Призначення накопичувачів інформації на жорстких магнітних дисках. Накопичувач на жорстких магнітних дисках це. Метод перпендикулярного запису

Надіслати свою хорошу роботу в базу знань просто. Використовуйте форму, розташовану нижче

гарну роботу на сайт "\u003e

Нам потрібна більш точна магнітна головка. Коли необхідно прочитати записані дані, голівки, що зчитує захоплює магнітне поле, що генерується вирівняними молекулами. Зміна між позитивним і негативним магнітними сигналами створює невеликий електричний струм, який проходить через котушкові кабелі.

В цьому режимі процес зберігання даних на магнітних дисках здається простим, і насправді це були перші жорсткі диски, які були побудовані майже кустарним. Незважаючи на те, що на сучасних дисках було внесено кілька поліпшень, основний процес залишається тим самим.

Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань в своє навчання і роботи, будуть вам дуже вдячні.

Розміщено на http://www.allbest.ru/

Зміст

• Вступ
• 1.2 Робота НГМД
• 1.4 Адаптери на НГМД
• 2.2 Характеристики НЖМД
• 2.3 Фізична організація даних в НЖМД
• 2.4 Логічна організація даних в НЖМД
• 2.5 Інтерфейси НЖМД
• 2.6 Перспективні технології виробництва НЖМД
• 2.7 Порівняльний аналіз НГМД та жорсткі диски.
• висновок
• глосарій
• Список використовуваних скорочень
• Список використаної літератури
• додатки

Вступ

Випускаемие промисловістю накопичувачі інформації представляють собою гаму запам'ятовуючих пристроїв, з різним принципом дії, фізичними і технічними експлуатаційними характеристиками. Носій інформації це матеріальний об'єкт, який використовується для зберігання інформації Накопичувач ж це механічний пристрій, що управляє записом, зберіганням і зчитуванням даних. Розрізняють накопичувачі на гнучких магнітних дисках і накопичувачі на жорстких магнітних дисках. Основною властивістю і призначенням накопичувачів інформації є її зберігання та відтворення. Пристрої, що запам'ятовують прийнято ділити на види і категорії у зв'язку з їх принципами функціонування, експлуатаційно-технічними, фізичними, програмними та іншими характеристиками. Так, наприклад, за принципами функціонування розрізняють наступні види пристроїв: електронні, магнітні, оптичні і змішані - магнітооптичні. Кожен тип пристроїв організований на основі відповідної технології зберігання відтворення і запису цифрової інформації. Тому, в зв'язку з видом і технічним виконанням носія інформації розрізняють: електронні, дискові та стрічкові пристрої. Далі мова в моїй випускної кваліфікаційної роботі піде про дискових носіях інформації, а зокрема про порівняльному аналізі та оцінці можливостей накопичувачів на жорстких і гнучких магнітних дисках.

Накопичувачі на гнучких і на жорстких магнітних дисках (далі НГМД та жорсткі диски відповідно) є зовнішніми накопичувачами або зовнішньою пам'яттю. Зовнішня пам'ять відноситься до зовнішніх пристроїв персонального комп'ютера (далі ПК), підключається за допомогою шлейфів до материнської плати комп'ютера і використовується для довготривалого зберігання будь-якої інформації, яка може коли-небудь знадобитися для вирішення завдань (Рис 1. Додатки 1). Зокрема, у зовнішній пам'яті зберігається все програмне забезпечення комп'ютера. Зовнішня пам'ять містить різноманітні види запам'ятовуючих пристроїв, але найбільш поширеними, наявними практично на будь-якому комп'ютері, є накопичувачі на жорстких (HDD) і гнучких (HD) магнітних дисках. В основу запису, зберігання і зчитування інформації покладені дві фізичні принципу, магнітний та оптичний. У НГМД та жорсткі диски використовується магнітний принцип. При магнітному способі запис інформації проводиться на магнітний носій (диск, покритий феромагнітним лаком) за допомогою магнітних головок.

В процесі запису головка з серцевиною з магнітомягкого матеріалу (мала залишкова намагніченість) переміщається уздовж магнітного шару магнітожорстких носія (велика залишкова намагніченість). Електричні імпульси створюють у голівці магнітне поле, яке послідовно намагнічує (1) або НЕ намагнічує (О) елементи носія. При зчитуванні інформації намагнічені ділянки носія викликають в магнітної голівці імпульс струму (явище електромагнітної індукції). Основною властивістю дискових магнітних пристроїв є запис інформації на носій на концентричні замкнуті доріжки з використанням фізичного і логічного цифрового кодування інформації. Плоский дисковий носій обертається в процесі читання / запису, чим і забезпечується обслуговування всієї концентричній доріжки, читання і запис здійснюється за допомогою магнітних головок читання / запису, які позиціонують по радіусу носія з однієї доріжки на іншу. Для підключення НГМД та жорсткі диски до ПК використовуються спеціальні пристрої, які називаються адаптерами або контролерами. Ці пристрої вставляються в роз'єм системної шини ПК, а НГМД та жорсткі диски підключаються до них за допомогою спеціальних кабелів.

У наступних розділах викладаються питання функціонування НГМД та жорсткі диски в ПК типу IBM PC / XT, IBM PC / AT і сумісних з ними.

накопичувач жорсткий магнітний диск

Призначення НГМД та жорсткі диски - зберігання великих обсягів інформації, запис, а також видача інформації, що зберігається за запитом в оперативний пристрій. Як відомо, перші ЕОМ (електронно-обчислювальні машини) були однозадачних, тобто програмувались і створювалися для вирішення тільки однієї задачі, наприклад для розрахунку ядерних реакцій або траєкторій ракет. Це були ЕОМ на лампах, і напівпровідниках, проте з розвитком техніки з'явилися програмовані машини, на яких програма задавалася за допомогою перфокарт, але на всіх цих машинах не було жорсткий диск, тобто вони тільки брали інформацію, обробляли і відтворювали, але не зберігали її . Однак з розвитком комп'ютерної техніки, зокрема, персональних комп'ютерів, з'явилася необхідність в накопичувачах інформації. Приблизно в цей час (початок 70-х), з появою персонального комп'ютера і з'являються поняття накопичувачів. Спочатку це були накопичувачі на гнучких дисках, що містять операційну систему, тобто вони працювали так: при завантаженні комп'ютера дискета вставлялася в дисковод, з якої завантажувалася операційна система в оперативну пам'ять комп'ютера і після чого користувач міг запускати програми і працювати з ними. Цього було достатньо для ранніх операційних систем, наприклад MS DOS, але не дуже зручно, тому що дискети та по сьогоднішній день не відрізняються надійністю, тому виходом виявилося створення накопичувачів на жорстких магнітних дисках. Спосіб читання і запису на накопичувачах однаковий - з використанням магнітних полів, але реалізація цього принципу за допомогою НЖМД виявилася більш вдалою, тому що жорсткі магнітні диски відрізняються б прольшим об'ємом і надійністю, тому цей накопичувач став основною пам'яттю комп'ютера вже на початку 80-х років і досягав обсягу вже в кілька разів більшого, ніж у НГМД. Надалі, з появою операційних систем сімейства Windows (версій 3.1 і 3.11) гнучкі диски не могли забезпечити зберігання та оперативне завантаження операційних систем, що остаточно визначило НЖМД як основну пам'ять, на який і стали записувати програми та операційні системи і роблять це по сей день . Що ж сталося далі з накопичувачами на гнучких магнітних дисках? Вони стали використовуватися як засоби перенесення інформації між комп'ютерами, тому що для тієї ж мети НЖМД виявилися непридатні, хоч у них і більше обсяг пам'яті і швидкість читання / запису, але вони знаходяться всередині системного блоку і для зняття або підключення потрібно завершувати роботу комп'ютера. Гнучкі ж диски залишалися практично єдиним оперативним способом для обміну інформацією між персональними комп'ютерами аж до середини 90-х років і хоча зараз в західних країнах з появою DVD і SD-RW приводів, а також об'єднання комп'ютерів в мережу повсюдно відмовляються від застосування дискет (більшість офісних комп'ютерів, Об'єднаних за допомогою локальних мереж вже не обладнуються НГМД), але в СНД зараз ступінь розвитку комп'ютеризації на сьогоднішній день така, що неможливо відмовитися від накопичувачів на гнучких магнітних дисків, оскільки вони мають оперативності і повсюдного присутності, що підтверджується не зменшувати обсяги продажів гнучких магнітних дискет.

