den huvudsakliga / Internet / Externa lagringsenheter. Förberedelse av hårddisk till arbete

Externa lagringsenheter. Förberedelse av hårddisk till arbete

Kommunikation, kommunikation, radioelektronik och digitala enheter

Domänerna av magnetiska material som används i längdrekordet är belägna parallellt med bärarens yta. Denna effekt används vid inspelning av digitala data med ett magnetfält på huvudet som ändras enligt informationssignalen. Försök att öka ytregistretätheten genom att reducera partikelstorleken ökar förhållandet mellan storleken på osäkerhetszonen till storleken på den användbara zonen som inte är till fördel för den senare och i slutändan leder oundvikligen till den så kallade superparamagnetiska effekten När partiklarna går in i ett namn ...

Magnetisk diskinspelningsteknik

Longitudinell inspelning

De första proverna av hårddiskar som uppträdde på 70-talet av det tjugonde århundradet, använde tekniken för längdinformationsinspelning. För detta, var ytan på skivan, liksom ytan av magnetbandet, täckt med ett skikt av kromdioxidCRO 2. eller järnoxid som ger längdmagnetisering av inspelningsskiktet. Den tvångskraften hos en sådan bärareH C \u003d 28 Ka / m.

Tekniken för att applicera ett oxidskikt är ganska komplicerat. För det första appliceras en suspension från en blandning av järnoxid och smält polymer på ytan av en snabbt roterande aluminiumskiva. På grund av centrifugalkraften är den jämnt fördelad över skivans yta från dess centrum till ytterkanten. Efter polymerisationen av lösningen är ytan grupperad och ett annat skikt av ren polymer, som har tillräcklig hållfasthet och låg friktionskoefficient appliceras på den. Då är skivan slutligen polerad. Körningsenheter av denna typ har brun eller gul.

Såsom är känt har magnetiska material en domänstruktur, d.v.s. består av sina separata mikroskopiska regioner -domäner Inuti vilka de magnetiska stunderna av alla atomer riktas i en riktning. Som ett resultat har varje sådan domän ett tillräckligt stort totalt magnetiskt ögonblick. Domänerna av magnetiska material som används i den längsgående inspelningen är belägna parallellt med medieytan. Om det magnetiska materialet inte påverkar det yttre magnetfältet har orienteringen av de magnetiska stunderna hos enskilda domäner en kaotisk karaktär och någon av deras riktning är lika. Om ett sådant material placeras i ett yttre magnetfält, kommer de magnetiska stunderna i domänerna att sträva efter att navigera i den riktning som sammanfaller med riktningen för det yttre magnetfältet. Denna effekt används vid inspelning av digitala data med ett magnetiskt huvudfält, ändras i enlighet med informationssignalen.

Minsta elementet (cell) av minnet av det magnetiska inspelningsskiktet som kan lagra en bit av information är inte en separat domän och partikeln (område) bestående av flera dussin domäner (70-100). Om riktningen av det totala magnetiska momentet av en sådan partikel sammanfaller med rörelseriktningen för det magnetiska huvudet, kan dess tillstånd jämföras med den logiska "0" -data, om riktningarna är motsatta, - logiska "1".

Om de angränsande områdena har motsatt riktning av magnetiska stunder, kommer domänerna som ligger på gränsen mellan dem och kontaktpolerna i kontakt med samma namn att avsättas från varandra och slutligen ändra riktningarna för deras magnetiska stunder i vissa oförutsägbart sätt för att göra en energistående. Som ett resultat bildas vid gränsen på två områden bildas zonen av osäkerhet, vilket minskar storleken på det område som lagrar bitarna av inspelad information och följaktligen nivån på den användbara signalen vid läsning (fig 5.6). Bullernivån samtidigt, naturligtvis ökar.

Försök att öka ytdensiteten hos inspelningen genom att reducera partikelstorleken ökar förhållandet mellan storleken på osäkerhetszonen till storleken på den användbara zonen som inte är till fördel för det sista och i slutändan kommer oundvikligen att leda till det -kalladsuperparamagnetisk effektNär partiklarna går tillen-bäddstatus Och de kommer inte att kunna spela in den inspelade informationen, eftersom närliggande domäner med motsatt riktade magnetiska stunder kommer att ändra sin orientering omedelbart efter avlägsnande av det magnetiska fältet i inspelningshuvudet. Materialet i registreringsskiktet blir till jämnt namngivna i hela volymen.

På grund av närvaron av superparamagnetism är tekniken av längdinspelning, når mitten av det första decennietXxi Ett århundrade av tätheten av posten av 120 Gbps per tum2 Praktiskt taget uttömda sina möjligheter och kan inte längre säkerställa en betydande ökning av enhetens kapacitet på hårddiskar. Detta tvingade utvecklarna att vända sig till annan teknik fri från denna brist.

