1. MZR? Многозонная запись? многозонная запись:
2. Вы пришли на эту страницу в поисках:

Жесткие диски являются неотъемлемым элементом оборудования любого ПК, но они существенно влияют не только на общую производительность компьютера, но и на удобство его использования. Особенно в контексте все больше и больше толкнул? пакеты программ.

Отдельные диски жесткого диска покрыты ферромагнитным слоем (два или триоксид железа) для записи информации. Эти диски (диски) остаются в обычных дисках постоянно в корпусе и образуют вместе с головками чтения и записи практически одно целое.

Трудно представить компьютер без жесткого диска, который сегодня «никогда не бывает слишком большим».

Новые программы требуют все более быстрых процессоров и модулей памяти (RAM. Cache). Жестким дискам уделяется немного меньше внимания, хотя они часто оказывают фундаментальное влияние на общую производительность системы. Часто на практике оказывается, что в массово собранном ПК жесткий диск является «узким местом», иногда тормозящим всю систему.

Жесткие диски с годами становятся все меньше и меньше, а с точки зрения емкости - больше.

Технологическое развитие жестких дисков за последние десятилетия с точки зрения динамики можно сравнить только с разработкой интегральных микросхем. Устройства IBM 305 RAMAC (метод учета и контроля Randmo Access) считаются первым жестким диском. Этот диск? Увидел? Дневной свет 13 сентября 1956 года, и в те дни могло вместиться головокружительное количество данных: около 5 МБ, мелочь, 50 пластин диаметром 20 дюймов каждая!

Первым диском, используемым в ПК, а точнее в компьютерах IBM PC / XT под брендом IBM, была 5,25-дюймовая модель ST-412, разработанная Seagate. �� гораздо меньшим, чем ваш "предок"? размеры имели целых 10 МБ. Первый диск, использованный в ПК, намного больше напоминал производимые в настоящее время модели. Головки, считывающие и записывающие данные на дисковые диски, непосредственно не касались поверхности носителя, то есть, как в моделях, выпускаемых в настоящее время. Конечно, в начале 1980-х никто не слышал об интерфейсе ATA, который в настоящее время популярен в ПК, и все параметры производительности диска значительно отличались от того, чего они могли достичь с помощью моделей, выпускаемых в настоящее время. Однако идея действий и предположения о строительстве остались.

В начале 1980-х годов 5,25-дюймовые накопители были доступны каждому, наряду с распространением персональных компьютеров. Их емкость составляла от 5 до 10 МБ.

Сегодня жесткие диски оснащены 3,5-дюймовыми дисками. Их емкость рассчитана в гигабайтах.

Строительство и эксплуатация:

Жесткие диски отличаются по внешним размерам, способу подключения (интерфейсу) и различным процедурам магнитной записи. Мы можем выделить (в зависимости от интерфейса) четыре основных типа жестких дисков:

Диски с разъемом ST506 / ST412

Диски с разъемом ESDI

Диски с разъемом SCSI (и SAS, т.е. SATA Attached SCSI)

Диски с разъемом (E) IDE, включая PATA и SATA

Стандартный диск в современных ПК - это тип (E) IDE (Enhanced Integrated Device Electronic) и, в более эффективных системах, диск SCSI, который теперь имеет несколько различных спецификаций.

Различия в скорости и полосе пропускания обоих типов дисков в выпускаемых в настоящее время моделях практически незаметны при использовании одного диска, а при подключении большего количества устройств выявляется преобладание SCSI (SAS) ...

Другие типы жестких дисков - это модели, которые больше не производятся и в основном устарели. Однако, поскольку до недавнего времени они массово собирались в ПК и по сей день успешно выполняют свои задачи, мы будем с ними разбираться. Тип интерфейса определяет, может ли данный компьютер быть оснащен новым или дополнительным жестким диском.

Техника записи, используемая на жестких дисках, не отличается от той, с которой мы имеем дело на магнитофоне или на телефонных карточках, а также на дискетах. Магнитное поле, создаваемое электромагнитной головкой, вызывает упорядочение магнитных доменов в ферромагнитном носителе с широкой петлей гистерезиса, а движение записанного носителя возле считывающей головки заставляет его индуцировать электрический сигнал, соответствующий записанным данным. Современная технология чтения данных использует полупроводниковые магниторезисторные элементы вместо индукционных головок, чтобы увеличить как читаемую плотность записи, так и увеличить скорость чтения.

