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Dispositivos de almacenamiento externos. Preparación de disco duro para trabajar.

Comunicación, comunicación, radioelectrónica y dispositivos digitales.

Los dominios de los materiales magnéticos utilizados en el registro longitudinal se encuentran paralelos a la superficie del portador. Este efecto se usa al registrar datos digitales por un campo magnético de la cabeza que cambia de acuerdo con la señal de información. Los intentos de aumentar la densidad de registro de superficie mediante la reducción del tamaño de las partículas aumentará la relación del tamaño de la zona de incertidumbre para el tamaño de la zona útil no en favor de esta última y al final conducirá inevitablemente a la llamada efecto superparamagnético Cuando las partículas entran en un nombre ...

Tecnologías de grabación de discos magnéticos.

Grabación longitudinal

Las primeras muestras de discos duros que aparecieron en los años 70 del siglo XX, utilizaron la tecnología de la grabación de información longitudinal. Para esto, la superficie del disco, así como la superficie de la cinta magnética, se cubrió con una capa de dióxido de cromo.CRO 2. o óxido de hierro que proporciona la magnetización longitudinal de la capa de grabación. La fuerza coercitiva de tal portador.H c \u003d 28 ka / m.

La tecnología de aplicar una capa de óxido es bastante complicada. Primero, una suspensión de una mezcla de óxido de hierro y polímero fundido se aplica a la superficie de un disco de aluminio rotativo rápidamente. Debido a la fuerza centrífuga, se distribuye uniformemente sobre la superficie del disco desde su centro hasta el borde exterior. Después de la polimerización de la solución, la superficie se agrupa, y se aplica otra capa de polímero puro, que tiene suficiente resistencia y bajo coeficiente de fricción. Entonces el disco finalmente se pule. Las unidades de manejo de este tipo tienen marrón o amarillo.

Como se conoce, los materiales magnéticos tienen una estructura de dominio, es decir, consisten en sus regiones microscópicas separadas -dominios En el interior, que los momentos magnéticos de todos los átomos se dirigen en una dirección. Como resultado, cada dominio de este tipo tiene un momento magnético total suficientemente grande. Los dominios de los materiales magnéticos utilizados en la grabación longitudinal se encuentran paralelos a la superficie de los medios. Si el material magnético no afecta al campo magnético exterior, la orientación de los momentos magnéticos de los dominios individuales tiene un carácter caótico y cualquiera de su dirección es igualmente. Si el material tal se coloca en un campo magnético externo, a continuación, los momentos magnéticos de los dominios se esforzará para desplazarse en la dirección que coincide con la dirección del campo magnético externo. Este efecto se utiliza al registrar datos digitales con un campo de cabeza magnético, cambiando de acuerdo con la señal de información.

El elemento mínimo (célula) de la memoria de la capa de grabación magnética capaz de almacenar un bit de información no es un dominio separado, y la partícula (área) que consta de varias docenas de dominios (70-100). Si la dirección del momento magnético total de A coincide tales partículas con la dirección de movimiento de la cabeza magnética, entonces su condición puede ser comparado con los "0" datos lógicos, si las direcciones son opuestas, - "1" lógico.

Sin embargo, si las áreas vecinas tienen la dirección opuesta de los momentos magnéticos, entonces los dominios ubicados en la frontera entre ellos y los polos de contacto en contacto con el mismo nombre se repelerán entre sí y eventualmente cambiarán las instrucciones de sus momentos magnéticos en algunos momentos. de manera impredecible con el fin de hacer una energía resistente. Como resultado, en la frontera de dos áreas, se forma la zona de incertidumbre, que reduce el tamaño de la zona que almacena los bits de información grabada y, en consecuencia, el nivel de la señal útil en la lectura (Fig. 5.6). Los niveles de ruido al mismo tiempo, por supuesto, aumenta.

Los intentos de aumentar la densidad de superficie de la grabación mediante la reducción del tamaño de las partículas aumentará la relación del tamaño de la zona de incertidumbre para el tamaño de la zona útil no a favor de la última y, al final, inevitablemente conducirá a la tan -llamadaefecto superparamagnéticoCuando las partículas van aestado de una cama Y no podrán registrar la información grabada, ya que los dominios vecinos con momentos magnéticos dirigidos de manera opuesta cambiarán su orientación inmediatamente después de eliminar el campo magnético del cabezal de grabación. El material de la capa de registro se convertirá en uniformemente namagged durante el volumen.

Por lo tanto, debido a la presencia de superparamagnetismo, la tecnología de la grabación longitudinal, alcanzando la mitad de la primera década.Xxi Un siglo de la densidad del registro de 120 Gbps por pulgada.2 Practicamente agotó sus capacidades y ya no puede garantizar un aumento significativo en la capacidad de las unidades en los discos duros. Esto obligó a los desarrolladores a recurrir a otras tecnologías libres de esta falta.

Grabación perpendicular

La posibilidad de registro perpendicular se basa en el hecho de que en las películas delgadas que contienen cobalto, platino y algunas otras sustancias, los átomos de estas sustancias tienden a navegar de tal manera que sus ejes magnéticos son perpendiculares a las superficies portadoras. Los dominios formados a partir de tales átomos también se encuentran perpendiculares a la superficie del portador.