Vinkelrätt inspelning

Möjligheten till vinkelrättrekord baseras på det faktum att i tunna filmer som innehåller kobolt, platina och några andra ämnen, tenderar atomerna av dessa ämnen att navigera på ett sådant sätt att deras magnetiska axlar är vinkelräta mot bärytorna. Domäner som bildas av sådana atomer är också belägna vinkelrätt mot bärarens yta.

Signalen i det läsmagnetiska huvudet är endast bildat när det korsar linjerna i domänens magnetfält, dvs. På den plats där dessa kraftledningar är vinkelräta mot bärarens yta. Domänen som är belägen parallellt med bärarytan, är magnetfältets kraftledningar vinkelrätt mot ytan endast i sina ändar, där de går till ytan (fig 5.7, a). När huvudet rör sig parallellt med domänen och därför är det parallellt med dess kraftledningar ingen signal i den. Minska längden på domänen, försöker öka rekordtätheten, du kan bara tills vissa gränser - den superparamagnetiska effekten börjar påverka. Om domänerna är vinkelräta mot bärytan, kommer kraftledningarna hos deras magnetfält alltid att vara vinkelräta mot ytan och kommer att innehålla information (fig 5.7, b). "Idle" körningar som orsakas av längden på domänen här kommer inte att vara här. Det kommer inte att vara superparamyagnetism, eftersom domänerna med motsatt magnetisering inte kommer att repelleras från varandra. Självklart kan densiteten av inspelning på en bärare med vinkelrät magnetisering erhållas högre.

Skivan som är avsedd för vinkelrätt inspelning kräver speciell tillverkningsteknik. Basen av plattan är grundligt polerad, och sedan appliceras ett inriktningsskikt av nickelfosfat på ytan av vakuumsprutningen.Nyp. Tjocklek av ca 10 mikron, som för det första reducerar ytjämnheten, för det andra, ökar vidhäftningen till de efterföljande skikten (fig 5.8).

Därefter appliceras ett lager av magnetiskt material, vilket säkerställer möjligheten att läsa data från inspelningsskiktet och det inspelade materialskiktet med en vinkelrät orientering av magnetiska domäner. Kobolt (CO), platina kan användas som registreringsskiktet (Pt), palladium (PD ), deras legeringar med varandra och krom (Pek ), såväl som flerskiktsstrukturer som består av tunna filmer av dessa metaller med en tjocklek av flera atomer.

En skyddsfilm av glaskeramik appliceras ovanpå registreringsskiktet, tjockleken hos den cellulära fraktionerna av mikronen appliceras.

Spela in information om det inspelade skiktet med vinkelrät magnetisering har sina egna egenskaper. För att åstadkomma en acceptabel signalnivå och tillhandahålla ett bra signal-brusförhållande måste kraftledningarna hos det magnetiska fältet som alstras av inspelningshuvudet passera genom registreringsskiktet, för att komma tillbaka till huvudkärnan. För detta, och tjänar ett magnetiskt underlag som ligger under registreringen (bild 5.9).

Enligt preliminära prognoser för specialister kommer tekniken för vinkelrätt inspelning att tillåta dig att genomföra rekorddensiteten upp till 500 GB / tum2 . I detta fall kommer kapaciteten hos en 3,5-tums enhet att vara 2 TB, 2,5 tum - 640 GB, 1 tum - 50 GB. Men det är bara preliminära prognoser. Det är möjligt att den övre gränsen kommer att vara värdet av 1 tbit / tum2 och ännu mer. Framtiden kommer att visa.

Promising Magnetic Record Technologies

Tekniken för vinkelrätt inspelning är för närvarande under aktiv utveckling och att begränsa värdena på rekordtätheten här är fortfarande långt borta. Men det här ögonblicket kommer någonsin att komma. Kanske ännu tidigare än nu verkar det. Därför bedrivs forskning i riktning mot sökning efter ny högeffektiv magnetisk rekordteknik nu.

En av dessa tekniker är en termomagnetisk post.Hamr (värmeassistent magnetisk inspelning). Spela in med förvärmningsmedia. Denna metod tillhandahåller en kortvarig (1 picosecond) uppvärmning av medieplatsen, som spelas in, en fokuserad laserstråle - såväl som i en magneto-optisk post.Skillnaden mellan teknik manifesteras i metoden att läsa information från disken. I magneto-optiska enheter läses informationen av en laserstråle som körs på mindre än vid inspelning, ström och med en termomagnetisk post, läses informationen med ett magnetiskt huvud såväl som från en konventionell hårddisk.Ja, och rekordtätheten här är planerad att bli mycket högre än i magneto-optiska formatMD, CD - MO eller DVD - MO - upp till 10 TBIT / tum 2 . Därför behövs andra material som en registreringsmiljö. Nu som sådana material diskuterar olika föreningar med platina, kobolt, neodym, samaria och några andra element: fe14 ND 2 B, COPT, FEPT, CO 5 SM, etc. Sådana material är mycket dyra - både på grund av de högkvalitativa sällsynta jordartselementen som ingår i deras sammansättning och på grund av komplexiteten och höga kostnaden för den tekniska processen för att erhålla och applicera på ytan av den föreskrivna bäraren. Inspelning / läshuvuddesign i teknikHamr. Det antas också helt annorlunda än i en magneto-optisk post: Lasern ska vara placerad på samma sida som det magnetiska huvudet och inte med motsatsen, som i magneto-optiska inspelare (fig 5.10). Uppvärmning ska produceras till en temperatur på cirka 100 grader Celsius, och inte 180.