Постоянный диск нашего ПК представляет собой вращающуюся пластину или набор пластин с поверхностью, покрытой магнитным носителем, а головки, расположенные на этих поверхностях, записывают и считывают данные. Головки размещены на кронштейне поворотного стола, напоминающего поворотный стол, и прижаты к поверхности диска пружинами, но они не касаются его во время вращения диска? в результате чего происходит быстрое вращение дисков «подушка безопасности» держит головы над поверхностью. Это решение называется «плавающие головы» и до сих пор не имеет себе равных и широко используется, хотя работа над другими способами запуска голов уже ведется.
Как я упоминал ранее, головки диска установлены на вращающейся конструкции, которая связана с рычагом поворотного стола. Оптически правильная связь не соответствует действительности. В то время как рычаг поворотного стола проходил через дорожку записи на диске, не отличается ли рука головок дисков? он должен быть установлен так, чтобы головки находились выше читаемой дорожки (или, скорее, «читайте« цилиндр »). В первых конструкциях жестких дисков позиционирование головок осуществлялось с помощью механизма с шаговым двигателем (такое решение до сих пор используется в дисководах). Поскольку требования к скорости увеличились, были использованы другие решения, из которых звуковая катушка, магнитодинамическая система, смоделированная на используемых громкоговорителях (отсюда и название), оказалась лучшей. Расположенная в поле сильного постоянного магнита, катушка движется в соответствии с протекающим через нее током, устанавливая механически соединенную головку головок дисков в правильное положение. Этот метод позволил сократить время позиционирования головок на заданном пути с нескольких десятков до нескольких миллисекунд, а при переходах между последовательными дорожками даже ниже одной миллисекунды.
Традиционно в компьютере PC AT адресация диска путем прерывания 13 BIOS (INT 13) выполнялась с использованием трех параметров: цилиндр, головка и сектор (так называемая CHS-адресация из слов цилиндр, головка, сектор). Традиционные функции INT 13 использовали 24 бита для представления адресов, поэтому можно адресовать только область 8,4 ГБ (224 × 512 байт / сектор = 8,4 ГБ). Чтобы превысить это предельное значение, производители ввели два новых способа (используемых сегодня на дисках) адресации.
Первый должен был расширить представление адреса в соглашении CHS до 32 бит, второй? чаще используется? он использовал совершенно другой метод, называемый LBA. Метод LBA (логическая блочная адресация) использует 28-битную адресацию, что позволяет вам адресовать область до предела (опять же!). Емкость: 228 × 512 байт / сектор = 137,4 ГБ. Это значение пока недостижимо для среднего владельца компьютера (для производителей? Да, не так давно Quantum объявил, что выпустил диск объемом более 200 ГБ!). Этот режим адресации рекомендуется и реализован в BIOS большинства современных компьютеров.
Запись на диск выполнена в виде концентрических дорожек, разделенных на сектора. Довольно загадочным термином «цилиндр» в описании параметров диска, прямо не отраженным в его конструкции, является группа дорожек с одинаковым номером на всех рабочих поверхностях. Количество головок соответствует количеству рабочих дисковых дисков.
Такое описание физических параметров диска и результирующий режим адресации изначально были основой для понимания записи на диск всеми операционными системами. Описание CHS (цилиндр / головка / сектор) работало очень хорошо в то время, когда весь процесс записи и чтения данных осуществлялся центральным блоком в сотрудничестве с довольно примитивным драйвером. Нетрудно заметить, однако, что общая длина первой, самой внешней траектории намного больше, чем длина последней, ближайшей оси пластины. Линейная плотность записи является постоянной для всех путей (просто «максимальная»), и с фиксированным числом секторов на каждой последующей дорожке (считая от последней к первой) растущий объем пространства будет потрачен впустую. Вот почему метод MZR (Multiple Zone Recording) использовался довольно долгое время, максимально используя доступную площадь пластин? число секторов в последнем дисковом цилиндре, обусловленное линейной плотностью записи, остается постоянным в последующих цилиндрах, пока количество свободного пространства не позволяет добавить еще один сектор. На диске создаются новые зоны, которые характеризуются растущим числом секторов по мере приближения к краю пластины.
В начальный период применения MZR практиковалась методика преобразования геометрического местоположения данных в логические параметры CHS. Для этого потребовалось довольно громоздкое ручное преобразование параметров для конкретных моделей дисков в память конфигурации системы (так называемая программа установки). От проблемы отдельных параметров диска нас освободили только: с одной стороны, разработка интерфейса ATA, благодаря чему система смогла считывать сам привод и учитывать параметры преобразования, с другой стороны? введение в BIOS функции поддержки LBA (логическая блочная адресация), которая делает адресацию данных на диске независимой от ее физического расположения на нем.