La señal en la cabeza magnética de lectura se forma solo cuando cruza las líneas del campo magnético del dominio, es decir, En el lugar donde estas líneas eléctricas son perpendiculares a la superficie del portador. El dominio ubicado paralelo a la superficie del soporte, las líneas eléctricas del campo magnético son perpendiculares a la superficie solo en sus extremos, donde van a la superficie (Fig. 5.7, a). Cuando la cabeza se mueve paralela al dominio y, por lo tanto, paralela a sus líneas eléctricas, no hay señal en ella. Reduzca la longitud del dominio, buscando aumentar la densidad de registros, solo puede hasta ciertos límites: el efecto superparamagnético comenzará a afectar. Si los dominios son perpendiculares a la superficie del soporte, las líneas eléctricas de sus campos magnéticos siempre serán perpendiculares a la superficie y contendrán información (Fig. 5.7, B). Las carreras "inactivas" causadas por la longitud del dominio aquí no estarán aquí. No será superparamyagnetismo, porque los dominios con magnetización opuesta no se repelliarán entre sí. Obviamente, la densidad de grabación en un portador con magnetización perpendicular se puede obtener mayor.

El disco destinado a la grabación perpendicular requiere tecnología de fabricación especial. La base de la placa se pule completamente, y luego se aplica una capa de alineación de fosfato de níquel a la superficie de la pulverización al vacío.Cortar. El espesor de aproximadamente 10 micrones, que, en primer lugar, reduce la rugosidad de la superficie, en segundo lugar, aumenta la adherencia a las capas posteriores (Fig. 5.8).

A continuación, se aplica una capa de material magnético, asegurando la posibilidad de leer datos de la capa de grabación, y la capa grabada de material con una orientación perpendicular de dominios magnéticos. Cobalt (CO), Platinum se puede utilizar como la capa de registro (PT), Palladium (PD ), sus aleaciones entre sí y cromo (Cr ), así como estructuras multicapa que consisten en películas delgadas de estos metales con un espesor de varios átomos.

Se aplica una película protectora de cerámica de vidrio sobre la capa de registro, se aplica el grosor del orden de las fracciones celulares del micrón.

La información registrada en la capa grabada con magnetización perpendicular tiene sus propias características. Para proporcionar un nivel de señal aceptable y proporcionar una buena relación señal a ruido, las líneas de alimentación del campo magnético generado por el cabezal de grabación deben pasar a través de la capa de registro, para volver al núcleo de la cabeza. Para esto, y sirve a un sublayador magnético ubicado debajo del registro (Fig. 5.9).

Según los pronósticos preliminares de especialistas, la tecnología de la grabación perpendicular le permitirá implementar la densidad de registros de hasta 500 GB / pulgada2 . En este caso, la capacidad de una unidad de 3.5 pulgadas será de 2 TB, 2.5 pulgadas - 640 GB, 1 pulgada - 50 GB. Sin embargo, estos son solo pronósticos preliminares. Es posible que el límite superior sea el valor de 1 tbit / pulgadas2 y aún más. El futuro se mostrará.

Tecnologías de registro magnético prometedor.

La tecnología de la grabación perpendicular se encuentra actualmente bajo desarrollo activo y para limitar los valores de la densidad récord aquí todavía están lejos. Sin embargo, este momento llegará jamás. Tal vez incluso antes de lo que parece. Por lo tanto, ahora se está realizando investigaciones en la dirección de la búsqueda de nuevas tecnologías de registro magnético altamente eficientes.

Una de estas tecnologías es una entrada termomagnética.HAMR (grabación magnética asistida por calor). Registrar con medios de precalentamiento. Este método proporciona un calentamiento a corto plazo (1 picosegundo) del sitio de medios, que se registra, un rayo láser enfocado, así como en un registro magneto-óptico.La diferencia entre tecnologías se manifiesta en el método de leer información del disco. En las unidades magneto-ópticas, la información se lee mediante un rayo láser que se ejecuta en menos de la grabación, la alimentación y con un registro termomagnético, la información se lee por una cabeza magnética, así como de un disco duro convencional.Sí, y la densidad de récord aquí está planeada para obtener mucho más alto que en los formatos ópticos magneto.MD, CD - MO o DVD - MO - hasta 10 tbit / pulgada 2 . Por lo tanto, se necesitan otros materiales como entorno de registro. Ahora, como tales materiales analizan varios compuestos de platino, cobalto, neodimio, samaria y algunos otros elementos: FE14 nd 2 B, Copt, Fept, CO 5 SM, etc. Dichos materiales son muy caros, ambos debido a los elementos de la Tierra rara de alto costo incluidos en su composición y debido a la complejidad y al alto costo del proceso tecnológico para obtener y aplicarse a la superficie del portador prescrito. Diseño de cabeza de grabación / lectura en tecnología.HAMR. También se asume completamente diferente a que en un registro magneto-óptico: el láser debe ubicarse en el mismo lado que la cabeza magnética, y no con lo contrario, como en las grabadoras magneto-ópticas (Fig. 5.10). Se supone que la calefacción se produce a una temperatura de aproximadamente 100 grados centígrados, y no 180.

Otra dirección prometedora del desarrollo del registro magnético es usar como una capa de registro de materiales, las partículas en las que se integran en una matriz de dominio claramente estructurada (Bit modelado de medios. ). Con tal estructura, cada bit de información se almacenará en un solo dominio de una célula, y no en una matriz de 70-100 dominios (Fig. 5.11).

