Класифікація носіїв інформації
Носій інформації — матеріальний предмет, на якому (або в якому) можливо розмістити інформацію і згодом передати її в оперативну пам'ять комп'ютера.
Типи цифрових носіїв інформації
Магнітні носії:
-
стримери (магнітна стрічка)
-
флопі-диски
-
вінчестери (HDD)
-
zip-диски
-
D-VHS
Магнітооптичні системи:
-
Магнітооптичний диск (Mini Disk)
Оптичний запис:
-
CD
-
DVD
-
Blue-Ray DVD
-
HD-DVD
Flash-пам'ять:
-
Флеш-пам'ять
Фізичні носії:
-
Перфокарти
-
Перфострічки
Принципи роботи накопичувачів на жорстких дисках
У накопичувачах на жорстких дисках дані записуються і прочитуються універсальними головками читання/запису з поверхні магнітних дисків, що обертаються, розбитих на доріжки і сектори (512 байт кожен).
Мал. 10.1. Вид накопичувача на жорстких дисках із знятою верхньою кришкою
У накопичувачах звичайно встановлюється декілька дисків, і дані записуються на обох сторонах кожного з них. У більшості накопичувачів є щонайменше два або три диски (що дозволяє виконувати запис на чотирьох або шести сторонах), але існують також пристрої, що містять до 11 і більш дисків. Однотипні (однаково розташовані) доріжки на всіх сторонах дисків об'єднуються в циліндр. Для кожної сторони диска передбачена своя доріжка читання/запису, але при цьому всі головки змонтовані на загальному стержні, або стійці. Тому головки не можуть переміщатися незалежно один від одного і рухаються тільки синхронно.
Жорсткі диски обертаються набагато швидше, ніж гнучкі. Частота їх обертання навіть в більшості перших моделей складала 3 600 об/хв (тобто в 10 разів більше, ніж в накопичувачі на гнучких дисках) і до останнього часу була майже стандартом для жорстких дисків. Але в даний час частота обертання жорстких дисків зросла. Наприклад, в портативному комп'ютері Toshiba диск об'ємом 3,3 Гбайт обертається з частотою 4 852 об/хв, але вже існують моделі з частотами 5 400, 5 600, 6 400, 7 200, 10 000 і навіть 15 000 об/хв. Швидкість роботи того або іншого жорсткого диска залежить від частоти його обертання, швидкості переміщення системи головок і кількості секторів на доріжці.
При нормальній роботі жорсткого диска головки читання/записи не торкаються (і не повинні торкатися!) дисків. Але при виключенні живлення і зупинці дисків вони опускаються на поверхню. Під час роботи пристрою між головкою і поверхнею диска, що обертається, утворюється дуже малий повітряний зазор (повітряна подушка). Якщо в цей зазор потрапить порошинка або відбудеться струс, головка "зіткнеться" з диском, що обертається "на повному ходу". Якщо удар буде достатньо сильним, відбудеться поломка головки. Наслідки цього можуть бути різними — від втрати декількох байтів даних до виходу з ладу всього накопичувача. Тому в більшості накопичувачів поверхні магнітних дисків легують і покривають спеціальними мастилами, що дозволяє пристроям витримувати щоденні "зльоти" і "приземлення" головок, а також серйозніші потрясіння.
Мал. 10.2. Доріжки і сектори накопичувача на жорстких дисках
Оскільки пакети магнітних дисків містяться в щільно закритих корпусах і їх ремонт не передбачений, густина доріжок на них дуже висока — до 30 000 і більш на дюйм. Блоки HDA (Head Disk Assembly — блок головок і дисків) збирають в спеціальних цехах, в умовах практично повної стерильності. Обслуговуванням HDA займаються лічені фірми, тому ремонт або заміна яких-небудь деталей усередині герметичного блоку HDA обходиться дуже дорого. Вам доведеться змиритися з думкою, що рано чи пізно накопичувач вийде з ладу, і питання тільки в тому, коли це відбудеться і чи встигнете ви зберегти свої дані.
