Структура накопителя на жестких дисках

В настоящее время наиболее распространенным типом является накопитель на ЖМД с подвижными головками. На каждой поверхности располагается одна (или несколько) подвижных МГ. Перемещение блока МГ с дорожки на дорожку (а дорожки имеют вид концентрических окружностей) производится шаговым двигателем. Магнитные дорожки на разных поверхностях ЖМД, записанные при неподвижном состоянии блока МГ, образуют цилиндр. Информация записывается на дорожку блоками; причем для сокращения времени после заполнения одной дорожки производится запись на следующую дорожку того же цилиндра. [Таким образом удается избежать лишних перемещений головки.] Размер каждого информационного блока составляет 512 байт или 2 Кбайт. Он помещается в сектор данных, начинающийся с маркера и заканчивающийся контрольным кодом CRC, позволяющим исправлять однократные ошибки и обнаруживать многократные. На дорожках располагаются резервные секторы, которые служат для записи данных в случае обнаружения сбойных участков. После записи информации в резервный сектор, он становится основным, а сбойный помечается как дефектный и в него запись не производится. Для увеличения емкости накопителя на ЖМД число секторов на дорожках, находящихся на разных расстояниях от центра диска, переменно. При постоянной плотности размещения информации число секторов на внешних дорожках больше, на внутренних – меньше. Структура секторов на ЖМД в настоящее время не определена и может отличаться от структуры секторов, принятой в ГМД.

В герметичном корпусе НЖМД располагается двигатель, вращающий шпиндель с магнитными дисками, рисунок 8.х. Головки (минимум по одной на каждой поверхности диска), располагаются на каретке, которая перемещается вторым двигателем; как правило, этот двигатель шаговый. Чтобы конструкция получилась компактной, в современных накопителях головки перемещаются по дуге, а не по радиусу. Во время работы МГ «плывут» над поверхностью диска, не касаясь запоминающего слоя. За счет этого можно значительно увеличить скорость вращения дисков (а значит и скорость записи-считывания) до 7200 об/мин и выше, а также продлить срок службы накопителя до нескольких лет.

Рисунок 8.х. Структура НЖМД

Поскольку каждый НЖМД содержит, помимо дисков, блок МГ и отдельные блоки приводов шпинделя и МГ, то совместимость таких накопителей обеспечивается на уровне электрических сигналов, что упрощает пользование такими накопителями.

Структура и особенности накопителя на гмд

Конструкция накопителей на сменных гибких магнитных дисках (ГМД) сохраняется практически неизменной в течение двадцати лет. Накопитель на ГМД в качестве запоминающей среды использует пластмассовый диск, покрытый тонким магнитным слоем. Запись и считывание информации выполняется контактным способом: магнитная головка касается поверхности диска.

Неизменность конструкции обеспечивает совместимость со старым программным обеспечением и переносимость данных с компьютера на компьютер с помощью 3,5-дюйм дискеты. Дискеты размером в 5¼ дюйма больше не используются. Емкость дискеты измеряют числом байт пользователя (форматированная емкость) или общим числом байт (неформатированная емкость).

[Дисководы могут иметь одну или две головки; первые позволяют считывать информацию только с одной стороны дискеты, вторые – с обеих сторон. Поэтому дискета может иметь форматированную емкость в 720 Кбайт или 1,44 Мбайт, неформатированная емкость таких дискет составляет 1 или 2 Мбайт. Одно время выпускались дисководы, предназначенные для дискет с форматированной емкостью в 2,88 Мбайт, но они не получили широкого распространения. Для того, чтобы дисковод мог распознать, на какую емкость рассчитана дискета, в ее корпусе делают специальное отверстие (если емкость дискеты составляет 720 Кбайт, то отверстие отсутствует). В настоящее время в употреблении остаются дискеты объемом 1,44 Мбайт.]

Информация размещается на дорожках, представляющих концентрические окружности. Скорость вращения дискеты довольно низкая (порядка 400 об/мин), а скорость записи или чтения информации не превышает 60 Кбайт/с.

В дисководе размещают два двигателя: один служит для вращения дискеты, а второй для перемещения головок. Обычно головки перемещаются с дорожки на дорожку с помощью шагового двигателя. Величина шага постоянна и строго фиксирована, она соответствует расстоянию между дорожками. Начало дорожки отмечается прямоугольным отверстием в центральной части дискеты, называемым индексным отверстием. Кроме того, в корпусе дискеты предусматривают отверстие для защиты от записи: если это отверстие закрыто, то запись разрешена, а если открыто - запрещена.

Дорожка разделяется на секторы фиксированного размера. В секторе может быть записано 512 или 2048 байт, причем в последнем случае каждый символ кодируется двумя байтами. Чтобы произвести запись или чтение, нужно указать адрес сектора, т.е. номер цилиндра, дорожки и сектора. Вначале необходимо переместить головки на нужный цилиндр, затем включить одну из двух головок и после этого найти сектор путем последовательного считывания информации всех секторов на дорожке.

Накопители на ГМД в настоящее время используются исключительно в качестве устройств ввода-вывода информации. Записанную информацию на одном компьютере можно прочесть на другом, благодаря стандартным размерам ГМД и стандартному представлению информации на дискете.

Формат дорожки ГМД представляет собой следующее. В начале дорожки, которое отмечается поступлением сигнала от датчика индекса, записывается «промежуток» G1, содержащий 80 байт с кодом 4Е. После этого промежутка записывается заголовок дорожки, состоящий из трех полей: SYNC (12 байт с кодом 00 для синхронизации контроллера), IAM (3 байта с кодом С2 и один байт с кодом FC) и промежуток G2 (50 байт с кодом 4Е). Вслед за заголовком дорожки размещается первый физический сектор, состоящий из 574 байт. Он состоит из трех полей: идентификатора сектора (22 байта), промежутка идентификатора G3 (22 байта с кодом 4Е) и блока данных размером 530 байт (один байт маркера сектора, 512 байт данных и контрольный код CRC). Идентификатор сектора, в свою очередь, состоит из полей синхронизации (12 байт с кодом 00), четырехбайтовой метки заголовка (3 байта с кодом А1 и байта FЕ), а также адреса сектора. Адрес сектора – это байт номера цилиндра, байт номера головки, байт логического номера сектора, байт размера цилиндра и два байта символа CRC. При форматировании, чтобы предусмотреть место для будущих символов, поле данных произвольно заполняется какими-либо байтами, например, байтом символа NUL.