Історично обидва накопичувача були практично не помітні за важливістю для архітектури ПК, але б прольше розвиток на цей момент отримали накопичувачі на жорстких магнітних дисках, які і є основним запам'ятовуючим пристроєм сучасного ПК. На початкових етапах, швидкості роботи і обсяги інформації, що зберігається на НГМД та жорсткі диски практично не відрізнялися, це було за часів ПК на базі процесорів i80386 і i80486, під керуванням системи MS DOS, тому що це обумовлювалося розподілом пам'яті і файлової системою і фізично обсяг пам'яті не міг перевищити 512 Кбайт. Але з появою ж файлових систем FAT 16 і FAT 32, а особливо NTFS дозволило збільшити ємність жорстких дисків в тисячі разів, тоді як перші НЖМД мірялися в мегабайтах, то зараз їх значення досягають десятків, а то і сотень гігобайт. Накопичувачі ж на гнучких магнітних дисках, пройшовши еволюцію від 5,25 дюймових дискет (були також зараз давно не використовуються 8 дюймові дискети) до 3,5 дюймових (найпоширеніших зараз серед користувачів ПК), дискет, обсяг записуваної інформації на яких від 720 Кб до 2,88 Мб, тому ясно, що на сьогоднішній день ніхто не розглядає їх, як альтернативу НЖМД, однак і у них є своя ніша, через яку від них не можуть відмовитися навіть сучасні виробники комп'ютерної техніки, хоча такі заяви неодноразово звучали, зокрема від корпорації SONY, що займає значне місце на ринку виробництва дискет, а також від SAMSUNGа, виробника дисководів. Чому ж так відбувається, що навіть в нові зміни комп'ютерів включають накопичувачі на гнучких магнітних дисків? Відповідь проста, виробники не можуть відмовитися від НГМД, тому що по оперативності перенесення невеликих, як правило, текстових файлів (Word, Excel), гнучкі магнітні диски лідирують, а якщо врахувати, що багато користувачів мають застарілі моделі комп'ютерів, не оснащені більш досконалими способами перенесення файлів (наприклад, CD-RW дисками або не є об'єднані в мережу), а працюють як електронні друкарські машинки , то зрозуміло, що повністю відмовитися від НГМД найближчим часом не вийде. Як видно з вищевказаного, виникає питання, чому на сьогоднішній день розрізняються дані накопичувачі, яке їх розвиток і перспективи, надійність, а також чи варто відмовлятися від НГМД.

Метою моєї роботи є порівняльний аналіз і оцінка характеристик НГМД та жорсткі диски. Завдання, які вирішуються з поставленої мети:

1) Розглянути фізичне пристрій НГМД та жорсткі диски, їх роботу;

2) Виявити їх характеристики і дати їм оцінку;

3) Розглянути перспективні технології гнучких і жорстких дисків;

4) Провести порівняльний аналіз НГМД та жорсткі диски.

Актуальність роботи, виходячи з вищесказаного не викликає сумнівів. Практичною значущістю роботи полягає в тому, що на основі представлених відомостей можна зробити аналіз серед накопичувачів і вибрати найбільш підходящий, що буде корисно знати не тільки починаючим користувачам, але і професіоналам в цій сфері, так як на сьогоднішній день аналіз статей показав, що об'єктивної інформації по цій темі вкрай мало і вона не систематизована.

1) підібрана та проаналізована наявна по тематиці випускної кваліфікаційної роботи література;

2) Вирішено поставлені завдання з мети роботи;

1. Накопичувачі на гнучких магнітних дисках

Існують різні види НГМД, вони складаються з двох частин - дисковода і дискети (носія інформації). Найбільш широко поширені пристрої з діаметром носія 203мм (8 ") 133мм (5,25") і 89мм (3,5 "). У професійних ЕОМ найбільш часто використовують НГМД з діаметром диска 133 і 89мм. В сучасних дискетах для зберігання інформації використовуються обидві боку магнітного диска. Такі дискети називаються двосторонніми. Раніше в деяких моделях ПК використовувалися односторонні дискети. Для позначення кількості робочих поверхонь на деяких імпортних дискетах можна побачити абревіатуру: SS - Single Sided (одностороння дискета), DS - Double Sided (двостороння дискета).

За час, що минув з часу появи накопичувачів на гнучких магнітних дисках швидко зростала їх популярність як засобу масової пам'яті з довільною вибіркою для малих комп'ютерів. Однією з причин цього феноменального росту було те, що за цей час ємність дискети зросла більш ніж в 10 разів. Приблизно 40% цього збільшення стало результатом поліпшень механічної частини дискового приводу, що дозволили вдвічі підвищити щільність розміщення доріжок і перейти до запису на обох сторонах диска. Але інші 60% - це наслідок впровадження різних методів кодування даних, що дозволяють більш ефективно використовувати робочу поверхню диска.

1.1 Фізичний пристрій НГМД

Пристрій НГМД (Рис 2 Додатка 1) включає гнучкий магнітний диск (диски називаються гнучкими тому, що пластиковий диск, розташований всередині захисного конверта, дійсно гнеться, саме тому захисний конверт виготовлений з твердого пластика.), П'ять основних систем (приводний механізм, механізм позиціонування , механізм центрування і кріплення, систему управління і контролю, систему запису і зчитування) і три спеціальних датчика. Диск покривається зверху спеціальним магнітним шаром, яких забезпечує зберігання даних. Інформація записується з двох сторін диска по доріжках, які представляють собою концентричні кола. Кожна доріжка розділяється на сектори. Центральним отвором дискета одягається на усічений конусоподібний вал шпиндель (маточину), який обертається з постійною швидкістю. В касеті є вікно овальної форми - отвір головки витягнуте в радіальному напрямку. Через цей отвір магнітна головка притискається до диска, виробляючи в необхідних місцях його поверхні запис - зчитування даних контактним способом. Магнітна головка, переміщаючись в прорізі касети, дозволяє записувати електромагнітним способом дані у вигляді послідовності біт на концентричні кола - доріжки. Два невеликих вирізу на кромці касети розташовані симетрично щодо вікна головки забезпечують її позиціонування і фіксацію в НГМД. Праворуч від них на касеті є прямокутний виріз, заклеєний спеціальної світлонепроникне смужкою, який забороняє запис і ненавмисне стирання. У НГМД є спеціальний датчик виявляє наявність даного вирізу.

Щільність запису даних залежить від щільності нанесення доріжок на поверхню, тобто числа доріжок на поверхні диска, а також від щільності запису інформації вздовж доріжки. Доступ магнітних головок запису / зчитування до носія здійснюється через ковзаючу металеву заслінку на корпусі дискети. Коли дискета вставляється в дисковод заслінка автоматично зміщується. Конструкція дискети має ключ (зрізаний кут корпусу), що запобігає її некоректну установку в дисковод. Пристосування для захисту від запису розміщено в нижній частині дискети. Для ідентифікації параметрів щільності запису на дискеті з лівого боку розташовується квадратний отвір.

Корисна поверхню диска, призначена для запису / зчитування інформації, являє собою набір доріжок розташованих з певним кроком. Знаючи число доріжок (N), число секторів (M) і розмір одного сектора (S), можна обчислити об'єм гнучкого диска (V):

V \u003d 2 * N * M * S

На 133мм дискетах розташовуються 40 або 80 доріжок. Нумерація доріжок починається з зовнішньої сторони (нульової доріжки) і закінчується останньою внутрішньої. Позиція доріжки 00 визначається в накопичувачі за допомогою спеціального фотоелектричного датчика. Сама доріжка розбивається на окремі сектори. У 133мм дискети зазвичай 8, 9 або 16 секторів на доріжці. Інформаційна ємність сектора 128, 256, 512 або 1024 байт. Початок ділянок записи визначається наявному на диску і в касеті спеціальним круглим індексним отвором. Коли індексне отвір при обертанні проходить під відповідним отвором касети ще один спеціальний фотоелектричний датчик виробляє короткий електричний сигнал, по якому можна знайти позиція початку доріжки. Дисководи 3,5 "працюють з двосторонніми дискетами ємністю 512 байт по 9 або 18 секторів на доріжку. Зазвичай на диску використовується 80 доріжок.