Розкривати накопичувач на жорстких дисках в "домашніх умовах" не рекомендується. Деякі виробники накопичувачів конструктивно виконують їх таким чином, що при розкритті обривається захисна стрічка. Розкривши самостійно накопичувач, ви тим самим розриваєте цю захисну стрічку і позбавляєтеся гарантійних зобов'язань виробника.
Основні вузли накопичувачів на жорстких дисках
Існує багато різних типів накопичувачів на жорстких дисках, але практично всі вони складаються з одних і тих же основних вузлів. Конструкції цих вузлів і якість використовуваних матеріалів можуть бути різними, але основні їх робочі характеристики і принципи функціонування однакові. До основних елементів конструкції типового накопичувача на жорсткому диску відносяться наступні:
-
диски;
-
головки читання/запису;
-
механізм приводу головок;
-
двигун приводу дисків;
-
друкована плата з схемами управління;
-
кабелі і роз'єми;
-
елементи конфігурації (перемички і перемикачі).
Диски, двигун приводу дисків, головки і механізм приводу головок звичайно розміщуються в герметичному корпусі, який називається HDA (Head Disk Assembly — блок головок і дисків). Звичайно цей блок розглядається як єдиний вузол; його майже ніколи не розкривають. Інші вузли, що не входять в блок HDA (друкована плата, лицьова панель, елементи конфігурації і монтажні деталі) є знімними.
Механізми приводу головок
Мабуть, ще важливішою деталлю накопичувача, ніж самі головки, є механізм, який встановлює їх в потрібне положення і називається приводом головок. Саме з його допомогою головки переміщаються від центру до країв диска і встановлюються на заданий циліндр. Існує багато конструкцій механізмів приводу головок, але їх можна розділити на два основні типи:
-
з кроковим двигуном;
-
з рухомою котушкою.
Тип приводу багато в чому визначає швидкодію і надійність накопичувача, достовірність прочитування даних, його температурну стабільність, чутливість до вибору робочого положення і вібрацій. Скажемо відразу, що накопичувачі з приводами на основі крокових двигунів набагато менш надійні, ніж пристрої з приводами від рухомих котушок. Привід — найважливіша деталь накопичувача. У табл. 10.4 приведені два типи приводу головок накопичувача на жорстких дисках і показана залежність характеристик пристрою від конкретного типу приводу.
Отже, у накопичувачів з приводом на основі крокового двигуна середня швидкість доступу до даних достатньо низька (тобто великий час доступу), вони чутливі до коливань температури і вибору робочого положення під час операцій читання і записи, в них не здійснюється автоматична парковка головок (тобто переміщення їх на безпечну "посадочну смугу" при виключенні живлення). Крім того, звично один або двічі в рік їх доводиться переформатувати, щоб привести реальне розташування зон запису у відповідність з розміткою заголовків секторів. Цілком очевидно, що накопичувачі з приводом головок від крокових двигунів в усіх відношеннях поступаються пристроям, в яких використовуються приводи з рухомими котушками.
Таблиця 10.4. Залежність характеристик накопичувачів від типу приводу
Характеристика |
Привід з кроковим двигуном |
Привід з рухомою котушкою |
Час доступу до даних |
Велике |
Мале |
Стабільність температури |
Низька (дуже!) |
Висока |
Чутливість до вибору робітника |
Постійна |
Відсутній |
положення |
|
|
Автоматична парковка головок |
Виконується (не завжди) |
Виконується |
Профілактичне обслуговування |
Періодичне переформатування |
Не потрібен |
Загальна надійність (відносна) |
Низька |
Висока |
У накопичувачах на гнучких дисках для переміщення головок використовується привід з кроковим двигуном. Його параметрів (у тому числі і точність) виявляється цілком достатньо для дисководів цього типу, оскільки густина доріжок запису на гнучких дисках значно нижче (135 доріжок на дюйм), ніж в накопичувачах на жорстких дисках (більше 5 000 доріжок на дюйм). У більшості накопичувачів, що випускаються сьогодні, встановлюються приводи з рухомими котушками.