являє собою однорядкову або двовимірну матрицю, кожен елемент якої є мініатюрним електричним конденсатором типу метал-оксид-напівпровідник (МОН)

Елемент ПЗЗ – електричний конденсатор типу МОН:

1 – металевий електрод; 2 – діелектрик; 3 – напівпровідник

р-типу; 4 – потенціальна яма, що сформувалася біля площини ро-

зділу між діелектриком та напівпровідником під впливом

прикладеного до електрода імпульсу позитивної напруги.

В основі роботи ПЗЗ лежить явище внутрішнього фотоефекту. При освітленні структури світловим потоком Φ в напівпровіднику генеруються пари носіїв заряду електрон і дірка. Під дією позитивної напруги (+U) дірки витісняються в глиб напівпровідника, а неосновні носії заряду, електрони, накопичуються в потенціальній ямі. Тут вони можуть зберігатися достатньо тривалий час, оскільки дірок в збідненій області немає і електрони не рекомбінують. Електроди виготовлені з полікристалічного кремнію, який є прозорим майже у всьому видимому діапазоні. Якщо два мініатюрних конденсатори розмістити один біля одного так, щоб їх електричні поля впливали один на одного, потенціальні ями двох конденсаторів стануть зв’язаними, а накопичений заряд потече в більш глибшу потенціальну яму. Таке перетікання зарядів складає основу принципу дії пристроїв з зарядовим зв’язком.Таким чином перебування електронів у потенціальній ямі являє собою збереження інформації,яку можна змінювати змінюючи електричні поля.Даний тип носія інформації не набув широкого використання оскільки процеси добування заряджених електронів були повільні, а це суттєво впливало на швидкодію обчислювальної техніки.ПЗЗ-матриці і лінійки знайшли своє застосування у фото-відеотехніці.

38. Оптичні накопичувачі.

Пристрій для CD-ROM - типовий привід складається з плати електроніки, шпиндельного двигуна,системи оптичної голівки, що зчитує і системи завантаження диска.
На платі електроніки розміщені всі керуючі схеми приводу, інтерфейс з контролером комп'ютера, роз'єми інтерфейсу і виходу звукового сигналу.
Більшість приводів використовує одну плату електроніки, проте в деяких моделях окремі схеми виносяться на допоміжні невеликі плати.
шпиндельні двигун служить для приведення диска в обертання з постійною або змінною лінійною швидкістю. Збереження постійної лінійної швидкості вимагає зміни кутової швидкості диска в залежності від положення оптичної головки. Під час пошуку фрагментів диск може обертатися з більшою швидкістю, ніж при зчитуванні, тому від шпиндельного двигуна потрібна хороша динамічна характеристика; двигун використовується як для розгону, так і для гальмування диска.
На осі шпиндельного двигуна закріплена підставка, до якої після завантаження притискається диск. Поверхня підставки звичайно покрита гумою або м'яким пластиком для усунення прослизання диска. Притиск диска до підставці здійснюється за допомогою шайби, розташованої з іншого боку диска; підставка і шайба містять постійні магніти, сила, тяжіння яких притискає шайбу через диск до підставки.
Система оптичної головки складається з самої головки і системи її переміщення. В головці розміщені лазерний випромінювач, на основі інфрачервоного лазерного світлодіоди, система фокусування, фотоприймач і попередній підсилювач. Система фокусування являє собою рухому лінзу, що приводиться в рух електромагнітної системою voice coil (звукова котушка), зробленої за аналогією з рухомою системою гучномовця.

Зміна напруженості магнітного поля викликають переміщення лінзи і перефокусування лазерного променя. Завдяки малої інерційності така системаvефективно відслідковує вертикальні биття диска навіть при значнихvшвидкостях обертання.
Система переміщення головки має власний приводний двигунv,приводить в рух каретку з оптичною головкою за допомогою зубчастої або черв'ячною передачі. Для виключення люфту використовують з'єднання з початковим напругою: при черв'ячною доставку - підпружинені кульки, при зубчастої - підпружинені в різні боки пари шестернею.
Система завантаження диска виконується у двох варіантах: з використанням спеціального футляра для диска (caddy), що вставляється в приймальний отвір приводу, і з використанням висувного лотка (tray), на який кладеться сам диск. В обох випадках система містить двигун, який приводить в рух лоток або футляр, а також механізм переміщення рами, на якій закріпленався механічна система разом зі шпиндельні двигуном і приводом оптичної головки, в робочий стан, коли диск лягає на підставку шпиндельного двигуна.