En annan lovande riktning av utvecklingen av magnetrekordet är att använda som ett registreringsskikt av material, partiklar i vilka är inbyggda i en tydligt strukturerad domänuppsättning (Lite mönstrade medier. ). Med en sådan struktur lagras varje bit av information på bara en celldomän, och inte i en uppsättning av 70-100 domäner (fig 5.11).

Ett sådant material kan antingen skapa artificiellt med användning av fotolitografi (fig 5.12), eller hitta en legering med en lämplig självorganiserande struktur.

Den första metoden är osannolikt att få utveckling, för att få ett material som tillåter en rekorddensitet minst 1 tbit / tum2 , storleken på en partikel bör vara högst 12,5 nm. Varken existerande eller litografiens teknik under de kommande tio åren ger inte detta. Även om det finns ganska geniala lösningar som låter dig rabatta detta tillvägagångssätt.

Sök efter självorganiserande magnetiska material (Soma - självbeställd magnetisk array) - en mycket lovande riktning. I flera år har Seagate-specialister angivits av särdragen i den feptlegering, indunstades i ett hexanlösningsmedel. Det erhållna materialet har en perfekt slät cellulär struktur. Storlek på en cell - 2,4 nm. Om vi \u200b\u200banser att varje domän har hög stabilitet, kan vi prata om den tillåtna densiteten av inspelningen på nivå med 40-50 TBIT / tum2 ! Det verkar som om det här är den första gränsen för det magnetiska mediet.

Osäkerhetszoner

Fikon. 5,6. Osäkerhetszoner som härrör från longitudinell inspelning

Det finns en signal

Ingen signal

Fikon. 5,7. Media med parallell (A)

och vinkelrätt (b) magnetisering

Magnetiskt material

Diskbas (AL)

Nivelleringsskikt (Nyp)

Registrering av lager med vinkelrät magnetisering

Skyddsskikt

Fikon. 5,8. Hårddiskstruktur med vinkelrätt

magnetisering

Magnetiskt fast registreringsskikt

Magnetisk sublayer

Fikon. 5,9. Skriva på material med vinkelrätt

magnetisering

Polinspelning

Returpolpol

Fikon. 5,10. Magnetoptiskt huvudSKADA.

Fikon. 5.11. CPM-mikrostruktur: 1 - Område som motsvarar en bit information när den vanliga inspelningen; 2 - En grupp vars gränser sammanfaller med domängränserna; 3 - Domän, som kan lagra en datasats