Dicho material puede crear artificialmente utilizando fotolitografía (Fig. 5.12), o encontrar una aleación con una estructura de autoorganización adecuada.

Es poco probable que el primer método gane desarrollo, ya que para obtener un material que permita una densidad récord al menos 1 TBIT / pulgadas2 El tamaño de una partícula debe ser un máximo de 12.5 nm. Ni existe ni la tecnología de la litografía en los próximos 10 años no proporciona esto. Aunque hay soluciones bastante ingeniosas que le permiten descontar este enfoque.

Búsqueda de materiales magnéticos autoorganizadores (SOMA - Array magnética auto-ordenada) - Una dirección muy prometedora. Durante varios años, los especialistas Seagate se han indicado por las características de la aleación del Fept, se evaporaron en un disolvente de hexano. El material obtenido tiene una estructura celular perfectamente lisa. Tamaño de una celda - 2.4 nm. Si consideramos que cada dominio tiene alta estabilidad, podemos hablar sobre la densidad permisible de la grabación a nivel de 40-50 tbit / pulgadas2 ! Parece que este es el límite final de los medios magnéticos.

Zonas de incertidumbre

Higo. 5.6. Zonas de incertidumbre que surgen de la grabación longitudinal.

Hay una señal

Sin señal

Higo. 5.7. Medios de comunicación con paralelo (A)

y la magnetización perpendicular (B)

Material magnético

Base de disco (AL)

Capa de nivelación (Cortar)

Registro de capas con magnetización perpendicular.

Capa protectora

Higo. 5.8. Estructura del disco duro con perpendicular.

magnetización

Capa de registro magnéticamente sólida

SUBLAYER MAGNÉTICO

Higo. 5.9. Escribiendo en material con perpendicular.

magnetización

Grabación de poste

Poste de la pole de regreso

Higo. 5.10. Cabeza magnetópticaDAÑAR.

Higo. 5.11. Microestructura de CPM: 1 - área correspondiente a un bit de información cuando la grabación ordinaria; 2 - una matriz cuyos límites coinciden con los límites del dominio; 3 - Dominio, que es capaz de almacenar un lote de datos

Higo. 5.12. La capa grabada obtenida por fotolitografía.

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Discos magnéticos La computadora sirve para el almacenamiento a largo plazo de la información (no se borra cuando la computadora está desactivada). Al mismo tiempo, los datos se pueden eliminar durante la operación, mientras que otros se registran.

Asignar discos magnéticos con fuerza y \u200b\u200bflexibles. Sin embargo, actualmente se están utilizando discos flexibles muy rara vez. Los discos flexibles fueron especialmente populares en los 80-90 del siglo pasado.

Discos flexibles (Disquetes veces se llaman los disquetes (disco floppy), son discos magnéticos cerrados en casetes de plástico cuadrados de 5,25 pulgadas (133 mm) o de 3,5 pulgadas (89 mm). Los discos flexibles le permiten transferir documentos y programas de una computadora a otra, almacenar información, hacer copias de archivo de la información contenida en el disco duro.

La información sobre el disco magnético se registra y lee mediante cabezas magnéticas a lo largo de las rutas concéntricas. Al grabar o leer información, el disco magnético gira alrededor de su eje, y la cabeza con un mecanismo especial se suministra a la pista deseada.

Los disquetes de 3.5 pulgadas tienen una capacidad de 1.44 MB. Este tipo de disquete es el más común ahora.

A diferencia de los discos flexibles hdd Le permite almacenar grandes cantidades de información. La capacidad de los discos duros de las computadoras modernas puede ser terabytes.

El primer disco duro fue creado por IBM en 1973. Permitió almacenar hasta 16 MB de información. Dado que este disco tenía 30 cilindros, rotos en 30 sectores, luego fue designado como 30/30. Por analogía con rifles automáticos que tienen un calibre 30/30, este disco recibió un apodo "Winchester".

El disco duro es una caja de hierro sellada, dentro de la cual es uno o más discos magnéticos junto con la unidad de cabeza de lectura / escritura y el motor eléctrico. Cuando el ordenador está encendido, el motor hace girar el disco magnético de alta velocidad (varios miles de revoluciones por minuto) y el disco sigue girando todo el tiempo hasta que el ordenador está encendido. A lo largo del disco "Carga" cabezas magnéticas especiales que escriben y leen la información, así como en los discos flexibles. Las cabezas se ciernen sobre el disco debido a su alta velocidad de rotación. Si las cabezas tocaban el disco, debido a la fuerza de fricción, el disco se quedaría rápidamente fuera de servicio.

Al trabajar con discos magnéticos, se utilizan los siguientes conceptos.

Pista - Círculo concéntrico en un disco magnético, que es la base para la información de grabación.

Cilindro - Esta es una combinación de pistas magnéticas ubicadas entre sí en todas las superficies de trabajo de los discos duros.

Sector - Una trama de un camino magnético, que es una de las unidades principales de registros de información. Cada sector tiene su propio número.

Grupo - El elemento mínimo del disco magnético, que opera el sistema operativo cuando se trabaja con discos. Cada grupo consta de varios sectores.

Cualquier disco magnético tiene una estructura lógica que incluye los siguientes elementos:

sector de arranque;
tablas de colocación de archivos;
Área de datos.

