Базовая конструкция жесткого диска

На шпинделе, который вращается с постоянной высокой скоростью, смонтированы один или несколько металлических дисков, с обеих сторон покрытых очень тонким слоем намагничивающегося материа­ла. Для каждой поверхности (сверху и снизу каждого диска) имеется головка считы­вания записи. Головки оформлены в блок головок, который может перемещаться к шпинделю или к краю дисков.

Диски и головки. Совсем недавно некоторые фирмы стали применять в накопите­лях на жестких дисках стеклянные диски, которые обладают большей жесткостью и могут быть более плоскими. Повышенная жесткость особенно важна в некоторых но­вых накопителях, скорость вращения которых больше обычных 3600 обор./мин. Пока накопителей со стеклянными дисками мало, но в недалеком будущем они по­лучат широкое распространение.

Когда диск не вращается (накопитель выключен), слабая пружина прижимает го­ловку к поверхности диска. При вращении диска головки поднимаются ветром, ко­торый создает вращающийся диск. Слой воздуха под головкой оказывается доста­точно сильным, чтобы поднять головку с поверхности, хотя и на очень малую высоту.

В первых накопителях высота полета головок над поверхностью составляла несколько микронов. В современных накопителях это расстояние уменьшено до 0,1-0,5 микронов, что в тысячу раз меньше толщины человеческого волоса.

Поток воздуха одновременно поднимает головку над поверхнос­тью и удерживает ее на малом расстоянии. Следовательно, поток воздуха управляет полетом головки, заставляя ее следить за поверхностью диска.

Головка должна летать над поверхностью, а не касаться ее; это предотвращает износ головки из-за трения и, что важнее, предотвращает износ покрытия головкой. Но головка не должна удаляться от поверхности диска, так как иначе она не сможет намагнитить носитель или считать имеющуюся намагниченность.

Дорожки и цилиндры. При вращении диска и нахождении блока головок в неко­торой позиции каждая головка образует на поверхности диска окружность, или кольцо. Такие кольца называются дорожками. Информация записывается на дорож­ки пакетами, которые называются секторами.

Данные в одном секторе считываются и записываются как единое целое.

Если бы можно было рассмотреть дорожки, они оказались бы похожими на.бо­роздку граммофонной пластинки. Сходство есть, но есть и различия. Важнейшее от­личие состоит в том, что дорожки на диске круговые и отдельные. Пластинка же обычно имеет только одну бороздку, которая спирально тянется от края к центру. При проигрывании пластинки Игла непрерывно движется от края к центру. При счи­тывании или записи данных на жестком диске головки неподвижны. Они переме­щаются только при необходимости перейти на другую дорожку, а затем останавли­ваются.

Блок головок перемещает так называемый привод. В накопителях применяются два типа приводов: привод с шаговым двигателем, который управляет ведущей шес­терней и рейкой, и привод со звуковой катушкой. Первый позиционер базируется на счислении пути, а во втором для правильного позиционирования головок применя­ется отрицательная обратная связь. В любой конкретной позиции блока головок каждая головка образует на поверхности вращающегося диска дорожку. Головки формируют дорожки, когда осуществляется форматирование диска низкого уровня.

Дорожки представляют собой концентрические окружности, которые нумеруются с нуля от внешнего края диска.

Важность введения понятия цилиндра объясняется очень просто: дорожки цилин­дра проходят под соответствующими головками одновременно. Это означает, что компьютер может считывать или записывать данные на любой дорожке текущего ци­линдра, просто выбирая электронным коммутатором нужную головку. Такие комму­таторы действуют очень быстро, намного быстрее физического перемещения головок на соседний цилиндр.

Число дорожек в цилиндре равно числу головок или удвоенному числу дисков Головки нумеруются с нуля, начиная с верхней поверхности верхнего диска (В вычислительной технике счет обычно ведется с нуля.)

Число цилиндров (или дорожек на диске) в накопителе зависит от ширины до­рожки (а она зависит от размера головки) и размера шага привода блока головок. Напомним, что конструкция на рис. 2.3 сильно увеличена; в типичных накопителях число цилиндров составляет от нескольких сотен до нескольких тысяч.

Дата добавления: 2014-01-20