Fikon. 5.12. Det inspelade skiktet erhållet genom fotolitografi

Liksom andra verk som kan intressera dig
41835.		Logiska element och system	238.57 Kb.
	Detta arbete ägnas åt studien av de enklaste kombinationslogiska enheterna som implementerar de logiska funktionerna för tillsatsen av multiplikation och förnekelse. Som ett resultat av funktionen mottas displayinformationen vid varje tillfälle endast värdet på 0 eller 1. Sådana funktioner kallas logiska och signaler Inmatnings- och utmatningsvariabler binära binära. Med tanke på ingångssignalerna X1 X2 XP som argument kan du lämpliga utsignaler i form av en funktion UI \u003d FX0 X1 X2 HP med ...
41836.		Studie och analys av kopplingsdesigner av transportbilar	78,68 kb.
	Styrfrågor ger kopplingsklassificeringsändamålet och principen om friktionssignal-discucerade hydrauliska och elektromagnetiska kopplingar Designfunktioner hos olika typer av kopplingar av deras fördelar och nackdelar Tillämpliga material för tillverkning av element och kopplingsnoder Vilka enheter används för att styra Koppling, beskriv deras enhet och ge dem karaktäristiken beskriver enheten och arbetet. Centrifugal koppling Vilka befintliga metoder för överföring av vridmoment från motor svänghjul till ...
41837.		Utveckling av en uppsättning designdokumentation på kodlåset	763 Kb.
	Det mest intressanta för justeringen är dock andra lås installerade direkt i dörrduken. De har ett stort plus - de behöver inte en nyckelbrunn, och därför kommer en observatör av tredje part helt enkelt inte veta om sin närvaro
41838.		Dieselmotorkraftsystem	177,92 Kb.
	Nikolaev Laboratory Arbetet nummer 9 Dieselmotorkraftsystemet gjorde en grupp av 2151 Guskov K.E. Dieselmotorens energisystem Allmän information Vid användning av en dieselmotor i sin cylinder absorberas den yttre luften som komprimeras till högt tryck. Luftförsörjningssystem De huvudsakliga funktionerna i inloppsluftsvägen för dieselmotorn som behandlas i denna bruksanvisning är användningen av en turboladdare som drivs av flödet av avgaser och frånvaron av ...
41839.		Skapa rapporter och skärmformulär i MS Access	171,48 kb.
	Utsikten över rapporten presenteras i Figur 1.01 Identifikationskod Namn Namn Personlighet Telefon Grupper Namn Börjar på brevet A 1545678990 Arkhipov Sergey Ivanovich Ingen kvantitet i grupp 1 Gruppfamiljer som börjar på bokstaven B 2314743296 Borodulin Andrey Vasilyevich 271412 1955443781 Robust Vladimir Mikhailovich 323214 2055894321 Bronze Stanislav Ivanovich 231070 Grupp 3 Grupp av efternamn som börjar med brevet
41840.		Studie av designen av passagerarbilens värmesystem	588,5 kb.
	Syftet med lektionen: Att utforska utformningen av huvudelementen i passagerarbilens värmesystem. Kylvärmesystem. System för värmesystem.
41841.		Sök efter information på Internet	344,59 KB.
	Dessutom finns det ett antal alternativa sätt att hitta dig kan komma till nytta, inklusive verktyg som fungerar tillsammans med webbläsaren mined information från webben och så kallade expertnoder där levande människor arbetar med dina önskemål. Sökmotorer och kataloger med alla rikliga metoder för att söka på internet Det vanligaste sättet att hitta information utnyttjar fortfarande sökmotorer och kataloger. Sökmotorer Detta är en uppsättning speciella programvaruprogram. Butiker länkar till sidor ordbok ...
41842.		Huvudsakliga egenskaper och testning av integrerade koder (avkodare, chiffer, demultiplexer och multiplexor)	457,22 Kb.
	På en av M-utgångarna från avkodaren visas den logiska 1, nämligen det antal som motsvarar den binära koden som skickas till ingången. Vid alla andra utgångar av avkodaren är utsignalerna noll. Den konventionella bilden av den 4x16-avkodaren läsbar fyra till sexton i diagrammen ges i fig.
41843.		Studier och analys av transportfordonsöverföringsdesign	81,94 Kb.
	Styrfrågor Ge klassificering av växellådor Syfteanordning och användningsprincip för den två- och förtroende mekaniska överföringsanordningen och driften av den hydromekaniska växellådan utforma designfunktionerna hos olika typer av växellådor av deras fördelar och nackdelar på applicerade material för framställning av element och noder av Växellådor Syfteanordning och drift av fordonssynkroniseringsmedel VAZ och kommer hur man förhindrar en godtycklig avstängning av överföringar hur man förhindrar ...

Magnetiska skivor Datorn tjänar för långvarig lagring av information (det raderas inte när datorn är avstängd). Samtidigt kan data raderas under drift, medan andra spelas in.

Allokera hårda och flexibla magnetiska skivor. Men flexibla skivor används för närvarande mycket sällan. Flexibla skivor var särskilt populära på 80-90-talet av förra seklet.

Flexibla skivor (Floppy-skivor som ibland kallas disketter (diskett), är magnetiska skivor som är inneslutna i fyrkantiga plastkassetter på 5,25 tum (133 mm) eller 3,5 tum (89 mm). Flexibla skivor gör att du kan överföra dokument och program från en dator till en annan, lagra information, skapa arkivkopior av informationen på hårddisken.

Information på den magnetiska skivan registreras och läses av magnetiska huvuden längs de koncentriska banorna. Vid inspelning eller läsinformation roterar magnetskivan runt sin axel, och huvudet med en speciell mekanism matas till önskat spår.

3,5-tums disketter har en kapacitet på 1,44 MB. Denna typ av diskett är vanligast nu.

Till skillnad från flexibla diskar hdd Ger dig möjlighet att lagra stora mängder information. Kapaciteten hos hårddiskar av moderna datorer kan vara terabyte.

Den första hårddisken skapades av IBM 1973. Han fick lagra upp till 16 MB information. Eftersom den här skivan hade 30 cylindrar, uppdelad i 30 sektorer, utsågs den som 30/30. I analogi med automatiska gevär med en 30/30 kaliber fick den här skivan smeknamnet "Winchester".

Hårddisken är en förseglad järnlåda, inuti som är en eller flera magnetiska skivor tillsammans med läs- / skrivhuvudenheten och elmotorn. När datorn är påslagen spinner motorn den magnetiska skivan till hög hastighet (flera tusen varv per minut) och skivan fortsätter att rotera hela tiden tills datorn är påslagen. Över disken "Ladda" speciella magnetiska huvuden som skriver ner och läser informationen såväl som på flexibla diskar. Huvuden svävar över disken på grund av sin höga rotationshastighet. Om huvuden rörde disken, på grund av friktionskraften, skulle skivan snabbt vara i ordning.

