Практическая работа №1 «Изучение видов интерфейсов и их характеристик»
|
Скачать 0.76 Mb.
|
Краткие теоретические и учебно-методические материалы по теме практической работы Привод оптических дисков содержит следующие основные функциональные узлы: - загрузочное устройство; - оптико-механический блок; - системы управления приводом и автоматического регулирования; - универсальный декодер и интерфейсный блок.  Рисунок 4.1 Конструкция оптико-механического блока оптического привода Электромеханический привод приводит во вращение диск, помещенный в загрузочное устройство. Оптико-механический блок обеспечивает перемещение оптико-механической головки считывания и записи по радиусу диска и считывание/запись информации. При считывании полупроводниковый лазер генерирует маломощный луч, который попадает на разделительную призму, отражается от зеркала и фокусируется линзой на поверхности диска. Серводвигатель по командам, поступающим от встроенного микропроцессора, перемещает подвижную каретку с отражающим зеркалом к нужной дорожке на диске. Отраженный от диска луч фокусируется линзой, расположенной под диском, отражается от зеркала и попадает на разделительную призму, которая направляет луч на вторую фокусирующую линзу. Далее луч попадает на фотодатчик, преобразующий световую энергию в электрические импульсы. Сигналы с фотодатчика поступают на универсальный декодер. Системы автоматического слежения за поверхностью диска и дорожки записи данных обеспечивают высокую точность считывания информации. Сигнал с фотодатчика в виде последовательности импульсов поступает в усилитель системы автоматического регулирования, где выделяются сигналы ошибок слежения. Эти сигналы поступают в системы автоматического регулирования: фокуса, радиальной подачи, мощности излучения лазера, линейной скорости вращения диска. Универсальный декодер представляет собой процессор для обработки сигналов, считанных с диска. В его состав входят два декодера, опертивное запоминающее устройство и контроллер управления декодером. Применение двойного декодирования дает возможность восстановить потерянную информацию. Оперативное запоминающее устройство выполняет функцию буферной памяти, а контроллер управляет режимами исправления ошибок. При записи информации лазерный луч имеет большую мощность, которая изменяется в процессе записи, благодаря чему происходит запись двоичной информации. В приводах для чтения и записи DVD дисков используется лазер с другой длиной волны, чем в CD приводах, поэтому DVD диски не читаются в старых приводах. Для подключения оптических приводов к компьютеру используются те же интерфейсы, что и для подключения жестких дисков. Задания для практической работы Схематично зарисовать устройство оптического привода и составить таблицу с наименованием и назначением основных узлов. Контрольные вопросы 1 Чем отличаются лазерные лучи записи и считывания? 2 Чем отличаются приводы для работы с CD и DVD дисками? 3 Для чего при записи и считывании применяется двойное кодирование/декодирование информации? Практическое занятие № 5 «Изучение особенностей работы твердотельных жестких дисков» Цель работы: изучить принцип работы и особенности конструкции твердотельных жестких дисков. Студент должен уметь: осуществлять установку и конфигурирование персональных компьютеров и подключение периферийных устройств; знать: классификацию, общие принципы построения и физические основы работы периферийных устройств; способы подключения стандартных и нестандартных периферийных устройств (ПУ). Краткие теоретические и учебно-методические материалы по теме практической работы Твердотельный накопитель (англ. solid-state drive, SSD) – компьютерное немеханическое запоминающее устройство на основе микросхем памяти. Кроме них, SSD содержит управляющий контроллер.  Рисунок 5.1 – Устройство твердотельного накопителя В настоящее время твердотельные накопители используются не только в компактных устройствах – ноутбуках, нетбуках, коммуникаторах и смартфонах, но могут быть использованы и в стационарных компьютерах для повышения производительности. Существуют и так называемые гибридные жёсткие диски, появившиеся, в том числе, из-за текущей, пропорционально более высокой стоимости твердотельных накопителей. Такие устройства сочетают в одном устройстве накопитель на жёстких магнитных дисках (HDD) и твердотельный накопитель относительно небольшого объёма, в качестве кэша (для увеличения производительности и срока службы устройства, снижения