1. 1. 1. руководители

Магниторезистивные головки:

Жесткий диск с его крошечными элементами, выполненными с точностью, с которой точность часового дела напоминает работу кузнеца, на самом деле является шедевром технологии. Однако настоящее чудо - голова. В современных конструкциях используются так называемые магниторезистивные головки.

Чтобы быть точным, вместо этого следует использовать термин «гибрид» ? для записи данных используется электромагнитная тонкослойная головка (ее микроскопическая катушка имеет около 10 витков), магниторезистивная головка читаема. Он использует эффект изменения электрического сопротивления специального материала (сплава железа и никеля), когда изменяется магнитное поле, и он намного более чувствителен, чем электромагнитная головка. Это позволяет значительно сократить пространство, занимаемое каждым битом информации, и так? увеличить плотность записи. Современные диски характеризуются плотностью 1 гигабайт на квадратный дюйм, в то время как в лабораториях IBM (в которых были созданы первые магниторезистивные головки) в декабре 1996 года плотность составляла 5 гигабит на квадратный дюйм.

При такой плотности на одном дюйме длины пути имеется 240 000 бит, 21 000 путей на дюйм радиуса диска, и один бит занимает площадь поверхности 1,2 на 0,1 микрометра (участок человеческого волоса будет соответствовать примерно 1000 бит). Благодаря усовершенствованию технологии GMR (Giant Magnetoresistive Effect) ученые предсказывают увеличение в 10 Гб на квадратный дюйм до конца столетия.

Позиционирование головы:

Один раз с целью? Навигация? была ли вся поверхность диска зарезервирована для маркеров пути и сектора для оставшихся головок? эта система называлась «выделенный сервопривод». Современные накопители используют встроенную сервосистему ? маркеры размещаются на рабочих поверхностях и смешиваются с областями данных. Это связано с выделением дополнительных дисков электронике, но позволяет увеличить эффективную емкость устройства. Чтобы избежать ошибок чтения, голова должна быть точно над центром пути. Это непростая задача, поскольку под воздействием тепла материал, из которого изготовлены диски, может деформироваться. В отличие от традиционной техники серво, где головке приходилось регулярно использовать путь управления для оптимизации своего положения, механизм встроенного серво использует управляющую информацию, хранящуюся на каждом пути. Запись голов? поэтому читатели могут использовать их постоянно, что обеспечивает более точное позиционирование. Техника Embedded Servo работает аналогично автоматическому пилоту, который постоянно поддерживает правильную траекторию полета.

Периодическая калибровка головки диска, использовавшаяся в прошлом, вызывала дополнительные перерывы в передаче данных. Интеллектуальные системы управления также позволяли изменять способ перемещения головки по искомому пути? Если раньше это были относительно медленные и ненадежные шаговые двигатели (используемые сегодня на дискетах, выдают свое присутствие с характерным размышлением), то теперь чувствительная рука колибри поворачивается, как указатель электрического счетчика, с помощью катушки, через которую течет ток с правильно выбранной интенсивностью. (так называемая звуковая катушка)? благодаря этому среднее время доступа к данным сегодня составляет 10 или менее миллисекунд. Некоторые компании используют технологию «Read on Arrival», в которой используется механизм исправления ошибок? первая попытка чтения делается до того, как голова стабилизируется на желаемом пути; или попытка успешна, или сработает механизм исправления ошибок чтения, в худшем случае вам придется читать снова? нечего терять, и вы можете получить ценную миллисекунду.

Расстояние головы от носителя (около 2 миллионов частей дюйма) намного меньше диаметра человеческого волоса, даже свет не проходит через такую ​​узкую апертуру! Чтобы открыть доступ к отдельным дорожкам, поворотный рычаг поворачивается по типу наконечника измерителя, перемещаемого полем магнитной катушки? Такая система, называемая звуковой катушкой, обеспечивает гораздо более высокую скорость движения, чем та, которая использовалась в первых конструкциях шаговых двигателей.

1. 1. 1. кодирование

Кодирование данных:

Запись двоичных данных в магнитной форме не выполняется напрямую? Бит за битом? ? записываемые данные кодируются в соответствии с некоторыми алгоритмами, которые предназначены для улучшения чтения, а также для обеспечения большей однозначности записи. Кодирование данных для записи состоит из двух этапов? сначала к данным добавляются избыточные данные для сохранения и исправления любых ошибок чтения (CRC - циклический код избыточности - самый простой и один из самых эффективных алгоритмов ввода избыточных данных для целей исправления ошибок), а затем результирующие значения преобразуются, чтобы избежать повторения более длинные последовательности повторяющихся нулей или единиц.
Исторически первой системой кодирования данных была MFM , которая больше не используется сегодня, а затем была заменена кодировкой RLL (Run Lenght Limited), которая использовалась на жестких дисках до недавнего времени и все еще использовалась при записи на дискеты. В настоящее время обычно используется метод кодирования данных на диске - PRML (максимальная вероятность частичного отклика) , который обеспечивает самую высокую эффективную плотность записи, а также самую низкую частоту ошибок чтения данных. Метод PRML требует использования специализированных мощных процессоров в системах управления приводами, однако кремниевые технологии в настоящее время достаточно дешевы, так что результирующее увеличение плотности записи превышает немного более высокую стоимость встроенной электроники.

