Накопители информации.

Накопитель информации - это устройство записи воспроизведения и хранения информации.

Носитель информации - это предмет на который производится запись информации.

Классификация накопителей информации:

1) По способу хранения информации: магнитно электрические, оптические, магнитно оптические.

2) По виду носителей информации: накопители на жестких магнитных дисках, магнитной ленте, твердотельные элементы памяти, оптических и магнитно-оптических дисках.

3) По способу организации доступа к информации: накопители прямого, последовательного и блочного доступа.

4) По типу устройства хранения информации - встраиваемые, внешние, автономные, мобильные и д.р.

Организация быстрого доступа к информации на диске является важным этапом хранения данных.

Оперативный доступ к любой части поверхности диска обеспечивается:

1) За счёт придания ему быстрого вращения.

2) Путём перемещения магнитной головки чтения записи по радиусу диска. Гибкий диск вращается со скоростью 300-360 оборотов в минуту, а жесткий 3600-7200 оборотов в минуту.

Накопители на гибких магнитных дисках.

В приводе флоппи-диска (гибкого диска, или просто дискеты) имеются два двигателя: один обеспечивает стабильную скорость вращения вставленной в накопитель дискеты, а второй перемещает головки записи-чтения. Скорость вращения первого двигателя зависит от типа дискеты и составляет от 300 до 360 об/мин. Двигатель для перемещения головок в этих приводах всегда шаговый. С его помощью головки перемещаются по радиусу от края диска к его центру дискретными интервалами. В отличие от привода винчестера головки в данном устройстве не «парят» над поверхностью флоппи-диска, а касаются ее. Работой всех узлов привода управляет соответствующий контроллер.

Стандартным интерфейсом для всех приводов в IBM-совместимых компьютерах является SA-400 (Shugart Associates), контроллер, которого соединен с накопителями посредством 34-контактного кабеля. На приводе дисков с форм-фактором 5,25 дюйма используется «ножевой» (печатный) разъем, а на приводе дисков 3,5 дюйма — обычный штырьковый разъем-вилка. Для подключения разных типов дисководов предназначены обычно комбинированные кабели с четырьмя разъемами, включенными попарно. На обычном интерфейсном кабеле для крайнего разъема проводники на контактах с 10-го по 16й перекручены. При использовании «прямого» кабеля надо обязательно изменить установку перемычек на приводе, определяющих его номер (DS1-DS4). Некоторые BIOS компьютеров позволяют программно изменять назначение физического адреса: «первый» (A:) и «второй» (B:) привод. В отличие от винчестеров, для флоппи-дисководов порядок накопителя (A: или B:) определяется именно положением устройства на кабеле.

Для каждого из типоразмеров дискет (5,25 или 3,5 дюйма) существуют свои специальные приводы соответствующего форм-фактора.

Дискеты каждого типоразмера (5,25 и 3,5 дюйма) бывают обычно двусторонними (Double Sided, DS), односторонние давно стали анахронизмом. Плотность записи может быть различной: одинарной (Single Density, SD), двойной (Double Density, DD) и высокой (High Density, HD). Поскольку об одинарной плотности уже мало кто вспоминает, такую классификацию обычно упрощают, говоря только о двусторонних дискетах двойной плотности (DS/DD, емкость 360 или 720 Кбайт) и двусторонних дискетах высокой плотности (DS/HD, емкость 1,2, 1,44 или 2,88 Мбайта).

В качестве материала для изготовления магнитных дисков обычно применяют алюминиевый сплав Д16МП (МП — магнитная память). Этот сплав немагнитный, мягкий, достаточно прочный, хорошо обрабатывается. Для уменьшения количества металлургических дефектов на поверхности диска сплав подвергают специальной очистке. например электрофлюсовому рафинированию с продувкой инертным газом.

Плотность записи определяется величиной зазора между диском и магнитной головкой, а от стабильности зазора зависит качество записи (считывания). Для повышения плотности записи необходимо уменьшить зазор, однако при этом значительно повышаются требования к рабочей поверхности дисков. При малом зазоре и больших погрешностях в макрогеометрии поверхности имеют место значительные колебания амплитуды сигнала воспроизведения.

Гибкие диски (Floppy Disk – FD) Гибкие дисковые устройства состоят из устройства чтения/записи – дисковода и непосредственного носителя – дискеты.

В общем накопитель на гибких магнитных дисках - это дискета.

Накопители на жестких магнитных дисках.

Первый накопитель на жестких дисках HDD был создан в 1973 году по технологии фирмы IBM и имел кодовое обозначение 30/30 (почему так: двухсторонний диск ёмкостью 30+30 мегабайт). в 1979 году Коннер и Шегарт организовали производство первых жестких пяти дюймовых дисков ёмкостью 6 мегабайт.

Конструкция и принцип действия:

Основные элементы конструкции HDD:

1) Магнитные диски.

2) Головки чтения записи.

3) Механизм привода головок.

4) Двигатель привода дисков.

5) Печатная плата с электронной схемой управления.

Типовой накопитель состоит из герметичного корпуса и платы электронного блока.

В герметичном блоке размещены все механические части на плате - вся управляющая электроника.

