Материал: Захаров, Сайфутдинов - Вычислительная техника

Диски относятся к машинным носителям информации с прямым доступом. Понятие прямой доступ применительно к диску означает, что ПК может «обратиться» к дорожке, на которой начинается участок с искомой информацией или куда нужно записать новую информацию, непосредственно, где бы ни находилась головка чте- ния-записи накопителя. После доступа к информации происходит ее последова-

тельное считывание (скорость считывания (transfer rate) 2 Мбайт/с и выше).

Флэш-память относится к классу EEPROM (Electrical Erasable Programmable Read Only Memory) – электрически перезаписываемая постоянная память. Флэшпамять обладает сочетанием высокой плотности информации (ячейки меньше ячеек DRAM), энергонезависимого хранения, электрического стирания и записи и высокой надежности.

Флэш-память имеет время доступа 35–200 нс. Стирание информации занимает 1–2 секунды, запись байта занимает время порядка 10 мкс.

9.2.Накопители на гибких магнитных дисках

Вобщем случае под накопителем на магнитных дисках понимают устройство, обеспечивающее запись и считывание данных с вращающихся магнитных дисков.

Магнитный диск – носитель информации в форме круглой пластины (диска), поверхность которой покрыта магнитным материалом.

Принцип записи цифровой информации на магнитный диск заключается в следующем (рис. 9.2). Дисковод вращает диск под магнитной головкой, которая может

191

двигаться по радиусу диска, при этом каждое ее положение создает на диске кольцевой путь – дорожку. Количество дорожек определяется числом различных положений головки. Информация записывается на диске вдоль дорожки путем подачи на головку тока записи, который создает магнитный поток, проходящий через зазор головки и магнитный слой диска. Изменением направления сигнала в обмотке головки изменяют полярность намагничивания. Считывание информации происходит за счет индуцирования тока в обмотке головки при перемещении под головкой намагниченных участков дорожки.

Трек (дорожка) Кластер

Рис. 9.2. Магнитная запись цифровой информации

Гибкий магнитный диск, состоящий из круглой полимерной подложки, покрытой с обеих сторон тонким слоем магнитного материала и помещенной в специальную пластиковую упаковку, называется дискетой. Дискеты используются для хранения данных и переноса их между компьютерами, оснащенными НГМД.

Конструктивно НГМД состоит из четырех основных элементов:

рабочий двигатель, обеспечивающий постоянную скорость вращения дискеты (300 об./мин);

рабочие головки, предназначенные для записи и чтения данных. Дисковод оснащается двумя комбинированными головками (для чтения и записи каждая), которые располагаются над рабочими поверхностями дискеты – одна головка предназначена для верхней, а другая – для нижней поверхности дискеты;

шаговые двигатели, предназначенные для движения и позиционирования

головок;

управляющая электроника, отвечающая за передачу и преобразование информации, которую считывают или записывают головки.

192

Дискета устанавливается в дисковод, автоматически в нем фиксируется, после чего механизм накопителя раскручивается до номинальной частоты вращения. В накопителе вращается дискета, магнитные головки остаются неподвижными. При этом дискета вращается только при обращении к ней (чтении или записи данных). Чтобы не нарушалась постоянная скорость вращения привода, дисковод всегда должен работать только в горизонтальном или вертикальном положении. Процессор взаимодействует с НГМД через специальный контроллер гибких дисков.

Необходимое условие использования дискеты для записи и чтения информации – ее форматирование, т. е. разбиение (разметка) на определенные участки, по номерам которых можно определить любую запись на диске.

Для форматирования дисков операционные системы используют специальные команды: для DOS – это команда Format. Дискета разбивается на дорожки (треки), а дорожки на сектора (рис. 9.2). Сектор представляет собой минимальную физическую единицу хранения информации на диске, его размер, как правило, равен 512 байт. Секторы на дорожке записываются последовательно. Между каждым сектором остается промежуток, предназначенный для синхронизации. Дорожки нумеруются начиная от края к центру диска, при этом каждая дорожка имеет одно и то же количество секторов. Таким образом, на дорожках, расположенных ближе к центру диска, информация записывается более плотно. Дорожки с одинаковыми номерами на различных поверхностях диска (в общем случае – пакета дисков) образуют цилиндр. Доступ к информации записанной в одном цилиндре, осуществляется без перемещений магнитных головок.

В настоящее время наибольшее распространение получили 3,5-дюймовые (89 мм) дискеты высокой плотности DS/HD (double-side /high-density – две стороны, высокая плотность). Для них число дорожек на одной стороне равно 80, количество секторов на дорожках – 18, соответственно, емкость диска 80 18 2 512 = 1 474 560 байт, или 1 440 Кбайт, или 1,44 Мбайт.

Основные характеристики магнитного диска приведены в табл. 9.2.

Основные функции управления дисководом реализуются встроенным в материнскую плату контроллером FDD. Он осуществляет кодирование информации, поиск дорожек и секторов, синхронизацию, коррекцию ошибок.

193

Структура записи данных вдоль дорожки диска показана на рис. 9.3.

Рис. 9.3. Структура данных на дорожке гибкого диска

Данные содержат служебную и рабочую (данные пользователя) информацию. Служебная информация необходима для синхронизации работы НГМД. Она идентифицирует:

дорожку и включает домаркерный промежуток (ДМП), маркер начала дорожки (МНД), послемаркерный промежуток (ПМП);

194

сектор и включает маркер сектора (МС), доинформационный промежуток (ДИП), маркер данных (МД), данные, контрольные коды (КК), послеинформационный промежуток (ПИП);

маркер сектора содержит адресный маркер (AM), адрес дорожки (АД), номер стороны дискеты (НС), адрес сектора на дорожке (АС) и контрольные коды (КК).

Все промежутки заполняются нулевыми байтами и используются для создания временных интервалов при чтении-записи, необходимых системе управления. Маркер или метка – это определенный для каждого признака идентифицирующий код. Контрольные коды вводятся для проверки достоверности информации на дорожке.

9.3.Накопители на жестких магнитных дисках

Внакопителе на жестких магнитных дисках носители информации представляют собой круглые жесткие пластины (называемые также платтерами), обе поверхности которых покрыты слоем магнитного материала. Первая подобная система памяти была создана фирмой IBM в 1956 г. и называлась RAMAC 305 (Random Access Method of Accounting and Control). Данное запоминающее устройство состояло из 50 алюминиевых дисков (покрытых магнитным слоем) диаметром около 60 см и толщиной 2,5 см, которые были насажены на ось мощного электромотора. На поверхности каждого диска располагалось 100 концентрических дорожек, на каждой из которых можно было запомнить 500 алфавитно-цифровых символов, закодированных в использовавшемся тогда семибитном коде. RAMAC 305 состоял из двух огромных блоков, занимающих площадь 3–3,5 м, и мог хранить 5 млн символов.

Современные НЖМД строятся по винчестерской технологии и называются винчестерами. Данная технология впервые была применена при создании накопителей на жестких дисках (модели IBM 3340) на предприятии IBM в английском городе Винчестер в 1973 г. В винчестерах головки считывания-записи вместе с их несущей конструкцией и дисками заключены в герметичный закрытый корпус. Головка, используемая в винчестере, имеет небольшие размеры и массу и размещается на держателе специальной аэродинамической формы. При вращении диска над ним образуется тонкий воздушный слой, обеспечивающий «воздушную подушку» для зависания головки над поверхностью диска на расстоянии доли микрон. При этом масса головки

195