1.3.4 Пам’ять на магнітних дисках

В

Рис. 1.17. Перший жорсткий диск

даний час така пам’ять реалізується в накопичувачах на жорстких магнітних дисках (жорсткий диск, вінчестер, хард, HDD, з англ.: Hard (Magnetic) Disk Drive) – енергонезалежний, комп’ютерний, перезаписуючий пристрій [6]. Вперше жорсткий диск було запропоновано в 1956 році корпорацією ІВМ під назвою IBM 350 Disk File. Він складався з 50 дисків діаметром 24 дюйми, які обертались зі швидкістю 1200об/хв. Середній час доступу до довільної комірки складав 1 секунду, щільність – 2кбіт/дюйм², загальна ємність – 5МБ (див. рис. 1.17). В якості технології запису використовувався паралельний запис інформації. Еволюцію HDD показано в таблиці 3.

Таблиця 3. Еволюція жорстких магнітних дисків

	IBM RAMAC	Maxtor 7040A	Hitachi Deskstar 7K1000
Рік випуску	1956	1991	2007
Об’єм	5МБ	40МБ	1ТБ
Кількість пластин	50	3	5
Діаметр пластини	24 дюйма	3,5 дюйма	3,5 дюйма
Щільність запису	2кбіт/дюйм2	10Мбіт/дюйм2	150Гбіт/дюйм2
Швидкість обертання	1200об/хв	3500об/хв	7200об/хв
Середній час доступу	1с	30мс	4,17мс
Максимальна швидкість інтерфейсу	9кБ/с	800кБ/с	300МБ/с
Питома вартість	$10 000/МБ	$6/МБ	$0,4/ГБ

Основним критерієм оцінки накопичувачів на жорстких дисках є поверхнева щільність запису (див. рис. 1.18). Вона визначається як добуток лінійної щільності запису вздовж доріжки ( біт на дюйм, англ.: Bits Per Inch – BPI), і кількості доріжок на дюйм ( англ.: Tracks Per Inch – TPI). В сучасних накопичувачах розміром 3,5дюйма величина цього параметру складає 10-20Гбіт/дюйм², а в експериментальних моделях досягає 100Гбіт/дюйм².

Сучасний жорсткий диск складається з таких основних частин [6]:

1. Блок електроніки;

2. Електродвигун для обертання дисків;

3. Блок головок з пристроєм позиціювання;

4. В

   

   Рис. 1.18. Поверхнева щільність запису магнітних дисків

   ласне жорсткі диски з магнітним покриттям;

5. Корпус.

О

Рис. 1.19. Основні елементи накопичувача жорсткого диска

сновними елементами накопичувача є декілька алюмінієвих або скляних пластин, на які нанесено робочий феромагнітний шар і які знаходяться на одній осі (див. рис. 1.19). Дані записуються і зчитуються універсальними головками читання/запису з поверхні дисків, розбитих на доріжки і сектори (512байт даних в кожному). Доріжка – це одне „кільце” даних на одній стороні диску. В багатьох накопичувачах її ємність перевищує 100000 Байт. Відводити такий блок для зберігання одного файла недоцільно, тому доріжки на диску розбивають на нумеровані відрізки, які називають сектори. Кількість секторів може бути різною в залежності від щільності доріжок і типу накопичувача. В середніх накопичувачах доріжка вінчестера має від 380 до 700 секторів.

Принцип запису на магнітний диск практично не відрізняється від принципу запису на магнітну стрічку. В таких накопичувачах зазвичай встановлюється декілька дисків і дані записуються на обидві сторони кожного з них. Однотипні (однаково розміщені) доріжки на всіх сторонах дисків об’єднуються в циліндр. Всі головки змонтовані на загальному стержні і можуть рухатись тільки синхронно. Основні параметри типового магнітного диску приведені в таблиці 4.

Таблиця 4.

Параметри накопичувача IBM Deskstar 75GXP з інтерфейсом АТА

Параметр	Значення	Одиниця вимірювання
Лінійна щільність запису	390000	ВРІ (бітів на дюйм)
Відстань між бітами на доріжці	2,56	мікродюйм
Щільність доріжок	28350	ТРІ (доріжок на дюйм)
Відстань між доріжками	35,27	мікродюйм
Кількість доріжок	27724
Частота обертання	7200	об/хв
Середня лінійна швидкість руху диску відносно головки	85,68	км/год
Довжина повзунка головки	1,225	мм
Ширина повзунка головки	0,975	мм
Висота повзунка головки	0,8	мм
Висота повітряного прошарку	15	нм
Середньостатистичний час пошуку	8,5	мс

Незалежно від того, який матеріал використовується в якості основи диску, він покривається тонким шаром феромагнітного матеріалу. Самими поширеними є два типи робочого шару:

1. Оксидний.

2. Тонкоплівковий.

Оксидний шар виготовляється з полімерного матеріалу, наповненого окислом заліза. Цей матеріал в якості робочого шару дисків використовувався з 1955 року, але внаслідок недостатньої твердості зараз майже повністю замінений тонкоплівковим робочим шаром.

Тонкоплівковий робочий шар має меншу товщину, він твердіший, і якість його покриття набагато вища. Наносять його на основу шляхом електролізу сплаву кобальту товщиною близько 0,025мкм або шляхом напилення на основу двох шарів: фосфориту нікелю і магнітного кобальтового сплаву (0,025-0,5мкм). В обох технологіях зверху робочий шар покривається захисною вуглецевою плівкою.

30