Внешняя память - это память, реализованная в виде внешних, относительно материнской платы, устройств с разными принципами хранения информации и типами носителя, предназначенных для долговременного хранения информации. В частности, во внешней памяти хранится все программное обеспечение компьютера. Устройства внешней памяти могут размещаться как в системном блоке компьютера так и в отдельных корпусах. Физически внешняя память реализована в виде накопителей. Накопители - это запоминающие устройства, предназначенные для длительного (не зависящий от электропитания) хранения больших объемов информации. Емкость накопителей в сотни раз превышает емкость оперативной памяти или вообще неограниченная, если речь идет о накопителях со сменными носителями.

Накопитель можно рассматривать как совокупность носителя и соответствующего привода. Различают накопители со сменными и постоянными носителями. Повод - это сочетание механизма чтения-записи с соответствующими электронными схемами управления. Его конструкция определяется принципом действия и видом носителя. Носитель - это физическая среда хранения информации, на внешний вид может быть дисковым или ленточным. По принципу запоминания различают магнитные, оптические и магнитооптические носители. Ленточные носители могут быть лишь магнитными, в дисковых носителях используют магнитные, магнитооптические и оптические методы записи-считывания информации.

Наиболее распространенными являются накопители на магнитных дисках, которые делятся на накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД) и накопители на гибких магнитных дисках (НГМД), и накопители на оптических дисках, такие как накопители CD-ROM, CD-R, CD-RW и DVD-ROM.

НЖМД - это основное устройство для долговременного хранения больших объемов данных и программ. Другие названия: жесткий диск, винчестер, HDD (Hard Disk Drive). Внешне, винчестер представляет собой плоскую герметично закрытую коробку, внутри которой находятся на общей оси несколько жестких алюминиевых или стеклянных пластинок круглой формы. Поверхность каждого из дисков покрыта тонким ферромагнитным слоем (вещества, реагирует на внешнее магнитное поле), собственно на нем хранятся записанные данные. При этом запись производится на обе поверхности каждой пластины (кроме крайних) с помощью блока специальных магнитных головок. Каждая головка находится над рабочей поверхностью диска на расстоянии 0,5-0,13 мкм. Пакет дисков вращается непрерывно и с большой частотой (4500-10000 об / мин), поэтому механический контакт головок и дисков недопустим.

Запись данных в жестком диске осуществляется следующим образом. При изменении силы тока, проходящего через головку, происходит изменение напряженности динамического магнитного поля в щели между поверхностью и головкой, что приводит к изменению стационарного магнитного поля ферромагнитных частей покрытия диска. Операция считывания происходит в обратном порядке.

Намагниченные частицы ферромагнитного покрытия вызывают электродвижущую силу самоиндукции магнитной головки. Электромагнитные сигналы, возникающие при этом, усиливаются и передаются на обработку.

Работой винчестера руководит специальный аппаратно-логическое устройство - контроллер жесткого диска. В прошлом это была отдельная дочерняя плата, которую подсоединяли через слоты к материнской плате. В современных компьютерах функции контроллера жесткого диска выполняют специальные микросхемы, расположенные в чипсете.

В накопителе может быть до десяти дисков. Их поверхность разбивается на круги, называемые дорожками (track). Каждая дорожка имеет свой номер. Дорожки с одинаковыми номерами, расположенных одна над другой на разных дисках образуют цилиндр. Дорожки на диске разбиты на секторы (нумерация начинается с единицы). Сектор занимает 571 байт: 512 отведено для записи нужной информации, остальные под заголовок (префикс), определяющий начало и номер секции и окончания (суффикс), где записана контрольная сумма, необходимая для проверки целостности хранимых данных. Секторы и дорожки образуются во время форматирования диска. Форматирование выполняет пользователь с помощью специальных программ. Никакая информация не может быть записана на неформатированный диск. Жесткий диск можно разбить на логические диски. Это удобно, поскольку наличие нескольких логических дисков упрощает структуризацию данных, хранящихся на жестком диске.

Существует огромное количество разнообразных моделей жестких дисков многих фирм, таких как Seagate, Maxtor, Quantum, Fujitsu и т.д. Чтобы обеспечить совместимость винчестеров, разработаны стандарты на их характеристики, определяющие номенклатуру соединительных проводников, их размещение в переходных разъемах, электрические параметры сигналов. Наиболее распространенными сейчас являются стандарты интерфейсов IDE (Integrated Drive Electronics) или ATA и более производительные EIDE (Enhanced IDE) и SCSI (Small Computer System Interface). Именно характеристики этих интерфейсов, с помощью которых винчестеры связаны с материнской платой, в значительной степени определяют производительность современных жестких дисков. Среди других параметров, влияющих на быстродействие HDD следует отметить следующие:

НГМД или дисковод вмонтирован в системный блок. Гибкие носители для НГМД выпускают в виде дискет (другое название флоппи-диск). Собственно носитель - это плоский диск со специальной, достаточно прочной пленки, покрытый ферромагнитным слоем и помещен в защитный конверт с подвижной задвижкой в верхней части. Дискеты используются, в основном, для оперативного переноса небольших объемов информации с одного компьютера на другой. Данные, записанные на дискете можно защитить от стирания или перезаписи. Для этого нужно передвинуть маленькую защитную задвижку в нижней части дискеты так, чтобы образовалось открытое окошко. Чтобы разрешить запись эту задвижку следует переместить назад и закрыть окошко.