Внутри герметичного блока установлен шпиндель с одним или несколькими магнитными дисками.

Под ними расположен двигатель ближе к разъёмам с левой или правой стороны от шпинделя находится поворотный позиционен магнитных головок.

Позиционер соединён с печатной платой гибким ленточным кабелем.

Гермоблок заполнятся воздухом под давлением в одну атмосферу. В крышках гермоблоков в некоторых винчестеров имеется специальное отверстие заклеенное фильтрующей плёнкой которая служит для выравнивания давления внутри блока и снаружи, а так же для поглощения пыли.

Габаритные размеры винчестеров стандартизированы по форм фактору.

HDD с форм фактором 3,5 дюйма имеет размеры корпуса 41,6 на 101 на 146 мм.

Подложки магнитных дисков первый винчестеров изготовлялись из алюминиевого сплава с добавления магния. Основной материал для дисковых пластин - это композиционный материал и стекла и керамики с малым температурным коэффициентом расширения что делает его более прочным. Диски покрываются магнитным веществом - рабочим слоем из который либо оксидный либо на основе тонких плёнок. Размеры дисков 3,5, 2,5, 1,8 и 5 дюйма.

14.11.13.

Оксидный рабочий слой представляет собой полимерное покрытие с наполнителем из окиси железа. Рабочий слой на основе тонких пленок имеет меньшую толщину и более прочен.

Головки чтения записи предусмотрены для каждой стороны диска когда накопитель выключен головки касаются диска, при раскручивании дисков возрастает аэродинамическое давление воздуха на головки что приводит к их отрыву от рабочих поверхностей дисков. Чем ближе располагается головка к поверхности диска тем выше амплитуда воспроизводимого сигнала.

Сначала использовались ферритовые головки, сейчас используются MIG головки - это головки с металлом в зазоре, что позволило использовать носители с рабочим слоем на основе тонких пленок. Все возрастающее требование к емкости жестких дисков привели к применению тонкопленочных головок.

Формируемые с помощью этих головок на рабочей поверхности диска участки остаточной намагниченности, имеют четкие границы что приводит к высокой плотности записи данных. В результате дальнейшего совершенствования конструкций и характеристик тонкопленочных головок появились магниторезистивные головки которые используются в большинстве HDD 3,5 дюйма емкостью 75 Гб.

Механизм привода головок

Обеспечивает перемещение головок от центра дисков к краям и фактически определяет надежность накопителя, его температурную стабильность и вибрационную устойчивость.

Два типа привода:

1) С шаговым двигателем

2) Подвижной катушкой

Современные диски имеют функцию автоматической парковки, то есть при включении и отключении ПК головки устанавливаются по мере необходимости на определенный чаще всего последний цилиндр. При парковке головки автоматически блокируются и их дальнейшая работа не возможна.

Двигатель приводов дисков приводит пакет дисков во вращение скорость которого примерно 3600 - 7200 оборотов в минуту. Некоторые достигают 12000 оборотов в минуту.

Печатная плата с электронной схемой управления и прочие узлы накопители являются съемными, на печатной плате монтируются электронные схемы управления двигателем и приводом головок, схема для обмена данными с контроллером.

Основные характеристики HDD:

1) Емкость HDD - определяется максимальным объемом данных который можно записать на носитель реальная величина емкости достигает 100 Гб, ежегодно увеличивается на 60%.

2) Среднее время доступа к различным объектам на HDD - определяет фактическую производительность накопителя. Составляет 7-9 микросекунд.

3) Размер КЭШ памяти - от 512 Кбайт до 2 Мбайт

4) Скорость передачи данных - зависит от числа байт в секторе, числа секторов на дорожке, скорости вращения дисков. Среднее время - 10 -15 Мбайт/сек.

5) Время безотказной работы для накопителей определяется расчетным среднестатистическим временем между отказами. Характеризующим надежность устройства и обычно составляет от 20000 - 500000 часов.

Жесткий диск делится на дорожки и сектора. Каждая дорожка однозначно определяется номером головки и порядковым номером отсчитываемым на диске относительно внешнего края. Накопитель содержит несколько дисков расположенных один над другим и их разбиения идентичны.

Секторы идентифицируются своим порядковым номером относительно начала дорожки. Нумерация секторов на дорожке начинается с единицы, а головок и цилиндров с нуля. Число секторов может быть от 17 до 150 в зависимости от типа накопителя. Объем сектора обычно составляет 571 байт. В начале каждого сектора записывается заголовок по которому определяется начало сектора и его номер, а в конце сектора содержится контрольная сумма необходимая для проверки целостности данных. В результате для записи информации остается 512 байт.

Накопители на компакт дисках.

1) CD ROM - запоминающее устройство только для чтения информации

2) CD Worm - это запоминающее устройство для считывания и однократной записи информации.

3) CD RW - запоминающее устройство для считывания и записи информации.

4) Магнитооптические накопители - на которых возможна многократная запись.

Вопросы:

1) приводы CD ROM (устройство характеристики)

2) CD RW

3) накопители DVD (устройство и характеристики)

4) накопители на магнитооптических дисках

5) Накопители на магнитной ленте.

21.11.13.