Зазвичай при покупці на поверхню диска не нанесені доріжки і сектори. У такому випадку потрібно підготувати диск для запису даних, тобто відформатувати. Для цього до складу системного програмного забезпечення включена спеціальна програма, Яка виробляє форматування диска. Форматування - це процес розмітки диска на доріжки і сектори. Дисковод для гнучких дисків відноситься до групи накопичувачів прямого доступу і встановлюється всередині системного блоку (Рис 3 Додатка 1). Диск вставляється всередину дисковода і при зверненні до нього відповідної програми головка запису / читання встановлюється на потрібне місце. Один двигун дисковода забезпечує обертання диска всередині захисного конверта. Чим вище швидкість обертання, тим швидше зчитується інформація, а значить, збільшується швидкість обміну інформацією. Другий двигун переміщує головки запису / читання по поверхні диска і визначає іншу характеристику зовнішньої пам'яті - час доступу інформації. Типовий приводний механізм гнучкого магнітного диска містить мікродвигун постійного струму обертання диска і шпиндель. Зазвичай швидкість обертання 300 або 360 оборотів в хвилину (об / хв). Обертання диска з потрібною швидкістю забезпечується сервосистемах.

Позиціонує система служить для установки магнітної головки точно над певною доріжкою на поверхні носія. Переміщення каретки з магнітною головкою в радіальному напрямку здійснюється за допомогою первинної передачі крокової двигуна при подачі на останній імпульсного напруги.

Механізм центрування і кріплення забезпечує кріплення і прецизійне центрування дискета за допомогою корпусного замку.

Механічна частина системи запису / зчитування складається з магнітних головок з пристроями притиску головок, розташованих на рухомий каретці. Пристрої притиску механічно здійснюють притиск дискети до голівки. Можливий варіант, коли головка притискається до дискети з допомогою соленоїда.

Системою управління і контролю управляються і контролюються окремі механічні вузли накопичувача, процес запису / зчитування і зв'язку з адаптером НГМД. Зазвичай у професійній ЕОМ до одного адаптера можна підключити декілька НГМД.

Для підключення певних НГМД застосовуються микропереключатели. Контрольні та керуючі логічні схеми служать для збору інформації про характеристики робочих станів НГМД і видачі відповідних повідомлень.

Електронні схеми системи позиціонування забезпечують оптимальне за часом позиціонування рухомої каретки з магнітною головкою щодо необхідної доріжки.

Для управління двигунами служать електронні схеми регулювання і посилення сигналів, що подаються на двигуни: кроковий (для приводу каретки) і постійний струм (для приводу дискети). Підсилювачі записи призначені для посилення сигналів записи, що подаються на магнітні головки, а підсилювачі зчитування використовуються для посилення зчитувальних магнітною головкою сигналів і для підготовки їх до подальшої обробки.

Захисний конверт диска має область доступу до даних і засоби закріплення диска на кронштейні всередині дисковода для забезпечення обертання диска. Для звернення до диска, вставленого в дисководі, комп'ютер використовує спеціальні імена. Як правило, дисковода для зчитування інформації з тридюймового диска присвоюється ім'я у вигляді латинської букви з двокрапкою А :, а для 5-дюймового або другого тридюймового - у вигляді латинської букви з двокрапкою В :. Наявність після букви двокрапки дозволяє комп'ютеру відрізняти ім'я дисковода від букви.

Правила роботи з дисками рекомендують не доторкатися до поверхні диска руками, не тримати диски поблизу сильного магнітного поля, не наражати їх нагрівання. І звичайно, краще за все зробити його копію на випадок виходу диска з ладу.

1.2 Робота НГМД

Основні внутрішні елементи дисковода - діскетная pама, шпиндельний двигун, блок головок з приводом і плата електроніки.

Шпиндельний двигун - плоский багатополюсний, з постійною швидкістю обертання 300 об / хв. Двигун приводу блоку головок - кроковий, з черв'ячною, зубчастої або стрічкової передачею.

Для впізнання властивостей дискети на платі електроніки біля пеpеднего торця дисковода встановлено три механічних натискних датчика: два - під отвором захисту і щільності запису, і тpетий - за датчиком щільності - для визначення моменту опускання дискети. Вставляється в щілину дискета потрапляє усередину діскетной pами, де з неї зсувається захисна штоpка, а сама pама при цьому знімається зі стопора і опускається вниз - металеве кільце дискети при цьому лягає на вал шпиндельного двигуна, а нижня поверхня дискети - на нижню голівку (сторона 0 ). Одночасно звільняється верхня головка, яка під дією пружини притискається до верхньої стороні дискети. На більшості дисководів швидкість опускання рами ніяк не обмежена, через що головки завдають відчутного удару по поверхнях дискети, а це сильно скорочує термін їх надійної роботи. У деяких моделях дисководів (Teac, Panasonic, ALPS) передбачений сповільнювач-мікpоліфт для плавного опускання pами. Для продовження терміну служби дискет і головок в дисководах без мікpо-ліфта рекомендується при вставлянні дискети пpідеpжівать пальцем кнопку дисковода, не даючи рамі опускатися занадто різко. На валу шпиндельного двигуна є кільце з магнітним замком, який на початку обертання двигуна щільно захоплює кільце дискети, одночасно центpіpуя її на валу. У більшості моделей дисководів сигнал від датчика опускання дискети викликає кpатковpеменний запуск двигуна з метою її захоплення і центpіpованія.

Дисковод з'єднується з контpоллеpом за допомогою 34-пpоводного кабелю, в якому парні проводу є сигнальними, а непарні - спільними. Загальний варіант інтерфейсу пpедусматpивает підключення до контpоллеpу до чотирьох дисководів, варіант для IBM PC - до двох. В узагальненому вигляді дисководи підключаються повністю паралельно один одному, а номер дисковода (0.3) задається перемичками на платі електроніки; у варіанті для IBM PC обидва дисковода мають номер 1, але підключаються за допомогою кабелю, в котоpом сигнали виборами (проводу 10-16) перевернути між роз'ємами двох дисководів. Іноді на роз'єми дисковода видаляється контакт 6, гра в цьому випадку pоль механічного ключа. Інтерфейс дисковода досить пpосто і включає сигнали виборами устpойства (Чотири устpойства в загальному випадку, два - в варіант для IBM PC), запуску двигуна, переміщення головок на один крок, включення і запису, що прочитуються / записувані дані, а також інформаційні сигнали від дисковода - початок доріжки, ознака установки головок на нульову (зовнішню) доріжку, сигнали з датчиків і т.п. Вся робота з кодування інформації, пошуку доріжок і секторів, синхронізації, коppекции помилок виконується контpоллеpом.

1.3 Методи і організація запису інформації НГМД

У контролері НГМД дані обробляються в двійковому коді і передаються в НГМД в послідовному коді. У НГМД використовуються три основні методи запису:

· Метод частотної модуляції;

· Метод модифікованої приватної модуляції (МЧМ);

· Метод кодування з обмеженням відстані між переходами намагніченості RLL.

Дані користувача на дискеті розташовуються разом зі службовою інформацією, необхідною для нумерації окремих областей, відділення їх один від одного, для контролю інформації і т.д.