На передній панелі приводу зазвичай розташовані кнопка Eject для завантаження/вивантаження диска, індикатор звертання до приводу і гніздо для підключення навушників з електронним або механічним регулятором гучності.
У ряді моделей додано кнопку Play/Next для запуску програвання звукових дисків та переходу між звуковими доріжками; кнопка Eject при цьому зазвичай використовується для зупинки програвання без викидання диска. На деяких моделях з механічним регулятором гучності, виконаним у вигляді ручки, програвання і перехід здійснюються при натисканні на торець регулятора.
Більшість приводів також має на передній панелі невеликий отвір, призначене для аварійного витягу диска в тих випадках, коли звичайним способом це зробити неможливо - наприклад, при виході з ладу приводу лотка або всього CD-ROM, при пропажі харчування і т.п. В отвір потрібно вставити шпильку або распрямления скріпку і акуратно натиснути – при цьому знімається блокування лотка або дискового футляра, і його можна висунути вручну.

39. Зовнішня пам'ять. Параметри.

Зовнішня пам'ять – пристрій, що дозволяє автономно зберігати інформацію до наступного її використання незалежно від стану комп’ютера. Використовують різні фізичні принципи зберігання інформації (магнітний, магнітооптичний, оптичний, акустичний, голографічний).

По методу доступу такі пристрої поділяються на:

1) З прямим доступом

2) З послідовним доступом

Характерною особливістю пристроїв зовнішньої пам'яті є те, що вони оперують блоками інформації, а не словами чи байтами в оперативній пам’яті, при чому ці блоки мають фіксований розмір. Прямий доступ передбачає можливість звертання до блоків за їх адресами в довільному порядку. В пам’ятіз послідовним доступом, кожен блок інформації можу мати свою адресу. Для звертання до нього пристрій повинен спочатку знайти деякий маркер після чого послідовно холостим читанням блоку за блоком дійти до необхідного місця і тільки тоді проводити самі операції обміну даними.

Основним параметрами є:

1. Ємність

2. Час доступу – це усереднений інтервал від видачі запиту до фактичного початку передачі.

Для пристроїв з рухомими носіями основна втрата часу відбувається через позиціонування часових та очікування підходу до них необхідної ділянки, при чому дискові пристрої мають час доступу від одиниці до сотень мілісекунд. Для електронних пристроїв зовнішньої пам'яті час доступу визначається швидкодією мікросхем пам’яті і складає долі мілісекунди.

3. Швидкість передачі даних – Визначається як продуктивність обміну даними виміряна після виконання пошуку даних. Сучасні пристрої мають в своєму складі буферну пам'ять причому швидкість обміну буферної пам’яті з носієм та з зовнішнім інтерфейсом як правило суттєво відрізняється. Якщо швидкість зовнішнього інтерфейсу обмежена лише частотою сигналів і швидкістю спектра то внутрішня швидкодія обмежується можливостями електромеханічних пристроїв.

Питома ціна зберігання інформації

40. Основні конструктивні елементи СD-ROM. Параметри.

CD-ROM (англ. compact disc read-only memory) — різновид компакт-дисків з даними, доступними тільки для читання. Спочатку такий тип дисків використовувався лише для зберігання музики, але згодом він був доопрацьований для зберігання і інших цифрових даних. Диски CD-ROM — популярний засіб для розповсюдження програмного забезпечення, комп'ютерних ігор,мультимедійних програм та даних. Деякі CD містять одразу як комп'ютерні дані (програмне забезпечення), доступне для використання лише на комп'ютері, так і відео- і аудіодані, тексти та зображення, які можна відтворювати в CD-програвачі. Такі диски називаються удосконаленими

Конструкція накопичувача:

1. Корпус. Призначення його, я думаю зрозуміло всім.

2. Контейнер. Механізм завантаження дисків в накопичувач.

3. Привід диска. Обертає диск з певною швидкістю (про це трохи нижче).

4. Серводвигун. Пересуває каретку з відбиваючим дзеркалом до заданої доріжці на диску.

5. Напівпровідниковий лазер. Генерує інфрачервоний промінь, який потрапляє на відбиває дзеркало.

6. Лінза. Фокусує і направляє відбитий промінь на фотодатчик.

7. Фотодатчик. Перетворює отримані світлові сигнали в електричні імпульси.

8. Мікропроцесор. Отримані імпульси від фотодатчика декодує і передає їх комп'ютера для подальшої обробки.

Це і є основні елементи накопичувача.

Дата добавления: 2015-05-26