Sector de arranque (Registro de arranque) realiza un sector con un número 0. Contiene un pequeño programa IPL2 (carga inicial de carga 2), con la cual la computadora determina la capacidad de cargar el sistema operativo de este disco.

La característica del Winchester es la presencia de además del sector de arranque de otra área. el principal sector de arranque. (Registro de arranque principal). El hecho es que un solo disco duro se puede dividir en varios discos lógicos. Para el sector de arranque principal en el disco duro, el sector físico se asigna siempre 1. Este sector contiene el programa IPL1 (carga del programa inicial 1), que, con su ejecución, determina el disco de arranque.

Mesa de colocación de archivos Se utiliza para almacenar información sobre la ubicación de los archivos en el disco. Para los discos magnéticos, se utilizan comúnmente dos copias de las tablas, que siguen a uno tras otro, y sus contenidos coinciden completamente. Esto se hace en caso de que se produzcan fallas en el disco, entonces el disco siempre se puede reparar "usando la segunda copia de la tabla. Si ambas copias se echan a perder, entonces toda la información en el disco se perderá.

Área de datos (Área de datos) ocupa la parte principal del espacio en disco y sirve directamente para el almacenamiento de datos.

En el siglo XIX, se inventó un registro magnético. Se utilizó originalmente solo para almacenar sonido.

En la computadora de la primera y la segunda generación, se utilizó la cinta magnética como la única apariencia de los medios intercambiables para dispositivos de memoria externa. Aproximadamente 500 KB de información se colocó en una bobina con una cinta magnética.

Desde principios de la década de 1960, aparecen discos magnéticos: discos de aluminio o plástico cubiertos con una capa de polvo magnética delgada con un espesor de varios micrones. La información en el disco se encuentra en rutas circulares concéntricas.

Un dispositivo que proporciona información de escritura / lectura se denomina unidad de información o unidad. Los discos magnéticos son rígidos y flexibles, reemplazables y incorporados en la unidad de la computadora (tradicionalmente llamados discos duros).

Principio magnético de la grabación y la información de lectura.

En los accionamientos en discos flexibles magnéticos (NGMD) y dispositivos de almacenamiento en discos rígidos magnéticos (HMD), o unidades de disco duro, la base de la grabación de información se basa en magnetización de ferromagnetos en un campo magnético., el almacenamiento de información se basa en la preservación de la magnetización, y la información de lectura se basa en el fenómeno inducción electromagnética.

En el proceso de grabar información en discos magnéticos rígidos y flexibles, el cabezal de cabecera con un núcleo de un material magnético (baja magnetización residual) mueve a lo largo de la capa magnética del soporte magnético (grande magnetización residual). La cabeza magnética incluye las secuencias de pulsos eléctricos (secuencias de unidades lógicas y ceros), que crean un campo magnético en la cabeza. Como resultado, es elementos consistentemente magnetizados (unidad lógica) o no magnetizados (lógica cero) de la superficie del soporte. Al leer la información cuando la cabeza magnética se deja caer por encima de la superficie del soporte, las partes magnetizadas de la portadora son causados \u200b\u200ben ella impulsos de corriente (fenómeno de la inducción electromagnética). Las secuencias de tales pulsos se transmiten en una carretera a la memoria RAM de la computadora.

En ausencia de campos magnéticos fuertes y altas temperaturas, los elementos portadores pueden mantener su magnetización durante mucho tiempo (años y décadas).

Discos magnéticos flexibles

Hasta hace poco, las computadoras personales se completaron con un dispositivo de almacenamiento en discos magnéticos flexibles (NGMD), que se llama en listas de precios. FDD. - Accionamiento de disquete (unidad de disquete). Los disquetes en sí se llaman disquetes. El tipo más común de disco flexible con un diámetro de 3,5 pulgadas (89 mm) tiene capacidad para 1,44 MB de información.

El disco flexible de 3.5 pulgadas con una capa magnética aplicada a él está encerrada en una envoltura de plástico rígido, que protege el disquete de daños mecánicos y polvo.

Para acceder a la cabeza magnética de lectura-escritura a un disquete en su caja de plástico, hay una ranura que se cierra con la válvula de metal. La válvula se mueve automáticamente cuando se instala el disquete.

En el centro del disquete hay un dispositivo para capturar y garantizar la rotación del disco dentro de la caja de plástico. El disquete se inserta en la unidad, lo que la gira con una velocidad angular constante. En este caso, la cabezal magnética de la unidad se instala en una ruta concéntrica del disco específico (pista) en la que se realiza el registro o con qué información se lee.

Alrededor del lado del disquete se cubren con una capa magnética y en cada lado hay 80 Pistas concéntricas (pistas) para la grabación de datos. Cada pista se rompe en 18 Los sectores y en cada sector pueden escribir un tamaño de bloque de datos. 512 byte.

Al realizar las operaciones de lectura o grabación, el disquete gira en la unidad, y los cabezales de lectura-escritura se instalan en la pista deseada y acceden al sector especificado.

La velocidad de grabación y la información de lectura es de aproximadamente 50 kb / s. El disquete gira en la unidad a una velocidad de 360 \u200b\u200brevoluciones / min.

Para preservar la información, los discos magnéticos flexibles deben estar protegidos contra la exposición a campos magnéticos y calentadores fuertes, ya que tales impactos físicos pueden conducir a la mediación de los medios de comunicación y la pérdida de información.

Los discos flexibles están actualmente fuera de uso.