1. 1. 1. MZR

MZR? Многозонная запись? многозонная запись:

Нетрудно заметить, что в результате разделения каждого пути на фиксированное число секторов, сектора, находящиеся дальше от оси диска, будут намного длиннее (длина внутренних секторов ограничена - снизу - максимальной упаковкой битов на единицу площади). Чтобы предотвратить очевидные потери, диск был разделен на несколько зон с определенным количеством секторов (от 60 до 120 секторов на дорожку), увеличиваясь для зон, расположенных ближе к окружности диска. Прибыль очевидна (примерно на 25% больше емкости и производительности), в то же время проявляется небольшое мошенничество: как это происходит с количеством секторов на пути, объявленных в? Setup? BIOS? Что ж, BIOS говорит сам за себя, а дисковая электроника спокойно пересчитывает ...
Мало того, внутри диска происходит что-то еще, о чем ни пользователь, ни операционная система не имеют ни малейшего представления. Речь идет о системе обработки ошибок. Разумеется, данные, хранящиеся на диске, снабжены дополнительной информацией, позволяющей функционировать системе коррекции «На лету». (ECC на лету, кодирование Рида-Соломона и т. Д.). Кроме того, однако, ряд секторов зарезервирован на каждом пути, который в случае физического повреждения носителя - заменен? внутренний микропроцессор привода вместо дефектных секторов? это происходит совершенно незаметно для внешнего мира. Кстати, внутренние микропроцессорные схемы, которыми оснащены современные накопители, имеют вычислительную мощность, сравнимую по крайней мере с IBM PC / AT.

1. 1. 1. PRML

PRML (максимальная вероятность частичного ответа):

До недавнего времени большинство приводов использовали метод, называемый обнаружением пиков (чтение предельных значений - максимальная мощность сигнала) при чтении данных. По мере увеличения плотности записи различие между соседними пиками сигнала друг от друга и от так называемого фон становился все сложнее и сложнее. Эта проблема была решена путем вставки между соседними пиками («Единицами») разделения моментов тишины («Ноль»). Такая процедура заключалась в кодировании фиктивных строк с помощью более прозрачных последовательностей, то есть более легко идентифицируемых, но обязательно более длинных. Это, конечно, снизило эффективную плотность хранения данных, а следовательно, и эффективность накопителя.

Помогла технология PRML (частичное реагирование с максимальным правдоподобием), разработанная для дальней связи в космосе . Исходящий из считывающего сигнала аналоговый сигнал отбирается во многих местах, а затем подвергается цифровой фильтрации через специальный процессор сигналов DSP, встроенный в электронику. Полученный таким образом образец анализируется по алгоритму Витерби. Он проверяет все комбинации данных, которые могут генерировать аналогичную последовательность, и выбирает наиболее вероятную. Это позволяет дополнительно повысить чувствительность канала чтения и значительно снизить вероятность ошибок чтения. Наилучшими результатами является сочетание технологии PRML с магниторезистивной считывающей головкой благодаря хорошему качеству генерируемого ею аналогового сигнала. Магниторезистивная головка (MRH) использует физическое явление, отличное от головок, сходное по структуре с теми, которые используются в обычных магнитофонах. Элемент считывания MRH сделан из вещества, которое изменяет сопротивление в магнитном поле, поэтому намагниченность носителя напрямую влияет на ток, протекающий через головку MR. Важным преимуществом технологии MR является большая чувствительность, которая позволяет резко увеличить плотность записи, и, таким образом,? увеличенная емкость диска при сохранении его размера.

PRML также означает другой метод кодирования данных на диске: если переход от старого метода MFM (многочастотная модуляция) к более продвинутому RLL (Run Length Limited) увеличил данные на 50%, PRML дает дополнительную прибыль в 20-40% ( разные источники дают разные значения).