När du arbetar med magnetiska skivor används följande begrepp.

Spår - Koncentrisk cirkel på en magnetisk disk, som är grunden för inspelning av information.

Cylinder - Detta är en kombination av magnetiska spår som ligger över varandra på alla arbetsytor av hårddiskarna.

Sektor - En plot av en magnetisk väg, som är en av de viktigaste informationsrekordenheterna. Varje sektor har sitt eget nummer.

Klunga - Den minsta delen av magnetskivan, som driver operativsystemet när du arbetar med skivor. Varje kluster består av flera sektorer.

Vilken magnetisk disk har en logisk struktur som innehåller följande element:

boot sektor;
filplaceringstabeller;
dataområde.

Boot sektor (Boot Record) tar en sektor med ett antal 0. Den innehåller ett litet IPL2-program (Initial Program Laddar 2), med vilken datorn bestämmer möjligheten att ladda operativsystemet från den här skivan.

Inslaget i Winchester är närvaron av förutom startsektorn i ett annat område - den viktigaste boot sektorn (Master Boot Record). Faktum är att en enda hårddisk kan brytas i flera logiska skivor. För den huvudsakliga boot sektorn på hårddisken är den fysiska sektorn alltid tilldelad 1. Den här sektorn innehåller IPL1-programmet (initial programladdning 1), som med dess utförande bestämmer startdisken.

Filplaceringsbord Används för att lagra information om platsen för filer på disken. För magnetiska skivor används två kopior av tabellerna, som följer en efter en annan, och deras innehåll sammanfaller helt. Detta görs om eventuella misslyckanden inträffade på skivan, då kan skivan alltid "repareras" med hjälp av den andra kopian av tabellen. Om båda kopiorna är bortskämda kommer all information på skivan att gå vilse.

Dataområde (Dataområde) upptar huvuddelen av diskutrymmet och serveras direkt för datalagring.

I XIX-talet uppfanns en magnetisk rekord. Det användes ursprungligen endast för att lagra ljud.

På datorns första och andra generationens dator användes magnetbandet som det enda utseendet på det utbytbara mediet för externa minnesenheter. Cirka 500 kb information placerades på en spole med ett magnetiskt band.

Sedan början av 1960-talet uppträder magnetiska skivor: aluminium- eller plastskivor täckta med ett tunt magnetiskt pulverskikt med en tjocklek av flera mikron. Informationen på skivan är belägen i cirkulära koncentriska banor.

En enhet som tillhandahåller skrivning / läsinformation kallas en körning av information eller enhet. Magnetiska skivor är styva och flexibla, utbytbara och inbyggda i datorns enhet (traditionellt kallade hårddiskar).

Magnetisk princip för inspelning och läsinformation

I enheter på flexibla magnetiska skivor (NGMD) och lagringsenheter på styva magnetiska skivor (HMD) eller hårddiskar är grunden för informationsinspelning baserad på magnetisering av ferromagneter i ett magnetfält, informationslagring baseras på bevarandet av magnetisering, och läsinformation är baserad på fenomenet elektromagnetisk induktion.

I förfarandet för inspelning av information om flexibla och styva magnetiska skivor rör sig huvudhuvudet med en kärna från ett magnetiskt material (låg restmagnetisering) längs det magnetiska skiktet av den magnetiska bäraren (stor återstående magnetisering). Det magnetiska huvudet innefattar sekvenserna av elektriska pulser (sekvenser av logiska enheter och nollor), vilket skapar ett magnetfält i huvudet. Som ett resultat är det konsekvent magnetiserat (logisk enhet) eller inte magnetiserade (logiska noll) element av bärarytan. Vid läsinformation när magnethuvudet är fallet ovanför bärarytan, orsakas de magnetiserade delarna av bäraren i IT-strömpulser (fenomen av elektromagnetisk induktion). Sekvenserna av sådana pulser sänds på en motorväg till datorns RAM.

I avsaknad av starka magnetiska fält och höga temperaturer kan bärelementen behålla sin magnetisering under lång tid (år och årtionden).

Flexibla magnetiska skivor

Fram till nyligen slutfördes persondatorerna med en lagringsenhet på flexibla magnetiska skivor (NGMD), som i prislistor heter FDD. - diskettenhet (diskettenhet). Floppy-skivorna själva kallas disketter. Den vanligaste typen av flexibel disk med en diameter på 3,5 tum (89 mm) rymmer 1,44 MB information.

Den 3,5-tums flexibla skivan med ett magnetiskt skikt som appliceras på det är inneslutet i ett styvt plastkuvert, vilket skyddar disketten från mekanisk skada och damm.