Discos magnéticos duros

El dispositivo de almacenamiento en el disco magnético duro (HDD) o, ya que se llama más a menudo, Winchester o disco duro ( Disco duro), Es la ubicación de almacenamiento principal en una computadora personal. En las listas de precios, los discos duros se indican como NDD - Disco duro.(Disco duro).

El origen del nombre "Winchester" tiene dos versiones. Según el primero, la compañía IWM ha desarrollado una unidad de disco duro, en cada lado de los cuales se sintió 30 MB de información, y que tenía un nombre de código 3030. La leyenda dice que el rifle de Winchester 3030 ha ganado Occidente. Las mismas intenciones fueron los desarrolladores del dispositivo.

Según otra versión, el nombre del dispositivo ocurrió desde el nombre de la ciudad de Winchester en Inglaterra, donde el Laboratorio de IBM ha desarrollado una tecnología de cabeza flotante para discos duros. Hecho de esta tecnología de lectura de lectura debido a sus propiedades aerodinámicas, ya que debe ser flotante en el flujo de aire, que se forma girando rápidamente el disco.

Winchester Es uno o más discos rígidos (aluminio, cerámica o vidrio) colocados en un solo eje recubierto con material magnético, que, junto con los cabezales de lectura, la electrónica y la mecánica completa necesaria para girar los discos y posicionar las cabezas de la Se dirige a la caja hermética involuntaria.

FORTADO EN EL HECHO DE MOTOR ELÉCTRICO, los discos giran a alta velocidad (7,200 revoluciones por minuto), y la información se lee / escrita por cabezales magnéticos, el número de los cuales corresponde al número de superficies utilizadas para almacenar información.

La velocidad de grabación y la información de lectura de discos duros es lo suficientemente grande) puede alcanzar los 300 MB / s.

La capacidad de los discos rígidos modernos (para noviembre de 2010) alcanza los 3,000 GB (3 terabytes).

Hay unidades duras portátiles: se instalan no dentro de la unidad del sistema, pero están conectadas a una computadora a través de un puerto paralelo o a través del puerto USB.

En los discos duros, se usan elementos suficientemente frágiles y en miniatura (placas portadoras, cabezas magnéticas, etc.), por lo tanto, para ahorrar información y rendimiento, los discos duros deben protegerse de los choques y los cambios agudos en la orientación espacial durante la operación.

Tarjetas de plástico

En el sistema bancario, las tarjetas de plástico recibieron una gran distribución. También utilizan el principio magnético de la información de grabación con los cajeros automáticos, los registros de efectivo asociados con el sistema de banca de información.

Use dos métodos básicos de grabación: el método de modulación de frecuencia (FM) y el método de la Copa Mundial modificada. En el controlador (adaptador) de la NGMD, los datos se procesan en código binario y se transmiten al NGMD en un código secuencial.

Método de carga Las modulaciones son de dos frecuencias. Al grabar al comienzo del intervalo de reloj, la corriente se desplaza en MG y la dirección de la magnetización de la superficie cambia. Cambiar la corriente de grabación Marca el inicio de los ciclos de grabación y se usa al leer para formar señales de sincronización.

El método tiene una propiedad. samosintelizacion. Al grabar "1" en la mitad del intervalo de reloj, la corriente se invertida y al grabar "0" - no. Al leer en los momentos de la mitad del intervalo de reloj, se determina la presencia de una señal de polaridad arbitraria.

La presencia de una señal en este punto corresponde a "1", y la ausencia es "0".

Formato de información de grabación en el disco magnético flexible

Cada pista en el disquete se divide en sectores. El tamaño del sector es la característica principal del formato y determina la cantidad más pequeña de datos que se pueden registrar con una operación de E / S. Los formatos utilizados en la NGMD difieren en el número de sectores en la pista y el volumen de un sector. El número máximo de sectores en la pista está determinado por el sistema operativo. Los sectores se separan de cada uno de los demás intervalos en los que no se registra la información. El producto de la cantidad de rutas en el número de sectores y el número de lados del disquete determina su contenedor de información.

Cada sector permite el campo de información de servicio y el campo de datos. Marcador de dirección - Este es un código especial que es diferente de los datos e indicando el sector o el campo de datos. Número de cabeza Indica uno de los dos Mg ubicado en los lados respectivos del disquete. Número de sector - Este es el código lógico del sector, que puede no coincidir con su número físico. Longitud del sector Especifica el tamaño del campo de datos. Bytes de control destinado a

Tiempo de acceso medio El disco en milisegundos se estima en la siguiente expresión: donde es el número de caminos en la superficie de trabajo del GMD; - el tiempo de mover mg desde la pista hasta la pista; - Tiempo de calmar el sistema de posicionamiento.

Disquete

Conduzca en discos magnéticos duros (NGMD)

Disco magnético duro - Es una placa de metal redonda con un espesor de 1.5..2 mm, cubierto con una capa ferromagnética y una capa protectora especial. Para grabar y leer, se utilizan ambas superficies del disco.

Principio de funcionamiento

En las unidades de unidades duros, los datos se registran y leen las cabezas de lectura / escritura universales de la superficie de los discos magnéticos giratorios, quebrantados en pistas y sectores (512 bytes cada uno).