У НГМД використовують стандартні формати інформації, що дозволяють уніфікувати схему НГМД і адаптерів. Вся інформація, записана на дискеті, підрозділяється на сектори. Максимальне число секторів на доріжці визначається оперативної системою ПЕОМ. Розташування секторів нумерується від 1 до М, починаючи з фізичного початку доріжки, що визначається сигналом ІНДЕКС. Твір числа доріжок на кількість секторів записи дозволяє визначити інформаційну ємність дискети. Кожен сектор включає в себе дві області: поле службової інформації та поле даних користувача. Службова інформація становить ідентифікатор сектора, що дозволяє відрізняти цей сектор від інших. Він включає кілька окремих частин:

1) адресний маркер (мітку) - спеціальний код, що відрізняється від даних; він вказує початок сектора і службової інформації (застосовуються певні бітові комбінації тактовихімпульсів, які не з'являються в режимі запису);

2) номер доріжки, що містить код порядкового номера доріжки на якій розташований даний сектор;

3) номер головки, який вказує на одну з двох магнітних головок розташованих на відповідних сторонах дискети;

4) номер сектора - код визначає логічний номер сектора, який може не збігатися з фізичним номером сектора;

5) довжину сектора - код, який вказує обсяг поля даних в секторі;

6) контрольні байти - код, призначений для контролю помилок зчитування інформації (за результатами зчитування складається контрольний код, і якщо він не збігається з записаним в ідентифікатор, то це означає помилку при зчитуванні).

Поле даних використовується для зберігання основної інформації. Придатність ділянок для запису визначається при форматуванні. Поле даних починається з адресного маркера і закінчується контрольними байтами. Розглянемо докладніше організацію даних в НГМД.

фізичнаорганізаціяданих

Перед використанням чистої дискети вона повинна бути розмічена. Процедура розмітки (форматування) дискети полягає в тому, що в певні місця кожної доріжки записуються службові послідовності символів, звані форматом. Формат призначений для того, щоб апаратура адаптера дисководів могла однозначно визначити позицію головки на доріжці, в потрібне, час переключитися з пошуку потрібного сектора на запис або читання поля даних і перевірити достовірність записаних і прочитаних даних. Всі операції запису даних супроводжуються накопиченням і записом в кінці поля даних двох байтів контрольної суми. Ця контрольна сума, яку називають кодом циклічного контролю (CRC - Cyclic Redundency Check), підраховується за допомогою полінома, вид якого показаний нижче:

Х16 + Х12 + Х5 + Х + 1

При операціях читання і перевірки даних на внутрішніх регістрах контролера НГМД відбувається накопичення контрольної суми з цього ж алгоритму, а потім накопичена і записана контрольні суми порівнюються. При їх збігу прочитані або перевірені дані вважаються достовірними, при розбіжності - виробляється сигнал збою даних.

логічнаорганізаціяданих

Як сказано вище, перша виконувана на новому диску операція - це форматування. Цей процес дозволяє надати диску його остаточну структуру. В ході форматування визначається, зокрема, кількість доріжок і число секторів на доріжці.

В операційній системі MS-DOS передбачені чотири логічних області дискети:

1) завантажувальний сектор;

2) таблиця розміщення файлів - FAT (Files Allocation Table);

3) каталог;

4) область даних.

Завантажувальний сектор містить коротку програму початкового завантаження ОС в пам'ять комп'ютера. Незалежно від формату запису ця програма завжди займає один сектор - перший сектор на циліндрі, що має номер нуль. У наступних секторах розташована таблиця розміщення файлів (FAT). Вона містить інформацію, визначальну розташування записаних на дискету файлів. Відзначимо, що сусідні фрагменти файлу аж ніяк не обов'язково записуються в сусідніх секторах. Нові файли можуть займати місце, звільнене в результаті стирання раніше записаних. У зв'язку з важливістю інформації, що зберігається в FAT, на дискеті знаходяться дві копії таблиці. Безпосередньо за таблицею розміщення файлів знаходиться каталог. У ньому записуються основні параметри (наприклад, довжина) файлів, записаних в області даних.

Величина області даних, каталогу і FAT залежить від числа секторів на дискеті, яке в свою чергу обумовлено форматом запису даних. У MS-DOS довжина сектора становить 512 байтів, але число секторів може бути різним і залежить від версії системи і типу накопичувача.

Головназавантажувальнаізавантажувальназапис

Перший сектор гнучкого диска (сектор 1, доріжка 0, головка 0) містить так звану головний завантажувальний запис (Master Boot Record). Ця запис займає не весь сектор, а тільки його початкову частину.

Сама по собі головний завантажувальний запис є програмою. Ця програма під час початкового завантаження операційної системи з НМД поміщається за адресою 7COOh: OOOOh, після чого їй передається керування. Завантажувальний запис продовжує процес завантаження операційної системи.

У першому секторі активного розділу розташована завантажувальна запис (Boot Record), яку не слід плутати з головного завантажувального блоку (Master Boot Record). Завантажувальний запис зчитується в оперативну пам'ять головного завантажувального блоку, після чого їй передається керування. MBR і виконує завантаження операційної системи.

Перший сектор на системній дискеті занижує завантажувальний запис (Boot Record). Ця запис зчитується з активного розділу диска програмою головною завантажувального запису (Master Boot Record) і запускається на виконання. Завдання завантажувального запису - виконати завантаження операційної системи. Кожен тип операційної системи має свою завантажувальний запис. Навіть для різних версій однієї і тієї ж операційної системи програма завантаження може виконувати різні дії.

Крім програми початкового завантаження операційної системи в завантажувального запису знаходився параметри, що описують характеристики даного логічного диска. Всі ці параметри розташовуються на самому початку сектора, в його так званої форматованої області. Формат цієї області змінився в версії 4.0 операційної системи MS-DOS.

Логічний номер сектора MS-DOS надає програмі можливість роботи з так званими логічними номерами секторів. Це номери секторів всередині логічного диска.

Для адресації сектора за допомогою функцій BIOS необхідно вказувати номер доріжки, номер головки і номер сектора на доріжці. MS-DOS організовує "наскрізну" нумерацію секторів, при якій кожному сектору логічного диска присвоюється свій номер. Порядок нумерації обраний таким, що при послідовному збільшенні номера сектора спочатку збільшується номер головки, потім - номер доріжки. Це зроблено для скорочення переміщень блоку головок при зверненні до послідовним логічним номерам секторів.

Нехай, наприклад, у нас є дискета з дев'ятьма секторами на доріжці. Сектор з логічним номером, рівним одиниці, розташований на нульовий доріжці і для звернення до нього використовується нульова головка. Це перший сектор на доріжці, він має номер 1. Наступний сектор на нульовій доріжці має логічний номер 2, останній сектор на нульовій доріжці має логічний номер 9. Сектор з логічним номером 10 розташований також на нульовий доріжці. Це теж перший сектор на доріжці, але тепер для доступу до нього використовується головка з номером 1. І так далі, у міру збільшення логічного номера сектора змінюються номери головок і доріжок.

прямийіпослідовнийдоступ

Почнемо з магнітних стрічок. При використанні магнітних стрічок інформація записується у вигляді файлів з послідовним доступом. Послідовний доступ означає, що для читання будь-якого файлу потрібно спочатку прочитати (або переглянути) всі попередні файли. При записи інформація може додаватися в кінець стрічки, після тієї інформації, яка була записана в останній раз.

Для такого пристрою, як магнітний диск, можливий запис інформації або послідовним, або прямим методом доступу. Використання прямого методу доступу дозволяє програмі позиціонувати головки відразу потрібний файл. Наприклад, при читанні запису можна задати номер сектора на визначеній доріжці і номер голівки, де вона розташована, або зсув записи щодо початку файлу в байтах.

Як правило, прямий метод доступу ефективніший.

1.4 Адаптери на НГМД

Для забезпечення управління роботою НГМД і узгодження інтерфейсів дисководів з інтерфейсом системної шини в складі ПЕОМ необхідно електронне обладнання адаптера НГМД.

Адаптер НГМД переводить команди, що надходять з ПЗУ BIOS в електричні сигнали керуючі НГМД, а також перетворює потік імпульсів, зчитувальних магнітною головкою, в інформацію відтворену ПЕОМ. Конструктивно електронне обладнання адаптера НГМД може бути розміщено на системній платі, Або поєднане з обладнанням інших адаптерів (НЖМД портів і т.д.). Більшість адаптерів призначений для роботи з дисками використовують код МЧМ. Основним функціональним блоком адаптера НГМД є контролер НГМД, виконаний конструктивно зазвичай у вигляді БІС. Найбільш часто в якості БІС контролерів НГМД використовуються ІМС 8272 фірми Intel і ІМС 765 фірми NEC.

