Организация вычислительных систем

       

Накопители с магнитным носителем


В настоящее время распространены три типа накопителей с магнитной записью информации: на жестких (несъемных) магнитных дисках (НЖМД или "винчестеры"), на гибких магнитных дисках (НГМД или флоппи-дисководы) и на магнитной ленте (НМЛ или стримеры).

НЖМД содержит один или несколько жестких алюминиевых или стеклянных дисков, покрытых слоем ферромагнитного материала, которые смонтированы на оси-шпинделе. Считывающие головки в рабочем режиме не касаются поверхности пластин благодаря тонкой прослойке воздуха (доли микрон), образуемой при быстром вращении дисков. Скорость вращения современных винчестеров составляет 5400-15000 об/мин. Информация записывается на диск в результате изменения ориентации магнитных доменов на участке поверхности диска под записывающей головкой. Для кодирования информации в первых винчестерах использовался метод MFM1). В этом случае "1" переводится в комбинацию "01", а "0" - в комбинацию "10", если следует за битом "0", или в "00", если следует за битом "1", что обеспечивает не более трех нулей подряд. При записи этой последовательности на диск логическая "1" кодируется сменой намагниченности на соответствующем участке, а логический "0" - отсутствием смены (рис. 16.3). Это означает, что один переход намагниченности соответствует 1-3 битам.


Рис. 16.3.  Схема кодирования MFM

Впоследствии стала использоваться схема кодирования RLL2). Алгоритмы RLL обеспечивают такую закодированную последовательность, что длина поля записи (количество бит между переходами от "0" к "1" или от "1" к "0") ограничена определенным диапазоном [d+1; k+1]. Параметры d и k задаются модификацией алгоритма (обозначается RLL d,k). Для винчестеров использовался RLL 2,7: 8 бит данных перекодируются в 16 так, чтобы в последовательности встречалось не менее двух и не более семи нулей. Затем был внедрен RLL 3,9 (Advanced RLL) и т.п. Большинство современных накопителей используют ту или иную модификацию RLL.


Поверхность магнитного носителя в ее первозданном виде - это всего лишь магнитное покрытие, которое не готово к работе. Структура диска, включающая в себя дорожки (концентрические полоски, но которые разделена каждая сторона пластины), цилиндры (дорожки на обеих сторонах пластины, расположенные на окружностях с одинаковым радиусом) и сектора (участки дорожки, представляющие собой наименьший размер порции данных, которая может быть изменена в результате перезаписи), формируется при физическом (низкоуровневом) форматировании. В ходе этой операции контроллер накопителя записывает на носитель служебную информацию: байты синхронизации, указывающие на начало каждого сектора, идентификационные заголовки, состоящие из номеров головки, сектора и цилиндра, байты контрольной суммы CRC (Cyclic Redundancy Check) и коды обнаружения ошибок ECC (Error Correction Code); при этом происходит также маркировка дефектных секторов для исключения обращения к ним в процессе эксплуатации диска.

Все современные винчестеры поддерживают технологию SMART (Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology), которая предполагает выполнение внутренней диагностики винчестера, определяющей состояние двигателя, магнитных головок, рабочих поверхностей носителя и контроллера.

Определенный интерес представляют также накопители со сменным носителем: НГМД и НМЛ (последние реже используются в настольных системах).

Обычно дискета (floppy disk) представляет собой гибкую пластиковую пластину, покрытую ферромагнитным слоем. Эта пластина помещается в гибкую или жесткую оболочку, защищающую магнитный слой от физических повреждений. Запись и считывание дискет осуществляется с помощью специального устройства - дисковода (флоппи-дисковода). Дискеты обычно имеют функцию защиты от записи, посредством которой можно предоставить доступ к данным только в режиме чтения.

Первая дискета диаметром в 200 мм (8 дюймов) с соответствующим дисководом была представлена фирмой IBM в 1971. В первых моделях IBM PC использовались дискеты диаметром 133 мм (5? дюйма).


В 1982 году фирма Sony представила дискеты диаметром 90 мм (3? дюйма) и дисководы для них. Широкое распространение этот тип дискет получил в 1984 году, когда Apple использовала новый формат для компьютеров Macintosh. Фирма IBM приняла решение использовать 3,5-дюймовые дисководы только в 1987 году в компьютерах серии PS/2. Наиболее популярные форматы дискет представлены в табл. 16.3. При записи на дискету используется кодирование MFM.

Внутренние дисководы подключаются при помощи интерфейса SA-400, разработанного в начале 1970-х годов компанией Shugart Associates. Интерфейс относится к категории интерфейсов на уровне устройства, т.к. содержит сигналы, характерные для функций устройства (Motor On - включить мотор, Index - проход индексной метки, Side 1 Select - выбор головки и т.п.) Интерфейс обеспечивает скорость порядка 300 Кбит/с.

Таблица 16.3. Форматы дискет диаметром 5?" и 3?" (двухсторонние)
Тип дискеты3)5?" DS/DD5?" DS/QD3?" DS/DD3?" DS/HD3?" DS/ED
Размер, Кбайт360120072014402880
Год выпуска19781984198419871991
Дорожек/секторов4)40/980/1580/980/1880/36
Носители на магнитной ленте (стримеры) применяются в компьютерах с начала 50-х годов. Сравнительные характеристики различных стримеров представлены в табл. 16.4.

Таблица 16.4. Характеристики различных носителей для стримеровМаркаГод выпускаШирина,ммДлина,мЕмкость,ГбайтСкорость,Мбайт/с
DDS (Digital Data Storage), разработан Sony и Hewlett Packard
DDS-119893,860/901,3/2,00,6
DDS-2/3/41993/96/99120/125/1504,0/12/200,6/1,1/2,4
DAT 722003170363,5
DLT (Digital Linear Tape), разработан Digital Equipment Corporation
CT I/II198412,6 0,1/0,30,045
DLT III/IV19892,6-400,8-6
SDLT I/II1998110-30010-36
LTO (Linear Tape-Open), разработан Certance, Hewlett Packard и IBM
LTO11999100-20020-40
LTO22002200-40040-80
LTO32005400-80080-160
AIT (Advanced Intelligent Tape), разработан Sony
AIT-1/21996/998,0170/23025/503/6
AIT-3/42001/05230/246100/20012/24
QIC-MC (Quarter Inch Cartridge - MiniCartridge), разработан на основе DataCartridge фирмы 3M
QIC-40-MC1983-19976,35/8,0062,5/93,50,040/0,0600,06
QIC-80-MC62,5-3050,080-0,5300,06
QIC-30x0-MC122-3050,340-20,06-1
QIC-3110-MC1222
QIC-3210-MC1221,8/2,3
QIC-3230-MC22815,5
Для внутренних накопителей всех типов используют интерфейсы SCSI, EIDE/ATA или SerialATA, а для внешних - SCSI, IEEE 1284 (иногда), USB и FireWire.


Содержание раздела







Forekc.ru
Рефераты, дипломы, курсовые, выпускные и квалификационные работы, диссертации, учебники, учебные пособия, лекции, методические пособия и рекомендации, программы и курсы обучения, публикации из профильных изданий