För att komma åt det magnetiska huvudet av läs-skriv till en diskett i sitt plastfodral finns en slits som är stängd med metallventil. Ventilen flyttas automatiskt när disketten är installerad.

I mitten av disketten finns en anordning för att fånga och säkerställa rotation av skivan i plastfodralet. Floppy-skivan är införd i enheten, vilket roterar den med en konstant vinkelhastighet. I det här fallet är det magnetiska huvudet på enheten installerat på en specifik diskkoncentrisk bana (spår) där posten är gjord eller med vilken information läses.

Om sidan av disketten är täckta med ett magnetiskt skikt och på varje sida finns det 80 Koncentriska spår (spår) för datainspelning. Varje spår är sönder 18 Sektorer och i varje sektor kan skriva en datablockstorlek 512 byte.

Vid läsning eller rekordoperation roterar disketten i enheten och läs-skrivhuvudena är installerade på önskat spår och åtkomst till den angivna sektorn.

Hastigheten för inspelning och läsinformation är cirka 50 kb / s. Disketten roterar i enheten med en hastighet av 360 varv / min.

För att bevara information måste flexibla magnetiska skivor skyddas mot exponering för starka magnetfält och uppvärmning, eftersom sådana fysiska effekter kan leda till mediaering av media och förlust av information.

Flexibla skivor är för närvarande ute.

Hårda magnetiska skivor

Lagringsenheten på den hårda magnetiska skivan (HDD) eller, som den kallas oftare, Winchester eller hårddisk ( Hårddisk.), Det är den viktigaste lagringsplatsen i en persondator. I prislistorna anges hårddiskarna som NDD - Hårddisk.(Hårddisk).

Ursprunget av namnet "Winchester" har två versioner. Enligt det första har företaget IWM utvecklat en hårddisk, på vardera sidan, varav 30 MB information kände, och som hade ett kodnamn 3030. Legenden säger att Winchester 3030 Rifle har vunnit väst. Samma avsikter var enhetens utvecklare.

Enligt en annan version inträffade enhetens namn från namnet Winchester i England, där IBM-laboratoriet har utvecklat en flytande huvudteknik för hårddiskar. Tillverkad av denna teknik som läser huvudet på grund av dess aerodynamiska egenskaper, eftersom det ska flytas i luftflödet, vilket bildas genom att snabbt rotera skivan.

Vinschester Det är ett eller flera styvt (aluminium-, keramiska eller glas) skivor placerade på en enda axel belagd med magnetiskt material, som tillsammans med läs-skrivarna, elektroniken och hela mekaniken behövs för att rotera skivorna och placera huvudet på huvuden in i det oavsiktliga hermetiska fallet.

Forted på den elektriska motorspindeln roterar skivor med hög hastighet (7 200 varv per minut), och informationen läses / skrivs av magnetiska huvuden, vars antal motsvarar antalet ytor som används för lagring av information.

Hastigheten för inspelning och läsinformation från hårddiskar är tillräckligt stor - kan nå 300 MB / s.

Kapaciteten hos moderna styva diskar (för november 2010) når 3 000 GB (3 terabyte).

Det finns bärbara hårddiskar - de är installerade inte inuti systemenheten, men är anslutna till en dator via en parallellport eller via USB-port.

I hårddiskar används tillräckligt bräckliga och miniatyrelement (bärplattor, magnetiska huvuden, etc.), för att spara information och prestanda, måste hårddiskar skyddas mot stötar och skarpa förändringar i rumsorientering under drift.

Plastkort

I banksystemet fick plastkort stor distribution. De använder också den magnetiska principen om inspelningsinformation med bankomater, kassaregister i samband med informationsbanksystemet.

Använd två grundläggande metoder för inspelning: frekvensmoduleringsmetoden (FM) och metoden för modifierad VM. I styrenheten (adapter) hos NGMD bearbetas data i binär kod och sänds till NGMD i en sekventiell kod.

Fraktmetod Moduleringar är tvåfrekvens. Vid inspelning i början av klockintervallet flyttas strömmen i mg och riktningen för ytmagnetiseringsändringarna. Växla inspelningsströmmen markerar starten på inspelningscyklerna och används vid läsning för att bilda synkroniseringssignaler.

Metoden har en egendom samosynkonisering. När du spelar in "1" i mitten av klockintervallet är strömmen inverterad och vid inspelning "0" - nr. Vid läsning vid momenten i mitten av klockintervallet bestäms närvaron av en godtycklig polaritetssignal.

Närvaron av en signal vid denna punkt motsvarar "1", och frånvaron är "0".