энергопотребления). Различают два вида твердотельных накопителей: основанные на оперативной памяти (RAM SSD) и основанные на флеш-памяти (NAND SSD). NAND SSD – накопители, построенные на использовании энергонезависимой памяти. До недавнего времени существенно уступали традиционным накопителям – жёстким дискам – в скорости записи, но компенсировали это высокой скоростью поиска информации (начального позиционирования). С 2012 г. уже выпускаются твердотельные накопители со скоростью чтения и записи, во много раз превосходящие возможности жёстких дисков. Характеризуются относительно небольшими размерами и низким энергопотреблением. RAM SSD – накопители, построенные на использовании энергозависимой памяти (такой же, какая используется в ОЗУ персонального компьютера). Характеризуются сверхбыстрыми чтением, записью и поиском информации. Основным их недостатком является чрезвычайно высокая стоимость. Используются, в основном, для ускорения работы крупных систем управления базами данных и мощных графических станций. Такие накопители, как правило, оснащены аккумуляторами для сохранения данных при потере питания, а более дорогие модели – системами резервного и/или оперативного копирования. Примером таких накопителей является I-RAM. Недостатки: - главный недостаток NAND SSD – ограниченное количество циклов перезаписи. Обычная флеш-память позволяет записывать данные примерно 10 тыс. раз. Более дорогостоящие виды памяти— около 100 тыс. раз. Для борьбы с неравномерным износом применяются схемы балансирования нагрузки. Контроллер хранит информацию о том, сколько раз какие блоки перезаписывались и при необходимости «меняет их местами». При выработке ресурса накопитель перейдет в режим «только для чтения», что позволит скопировать данные. Данный недостаток отсутствует у RAM SSD, а также у относительно новой технологии FRAM, где ресурс хоть и ограничен, но практически недостижим в реальной жизни числом циклов перезаписи (до 40 лет в режиме непрерывного чтения/записи); - цена гигабайта SSD-накопителей существенно выше цены гигабайта жестких дисков. К тому же, стоимость SSD прямо пропорциональна их ёмкости, в то время как стоимость традиционных жёстких дисков зависит не только от количества пластин и медленнее растёт при увеличении объёма накопителя; - применение в SSD-накопителях команды TRIM (команда интерфейса ATA, позволяющая операционной системе уведомить твердотельный накопитель о том, какие блоки данных уже не содержатся в файловой системе и могут быть использованы накопителем для физического удаления, позволяет не перезаписывать участки каждый раз) может сделать невозможным восстановление удалённой информации recovery-утилитами. С другой стороны, она не гарантирует удаления информации, так как решение об очистке блоков принимает прошивка накопителя; - невозможность восстановить информацию при перепаде напряжения. Так как контроллер и носитель информации в SSD находятся на одной плате, то при превышении или перепаде напряжения чаще всего сгорает весь SSD носитель с безвозвратной потерей информации. Напротив, в жёстких дисках чаще сгорает только плата контроллера, что делает возможным восстановление информации с приемлемой трудоёмкостью. Преимущества: - отсутствие движущихся частей, отсюда полное отсутствие шума и высокая механическая стойкость (порядка 1500 g); - стабильность времени считывания файлов вне зависимости от их расположения или фрагментации; более того, секторы, идущие подряд с точки зрения операционной системы, из-за выравнивания износа (wear leveling) будут расположены в случайном порядке; - высокая скорость чтения/записи, нередко превосходящая пропускную способность интерфейса жёсткого диска и ещё более высокая скорость нелинейного чтения/записи относительно недорогих распространенных жёстких дисков; - число операций ввода-вывода в секунду SSD выше на несколько порядков жёсткого диска; - низкое энергопотребление; - широкий диапазон рабочих температур; - большой модернизационный потенциал, как у самих накопителей, так и у технологий их производства; - намного меньшая чувствительность к внешним электромагнитным полям; - малые габариты и вес (нет необходимости делать увесистый корпус для экранирования). Самыми распространёнными интерфейсами для SSD являются SATA 6 Гбит/c, PCI-Express и USB 3.0. Все эти интерфейсы способны обеспечить нужную пропускную способность для любого SSD накопителя. В портативных устройствах вроде ноутбуков и планшетных компьютеров, наиболее часто встречаются компактные SSD накопители с интерфейсом mini PCI-Express (mSATA). Задания для практической работы 1 Составить таблицу для сравнения жестких дисков и твердотельных накопителей. Сравнение провести по следующим критериям: объем накопителя, интерфейсы подключения, скорость операций ввода-вывода, число циклов перезаписи информации, возможность восстановления данных, вес, чувствительность к внешним воздействиям, чувствительность к перепадам напряжения, энергопотребление, стоимость. 