Для центрального процесора адаптер НГМД доступний програмно через регістр управління і два порти контролера НГМД - регістр стану і регістр даних.

Значення окремих розрядів регістра управління визначають: вибір НГМД, скидання контролера, включення двигуна, дозвіл переривання і ПДП. Для організації обміну інформацією між центральним процесором і адаптером використовується регістр стану контролера, доступний тільки для зчитування.

Регістр даних служить для запам'ятовування даних, команд, параметрів і інформації про стан НГМД. При записи регістр даних використовується як буфер, в який побайтно подаються дані від процесора.

Дешифратор адреси розпізнає базові адреси програмно доступних регістрів.

Контролер НГМД виконує набір команд, серед яких основні - позиціонування, форматування, зчитування, запис, перевірка стану і ін. Виконання кожної команди має три фази: підготовчу, виконання і заключну. У підготовчій фазі центральний процесор передає контролеру керуючі байти, які включають код операції та параметри, необхідні для її виконання. На підставі інформації, що управляє в фазі виконання контролер виконує дії, задані командою. У заключній фазі через регістр даних зчитується вміст регістрів стану, що зберігають інформацію про результати виконання заданої команди і стані НГМД.

Правильно експлуатований диск витримує кілька місяців безперервної роботи на одній доріжці, але ж таких доріжок на диску кілька десятків. Дискети високої якості відомих і досвідчених виробників гарантують в середньому 70 млн. Проходів головки по доріжці, що на практиці зводиться до більш ніж 20-річної інтенсивної експлуатації. Правила роботи з дисками рекомендують не доторкатися до поверхні диска руками, не тримати диски поблизу сильного магнітного палячи, не наражати їх нагрівання. І звичайно, краще за все зробити його копію на випадок виходу диска з ладу. На цьому місці я хотів би перейти до розгляду накопичувачів на жорстких магнітних дисках.

2. Накопичувачі на жорстких магнітних дисках

Еволюція персональних комп'ютерів пов'язана зі змінами накопичувачів на жорстких дисках. Жорсткі магнітні диски, або "вінчестери", є обов'язковим компонентом персонального комп'ютера. Перші ПК не мали таких накопичувачів, в комп'ютерах PC XT ці пристрої вже використовувалися, а в PC / AT жорстких дисків надавали особливого значення. Перший накопичувач на жорстких магнітних дисках (НЖМД) з'явився в далекому червні 1956 р І навіть його творець Рейнолд Джонсон, керівник однієї з дослідницьких лабораторій IBM, швидше за все, навряд чи міг припустити, наскільки величезний вплив надасть його винахід на весь наступний розвиток комп'ютерної індустрії . Перший жорсткий диск мав ємність близько 5 Мбайт. Пристрій складався з 50 дисків діаметром 24 дюйми, що обертаються з частотою 1200 об / хв, середній час пошуку становило близько 1 с.

Назва диска - жорсткий - підкреслює його відмінність від гнучкого диска: магнітне покриття наноситься на жорстку підкладку. Термін жорсткий диск (hard disk) використовується, в основному, в англомовних країнах. У продажу перший накопичувач на жорстких дисках з'явився в 1973 р і мав кодове позначення "30/30" (двосторонній диск ємністю 30 + 30 Мбайт). Це кодове позначення збігалося з позначенням калібру легендарного мисливської рушниці "вінчестер", що використовувався при завоюванні Дикого Заходу. Такі ж наміри були і у розробників жорсткого диска; найменування "вінчестер" набуло широкого поширення. В даний час як основними виробниками, так і дочірніми фірмами випускаються кілька десятків типів накопичувачів на жорстких дисках. Найчастіше використовуються оригінальні конструкційні матеріали, є відмінності в розташуванні вузлів, але принципи роботи більшості накопичувачів однакові.

2.1 Фізичний пристрій НЖМД

Накопичувачі на жорстких дисках об'єднують в одному корпусі носій (носії) і пристрій читання / запису, а також, нерідко, і інтерфейсну частину, яка називається власне контролером жорсткого диска. Жорсткий диск - це кілька алюмінієвих пластин, покритих магнітним шаром, які разом з механізмом зчитування і запису укладені в герметично закритий корпус всередині системного блоку. Накопичувач на жорсткому диску, виглядає як міцний металевий корпус, до якого знизу прикріплена друкована плата з електронними компонентами (Рис 4 Додатка 1). Він повністю герметичний і захищає дисковод від частинок пилу, які при попаданні у вузький зазор між головкою і поверхнею диска можуть пошкодити чутливий магнітний шар і вивести диск з ладу (Рис.5 Додатка 1). Крім того, корпус екранує накопичувач від електромагнітних перешкод. У корпусі же знаходяться елементи для закріплення накопичувача в комп'ютері. Усередині корпусу знаходяться всі механізми і деякі електронні вузли (Рис 6 Додатка 1). Механізми - це самі диски, на яких зберігається інформація, головки, які записують і зчитують інформацію з дисків, а також двигуни, що призводять все це в рух. Крім того, у деяких типів накопичувачів всередині знаходиться повітряний фільтр, який адсорбує утворюються під час роботи частинки пилу. Розкривати корпус можна тільки в виробничих умовах, в так званій "чистій зоні", що виключає потрапляння всередині пилу і інших шкідливих речовин. Накопичувача зарубіжних фірм, як правило, мають спеціальний напис на верхній кришці корпусу. Напис зазвичай виконує роль запобіжної пломби і говорить наступне: "Розтин вироби, припиняє дію гарантій".

На лицьовій панелі накопичувача часто можна побачити світлодіодний індикатор. Цей індикатор вмикається тоді, коли відбувається звернення до даного НЖМД. У ПК типу IBM PC / XT старих моделей, при використанні двох НЖМД, в вихідному стану обидва індикатора вимкнені і включення одного з них відбувається тільки на час активізації контролером лінії інтерфейсу "вибір". У ПК типу IBM PC / AT і в IBM PC / XT нових моделей індикатор одного з НЖМД постійно включений, тому що контролер не скидається сигнал "вибір" того НЖМД, звернення до якого було останнім. Відповідно, при використанні одного НЖМД в цих моделях, він включений постійно. Істинний факт звернення до НЖМД відображається на передній панелі ПК.

Диск являє собою круглу металеву пластину з дуже рівною поверхнею, покриту тонким феромагнітним шаром. Технологія його нанесення близька до тієї, яка використовується при виробництві інтегральних мікросхем.

Кількість дисків може бути різним, кількість робочих поверхонь, відповідно, вдвічі більше (по дві на кожному диску). Останнє (як і матеріал, використаний для магнітного покриття) визначає місткість жорсткого диска. Іноді зовнішні поверхні крайніх дисків (або одного з них) не використовуються, що дозволяє зменшити висоту накопичувача, але при цьому кількість робочих поверхонь зменшується і може виявитися непарних.

Магнітні головки зчитують і записують інформацію на диски. Принцип запису загалом схожий з тим, який використовується в звичайному магнітофоні. Цифрова інформація перетворюється на змінний електричний струм, що надходить на магнітну головку, а потім передається на магнітний диск, але вже у вигляді магнітного поля, яке диск може сприйняти і "запам'ятати".