Formatera inspelningsinformation på flexibel magnetisk disk

Varje spår på disketten är uppdelad i sektorer. Sektorns storlek är den viktigaste egenskapen hos formatet och bestämmer den minsta mängd data som kan spelas in med en I / O-operation. De format som används i NGMD skiljer sig åt i antal sektorer på banan och volymen av en sektor. Det maximala antalet sektorer på banan bestäms av operativsystemet. Sektorer separeras från varandra där informationen inte spelas in. Produkten av antalet vägar på antal sektorer och antalet sidor på disketten bestämmer sin informationsbehållare.

Varje sektor möjliggör fältet Service Information och datafältet. Adressmarkör - Det här är en specialkod som skiljer sig från data och anger sektorn eller datafältet. Huvudnummer Indikerar en av två mg placerade på respektive sidor av disketten. Sektornummer - Det här är den logiska koden för sektorn, som kanske inte sammanfaller med sitt fysiska tal. Sektorlängd Anger storleken på datafältet. Kontrollbyte avsedd

Genomsnittlig åtkomsttid Skivan i millisekunder beräknas vid följande uttryck: var är antalet banor på GMD: s arbetsyta; - tiden för att flytta MG från spåret till spåret; - Tid till lugnt positioneringssystem.

Diskettdesign

Kör på hårda magnetiska skivor (NGMD)

Hård magnetisk disk - Det är en rund metallplatta med en tjocklek av 1,5..2 mm, täckt med ett ferromagnetiskt skikt och ett speciellt skyddsskikt. För att spela in och läsa används båda ytorna på skivan.

Driftsprincip

I enheter på hårddiskar registreras data och läses av Universal Read / Write Heads från ytan av roterande magnetiska skivor, brutna i spår och sektorer (512 byte vardera).

De flesta enheter har två eller tre skivor (vilket gör att du kan spela in på fyra eller sex sidor), men det finns också enheter som innehåller upp till 11 eller flera diskar. Samma typ (lika belägna) spår på alla sidor av skivorna kombineras i cylindern. För varje del av skivan finns ett spår av läs / skrivspår, men alla huvuden är monterade på en delad stång eller ett ställ. Därför kan huvuden inte röra sig oberoende av varandra och flytta endast synkront.

NJD-frekvensen i de första modellerna var 3 600 rpm (dvs 10 gånger mer än i enheten på flexibla skivor), för närvarande ökade frekvensen av rotation av hårddisken till 5 400, 5 600, 6 400, 7 200, 10 000 och Även 15 000 rpm.

Med den normala driften av hårddisken på läs / posthuvudet, rör inte (och ska inte röra!) Skivor. Men när strömmen är avstängd och stoppa skivorna faller de på ytan. Under driften av anordningen mellan huvudet och ytan på den roterande skivan bildas en mycket liten luftclearance (luftkudde). Om dammningen faller i detta gap eller en hjärnskakning kommer att uppstå, kommer huvudet att "kollidera" med skivan. Konsekvenserna av detta kan vara annorlunda - från förlusten av flera databytor före felet av hela enheten. Därför tilldelas de magnetiska skivans ytor i de flesta lagringsenheter och täcks med speciella smörjmedel, vilket gör att enheter kan motstå dagliga "UPS" och "landning" huvuden, liksom allvarligare chocker.

I några av de mest moderna enheterna, i stället för CSS-konstruktionen (kontaktstartstopp), används last / lossningsmekanismen, vilket inte tillåter huvudet att kontakta hårddiskar även när enheten är avstängd. I last / lossningsmekanismen används en lutande panel precis ovanför hårddiskens yttre yta. När enheten är avstängd eller är i strömförbrukningsläget, kommer huvuden till den här panelen. När du slår på elet uppträder upplåsningen av huvuden endast när hårddiskens hastighet når det önskade värdet. Luftflöde skapat när roterande skivor (aerostatiskt lager) låter dig undvika eventuell kontakt mellan huvudet och pappans yta.

Eftersom magnetiska skivpaket finns i tätt stängda höljen och deras reparation inte är anordnad, är tätheten av spåren på dem mycket hög upp till 96 000 eller mer tum (Hitachi Travelstar 80GH). HDA-block (huvuddiskaggregat - blockhuvud och skivor) samlas in i specialverkstäder, i förhållanden med nästan fullständig sterilitet. HDA-tjänsten är engagerad i läsföretag, så reparationen eller bytet av delar i det hermetiska blocket HDA är mycket dyrt.

Datainspelningsmetod för hård magnetisk disk

För inspelning på ZHMD, metoderna för FM, modifierad frekvensmodulering (MCHM) och RLL-metod, i vilken varje databyte omvandlas till en 16-bitars kod.

När MOHM-metoden ökar datasinspelningsdensiteten dubbelt jämfört med VM-metoden. Om den inspelningsbara databiten är enhet, spelas biten av en klockpulsbit inte före den. Om det är skrivet "0", och den föregående biten var "1", är synkroniseringssignalen inte registrerad, som databitarna. Om det finns lite "0" före "0", är synkroniseringssignalen inspelad.

