Накопители на жестких дисках

Физика решение задач
Задачи контрольной
Молекулярная физика
Электpостатика
Закон Кулона
Потенциал
Основные законы постоянного
тока
Физика атомного ядра
Электротехнические материалы
Электромагнетизм
Электромагнитное
взаимодействие
Квантооптические явления
Оптика
Волновая оптика
Теория аберрации Стокса
Физические основы механики
Молекулярная физика
и термодинамика
Молекулярно-кинетическая
теория
Математика решение задач
Математика Задачи
Комплексные числа
Дифференциальное и
интегральное исчисление
Интегралы
Основные задачи на прямую
и плоскость
Векторная алгебра
Исследование функции
и построение графика
Производная функции
Свойства комплексных чисел
Алгебраические уравнения
Одночлены и многочлены
Высшая математика в экономике
Линейные уравнения
Понятие множества
История искусства
Послевоенный дизайн
Современные интерьеры
общественных зданий
Эмоциональный потенциал
архитектуры
Об условном развитии
пространства
О масштабе и образе
Форма, материал, цвет
О  компонентах интерьера
Язык архитектуры
Дизайн архитектурной среды
Стиль модерн Ар Нуво
Промышленные выставки
Искусство Западная Европа
Искусство Россия
Архитектура и скульптура
Живопись Россия
Импрессионизм
Эпоха Возрождения
Искусство Испании
Искусство Голландии
Европа и Россия XVIII век
Формирование дизайна
Информатика
Накопители на жестких дисках
Локальная сеть

Что такое жесткий диск

Основными элементами накопителя являются несколько алюминиевых или стеклянных пластин. Принципы работы накопителей на жестких дисках

По сути накопители на жестких дисках работают так же, как идисководы гибких дисков: данные, разбитые на дорожки и секторы, записываются и считываются универсальными головками с поверхностей вращающихся магнитных дисков. Многие пользователи считают накопители на жестких дисках самыми хрупкими и ненадежными узлами компьютера. Поскольку пакеты магнитных дисков находятся в плотно закрытых корпусах и их перестановка не предусмотрена, плотность дорожек на них очень высока — до 3000 TPI. Блоки головок и дисков (HDA — Head Disk Assembly), собираются в цехах, условия в которых близки к стерильным. Ремонтом HDA занимаются считанные фирмы, и ремонт или замена каких либо деталей внутри блока может стоить очень дорого. Вам придется смириться с мыслью, что рано или поздно всякий накопитель выходит из строя и вопрос лишь в том, когда это произойдет и успеете ли вы зарезервировать с него данные.

Многие пользователи считают накопители на жестких дисках самыми хрупкими и ненадежными узлами компьютера. Однако на тех семинарах по устройству и ремонту компьютеров, которые я веду, накопители работали целыми днями со снятыми крышками, приходилось даже иногда снимать и устанавливать на место крышки у работающих накопителей. Они продолжают успешно работать и сегодня, независимо от того, закрыты они или нет. Разумеется, я не советую вам так издеваться над своим компьютером.

Несколько слов о наглядных аналогиях

Средства и способы взаимодействия сетей и ЭВМ с сетями. Средства межсетевого взаимодействия.

Вам, наверное, приходилось читать книги и статьи, в которых для описания взаимодействия головки и диска используется аналогия с Боингом 747, который летит в нескольких метрах над землей с крейсерской скоростью 800 км/ч Я сам в течение нескольких лет частенько к ней прибегал на вышеупомянутых семинарах, но никогда не задумывался над тем, насколько точно она соответствует современным накопителям. Сохранение данных Таблицы FAT Дисковые структуры

Правда, надо сказать, что сравнение головки с летящим самолетом всегда казалось мне некорректным. Она ведь никуда не летит с аэродинамической точки зрения, а плавает на воздушной подушке, которая создается вокруг вращающегося диска.

Правильнее было бы сравнить ее с судном на воздушной подушке. Благодаря специальному профилю нижней поверхности головки, толщина создающейся воздушной подушки автоматически поддерживается постоянной (при заданной частоте вращения жесткого диска ). Иногда такой способ взаимодействия двух подвижных объектов называют воздушной подвеской.

Магнитная регистрация данных Имея представление о том, как записываются и хранятся данные на магнитных носителях, вы быстрее сможете разобраться в работе дисковых накопителей и более осознанно будете с ними обращаться. При записи каждого бита (или группы из нескольких бит) на диске формируется последовательность участков с различной намагниченностью, и, соответственно, определенным расположением зон смены знака. Чтобы оптимальным образом расположить импульсы в сигнале записи, используются специальные устройства — шифраторы, которые преобразуют последовательность двоичных данных в электрические сигналы, оптимизированные с точки зрения размещения зон смены знака на дорожке записи.

