Информации на магнитном диске

Организация и принципы работы.

Дисковая память.

Накопители на магнитных дисках – самые распространенные хранители информации в современных компьютерах.

Рис 1 Схематическое устройство накопителя информации на магнитном диске.

Схематическое устройство накопителя

Носителем информации в дисковых накопителях служат вращающиеся диски, поверхность которых имеет магнитное покрытие и может хранить цифровую информацию. Для считывания и записи данных предназначены головки чтения/записи. Дисковые накопители называются ещё устройствами с произвольным доступом, так как можно независимо позиционировать головку на любое место диска.

Рис 2. Схематическое устройство головки чтения/записи.

Жёсткие диски (винчестеры) образованы из одной или нескольких круглых пластин, посаженых на шпиндель небольшого двигателя. Магнитное покрытие (слой) есть на обеих сторонах каждой пластины. Для каждой поверхности имеется своя головка, которая смонтирована на подвижном рычаге. Головка представляет собой электромагнит, состоящий из сердечника с обмоткой, по которой пропускается, или в которой наводится (индуцируется) ток (Рис. 2).

Информация записывается на магнитный слой с помощью электромагнитных импульсов нужной полярности, генерируемых током в обмотке. Головка намагничивает находящуюся непосредственно под ней поверхность диска, изменяя вектор намагниченности ее частиц. Она же используется и для чтения информации. В этом случае изменение магнитного поля вблизи головки, вызываемое движением диска, индуцирует напряжение в обмотке, которая в данном случае играет роль датчика (сенсора). Управляющие схемы фиксируют полярность этого напряжения и определяют состояние магнитного покрытия диска. При чтении данных фиксируется только изменение магнитного поля под головкой. Если двоичные значения 0 и 1 представлены двумя противоположными состояниями намагниченности (Рис. 3),то напряжение в головке наводится только при переходе от 0 к 1 и от 1 к 0 (Рис. 4 а).

Рис. 3. Петля магнитного гистерезиса идеального ферромагнетика

Рис 4. Фазовое (манчестерское) кодирование.

Однако, если на диске записана строка нулей или единиц, напряжение наводится только в начале и конце этой строки. Для определения количества подряд записанных нулей или единиц необходима синхронизирующая информация (синхроимпульсы), позволяющая отсчитывать количество позиций, которые имеют одинаковую намагниченность. В ранних конструкциях магнитных дисков синхроимпульсы записывались на отдельную дорожку, рядом с дорожкой данных.

Современный подход заключается в комбинации синхроимпульсов с данными. На (Рис. 4 б) представлена схема фазового или манчестерского кодирования, где намагниченность изменяется для каждого бита данных. Такое изменение происходит в середине той области дорожки, которая предназначена для записи одного бита данных. Последовательными красными отметками – синхроимпульсами - выделены интервалы времени в середине которых производится фиксация изменения уровня наведенного в головке сигнала. Направление изменения уровня сигнала от низкого к высокому говорит о считывании нуля; от высокого к низкому – о считывании 1 (зеленый цвет). Недостатком такой системы является малая плотность хранения битов. На практике используются более компактные схемы.

Для управления диском и головками предназначен контроллер диска, смонтированный на съёмной плате (на схеме не показан). Это устройство вставляется в разъём материнской платы и подключается к общей шине, через которую передаются команды от ЦП. Контроллер управляет передачей данных и позиционированием головок в нужное место чтения/записи.

Типы дисков. Различают два типа дисков. Гибкие диски (дискеты) можно вынимать из устройства, а жёсткие диски менять нельзя.

Диаметр гибких дисков составляет 3.5 дюймов. Данные записываются на одной или двух сторонах диска.

Схема использования гибкого диска в накопителе подобна вышеприведенной: одна круглая пластина (шайба) из гибкого пластика, покрытая магнитным слоем, вращается в жестком пластмассовом корпусе. Через радиальную щель в корпусе две магнитные головки (по одной с каждой поверхности) производят чтение/запись данных.

Дата добавления: 2015-07-13