Магнітне покриття диска являє собою безліч дрібних областей мимовільної (спонтанної) намагніченості. Для наочності уявіть собі, що диск покритий шаром дуже маленьких стрілок від компаса, спрямованих у різні сторони. Такі частинки-стрілки називаються доменами. Під впливом зовнішнього магнітного поля власні магнітні поля доменів орієнтуються відповідно до її оприлюдненням. Після припинення дії зовнішнього поля на поверхні диска утворюються зони залишкової намагніченості. Таким чином зберігається записана на диск інформація. Ділянки залишкової намагніченості, опинившись при обертанні диска навпроти зазору магнітної головки, наводять у ній електрорушійну силу, що змінюється в залежності від величини намагніченості. Для коректного зчитування даних збільшення щільності запису вимагає відповідного зменшення так званої "магнітної товщини". Вона чисельно дорівнює добутку величини магнітного моменту на товщину магнітного шару. Традиційне рішення, які застосовуються до теперішнього часу, - використання більш тонкого магнітного шару, що означає, в свою чергу, меншу енергію магнітного домена. Але чим менше розмір магнітного домена, напрямок намагніченості якого визначає біт інформації (0 або 1), тим менша енергія потрібна для зміни напрямку намагніченості на протилежне. Виникає враження, що знижувати розмір домена вигідно, але як тільки енергія, необхідна для зміни напрямку намагніченості, буде порівнянна по порядку з тепловою енергією частинок, жорсткі диски більше не можна буде вважати надійним способом зберігання даних. Адже підвищення температури на кілька градусів буде автоматично означати втрату даних без можливості їх відновлення, так як напрямок намагніченості буде довільно змінюватися під дією тепла. Таке явище прийнято називати ефектом супер парамагнетизм. Зрозуміло, з серійними зразками нічого подібного не станеться, оскільки жоден виробник не піде на збільшення обсягу в обмін на ризик втрати даних. Проте, кількість інформації зростає з кожним днем, а значить, необхідність збільшувати обсяги збереженої на дисках інформації існує, тобто в якийсь момент місце НЖМД можуть зайняти накопичувачі даних, що працюють за зовсім іншою технологією. Дослідження в цьому напрямку вже ведуться.

Пакет дисків, змонтований на осі-шпинделі, приводиться в рух спеціальним двигуном, компактно розташованим під ним. Для того щоб скоротити час виходу накопичувача в робочий стан, двигун при включенні деякий час працює у форсованому режимі. Тому джерело живлення комп'ютера повинен мати запас по пікової потужності.

Головки переміщаються за допомогою прецизійного крокового двигуна і як би "пливуть" на відстані в частки мікрона від поверхні диска, не торкаючись його. Тримач головки являє собою крило, що витає над поверхнею, завдяки тому, що поверхня захоплює з собою частинки повітря, створюючи таким чином, що набігає на крило потік. На поверхні дисків в результаті запису інформації утворюються намагнічені ділянки в формі концентричних кіл. Вони називаються магнітними доріжками. Доріжка це концентричне кільце на поверхні магнітного диска, на яке записуються дані, а сектор - розподіл дискових доріжок, що представляє собою основну одиницю розміру, використовувану накопичувачем. Сектори зазвичай містять по 512 байтів.

В даний час, для позиціонування головок читання / запису, найбільш часто, застосовуються крокові і лінійні двигуни механізмів позиціонування і механізми переміщення головок в цілому.

У системах з кроковим механізмом і двигуном голівки переміщаються на певну величину, відповідну відстані між доріжками. Дискретність кроків залежить або від характеристик крокового двигуна, або задається серво-мітками на диску, які можуть мати магнітну чи оптичну природу. Для зчитування магнітних міток використовується додаткова серво-головка, а для зчитування оптичних - спеціальні оптичні датчики.

У системах з лінійним приводом голівки переміщаються електромагнітом, а для визначення необхідного положення служать спеціальні сервісні сигнали, записані на носій при його виробництві і зчитується при позиціонуванні головок. У багатьох пристроях для серво-сигналів використовується ціла поверхню і спеціальна голівка або оптичний датчик. Такий спосіб організації серво-даних носить назву виділена запис серво-сигналів. Якщо серво-сигнали записуються на ті ж доріжки, що і дані і для них виділяється спеціальний серво-сектор, а читання проводиться тими ж головками, що і читання даних, то такий механізм називається вбудована запис серво-сигналів. Виділена запис забезпечує більш високу швидкодію, а вбудована - підвищує ємність пристрою.

Лінійні приводи переміщують головки значно швидше, ніж крокові, крім того, вони дозволяють виробляти невеликі радіальні переміщення "всередині" доріжки, даючи можливість відстежити центр окружності серводорожкі. Цим досягається становище голівки, найкраще для зчитування з кожної доріжки, що значно підвищує достовірність зчитувальних даних і виключає необхідність тимчасових витрат на процедури корекції. Як правило, всі пристрої з лінійним приводом мають автоматичний механізм паркування головок читання / запису при відключенні живлення пристрою.

Паркуванням головок називають процес їх переміщення в безпечне положення. Це - так зване "паркувальне" положення головок в тій області дисків, де лягають голівки. Там, як правило, не записано жодної інформації, крім серво-даних, це спеціальна "посадочна зона" (Landing Zone). Для фіксації приводу головок в цьому положенні в більшості ЖД використовується маленький постійний магніт, коли головки беруть паркувальне положення - цей магніт стикається з підставою корпусу і утримує позиционер головок від непотрібних коливань. При запуску накопичувача схема управління лінійним двигуном "відриває" фіксатор, подаючи на двигун, який позиціонує головки, посилений імпульс струму. У ряді накопичувачів використовуються й інші способи фіксації - засновані, наприклад, на повітряному потоці, що створюється обертанням дисків. У запаркованому стані накопичувач можна транспортувати при досить поганих фізичних умовах (вібрація, удари, струси), тому що немає небезпеки пошкодження поверхні носія головками. В даний час на всіх сучасних пристроях парковка головок накопичувачів виробляється автоматично внутрішніми схемами контролера при відключенні харчування і не вимагає для цього ніяких додаткових програмних операцій, як це було з першими моделями.

Під час роботи всі механічні частини накопичувача піддаються тепловому розширенню, і відстані між доріжками, осями шпинделя і позиционером головок читання / запису змінюється. У загальному випадку це ніяк не впливає на роботу накопичувача, оскільки для стабілізації використовуються зворотні зв'язки, проте деякі моделі час від часу виконують рекалібровку приводу головок, супроводжувану характерним звуком, що нагадує звук при первинному старті, підлаштовуючи систему до змінених відстаней.

Число дисків, головок і доріжок накопичувача встановлюється виробником виходячи з властивостей і якості дисків. Змінити ці характеристики можна. Кількість секторів на диску залежить від методу запису. В одному секторі розташовується 512 байт (в системі DOS). Знаючи цю величину, завжди можна розрахувати загальний обсяг накопичувача:

V - З Н S В

де С - кількість циліндрів; Н - кількість головок; S - кількість секторів на доріжку; В - розмір сектора.

Описане вище розбиття називається низькорівневим (LowLewel) форматуванням. Таке форматування нижнього рівня найчастіше виконує виробник, використовуючи спеціальні програмні засоби (наприклад, Speed \u200b\u200bStore або Disk Manager) або команди DOS. Перед першим використанням дисків необхідно провести їх логічне форматування - спеціальним чином форматувати їх (за допомогою програми format). Для звернення до жорсткого диска використовується ім'я, задане латинською буквою С :. У разі, якщо встановлено другий жорсткий диск, йому присвоюється наступна буква латинського алфавіту D :.

У комп'ютері передбачена можливість за допомогою спеціальної системної програми умовно розбивати один диск на кілька. Такі диски, які не існують як окрема фізична пристрій, а представляють лише частину одного фізичного диска, називають логічними дисками. Логічним дискам присвоюються імена, в якості яких використовуються букви латинського алфавіту З:, D:, E:, F: і т.д.

Крім внутрішнього жорсткого диска, встановленого в системному блоці, В персональному комп'ютері можуть використовуватися накопичувачі на змінних жорстких дисках, які, як правило, мають автономне зовнішнє виконання.

Зберігання та вилучення даних з диска вимагає взаємодії між операційною системою, контролером жорсткого диска і електронними і механічними компонентами самого накопичувача.

Електроніка жорсткого диска захована в нижній частині вінчестера. Вона розшифровує команди контролера жорсткого диска і передає їх у вигляді змінюється напруги на кроковий двигун, що переміщає магнітні головки до потрібного циліндра диска. Крім того, вона управляє приводом шпинделя, стабілізуючи швидкість обертання пакету дисків, генерує сигнали для головок під час запису, підсилює ці сигнали при читанні і управляє роботою інших електронних вузлів накопичувача. Плата електроніки сучасного накопичувача на жорстких магнітних дисках є самостійний мікрокомп'ютер з власним процесором, пам'яттю, пристроями введення / виводу і іншими традиційними атрибутами властивими комп'ютера. На платі можуть розташовуватися безліч перемикачів і перемичок, однак не всі з них призначені для використання користувачем. Як правило, керівництва користувача описують призначення лише перемичок, пов'язаних з вибором логічного адреси пристрої і режиму його роботи, а для накопичувачів з інтерфейсом SCSI - і перемички, що відповідають за управління резисторной складанням (стабілізуючою навантаженням в ланцюзі).