2 Составить правила эксплуатации твердотельных накопителей, основываясь на особенностях их конструкции. Контрольные вопросы 1 Какие бывают виды твердотельных накопителей? Чем они отличаются? 2 В чем состоит главный недостаток твердотельных накопителей? 3 Какие интерфейсы используются для подключения твердотельных накопителей к ПК? Практическое занятие № 6 «Изучение программ диагностики жестких дисков» Цель работы: изучить назначение и возможности программ диагностики жестких дисков. Студент должен уметь: выявлять причины неисправностей и сбоев, принимать меры по их устранению; знать: способы конфигурирования и установки персональных компьютеров, программную поддержку их работы. Краткие теоретические и учебно-методические материалы по теме практической работы Программы диагностики жестких дисков предназначены для проверки состояния жёсткого диска, его температуры и здоровья. Кроме того, они может показать возможные проблемы и сбои в работе, и предсказать отказы жёсткого диска. Используя программы диагностики, можно избежать серьёзных проблем, связанных с потерей данных. К программам диагностики жестких дисков относятся HDD Scan, HDD Health, Victoria, MHDD, HD Tune, Hard Disk Sentinel и др. Программы диагностики жестких дисков в основном проводят следующие тесты: - проверка S.M.A.R.T. параметров жесткого диска, температуры и оценка здоровья; - тест подвода головок; - тест поверхности жесткого диска. S.M.A.R.T. (Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology – технология самоконтроля, анализа и отчётности) – технология оценки состояния жёсткого диска встроенной аппаратурой самодиагностики, а также механизм предсказания времени выхода его из строя. S.M.A.R.T. производит наблюдение за основными характеристиками накопителя, каждая из которых получает оценку. Характеристики можно разбить на две группы: - параметры, отражающие процесс естественного старения жёсткого диска (число оборотов шпинделя, число перемещений головок, количество циклов включения-выключения); - текущие параметры накопителя (высота головок над поверхностью диска, число переназначенных секторов, время поиска дорожки и количество ошибок поиска). Данные хранятся в шестнадцатеричном виде, называемом raw value, а затем пересчитываются в value – значение, символизирующее надёжность относительно некоторого эталонного значения. Обычно value располагается в диапазоне от 0 до 100 (некоторые атрибуты имеют значения от 0 до 200 и от 0 до 253). Высокая оценка говорит об отсутствии изменений данного параметра или медленном его ухудшении. Низкая – о возможном сбое в скором времени. Значение, меньшее, чем минимальное, при котором производителем гарантируется безотказная работа накопителя, означает выход узла из строя. Технология S.M.A.R.T. позволяет предсказывать выход устройства из строя в результате механических неисправностей, что составляет около 60% причин поломки жесткого диска. Предсказать последствия скачка напряжения или механического удара S.M.A.R.T. не способна. Критическими параметрами здоровья диска считаются: Raw Read Error Rate, Spin-Up Time, Reallocated Sectors Count, Seek Error Rate, Spin-Up Retry Count, Reallocation Event Count, Current Pending Sector Count, Uncorrectable Sector Count. Ухудшение атрибутов Raw Read Error Rate и Seek Error Rate говорит об износе магнитной поверхности или головок БМГ; Spin-Up Time и Spin-Up Retry Count говорят о проблемах в механике диска; Reallocated Sectors Count, Reallocation Event Count и Current Pending Sector Count, Uncorrectable Sector Count – о наличии bad-секторов – уже перемещенных bad-секторов и готовых к перемещению. Тест подвода головок позволяет проверить уровень шума, время перехода с дорожки на дорожку и температурные уровни жёсткого диска, особенно при интенсивном его использовании. Тест поверхности жестких дисков позволяет проверить способность поверхности запоминать информацию. Обычно доступны следующие виды тестов поверхности: - тест чтения – чтение поверхности диска для