La mayoría de las unidades tienen dos o tres discos (que le permiten grabar cuatro o seis lados), pero también hay dispositivos que contienen hasta 11 o más discos. Las siguientes pistas de tipo (igualmente ubicado) en todos los lados de los discos se combinan en el cilindro. Para cada parte del disco hay una pista de la pista de lectura / escritura, pero todas las cabezas se montan en una varilla compartida o un bastidor. Por lo tanto, las cabezas no pueden moverse independientemente entre sí y moverse solo de forma sincrónica.

La frecuencia de rotación del NJD en los primeros modelos fue de 3,600 rpm (es decir, 10 veces más que en la unidad en discos flexibles), actualmente la frecuencia de rotación de los discos duros aumentó a 5,400, 5,600, 6,400, 7,200, 10,000 y Incluso 15,000 rpm.

Con el funcionamiento normal del disco duro de la cabeza de lectura / registro, no toque (y no debe tocarlo!) Discos. Pero cuando se apaga la alimentación y detiene los discos, caen sobre la superficie. Durante la operación del dispositivo entre la cabeza y la superficie del disco giratorio, se forma una separación de aire muy pequeña (cojín de aire). Si el polvo cae en esta brecha o se producirá una conmoción cerebral, la cabeza se "coleccionará" con el disco. Las consecuencias de esto pueden ser diferentes, de la pérdida de varios bytes de datos antes del fallo de toda la unidad. Por lo tanto, en la mayoría de los dispositivos de almacenamiento, las superficies de los discos magnéticos se asignan y se cubren con lubricantes especiales, lo que permite que los dispositivos soporten los "UPS" diarios y las cabezas de "aterrizaje", así como los choques más graves.

En algunas de las unidades más modernas, en lugar del diseño CSS (parada de inicio de contacto), se usa el mecanismo de carga / descarga, lo que no permite que las cabezas se pongan en contacto con los discos duros, incluso cuando la unidad está desactivada. En el mecanismo de carga / descarga, se usa un panel inclinado justo por encima de la superficie exterior del disco duro. Cuando la unidad está apagada o está en el modo de consumo de energía, las cabezas vienen a este panel. Al alimentar la electricidad, la desbloqueo de las cabezas ocurre solo cuando la velocidad de rotación del disco duro alcanza el valor deseado. El flujo de aire creado al rotar los discos (cojinete aerostático) le permite evitar el posible contacto entre la cabeza y la superficie del disco duro.

Dado que los paquetes de disco magnéticos están contenidos en carcasas herméticamente cerradas y su reparación no se proporciona, la densidad de las pistas en ellas es muy alta, hasta 96,000,000 o más pulgadas (Hitachi Travelstar 80GH). Los bloques de HDA (ensamblaje de disco de cabeza: cabezas de bloques y discos) se recopilan en talleres especiales, en condiciones de esterilidad casi completa. El servicio HDA \u200b\u200bse dedica a las empresas de lectura, por lo que la reparación o el reemplazo de cualquier parte dentro del bloque HERMETIC HDA es muy caro.

Método de grabación de datos para disco magnético duro.

Para registrar en el ZHMD, los métodos de FM, la modulación de frecuencia modificada (MCHM) y el método RLL, en el que cada byte de datos se convierte en un código de 16 bits.

Cuando el método MOHM, la densidad de grabación de datos aumenta dos veces en comparación con el método de la Copa del Mundo. Si el bit de datos grabables es la unidad, la broca de un bit de pulso de reloj no se registra antes de ella. Si se escribe "0", y el bit anterior fue "1", entonces la señal de sincronización tampoco se registra, ya que los bits de datos. Si hay un poco "0" antes de "0", luego se registra la señal de sincronización.

Pistas y sectores.

Pista - Este es un "anillo" de datos en un lado del disco. Las rutas de disco se dividen en segmentos numerados, llamados sectores.

El número de sectores puede ser diferente dependiendo de la densidad de las pistas y el tipo de unidad. Por ejemplo, la pista de discos flexibles puede contener de 8 a 36 sectores, y la pista del disco duro es de 380 a 700. Los sectores creados con programas de formato estándar tienen una capacidad de 512 bytes.

La numeración de los sectores en la pista comienza con una unidad, a diferencia de las cabezas y cilindros, cuya cuenta regresiva se mantiene desde cero.

Al formatear un disco al principio y al final de cada sector, se crean áreas adicionales para registrar sus números, así como de otra información de servicio, gracias a la cual el controlador identifica el principio y el final del sector. Esto le permite distinguir la capacidad de disco no formateada y formateada. Después de formatear, la capacidad del disco disminuye.

Al comienzo de cada sector, su título está escrito (o prefijo - prefijo parte.), según el cual se determina el inicio y el número de sector, y al final - conclusión (o sufijo - sufijo parte.) En el que se encuentra la suma de verificación ( suma de comprobación) Se requiere verificar la integridad de los datos.

Formato Se realiza un nivel bajo de discos duros modernos en la fábrica, el fabricante solo indica la capacidad de formato de disco. En cada sector, puede escribir 512 bytes de datos, pero el área de datos es solo una parte del sector. Cada sector en el disco generalmente ocupa 571 bytes, de los cuales solo se dan 512 bytes a los datos.

Para borrar los sectores, las secuencias especiales de bytes a menudo se registran en ellas. Prefijos, sufijos e intervalos. - El espacio que es la diferencia entre las capacidades de disco no formateadas y formateadas y se pierde después de formatearlo.

