Лабораторна робота №8 Тема: Організація даних на магнітному диску. Внутрішня пам’ять

Магнітний диск як носій інформації являє собою пластину круглої форми з немагнітного металу (найчастіше алюмінію) чи пластику, покриту шаром магнітного матеріалу з достатньою коерцитивною силою і невеликим значенням індукції насичення. Дані записуються на носій і зчитуються з нього за допомогою магнітної голівки, що представляє собою мініатюрний електромагніт. Запис і зчитування інформації відбувається в результаті взаємодії носія, що рухається, з нерухомою голівкою. Процес запису заснований на явищі порушення магнітного поля при протіканні електричного струму через обмотку голівки. Імпульси струму подаються в обмотку і перемагнічують матеріал поверхні носія в тім місці, що у сучасний момент знаходиться в безпосередній близькості від голівки. Напрямок магнітного поля, що залежить від полярності електричного імпульсу в обмотці, визначає знак локального перемагнічування матеріалу. Зчитування інформації здійснюється при проходженні під голівкою перемагніченого носія. Магнітний потік, утворений минаючою під голівкою намагніченою ділянкою, частково замикається через сердечник голівки, пронизуючи її обмотку. При проходженні під голівкою ділянок з різною полярністю намагнічування потік щеплення обмотки міняється, і в ній виникають електричні імпульси тієї чи іншої полярності, що відповідно до прийнятого методу запису сприймаються як сигнали "лог. 1" чи "лог. 0".

Організація даних на магнітному диску

Голівка запису/зчитування має дуже маленькі розміри і сформоване нею магнітне поле впливає тільки на маленьку ділянку поверхні носія. Оскільки носій під голівкою обертається, це дає можливість організувати на ньому дані у виді концентричних окружностей — доріжок (чи треків — track). Ширина доріжки залежить від конструкції голівки, як правило на поверхні магнітного диска формується від 500 до 2000 доріжок.

На мал. 6.1 показана схема розподілу окремих зон на поверхні диска. Сусідні доріжки розділені зазором (gap), що перешкоджає виникненню помилок (чи, принаймні, знижує імовірність їхнього виникнення) унаслідок неточного позиціонування голівки щодо доріжки або взаємовпливу магнітних полів сусідніх доріжок. Для спрощення електронних схем однакова кількість бітів інформації записується на всіх доріжках, хоча вони і відрізняються по діаметру, а отже, мають різну довжину. Таким чином, щільність запису (density) інформації — кількість бітів на одиницю довжини доріжки — зменшується в міру переходу від внутрішніх доріжок диска до розташованого на його периферії доріжкам.

Дані записуються на диск і зчитуються з нього блоками. Звичайно розмір блоку такий, що на одній доріжці записується безліч блоків. Отже, доріжка розбивається на ділянки, розмірні довжині блоку, що називаються секторами (мал. 6.1). Як правило, уздовж однієї доріжки розміщується від 10 до 100 секторів, що мають або фіксовану, або перемінну довжину. Між секторами на доріжці існує межсекторний проміжок.

Необхідно якимсь чином ідентифікувати положення кожного сектора. Для цього, по-перше, на доріжці повинна матися деяка початкова оцінка, а по-друге, яким-небудь чином повинні бути позначені початок і кінець кожного сектора. Ці вимоги реалізуються записом на диск службової інформації. Таким чином, на диску крім основної записана ще і спеціальна службова інформація, що потрібна тільки схемам керування пристроєм і недоступна користувачу.

Приклад форматування диска представлений на мал. 6.2. У даному випадку кожна доріжка розбита на 30 секторів фіксованої довжини, кожен з яких: уміщає 600 байт інформації. З них 512 байт — дані, записувані користувачем, а інші — службова інформація, використовувана контролером диска. Поле ID містить унікальний код, що представляє собою по суті адреса відповідного сектора. Поле включає байт SYNCH— спеціальний код, що ідентифікує початок поля ID, за яким витікають два байти номера доріжки, байт номера голівки (диск входить до складу пакета, що має кілька поверхонь), байт номера сектора і два байти CRC, у яких зберігається контрольна сума поля.

Фізичні характеристики пристроїв зовнішньої пам'яті на магнітних дисках

У табл. 6.1 перераховані основні характеристики, по яких класифікуються типи пристроїв зовнішньої пам'яті на магнітних дисках (ПЗПМД).

По-перше, пристрій може мати фіксовані голівки, кожна з яких "працює" тільки з однією доріжкою (мал. 6.3,а), або спеціальний механізм може переміщати голівку (блок голівок) у радіальному напрямку від однієї доріжки до іншої (мал. 6.3,6). В останньому випадку говорять, що пристрій оснащений рухливими голівками.

До складу ПЗПМД входять блок голівок (фіксований чи рухливий), привід обертання носія й електронне обрамлення, необхідне для формування всіх сигналів, у тому числі і сигналів вводу і виводу даних. Носій у пристрої буває жорстко встановленим або змінним. Перевага змінних дисків полягає в тому, що один пристрій може мати теоретично необмежену ємність. Крім того, змінні носії можна передавати з одного комп'ютера на інший і у такий нехитрий спосіб організувати обмін інформацією.