Жесткие магнитные диски

Конструкция жесткого магнитного диска (ЖМД) представляется в виде камеры, внутри которой находится один или более дисковых носителей насаженных на один шпиндель и блок головок чтения/записи с их общим приводящим механизмом. Рядом с камерой носителей и головками располагаются схемы управления головками, дисками и называются контроллером (интерфейсным адаптером).

На диске располагаются концентрические дорожки, равномерно распределенные по всему носителю. Дорожки, находящиеся одна под другой на носителе, называются цилиндром. Операции чтения/записи производятся подряд над всеми дорожками цилиндра, после чего головки перемещаются на новую позицию. Воздух внутри камеры максимально очищен от пыли. Диски вращаются постоянно, а скорость вращения от 4500 до 15000 об/мин.

Для позиционирования головок чтения/записи применяются шаговые и линейные двигатели механизмов позиционирования и механизмы перемещения головок в целом.

Парковкой головок называют процесс их перемещения в безопасное положение. Это - парковочное положение головок в той области дисков, где ложатся головки. Там, обычно, не записано никакой информации, кроме серво - это специальная посадочная зона. Для фиксации привода головок в этом положении в большинстве ЖМД используется маленький постоянный магнит, когда головки принимают парковочное положение - этот магнит соприкасается с основанием корпуса и удерживает позиционер головок от ненужных колебаний. При запуске накопителя схема управления линейным двигателем отрывает фиксатор, подавая на двигатель, позиционирующий головки, усиленный импульс тока. В ряде накопителей используются и другие способы фиксации - основанные, например, на воздушном потоке, создаваемом вращением дисков. В настоящее время на всех современных устройствах парковка головок накопителей производится автоматически внутренними схемами контроллера при отключении питания и не требует для этого никаких дополнительных программных операций.

Основные физические и логические параметры ЖМД. Наиболее распространены накопители с диаметром дисков 2.2, 2.3, 3.14 и 5.25 дюймов. Диаметр дисков определяет плотность записи на дюйм магнитного покрытия.

Число поверхностей - определяет количество физических дисков нанизанных на шпиндель (наиболее распространены устройства с числом поверхностей от 2 до 5).

Число цилиндров - определяет сколько дорожек (треков) будет располагаться на одной поверхности (все накопители емкостью более 1 Гигабайта имеют число цилиндров более 1024).

Число секторов - общее число секторов на всех дорожках всех поверхностей накопителя.

Число секторов на дорожке - общее число секторов на одной дорожке (для современных накопителей показатель условный, т.к. они имеют неравное число секторов на внешних и внутренних дорожках, скрытое от системы и пользователя интерфейсом устройства).

Частота вращения шпинделя - определяет, сколько времени будет затрачено на последовательное считывание одной дорожки или цилиндра.

Время перехода от одной дорожки к другой - обычно составляет от 3,5 до 5 миллисекунд, а у быстрых моделей может быть от 0,6 до 1 миллисекунды.

Время успокоения головок - время, проходящее с момента окончания позиционирования головок на требуемую дорожку до момента начала операции чтения/записи.

Время установки или время поиска - время, затрачиваемое устройством на перемещение головок чтения/записи к нужному цилиндру из произвольного положения.

Среднее время установки или поиска - усредненный результат большого числа операций позиционирования на разные цилиндры, часто называют средним временем позиционирования.

Время ожидания - время, необходимое для прохода нужного сектора к головке, усредненный показатель – среднее время ожидания, получаемое как среднее от многочисленных тестовых проходов.

Время доступа - суммарное время, затрачиваемое на установку головок и ожидание сектора.

Среднее время доступа к данным - время, проходящее с момента получения запроса на операцию чтения/записи от контроллера до физического осуществления операции - результат сложения среднего время поиска и среднего времени ожидания.

Скорость передачи данных (пропускная способность) - определяет скорость, с которой данные считываются или записываются на диск после того, как головки займут необходимое положение. Различают две разновидности скорости передачи - внешняя и внутренняя.

Внешняя скорость передачи данных - с какой скоростью данные считываются из буфера, расположенного на накопителе в оперативную память компьютера.

Внутренняя скорость передачи данных - скорость передачи данных между головками и контроллером накопителя и определяет общую скорость передачи данных в тех случаях, когда буфер не используется или не влияет (когда загружается большой графический или видеофайл). Внутренняя скорость передачи данных очень зависит от частоты вращения шпинделя.

Размер кеш-буфера контроллера. Встроенный в накопитель буфер выполняет функцию упреждающего кэширования и призван сгладить большую разницу в быстродействии между дисковой и оперативной памятью компьютера. Выпускаются накопители с 128, 256 и 512 килобайтным буфером.

Средняя потребляемая мощность. Современные накопители на ЖМД потребляют от 5 до 15 Ватт.

Среднее время наработки на отказ - определяет сколько времени способен проработать накопитель без сбоев. Они приводят обычно среднюю условную наработку на отказ (расчетная статистическая величина).

Физический объем накопителей. Физический объем жестких дисков определен изначально и состоит из объема, занятого служебной информацией (разметка диска на дорожки и сектора) и объема, доступного пользовательским данным. Физический объем жесткого диска, также, зависит от типа интерфейса, метода кодирования данных, используемого физического формата и др.

Физическое хранение, методы кодирования информации. Вся информация и места ее хранения делятся на служебную и пользовательскую информацию. Служебная и пользовательская информация хранится в областях дорожек называемых секторами.

Методы кодирования данных.

Частотная модуляция (Frequency Modulation - FM) - метод, используемый в накопителях на сменных магнитных дисках (кодирование методом FM назвают кодирование с единичной плотностью).

Модифицированная частотная модуляция (Modified Frequency Modulation - MFM) - улучшенный метод FM.

Запись с групповым кодированием (Run Limited Length - RLL) - метод, полностью исключающий запись на диск каких-либо синхронизационных бит.

Модифицированная запись с групповым кодированием (Advanced Run Limited Length – ARLL) – улучшенный метод RLL, в котором, наряду с логическим уплотнением данных, производится повышение частоты обмена между контроллером и накопителем.

Дата добавления: 2014-01-11