El proceso de formato de bajo nivel conduce a un desplazamiento de numeración sectorial, como resultado de qué sectores en pistas adyacentes que tienen los mismos números, se desplazan en relación entre sí. Por ejemplo, el sector de 9 vías está ubicado junto al sector de 8 vías de la siguiente pista, que, a su vez, se encuentra lado a lado con el sector de la 7ª pista, etc. El valor óptimo de desplazamiento se determina mediante la relación de la velocidad de rotación del disco y la velocidad radial de la cabeza.

Identificador del sector (ID) Consiste en un cilindro, cabeza y números sectoriales, así como el campo de control de CRC para verificar el ID de precisión de lectura. En la mayoría de los controladores del séptimo bit, los campos del número de la cabeza se utilizan para marcar sectores defectuosos durante el formato de bajo nivel o el análisis de la superficie.

Grabación incluyendo intervalo Debe estar inmediatamente detrás de los bytes CRC; Asegura que la información en el siguiente área de datos se registre correctamente. Además, sirve para completar el análisis de la CRC (suma de comprobación) del identificador del sector.

En el campo Datos, puede escribir 512 bytes de información. Se encuentra otro campo CRC para verificar la corrección de la grabación de datos. En la mayoría de las unidades, el tamaño de este campo es de dos bytes, pero algunos controladores pueden trabajar con campos más largos de códigos de corrección de errores ( Código de corrección de errores - ESS). Los códigos de corrección de errores registrados en este campo le permiten detectar y corregir algunos errores al leer. La efectividad de esta operación depende del método seleccionado de corrección y características del controlador. La presencia del intervalo de desconexión le permite completar completamente bytes. ECC (CRC).

El intervalo entre los registros es necesario para asegurar los datos del siguiente sector desde el borrado accidental al momento del sector anterior. Esto puede ocurrir si, cuando se formatea el disco girado con una frecuencia, ligeramente más pequeña que con las operaciones de grabación posteriores.

Formato para grabar información sobre disco magnético duro.

El NGMD normalmente use formatos de datos con un número fijo de sectores en la pista (17, 34 o 52) y con un volumen de datos en un solo sector 512 o 1024 bytes. Los sectores están marcados con un marcador magnético.

El inicio de cada sector está indicado por el marcador de direcciones. Al comienzo del identificador y los campos de datos, se registran bytes de sincronización, que sirven para sincronizar el esquema de selección de datos del adaptador NGMD. El identificador del sector contiene una dirección de disco en el paquete, presentada por códigos de número de cilindros, cabezas y sectores. Además, se introducen bytes de comparación y bandera. El byte de comparación representa el mismo número para cada sector (se realiza la lectura del identificador). El byte de la bandera contiene la bandera: el puntero de estado de la pista.

Los bytes de control se registran en el campo del identificador una vez al grabar el identificador del sector, y en el campo de datos, cada vez que se registra cada vez que se registre. Los bytes de control están destinados a definir y corregir errores de lectura. Los códigos correctivos polinómicos más utilizados (depende de la implementación del circuito del adaptador).

El acceso promedio a la información en el NJMD es

donde TN es el tiempo de posicionamiento promedio;

F - la velocidad de rotación del disco;

tBM - Tiempo de intercambio.

El tiempo de cambio depende de los medios técnicos del controlador y del tipo de su interfaz, la presencia de una memoria caché de tampón incorporada, el algoritmo de codificación de datos de disco y el coeficiente de alternancia.

Formato de disco

Distinguir dos tipos de formato de disco.:

formato físico, o bajo nivel;
formato lógico, o alto nivel.

Cuando se formatee los discos flexibles con un programa Explorer (Explorador de Windows) o los comandos de formato DOS, se realizan ambas operaciones.

Sin embargo, para discos duros, estas operaciones deben realizarse por separado. Además, para el disco duro hay un tercer paso, que se realiza entre las dos operaciones de formato específicas, es un desglose de disco a las secciones. Crear particiones es absolutamente necesario si tiene la intención de usar varios sistemas operativos en una computadora. El formato físico siempre está igualmente ejecutado, independientemente de las propiedades del sistema operativo y los parámetros de formato de alto nivel para este, o el disco lógico, el sistema asigna la letra.

Por lo tanto, el formato del disco duro se realiza en tres etapas..

Bajo formato.
Organización de particiones en el disco.
Formato de alto nivel.

Formato de bajo nivel

En el formato del bajo nivel de la ruta del disco, los sectores se dividen en sectores. Al mismo tiempo, se registran conclusiones de titulares y sectores (prefijos y sufijos), así como intervalos entre sectores y pistas. El área de datos de cada sector se llena con valores ficticios o conjuntos de datos de prueba especiales.

En los primeros controladores. ST-506/412 Al grabar por método MFM. Las pistas se dividieron en 17 sectores, y en controladores del mismo tipo, pero con Rll -Coding El número de sectores aumentó a 26. en unidades ESDI La pista contiene 32 o más sectores. En unidades IDE, los controladores están incorporados y, dependiendo de su tipo, el número de sectores varía dentro de los 17-700 o más. Las unidades SCSI son unidades IDE con un adaptador de bus SCSI integrado (el controlador también está incorporado), por lo que la cantidad de sectores en la pista puede ser completamente arbitraria y depende solo del tipo del controlador instalado.