1. 1. 1. Магнитная запись

Привод отличается от других запоминающих устройств (таких как ОЗУ или кэш-память, выполненных в основном из полупроводниковых электрических цепей) тем, что он состоит из множества более или менее сложных механических частей. Одним из следствий этого факта является естественный процесс износа накопителей, который после длительной эксплуатации приводит к ошибкам при записи и чтении и даже к полному отказу. Иная ситуация с электронными носителями, которые не изнашиваются при нормальной работе, а только из-за неправильного обращения. Устройство, состоящее из механических и вращающихся частей, то есть каждого жесткого диска, чувствительно к внешним факторам, таким как падение или удары во время работы, и может быть серьезно повреждено.

Методы магнитной записи:

Среди приводов есть два принципиально разных способа записи и, следовательно, чтения информации: магнитные, как в случае с жесткими дисками. В каждом ПК есть специальный контроллер дисковода, который обычно управляет как дисководом, так и жестким диском (одним или несколькими). Цифровая (двоичная) информация для записи поступает в контроллер. Затем они преобразуются в магнитные импульсы, а точнее, направление тока в катушке изменяется, что приводит к изменению полюса магнитного поля, так что они могут быть записаны на магнитной поверхности жесткого диска. Однако недостаточно сохранять биты один за другим, необходимо дополнительно отметить, где начинается бит и где он заканчивается. Это может произойти несколькими различными способами:

FM ? Частотная модуляция

MFM ? Модифицированная частотная модуляция

RLL ? Длина пробега ограничена

ARLL ? Ограниченная длина пробега

FM метод:

При этом по самой старой методике каждый соответствует изменению полярности магнитного поля, а в нуле он остается неизменным. Начало каждого бита (безразлично ноль или единица) также требует так называемого тактовый сигнал или дополнительное изменение полярности. Итак, для написания? 1? необходимость двух изменений полярности, и до? 0? один (только начало бара).

Этот метод не оптимально использует пространство на жестком диске, так как требует слишком большого количества изменений полярности. Чем меньше этих изменений, тем больше данных вы можете разместить на одной поверхности. Этот метод уже устарел и фактически используется только старым форматом дискет IBM.

MFM метод:

Лучшее использование дискового пространства возможно благодаря измененному методу частотной модуляции? MFM. Сигнал синхронизации был здесь несколько? через поток информации. Однако это решение предполагает постоянную скорость диска, только тогда каждому биту присваивается тот же размер, что и для области. В методе MFM изменение полярности происходит для каждого только в середине данной области, в то время как каждый ноль начинается в начале такой области, но только если предыдущий бит был не один. Это означает увеличение плотности записи на 100% по сравнению с методом FM. В течение многих лет это была наиболее часто используемая техника записи на жесткий диск. Они сотрудничали с контроллерами в стандарте ST506 / 412, который позволял записывать в 17 секторах по 512 байт в каждом. Этот стандарт до сих пор используется на дискетах 3.5? и 5,25.

Метод RLL:

Дальнейшее уплотнение записи, то есть уменьшение количества изменений полярности магнитного поля на единицу информации, привело к методу кодирования информации. Некоторые группы битов имеют код переменной длины. Декодирование происходило по следующему правилу:

Между двумя всегда должно быть определенное количество нулей.

Это процедура? а их там целая куча? называется методом RLL

Например, в методе RLL2.7 между двумя, вставленными 2-7 нулями, в RLL 3.9, также известном как ARLL (Advanced RLL), от 3 до 9.

Жесткие диски IDE и SCSI обычно используют процедуру RLL1.7 или некоторые ее варианты. Таблица 2.1 показывает присвоение определенным группам битов (их всего семь) кодов в процедуре RLL2.7. Процедура RLL2.7 позволяет увеличить емкость жестких дисков на 50% по сравнению с методом MFM, на каждой дорожке она будет занимать 26, а не 17 секторов. Процедура RLL3.9 увеличивает эту емкость на 100% (34 сектора на каждом пути).

Вы пришли на эту страницу в поисках:

• принцип работы жесткого диска
• сборка жесткого диска
• работа на жестком диске
• конструкция жесткого диска
• сборка жесткого диска
• Принцип работы жесткого диска
• конструкция жесткого диска и принцип работы
• конструкция и принцип работы жесткого диска
• конструкция и эксплуатация жестких дисков
• конструкция и эксплуатация жесткого диска
• строительство и эксплуатация жесткого диска
• конструкция жестких дисков
• жесткий диск
• конструкция внешнего диска
• принцип работы жесткого диска
• Принцип работы HDD
• конструкция и принцип работы жесткого диска
• система позиционирования жесткого диска
• правила работы с жестким диском
• принцип работы жестких дисков
• работа жесткого диска
• типы жестких дисков
• по какому принципу работает жесткий диск
• конструкция внешнего жесткого диска
• принципы жестких дисков

Похожие

Комментарии