Накопители на магнитных дисках

В настоящее время наиболее широкое распространение в качестве устройств хранения информации имеют внешние запоминающие устройства на магнитных носителях (дисках, лентах). Принцип действия их основан на использовании явлений электромагнитной индукции. В основе процесса магнитной записи лежит взаимодействие магнитного носителя информации (запоминающей среды) и магнитных головок - миниатюрных электромагнитов, располагаемых у поверхности движущегося магнитного носителя с небольшим зазором, при бесконтактной записи, или без зазора, при контактной записи.

Составными частями устройств записи/чтения являются носитель информации – лента или диск, покрытые порошком из ферромагнитного сплава, имеющего узкую петлю гистерезиса, и электромагнит, расположенный у поверхности движущегося носителя или на небольшом расстоянии от него (рис.3.3.2). При записи информации электрический ток, проходящий по обмотке электромагнита записывающей головки, создает в зазоре электромагнита магнитный поток, который взаимодействует с магнитным покрытием движущейся ленты или диска. Под действием этого магнитного потока, в зависимости от направления тока, происходит намагничивание или размагничивание магнитного покрытия носителя. Разные направления намагниченности соответствуют логическому нулю или логической единице информации. При чтении информации с магнитного носителя движущиеся элементарные магнитики наводят в обмотке считывающей головки электродвижущую силу, направление которой зависит от намагниченности носителя информации.

На современных компьютерах устанавливаются, как правило, накопитель для гибких магнитных дисков размером 89 мм и накопитель на жестком диске.

Дискеты размером 89 мм (3,5 дюйма) имеют емкость 1,44 Мбайта. Дискета представляет собой пластмассовую или алюминиевую пластину покрытую тонким слоем ферромагнитного материала. Для обеспечения сохранности эта пластина помещается в пластмассовый конверт. Конверт имеет окно чтения/записи информации. В нерабочем состоянии это окно закрывается металлической крышкой (заслонкой). На корпусе имеются технологические вырезы, обеспечивающие безошибочную установку дискеты в дисковод и два небольших квадратных технологических окна, одно из которых служит для защиты дискеты от несанкционированного изменения хранимой информации. Если это окно закрыто, то дискета доступна для записи и чтения информации, а если открыто, то возможно только чтение информации.

Жесткий диск представляет собой пакет из 4 – 9 пластин, выполненных из алюминия, латуни, керамики или стекла толщиной примерно 2 мм, покрытых ферромагнитным материалом. Емкость жесткого диска достигает 60 – 100 Гбайт. Скорость вращения диска составляет обычно 3600, 4500, 5400, 7200, 10000, 12000 оборотов в минуту. Для чтения информации имеется блок головок чтения-записи информации (рис. 3.3.3). Вращение дисков и перемещение головок осуществляется с помощью двух электродвигателей.

Для обеспечения работы диск разбивается на сектора и дорожки. Число дорожек для дискет равно 80, а для жестких дисков – примерно 2500. Число секторов для дискет равно 18, а для жестких дисков - 63. Подготовка дисков к работе осуществляется в процессе форматирования. При форматировании дисков, кроме разбиения их на сектора и дорожки, на них наносится также служебная информация. Дорожки с одним номером, расположенные на разных дисках образуют своеобразный информационный цилиндр. Подведя головки чтения к нужной дорожке, можно прочитать информацию со всех дорожек этого цилиндра, что наряду с высокой скоростью вращения диска способствует уменьшению времени доступа.

Накопители на жестких дисках выпускаются различных размеров (форм-факторов) 1,8", 2,5", 3,5", 5,25". Емкость каждого сектора, независимо от номера дорожки постоянна. Поэтому на внешних дорожках плотность записи ниже, а на внутренних выше. На жестких дисках форм-факторов 3,5" и 5,25" с целью повышения емкости, диск разбивается на зоны, в пределах которых число секторов постоянно, чем дальше зона от центра, тем больше она содержит секторов.

Среди основных параметров дисков, определяющих их производительность, выделяют следующие: среднее время доступа, которое определяется временем позиционирования магнитных головок на дорожке и временем ожидания сектора, и скорость обмена данными, которая зависит от используемого интерфейса. Время доступа складывается из среднего времени перемещения между двумя случайно выбранными дорожками (8 – 20 мс) и времени ожидания нужного сектора (4 – 8 мс). Максимальное значение скорости передачи данных достигает 80 Мбайт/с.

Дата добавления: 2014-01-06