Модифицированная частотная модуляция (MFM) Основной целью разработчиков метода MFM было сокращение количества зон смены знака для записи того же объема данных по сравнению с FM-кодированием и, соответственно, увеличение потенциальной емкости носителя.

Метод RLL Этот наиболее распространенный сейчас метод позволяет разместить на диске в полтора раза больше данных, чем при записи по методу MFM, и в три раза больше — чем при FM-кодировании.

Сравнение способов кодирования На рис. 14.2 показаны временные диаграммы сигналов, формируемых при записи на жесткий диск ASCII-кода символа "X" при различных способах кодирования.

Секторы Дорожка записи слишком велика, чтобы использовать ее в качестве единицы хранения информации. При операциях записи содержимое области данных перезаписывается, а информация, содержащаяся в заголовках и заключениях — нет. Послеиндексный интервал нужен для того, чтобы при перемещении головки на новую дорожку переходные процессы (установление) закончились до того, как она окажется перед ее первым сектором. Более того, существует и третий этап форматирования, проводимый между двумя вышеуказанными — разбиение диска на разделы.

Организация разделов (Partitions) При выполнении этой операции диск разбивается на области, называемые разделами, в каждом из которых может быть сформирована своя файловая система, соответствующая определенной ОС.

Основные узлы накопителей на жестких дисках Сейчас выпускается много типов накопителей на жестких дисках, но практически все они состоят из одних и тех же основных узлов. Стеклянные диски отличаются прочностью и жесткостью, поэтому их можно сделать гораздо более тонкими, чем алюминиевые (в 2 раза, а иногда и больше). Процесс гальванического наращивания известен давно (хромирование и никелирование самых разнообразных металлических деталей).

Головки записи/воспроизведения В накопителях на жестких дисках для каждой стороны каждого диска предусмотрена своя головка записи/воспроизведения.

Ферритовые головки Классические ферритовые головки впервые были использованы в накопителе Winchester фирмы IBM. Тонкопленочные головки (TF — Thin Film) производятся почти по той же самой технологии, что и интегральные микросхемы, т.е. с помощью фотолитографии.

Ползунок Ползунком (slider) называется деталь конструкции, благодаря которой головка поддерживается в подвешенном положении на нужном расстоянии от поверхности диска.

Механизмы привода головок При всей важности головок как таковых, пожалуй, более важной деталью накопителя является тот механизм, который передвигает их в нужное положение и называется иногда просто приводом головок.

Шаговый двигатель — это электродвигатель, ротор которого может поворачиваться только ступенчато, каждый раз строго на определенный угол. Переформатирование жесткого диска, перед началом которого надо сначала снять его резервную копию, а затем вернуть данные обратно — процедура достаточно трудоемкая. Механизмы привода головок с подвижной катушкой бывают двух типов: линейный и поворотный. Поворотный привод работает по тому же принципу, что и линейный, но в нем к подвижной катушке крепятся концы рычагов головок.Однако, по мере распространения программ мультимедиа подобные перерывы в работе накопителей становятся помехой в работе. Встроенные коды. Такой метод реализации обратной связи представляет из себя улучшенный вариант системы со вспомогательным "клином" .

Автоматическая парковка головок При выключении питания рычаги с головками под воздействием пружин опускаются на поверхности дисков. Фильтр рециркуляции в блоке HDA предназначен только для очистки внутренней "атмосферы" от небольших частиц рабочего слоя носителя, которые, несмотря на все предпринимаемые меры, все же осыпаются с дисков при "взлетах" и "посадках" головок (а также от любых других частиц, которые могут проникнуть внутрь HDA).

Температурная акклиматизация жестких дисков Как уже говорилось, блок HDA плотно закрыт, но не герметизирован; для выравнивания давления в нем предусмотрено закрытое фильтром отверстие, через которое при необходимости воздух проходит внутрь или наружу.

Заземляющая пластина Во многих накопителях устанавливается специальная пластина, соединенная с общим проводом устройства и прижимающаяся к оси вращения шпиндельного двигателя. Очень часто она оказывается источником повышенного шума.

Плата управления В каждом накопителе, в том числе и на жестких дисках, есть, как минимум, одна плата. Наибольшее значение имеют интерфейсные разъемы, потому что через них передаются данные и команды в накопитель и обратно. Лицевая панель В комплекты многих накопителей на жестких дисках в качестве необязательных элементов Могут входить лицевые панели.