Casi todas las unidades IDE y SCSI utilizan el llamado registro de zona con un número variable de sectores en la pista. Pistas, más eliminadas del centro, y por lo tanto, y más tiempo contienen un mayor número de sectores que cerca del centro. Una de las formas de aumentar la capacidad del disco duro es la separación de cilindros externos a un mayor número de sectores en comparación con los cilindros internos. Teóricamente, los cilindros externos pueden contener más datos, ya que tienen una mayor longitud de circunferencia.

En las unidades que no usan el método de grabación de la zona, cada cilindro contiene la misma cantidad de datos, a pesar de que la longitud de la ruta de los cilindros externos puede ser el doble de interna. Esto conduce a un uso irracional de la capacidad de almacenamiento, ya que el transportista debe garantizar un almacenamiento confiable de datos registrados con la misma densidad que en los cilindros internos. En el caso de que el número de sectores por seguimiento sea fijo, ya que sucede cuando se usa controladores anteriores, la capacidad de almacenamiento está determinada por la densidad de la pista de entrada (más corta).

Bajo el registro de la zona, los cilindros se dividen en grupos, que se llaman zonas, y como la ruta de la pista se ajusta al borde exterior, la pista se divide en un número creciente de sectores. En todos los cilindros que pertenecen a la misma zona, el número de sectores en las pistas es el mismo. El posible número de zonas depende del tipo de unidad; En la mayoría de los dispositivos hay 10 o más. La tasa de intercambio de datos con la unidad puede variar y depende de la zona en la que las cabezas estén ubicadas en un punto en particular. Esto sucede porque los sectores en las zonas externas son más grandes, y la velocidad angular de la rotación del disco es constante (es decir, la velocidad lineal de los sectores en movimiento con respecto a la cabeza al leer y escribir datos en las pistas externas es mayor que en el interno).

Cuando se utiliza el método de grabación de zona, cada superficie del disco ya contiene 545.63 sectores en la pista. Si no usa el método de grabación de zona, cada pista se limitará a 360 sectores. Ganar al usar el método de grabación de zona es de aproximadamente el 52%.

Preste atención a las diferencias en la tasa de datos para cada zona. Dado que la velocidad del husillo es de 7,200 rpm, se realiza un turno en 1/120 segundos o 8.33 milisegundos. Los caminos en la zona exterior (cero) tienen una tasa de transferencia de datos de 44.24 MB / s, y en la zona interna (15), solo 22.12 MB / s. La tasa de transferencia de datos promedio es de 33.52 MB / s.

Organización de particiones en disco.

Las secciones creadas en el disco duro proporcionan soporte para varios sistemas de archivos, cada uno de los cuales se encuentra en una sección de disco específica.

En cada sistema de archivos, se usa un método específico que le permite distribuir el espacio ocupado por el archivo, por elementos lógicos llamados clústeres o bloques de memoria única. En el disco duro puede ser de una a cuatro particiones, cada una de las cuales admite un sistema de archivos de algunos o más tipos. Actualmente, los sistemas operativos compatibles con PC utilizan tres tipos de sistemas de archivos.

Grasa (tabla de asignación de archivos - tabla de colocación de archivos). Este es un sistema de archivos estándar para DOS, Windows 9x y Windows NT. En las secciones de grasa bajo el DOS, la longitud permisible de los nombres de archivos es de 11 caracteres (8 caracteres, de hecho y 3 símbolo de expansión), y el volumen del volumen (disco lógico) es de hasta 2 GB. Bajo Windows 9x / Windows NT 4.0 y superior, la longitud permisible de los nombres de archivos es de 255 caracteres.

Uso del programa FDISK, puede crear solo dos secciones de grasa física en el disco duro, la principal y opcional, y en la sección adicional puede crear hasta 25 volúmenes lógicos. El programa Partition Magic puede crear cuatro secciones principales o tres principales y una opcional.

FAT32 (tabla de asignación de archivos, tabla de colocación de archivos de 32 bits - 32 bits). Utilizado desde Windows 95 OSR2 (versión de servicio OEM 2), Windows 98 y Windows 2000. Los números de 32 bits corresponden a las tablas FAT 32. Con tal estructura de archivos, el volumen del volumen (disco lógico) puede alcanzar las 2 tb (2,048 GB).

NTFS (Sistema de archivos de Windows NT - Sistema de archivos de Windows NT). Windows NT / 2000 / XP / 2003 está disponible. La longitud de los nombres de los archivos puede alcanzar los 256 caracteres, el tamaño de la partición (teóricamente) es 16 EVT (16 ^ 1018 bytes). NTFS proporciona características adicionales que no proporcionan otros sistemas de archivos, como las instalaciones de seguridad.

Después de crear particiones, debe formatear un alto nivel usando las herramientas del sistema operativo.

Formato de alto nivel

Al formatear un alto nivel, el sistema operativo crea estructuras para trabajar con archivos y datos. En cada sección (Disco lógico), se ingresa el sector de carga del volumen (Volumen Sector de arranque - VBS), dos copias de la tabla de colocación de archivos (FAT) y directorio raíz ( Directorio raíz.). Usando estas estructuras de datos, el sistema operativo distribuye espacio en el disco, rastrea la ubicación de los archivos e incluso "bypass", para evitar problemas, áreas defectuosas en el disco. En esencia, el formato de alto nivel no es tanto el formato como la creación de un contenido de tabla de disco y la tabla de colocación de archivos.