подібні документи

Конструкція, загальна будова і принцип дії накопичувачів на жорстких магнітних дисках. Основні характеристики вінчестерів: ємність, середній час пошуку, швидкість передачі даних. Найбільш поширені інтерфейси жорстких дисків (SATA, SCSI, IDE).

презентація, доданий 20.12.2015


Пристрої, що запам'ятовують на жорстких магнітних дисках. Пристрій жорстких дисків. інтерфейси жорстких дисків. Інтерфейс ATA, Serial ATA. Тестування продуктивності накопичувачів на жорстких магнітних дисках. Порівняльний аналіз Serial ATA і IDE-дисків.

презентація, доданий 11.12.2013


Технічні характеристики накопичувачів на жорстких магнітних дисках і їх пристрій. Харчування та охолодження накопичувачів. Несправності апаратної і програмної частин. Програми для проведення діагностики поверхні накопичувача, його головок і електроніки.

курсова робота, доданий 19.05.2013


Аналіз принципу дії накопичувачів на жорстких магнітних дисках персональних комп'ютерів. Перфокарта як носій інформації у вигляді картки з паперу, картону. Основні функції файлової системи. Способи відновлення інформації з RAID-масивів.

дипломна робота, доданий 15.12.2012


Характеристика зовнішньої пам'яті комп'ютера. Види пам'яті комп'ютера і накопичувачів. Класифікація запам'ятовуючих пристроїв. Огляд зовнішніх магнітних носіїв: накопичувачі прямого доступу, на жорстких магнітних дисках, на оптичних дисках і карти пам'яті.

курсова робота, доданий 27.02.2015


Накопичувачі на гнучких магнітних дисках дозволяють переносити документи і програми з одного комп'ютера на інший, зберігати інформацію, яка не використовується постійно на комп'ютері, робити архівні копії програмних продуктів, що містяться на жорсткому диску.

реферат, доданий 18.07.2008


Накопичувач на гнучких магнітних дисках. Змінні носії інформації. Пристрій накопичувача для гнучких магнітних дисків. Доступ до інформації, записаної в одному циліндрі. Технічні характеристики дискети. Накопичувачі на жорсткому диску і їх пристрій.

презентація, доданий 13.08.2013


Зовнішні запам'ятовуючі пристрої для зберігання програм і даних. Історія розвитку ВЗУ. Характеристика накопичувачів на магнітній стрічці (стримерів) і на гнучких магнітних дисках. Типи дисководів, пристрій і види дискети. Спосіб запису на гнучкий диск.

реферат, доданий 16.11.2011


Накопичувачі на жорстких магнітних дисках. Вінчестери з інтерфейсом Serial ATA. Магнітні дискові накопичувачі. Приводи для читання CD-ROM (компакт-дисків). Можливі варіанти завантаження диска в привід. Флеш-пам'ять, основні її переваги перед дискетами.

презентація, доданий 20.09.2010


Відображення текстової або графічної інформації на комп'ютері. Введення даних і управління різними об'єктами операційної системи. зовнішні та внутрішні пристрої. Пристрої запису-зчитування інформації на гнучких магнітних і жорстких магнітних дисках.

У НЖМД використовується від однієї до кількох пластин на одній осі. Зчитувальні головки в робочому режимі не торкаються поверхні пластин завдяки прошарку набігаючого потоку повітря, утвореного у поверхні при швидкому обертанні. Відстань між головкою і диском складає декілька нанометрів (у сучасних дисках 5-10 нм), а відсутність механічного контакту забезпечує довгий термін служби пристрою. При відсутності обертання дисків, головки знаходяться у шпінделя або за межами диска в безпечній зоні, де виключений їх нештатний контакт з поверхнею дисків.

Назва «Вінчестер»

За однією з версій назва «вінчестер» накопичувач отримав завдяки фірмі 1973 році випустила жорсткий диск моделі 3340, що вперше об'єднав в одному нероз'ємному корпусі пластини диска і читаючі головки. При його розробці інженери використовували коротку внутрішню назву "30-30", що означало два модулі (у максимальній компоновці) по 30 Мб кожен. Кеннет Хотон, керівник проекту, по співзвучності з позначенням популярного мисливської рушниці "Winchester 30-30" запропонував назвати цей диск "вінчестером".

Характеристики

Фізичний розмір (форм-фактор) (Англ. dimension) - майже всі сучасні (-2008 року) накопичувачі для персональних комп'ютерів і серверів мають розмір або 3,5, або 2,5 дюйма. Останні частіше застосовуються в ноутбуках. Так само набули поширення формати - 1,8 дюйма, 1,3 дюйма, 1 дюйм і 0,85 дюйма. Припинено виробництво накопичувачів в формфакторах 8 і 5,25 дюймів.

Час довільного доступу (Англ. random access time) - час, за яке вінчестер гарантовано виконає операцію читання або запису на будь-якій ділянці магнітного диска. Діапазон цього параметра невеликий від 2,5 до 16 мс, як правило, мінімальним часом володіють серверні диски (наприклад, у Hitachi Ultrastar 15K147 - 3,7 мс), найбільшим з актуальних - диски для портативних пристроїв (Seagate Momentus 5400.3 - 12, 5).

Швидкість обертання шпинделя (Англ. spindle speed) - кількість оборотів шпинделя в хвилину. Від цього параметра в значній мірі залежать час доступу і швидкість передачі даних. В даний час випускаються вінчестери з наступними стандартними швидкостями обертання: 4200 5400 і 7200 (ноутбуки), 7200 і 10 000 (персональні комп'ютери), 10 000 і 15 000 об / хв (сервери і високопродуктивні робочі станції).

Виробники

Велика частина всіх вінчестерів виробляються лише кількома компаніями: Seagate, Western Digital, Samsung, а також раніше належали Hitachi. Fujitsu продовжує випускати жорсткі диски для ноутбуків та 2001 роках. Maxtor. У 2006 році відбулося злиття Seagate і Maxtor. В середині 1990-х років існувала компанія Conner, яку купила Seagate. У першій половині 1990-х існувала ще фірма Micropolice, яка виробляла дуже дорогі диски premium-класу. Але при випуску перших в галузі вінчестерів на 7200 об / хв нею були використані неякісні підшипники головного валу, поставлені фірмою Nidek, і Micropolice зазнала фатальні збитки на повернення, розорилася і була на корені куплена тієї ж Seagate.

Пристрій

Жорсткий диск складається з гермозони і блоку електроніки.

гермозони

Гермозони включає в себе корпус з міцного сплаву, власне диски (пластини) з магнітним покриттям, блок головок з пристроєм позиціонування, електропривод шпинделя.

Блок головок - пакет важелів з пружною стали (по парі на кожен диск). Одним кінцем вони закріплені на осі поруч з краєм диска. На інших кінцях (над дисками) закріплені головки.

Диски (пластини), як правило, виготовлені з металевого сплаву. Хоча були спроби робити їх з пластику і навіть скла, але такі пластини виявилися крихкими і недовговічними. Обидві площини пластин, подібно магнітофонного стрічці, покриті найтоншої пилом феромагнетика - оксидів заліза, марганцю та інших металів. Точний склад і технологія нанесення тримаються в секреті. Більшість бюджетних пристроїв містить 1 або 2 пластини, але існують моделі з великим числом пластин.

Диски жорстко закріплені на шпинделі. Під час роботи шпиндель обертається зі швидкістю кілька тисяч обертів на хвилину (4200 5400 7200, 10 000, 15 000). При такій швидкості поблизу поверхні пластини створюється потужний повітряний потік, який піднімає голівки і змушує їх парити над поверхнею пластини. Форма головок розраховується так, щоб при роботі забезпечити оптимальну відстань від пластини. Поки диски не розігналися до швидкості, необхідної для «зльоту» головок, паркувальне пристрій утримує головки в зоні парковки. Це запобігає пошкодженню головок і робочої поверхні пластин.