Тип привода Накопитель с высоким быстродействием и надежностью должен удовлетворять (помимо прочих) двум основным требованиям: В накопителях, где автоматическая парковка не предусмотрена, ее можно произвести (перед выключением компьютера) с помощью специальной программы. Для того чтобы получить статистически достоверные сведения о надежности устройства, надо отобрать группу одинаковых накопителей {выборку) и подсчитать
количество их отказов за время, как минимум, в два раза превышающее ожидаемое
значение MTBF. Существует еще один параметр, по которому можно оценить быстродействие — среднее время доступа, отличие которого от времени поиска заключается в том, что при его измерении учитывается запаздывание (latency).

Программы кэширования и встроенный кэш Быстродействие дискового накопителя можно существенно повысить, если воспользоваться специальными программами кэширования, например, SMARTDRV (DOS) или VCACHE (Windows 95).

Выбор коэффициента чередования Говоря о быстродействии накопителей, нельзя обойти молчанием вопрос о чередовании секторов. Расположение секторов на диске, подобное тому, что показано на рис. 4.12, называется чередованием {interleave) и обычно описывается коэффициентом (соотношением). В табл. 14.8 приведены скорости передачи данных, рассчитанные для различных комбинаций параметров накопителей и разных коэффициентов чередования.

Смещение секторов (skewing) Большинство из имеющихся на сегодняшний день контроллеров могут работать с коэффициентом чередования 1:1 (в первую очередь это относится к IDE и SCSI-устройствам). Благодаря этому создается запас времени, в течение которого осуществляется переключение головок и выполняются вспомогательные операции в контроллере. Вычисление коэффициентов смещения. Оптимальное значение коэффициента послойного смещения HSF (Head-Skew Factor) можно вычислить по следующей формуле

Противоударная подвеска В большинстве современных накопителей на жестких дисках используются блоки HDA с противоударной подвеской, в которых между корпусом накопителя и каркасом, на котором монтируются остальные узлы, устанавливается резиновая прокладка. Поэтому, в зависимости от обстоятельств, одна и та же аббревиатура MB может обозначать разные единицы измерения.

Рекомендации по выбору накопителя Если вы собираетесь установить в свой компьютер новый жесткий диск, я бы посоветовал вам исходить из следующих требований. Далее будут рассмотрены стандартные контроллеры и принципы работы с ними; будет рассказано также о возможностях их замены на более быстродействующие устройства.

Интерфейс ST-506/412 был разработан фирмой Seagate Technologies в 1980 г.Выходной сигнал шифратора/дешифратора в режиме записи, равно как и входной в режиме воспроизведения, является аналоговым. Линии 25-29 в кабеле управления на участке между разъемами для накопителей С и D обычно переставляются в обратном порядке (перекручиваются). Конфигурирование накопителей ST-506/412.В каждом накопителе ESDI и ST-506/412 должны быть соответствующим образом сконфигурированы два элемента: перемычка выбора накопителя DS и нагрузочные резисторы.Нагрузочные резисторы. Накопители ST-506/412 всегда выпускаются с установленными при сборке нагрузочными резисторами.Первые 8-разрядные контроллеры. Первым контроллером, выполненным в стандарте ST-506/412, стал контроллер жесткого диска емкостью 10 М, устанавливавшийся в компьютерах IBM XT.

Интерфейс ESDI представляет из себя специализированный интерфейс жестких дисков, разработанный фирмой Maxtor; он был признан в качестве стандартного в 1983 г.

Конфигурирование ESDI-накопителей Интерфейс ESDI был во многом скопирован с ST-506/412, поэтому почти все элементы и способы конфигурирования у них одинаковые.Объединение контроллера и накопителя освободило разработчиков от необходимости строго следовать жестким стандартам, что было неизбежно при использовании прежних интерфейсов.

Интерфейсы IDE для различных системных шин Существуют три основные разновидности интерфейса IDE, рассчитанные на взаимодействие с тремястандартными шинами :

AT Attachment (ATA) IDE (16-разрядная шина ISA);

XT IDE (8-разрядная шина ISA);

MCA IDE (16-разрядная шина МСА).АТА IDE-накопители

То, что можно сейчас назвать прототипом АТА IDE-накопителя, а также 40-контактный IDE-разъем, были разработаны совместными усилиями фирм CDC, Western Digital и Compaq.

Управляющие сигналы интерфейса АТА. Сейчас мы подробнее рассмотрим назначение некоторых наиболее важных сигналов управления, подводимых к выводам разъема.Команды интерфейса АТА. Одним из преимуществ интерфейса АТА IDE является его расширенная система команд.

Решение задач по физике, электротехнике, математике, информатике История искусства