Лицевая панель дисковода выведена на переднюю панель системного блока, на котором расположены кармашек, закрыта шторкой, куда вставляют дискету, кнопка для вынимания дискеты и лампочка-индикатор. Дискета вставляется в дисковод верхней задвижкой вперед, ее необходимо вставить в карман накопителя и плавно продвинуть вперед до звука щелчка. Правильное направление вставления дискеты замечено стрелкой на пластиковом корпусе. Чтобы вынуть дискету из накопителя, нужно нажать на его кнопку. Световой индикатор на дисководе показывает, что устройство занято (если лампочка горит, вынимать дискету не рекомендуется). В отличие от жесткого диска, диск в НГМД приводится во вращение только по команде на чтение или запись, в остальное время он находится в покое. Головка чтения-записи при работе механически контактирует с поверхностью дискеты, что приводит к быстрому изнашиванию дискет.

Как и в случае жесткого диска, поверхность гибкого диска разбивается на дорожки, которые в свою очередь разбиваются на секторы. Секторы и дорожки образуются во время форматирования дискеты. Сейчас дискеты поставляются отформатированы.

Основными параметрами дискеты является технологический размер (в дюймах), плотность записи и полная емкость. По размерам различают 3,5-дюймовые дискеты и 5,25-дюймовые дискеты (сейчас уже не используются). Плотность записи может быть простой SD (Single Density), двойной DD (Double Density) и высокой HD (High Density). Стандартная емкость 3,5-дюймовой дискеты - 1,44 Мбайт, возможно использование дискет емкостью 720 Кбайт. В настоящее время стандартом являются дискеты размером 3,5 дюйма, высокой плотности HD, имеющие емкость 1,44 Мбайта.

С 1995 года в базовую конфи-гурацию персонального компьютера вместо дисководов на 5,25 дюймов начали включать дисковод CD-ROM. Аббревиатура CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory) переводится как постоянное запоминающее устройство на основе компакт-дисков. Принцип действия этого устройства состоит в считывании цифровых данных с помощью лазерного луча, отражающегося от поверхности диска. В качестве носителя информации используется обычный компакт-диск CD. Цифровая запись на компакт-диск отличается от записи на магнитные диски высокой плотностью, поэтому стандартный CD имеет емкость порядка 650-700 Мбайт. Такие большие объемы характерны для мультимедийной информации (графика, музыка, видео), поэтому дисководы CD-ROM относятся к аппаратным средствам мультимедиа. Кроме мультимедийных изданий (электронные книги, энциклопедии, музыкальные альбомы, видеофильмы, компьютерные игры) на компакт-дисках распространяется также разнообразное системное и прикладное программное обеспечение больших объемов (операционные систе-мы, офисные пакеты, системы программирования и т.д.)

Компакт-диски изготавливаются из прозрачного пластика диаметром 120 мм и толщиной 1,2 мм. На пластиковую поверхность напыляется слой алюминия или золота. В условиях массового производства запись информации на диск происходит путем вытеснения на поверхности дорожки, в виде ряда углублений. Такой подход обеспечивает двоичную запись информации. Углубление (pit - пот), поверхность (land - лэнд). Логический ноль может быть представлен как питом, так и лэндом.

Логическая единица кодируется переходом между питом и лэндом. От центра к краю компакт-диска нанесена единственная дорожка в виде спирали шириной 4 мкм с шагом 1,4 мкм. Поверхность диска разбита на три участка. Начальная (Lead-In) расположена в центре диска и считывается первым. В ней записано содержимое диска, таблица адресов всех записей, метка диска и другая служебная информация. Средний участок содержит основную информацию и занимает большую часть диска. Конечный участок (Lead-Out) содержит метку конца диска. Для штамповки существует специальная матрица-прототип (мастер-диск) будущего диска, которая выжимает дорожки на поверхности. После штамповки, на поверхность диска наносят защитную пленку из прозрачного лака.

Компакт-диск раскручивается электродвигателем. На поверхности диска с помощью привода оптической системы фокусируется луч из лазерного излучателя. Луч отражается от поверхности диска и сквозь призму подается на датчик. Световой поток преобразуется в электрический сигнал, который поступает в микропроцессор, где он анализируется и превращается в двоичный код.

Внешне похожи на накопители CD-ROM и совместимые с ними по размерам диска и форматами записи. Позволяют выполнить одноразовую запись и неограниченное количество считываний. Запись данных осуществляется с помощью специального программного обеспечения. Скорость записи современных накопителей CD-R составляет 4х-8х.

Используются для многоразовой записи данных, причем можно как просто дописать новую ин-формацию на свободное пространство, так и полностью перезаписать диск новой информацией (предварительные данные уничтожаются). Как и в случае с накопителями CD-R, для записи данных необходимо установить в системе специальные программы, причем формат записи совместим с обычным CD-ROM. Скорость записи современных накопителей CD-RW составляет 2х-4х.

Устройство для чтения цифровых видеозаписей. Внешне DVD-диск похож на обычный CD-ROM (диаметр - 120 мм, толщина 1,2 мм), однако отличается от него тем, что на одной стороне DVD-диска может быть записано до 4,7 Гбайт, а на обоих - до 9,4 Гбайт. При использовании двухслойной схемы записи на одном его стороне можно разместить уже до 8,5 Гбайт информации, соответственно на обеих сторонах - около 17 Гбайт. DVD-диски допускают также перезапись информации.