Дисковые накопители

44

Для получения сигналов обратной связи о местоположении головок прямо на диске размещаются сервометки – вспомогательная информация для «системы наведения». Они записываются при сборке накопителя.

По месту размещения сервометок различают накопители с выделенной сервоповерхностью и со встроенными сервометками.

В первом случае в пакете дисков выделяется одна поверхность, используемая исключительно для хранения сервометок. Соответствующая головка называется сервоголовкой.

Ошибка позиционирования в такой системе может возникать вследствие изменения взаимного положения (перекоса) головок в блоке.

Сервоголовка для следящей системы дает информацию практически непрерывно, что улучшает качество процесса поиска и слежения.

Физика компьютеров 2011 Л.А. Золоторевич

Дисковые накопители

45

В накопителях со встроенными сервометками информация для сервопривода записывается на рабочих поверхностях между секторами с данными.

Она может располагаться в начале каждого трека – при этом на диске появляется клиновидная область сервометок.

Недостатком является то, что сервоинформация (сигнал обратной связи) доступна дискретно с периодом в один оборот диска. Для точного позиционирования приходится выжидать несколько оборотов.

Более быстродействующий вариант – размещение сервометок перед каждым сектором, что позволяет выйти на заданный трек даже за доли оборота шпинделя.

Преимущества встроенных сервометок в том, что возможна

компенсация любых изменений геометрии, поскольку система наводит головки именно по тому треку, к которому осуществляется доступ.

Физика компьютеров 2011 Л.А. Золоторевич

Дисковые накопители

46

Информация на дисках записывается и считывается посекторно. Каждый сектор имеет определенную структуру (формат).

Не вдаваясь в подробности отметим, что в начале каждого сектора имеется заголовок, за которым следует поле данных и поле контрольного кода.

В заголовке имеется поле идентификатора, включая номер цилиндра, головки и собственно сектора.

В этом же идентификаторе может содержаться и пометка о дефектности сектора, служащая указанием на невозможность его использования для хранения данных.

Достоверность поля идентификатора проверяется с помощью контрольного кода заголовка.

Заголовки секторов записываются только во время операции низкоуровневого форматирования, причем для всего трека сразу.

Поле данных сектора отделено от заголовка небольшой зоной, а завершает сектор контрольный код поля данных.

Физика компьютеров 2011 Л.А. Золоторевич

Дисковые накопители

47

Итак, структура трека – последовательность секторов – задается при его форматировании, а начало трека определяется контроллером по сигналу от индексного датчика.

Нумерация секторов может быть произвольной. При обращении к сектору он определяется по идентификатору, а если за оборот диска (или за несколько оборотов) сектор с указанным номером не будет найден, контроллер зафиксирует ошибку – Sector not found – сектор не найден.

Забота о поиске сектора по его заголовку, помещение в его поле

данных записываемой информации, снабженной контрольным кодом, а также считывание информации и ее проверка лежит на контроллере накопителя.

Контроллер управляет, конечно же, поиском затребованного

цилиндра и коммутацией головок, выбирая нужный трек.

Физика компьютеров 2011 Л.А. Золоторевич

Дисковые накопители

48

Низкоуровневое форматирование.

Это процедура создания секторов диска, которая для каждого накопителя (или сменного носителя) должна быть выполнена перед его использованием по назначению.

Процедура сводится к тому, что каждый трек диска размечается и верифицируется.

При разметке трека на нем формируются заголовки серверов, а в поля данных записывается некоторый код – заполнитель.

Физика компьютеров 2011 Л.А. Золоторевич

Это сложные электронные устройства, разрабатываемые на основе микропроцессоров.

Хранение данных на носителе информации всегда

сопровождается появлением ошибок по разным причинам: дефект поверхности носителя, случайное перемагничивание участка носителя, попадание посторонней частицы под головку, неточность позиционирования головки над треком, колебание головки по высоте, вызванное внешней вибрацией, уходом разных параметров.

Независимо от причин, ошибки должны быть выявлены и по возможности исправлены. Для этого применяются специальные коды с исправлением ошибок.

Если сектор считывается с ошибкой, контроллер автоматически выполнит повторное считывание, и при случайности ошибки велик шанс правильно считывания сектора.

Если данные так и не удалось считать верно, контроллер обязан сигнализировать об этом установкой бита ошибки контрольного кода в байте состояния, на что программа может отреагировать сообщением вида «Data Error».

Физика компьютеров 2011 Л.А. Золоторевич

Если контроллеру никак не удается достоверно прочитать

записанные в сектор данные, то такой сектор должен быть исключен из дальнейшего использования.

На уровне накопителя отметка о дефектности блока делается в заголовке сектора, запись в который производится только во время низкоуровневого форматирования.

Современные встроенные контроллеры сами обрабатывают обнаружение дефектных секторов и вместо них подставляют резервные, так что для пользователей дефектные секторы у дисков не видны.

Резервная область секторов располагается в конце каждого трека.

Современные контроллеры имеют встроенную кэш – память, от размера которой и алгоритма использования сильно зависит производительность обмена данными.

Физика компьютеров 2011 Л.А. Золоторевич

Общепринятой технологией кэширования диска является упреждающее считывание:

Если контроллер получает запрос на чтение сектора, то он автоматически считает в буфер и секторы, следующие за запрошенным.

Весьма вероятный запрос к следующему сектору будет обслужен из буфера без задержки.

Более «умные» контроллеры идут дальше: они считывают в буфер весь трек, как только выполняется команда позиционирования.

Физика компьютеров 2011 Л.А. Золоторевич

Оптические диски (CD-ROM) могут быть как встроенными в системный блок, так и внешними. Существующие устройства позволяют не только прочитывать CD-ROM диск, но и производить запись на диск.

Носители на CD с однократной записью обладают очень высокой надежностью. Срок хранения чистого диска до записи составляет от 5 до 10 лет, а записанный диск может храниться по разным оценкам

от 70 до 200 лет.

Принципиальная схема устройства для чтения и запиcи CD дисков

Физика компьютеров 2011 Л.А. Золоторевич