проверки доступности и корректности всех секторов. Тест является безопасным, он не влияет сохранённые данные. - тест записи – записывает данные на поверхность диска согласно настроенному шаблону. Принудительно анализирует любые слабые сектора, проверяет скрытые проблемы и устраняет их путём перераспределения сбойных секторов (регенерация диска). Является разрушающим тестом, вся записанная информация стирается. - тест запись + чтение – записывает данные на поверхность диска согласно настроенному шаблону, а затем обратно считывает содержимое сектора, чтобы проверить их доступность и согласованность. Принудительно анализирует любые слабые сектора, проверяет скрытые проблемы и устраняет их путём перераспределения сбойных секторов (регенерация диска). Является разрушающим. Тест чтение + запись + чтение (обновление области данных) – считывает сохранённую информацию из каждого блока, записывает обратно данные и, наконец, считывает их, сравнивая с оригинальным содержанием. В расширенном тесте, для повышения эффективности исправления ошибок, используется дополнительный цикл записи перед обратной записью содержания (регенерация диска). Операция обычно безопасна для сохранённой информации, но данные можно потерять, если система нестабильна, при сбое питания, разгоне, проблем с памятью/блоком питания/кабелем или других факторов. Задание для практической работы 1 Провести тестирование S.M.A.R.T. параметров жесткого диска любой программой диагностики, оценить его состояние. 2 Провести тестирование подвода головок, оценить работоспособность устройства позиционирования. 3 Провести тест поверхности жесткого диска, оценить состояние поверхности. Контрольные вопросы 1 Для чего нужны S.M.A.R.T. параметры жесткого диска? 2 Какие S.M.A.R.T. параметры являются критическими для оценки здоровья жесткого диска? Что означают отклонения этих параметров? 3 Какие тесты способны проводить программы диагностики? 4 Какие виды тестов являются разрушительными для записанной информации? |
Похожие:
 |
Практическая работа №1 «Изучение конструкции материнской платы» Практическая работа №5 «Изучение принципа работы и характеристик жидкокристаллических дисплеев» |
 |
Практическая работа №1 «Изучение организации бесперебойного питания пк» Практическая работа №3 «Изучение типов современных процессоров и их характеристик» |
|
Практическая работа №1 «Изучение организации бесперебойного питания пк» Практическая работа №3 «Изучение типов современных процессоров и их характеристик» |
|
Практическая работа №12 72 Изучение холодильных шкафов 72 Практическая... Ознакомление с оборудованием системы автоматизации ресторанной деятельности (r- keeper) 22 |
|
Практическая работа №1 «Изучение методов конфигурирования сетей доступа» Практическая работа №2 «Изучение методов отбора, подготовки и контроля линии под технологию adsl» |
|
Практическая работа №1 «Изучение принципов работы с системами счисления» Практическая работа №3 «Изучение принципов построения и работы логических узлов эвм» |
|
Практическая работа №1 «Работа с нормативными документами» ... |
|
Урок Практическая работа №4 «Получение аммиака и изучение его свойств» Цели урока Цели урока: получения аммиака изучение его свойства через проведение практической работы |
|
Дипломная работа разработка макета преобразователя интерфейсов Разработка макета преобразователя интерфейсов Ethernet-rs232 для системы контроля и |
|
Лабораторная работа №10. Изучение принципа действия и функциональной... Лабораторная работа № Изучение принципов построения системы автоматической подстройки частоты (апч) радиолокационной станции |
|
Практическая работа №1 «Расчет срока окупаемости капитальных вложений... Практическая работа №2 «Задача выбора поставщика и ее решениена основе анализа полной стоимости» |
|
Практическая работа №5. Составление инструкции «Аккумуляторщик» ... |
|
Практическая работа №1 «Технология строительства воздушных линий связи» Практическая работа №9 «Технология ввода кабелей в здание атс. Оборудование шахт» |
|
Практическая работа 1 «Создание алгоритма разработки web-сайта» Практическая работа 7-8 «Дополнительные элементы языка html для форматирования web-страниц» |
|
Практическая работа №1 «Изучение методики определения уровня физической... |
|
Урока Тема: «Практическая работа по теме «Получение оксида углерода(IV) и изучение его свойств» Программа: Новошинский И. И., Новошинская Н. С., Программа курса, тематическое и поурочное планирование. 9 класс:—М.: Русское слово,... |