Пристрій позиціонування головок складається з нерухомої пари сильних, як правило неодімових, постійних магнітів і котушки на рухомому блоці головок.

Всупереч розхожій думці, всередині гермозони немає вакууму. Одні виробники роблять її герметичною (звідси і назва) і заповнюють очищеним і висушеним повітрям або нейтральними газами, зокрема, азотом; а для вирівнювання тиску встановлюють тонку металеву або пластикову мембрану. (В такому випадку всередині корпусу жорсткого диска передбачається маленький кишеню для пакетика силикагеля, який абсорбує водяні пари, що залишилися всередині корпусу після його герметизації). Інші виробники вирівнюють тиск через невеликий отвір з фільтром, здатним затримувати дуже дрібні (кілька мікрометрів) частки. Однак в цьому випадку вирівнюється і вологість, а також можуть проникнути шкідливі гази. Вирівнювання тиску необхідно, щоб запобігти деформації корпусу гермозони при перепадах атмосферного тиску і температури, а так само при прогріванні пристрою під час роботи.

Порошинки, які опинилися при складанні в гермозоні і потрапили на поверхню диска, при обертанні зносяться на ще один фільтр - пиловловлювач.

низькорівневе форматування

На заключному етапі складання пристрою поверхні пластин форматируются - на них формуються доріжки і сектори.

Ранні «вінчестери» (подібно до дискетам) містили однакову кількість секторів на всіх доріжках. На пластинах сучасних «вінчестерів» доріжки згруповані в кілька зон. Всі доріжки однієї зони мають однакову кількість секторів. Однак, на кожній доріжці зовнішньої зони секторів більше, і чим зона ближче до центру, тим менше секторів доводиться на кожну доріжку зони. Це дозволяє домогтися більш рівномірної щільності запису і, як наслідок, збільшення ємності пластини без зміни технології виробництва.

Межі зон і кількість секторів на доріжку для кожної зони зберігаються в ПЗУ блоку електроніки.

Крім того, в дійсності на кожній доріжці є додаткові резервні сектори. Якщо в будь-якому секторі виникає невиправна помилка, то цей сектор може бути підмінений резервним (англ. remaping). Звичайно, дані, що зберігалися в ньому, швидше за все, будуть втрачені, але ємність диска не зменшиться. Існує дві таблиці перепризначення: одна заповнюється на заводі, інша в процесі експлуатації.

Таблиці перепризначення секторів також зберігаються в ПЗУ блоку електроніки.

Під час операцій звернення до «вінчестера» блок електроніки самостійно визначає, до якого фізичного сектору слід звертатися і де він знаходиться (з урахуванням зон і перепризначень). Тому з боку зовнішнього інтерфейсу «вінчестер» виглядає однорідним.

У зв'язку з вищевикладеним існує дуже живуча легенда про те, що коригування таблиць перепризначення і зон може збільшити місткість жорсткого диска. Для цього існує маса утиліт, але на практиці виявляється, що якщо приросту і вдається добитися, то незначного. Сучасні диски настільки дешеві, що подібна коригування не варто витрачених на це ні сил, ні часу.

блок електроніки

У ранніх жорстких дисках керуюча логіка була винесена на MFM або RLL контролер комп'ютера, а плата електроніки містила тільки модулі аналогової обробки і управління двигуном шпінделя, позиционером і комутатором головок. Збільшення швидкостей передачі даних змусило розробників зменшити до межі довжину аналогового тракту, і в сучасних жорстких дисках блок електроніки зазвичай містить: керуючий блок, постійний запам'ятовуючий пристрій (ПЗУ), буферну пам'ять, інтерфейсний блок і блок цифрової обробки сигналу.

Інтерфейсний блок забезпечує сполучення електроніки жорсткого диска з рештою системи.

Блок управління являє собою систему управління, що приймає електричні сигнали позиціонування головок, і виробляє керуючі впливи приводом типу «звукова котушка», комутації інформаційних потоків з різних головок, управління роботою всіх інших вузлів (наприклад, управління швидкістю обертання шпинделя).

Блок ПЗУ зберігає керуючі програми для блоків управління і цифрової обробки сигналу, а також службову інформацію вінчестера.

Буферна пам'ять згладжує різницю швидкостей інтерфейсної частини і накопичувача (використовується швидкодіюча статична пам'ять). збільшення розміру буферної пам'яті в деяких випадках дозволяє збільшити швидкість роботи накопичувача.

Блок цифрової обробки сигналу здійснює очищення ліченого аналогового сигналу і його декодування (витяг цифрової інформації). Для цифрової обробки застосовуються різні методи, Наприклад метод PRML (Partial Response Maximum Likelihood - максимальне правдоподібність при неповному відгуку). Здійснюється порівнянні прийнятого сигналу із зразками. При цьому вибирається зразок найбільш схожий за формою і тимчасовим характеристикам з декодіруемой сигналом.

Технології запису даних

Принцип роботи жорстких дисків схожий на роботу магнітофонів. Робоча поверхня диска рухається щодо голівки, що зчитує (наприклад, у вигляді котушки індуктивності з зазором в магнітопроводі). При подачі змінного електричного струму (при записі) на котушку головки, що виникає змінне магнітне поле з зазору головки впливає на феромагнетик поверхні диска і змінює напрямок вектора намагніченості доменів в залежності від величини сигналу. При зчитуванні переміщення доменів у зазору головки приводить до зміни магнітного потоку в муздрамтеатрі головки, що призводить до виникнення змінного електричного сигналу в котушці через ефект електромагнітної індукції.

Останнім часом для зчитування застосовують магніторезистивний ефект і використовують в дисках магніторезистивні головки. У них, зміна магнітного поля призводить до зміни опору, в залежності від зміни напруженості магнітного поля. Подібні головки дозволяють збільшити вірогідність достовірності зчитування інформації (особливо при великій щільності запису інформації).

Метод перпендикулярного запису

Метод перпендикулярного запису - це технологія, при якій біти інформації зберігаються в вертикальних доменах. Це дозволяє використовувати більш сильні магнітні поля і знизити площа матеріалу, необхідну для запису 1 біта. Щільність запису у сучасних зразків - 15-23 Гбіт / см², в подальшому планується довести щільність до 60-75 Гбіт / см².

Жорсткі диски з перпендикулярним записом доступні на ринку з 2005 року.

Метод теплової магнітного запису

Метод теплової магнітного запису (англ. Heat-assisted magnetic recording, HAMR ) На даний момент найперспективніший з існуючих, зараз він активно розробляється. При використанні цього методу використовується точковий підігрів диска, який дозволяє голівці намагнічувати дуже дрібні області його поверхні. Після того, як диск охолоджується, намагніченість «закріплюється». На ринку ЖД даного типу поки не представлені (на 2009 рік), є лише експериментальні зразки, але їх щільність вже перевищує 150 Гбіт / см². Розробка HAMR-технологій ведеться вже досить давно, проте експерти досі розходяться в оцінках максимальної щільності запису. Так, компанія Hitachi називає межа в 2,3-3,1 Тбит / см², а представники Seagate Technology припускають, що вони зможуть довести щільність запису HAMR-носії до 7,75 Тбіт / см². Широкого поширення даної технології слід очікувати після 2010 року.

порівняння інтерфейсів

хаби Вікіпедія

НЖМД об'ємом 45 Мб 1980-х років випуску, і 2000 х років випуску Модуль оперативної пам'яті, Вставлений в материнську плату Комп'ютерна пам'ять (пристрій зберігання інформації, пристрій) частину обчислювальної машини, фізичне ... ... Вікіпедія

НЖМД об'ємом 45 Мб 1980-х років випуску, і 2000 х років випуску Модуль оперативної пам'яті, вставлений в материнську плату Комп'ютерна пам'ять (пристрій зберігання інформації, пристрій) частину обчислювальної машини, фізичне ... ... Вікіпедія

НЖМД об'ємом 44 Мб 1980-х років випуску і CompactFlash на 2 Гб 2000 х років випуску ... Вікіпедія

	Пропускна здатність, Мбіт / с	Максимальна довжина кабелю, м	Чи потрібна кабель живлення	Кількість накопичувачів на канал	Число провідників в кабелі