Spår och sektorer

Spår - Detta är en "ring" av data på ena sidan av disken. Skivvägarna är uppdelade i numrerade segment, kallade sektorer.

Antalet sektorer kan vara olika beroende på spårets densitet och typen av enhet. Till exempel kan spåret av flexibla skivor innehålla från 8 till 36 sektorer, och hårddiskspåret är från 380 till 700. Sektorer som skapats med hjälp av standardformateringsprogram har en kapacitet på 512 byte.

Numreringen av sektorer på banan börjar med en enhet, till skillnad från huvud och cylindrar, vars nedräkning hålls från början.

När du formaterar en skiva i början och slutet av varje sektor skapas ytterligare områden för att registrera sina nummer, liksom annan serviceinformation, tack vare vilken regulatorn identifierar sektorns början och slutet. Detta gör att du kan skilja den oformaterade och formaterade diskkapaciteten. Efter formatering minskar diskkapaciteten.

I början av varje sektor är titeln skrivet (eller prefix - prefix del.), enligt vilken start- och sektorsnumret bestäms, och i slutet - slutsats (eller suffix-suffix del.) där checksumet är beläget ( kontrollsumma) krävs för att verifiera dataens integritet.

Formatering av en låg nivå av moderna hårddiskar utförs på fabriken, tillverkaren anger endast diskformatkapaciteten. I varje sektor kan du skriva 512 byte data, men dataområdet är endast en del av sektorn. Varje sektor på skivan upptar vanligtvis 571 byte, varav endast 512 byte ges till data.

För att rensa sektorerna registreras speciella byte-sekvenser ofta i dem. Prefix, suffix och intervaller - Det utrymme som är skillnaden mellan oformaterad och formaterad skivkapacitet och förloras efter formatering.

Den lågformiga formateringsprocessen leder till en sektorsupploppsförskjutning, som ett resultat av vilka sektorer på intilliggande spår som har samma nummer, flyttas i förhållande till varandra. Till exempel är 9-spårssektorn belägen bredvid 8-spårssektorn för nästa spår, som i sin tur är belägen sida vid sida med den 7: e spårsektorn, etc. Det optimala förskjutningsvärdet bestäms av förhållandet mellan skivans rotationshastighet och huvudets radiella hastighet.

Sektoridentifierare (ID) Den består av en cylinder, huvud och sektornummer, liksom CRC-kontrollfältet för att verifiera läsningsnoggrannhets-ID. I de flesta av de sjunde bitkontrollerna används huvudnummerfälten för att markera defekta sektorer under lågnivåformatering eller ytanalys.

Inspelning inklusive intervall Bör vara omedelbart bakom CRC byte; Det säkerställer att informationen i nästa dataområde spelas in korrekt. Dessutom tjänar det till att slutföra analysen av CRC (checksum) på sektorns identifierare.

I datafältet kan du skriva 512 byte information. Det är ett annat CRC-fält för att verifiera korrektheten av datainspelning. I de flesta enheter är storleken på det här fältet två byte, men vissa styrenheter kan fungera med längre fält av felkorrigeringskoder ( Felkorrigeringskod - ESS). Felkorrigeringskoder som spelats in i det här fältet tillåter dig att upptäcka och korrigera vissa fel vid läsning. Effektiviteten av denna operation beror på den valda korrektionsmetoden och egenskaperna hos styrenheten. Närvaron av avstängningsintervallet gör att du kan helt slutföra byte ECC (CRC).

Intervallet mellan posterna är nödvändigt för att försäkra data från nästa sektor från oavsiktlig radering vid skrivning till föregående sektor. Detta kan inträffa om den här formatering av skivan roteras med en frekvens, något mindre än med efterföljande inspelningsoperationer.

Format för inspelning av information på hård magnetisk disk

NGMD använder vanligtvis dataformat med ett fast antal sektorer på spåret (17, 34 eller 52) och med en datamängd i en sektor 512 eller 1024 byte. Sektorer är märkta med en magnetisk markör.

I början av varje sektor indikeras av adressmarkören. I början av identifieraren och datafälten spelas synkroniseringsbyte, vilket tjänar till att synkronisera NGMD-adapterns datavalsschema. Sektorns identifierare innehåller en diskadress i paketet, som presenteras av cylindernummerkoder, huvuden och sektorer. En dessutom introducerade byte av jämförelse och flagga. Jämförelset byte representerar samma antal för varje sektor (identifierareavläsningen utförs). Flaggbyte innehåller flaggan - spårets pekare.

Kontrollbyte spelas in i fältet Identifier en gång när du registrerar identifieraren för sektorn, och i datafältet - varje gång varje ny datainspelning. Kontrollbyte är avsedda att definiera och korrigera läsfel. De vanligaste polynomiska korrigeringskoderna (beror på adapterns kretslängd).

Den genomsnittliga tillgången till information om NJMD är

där TN är den genomsnittliga positioneringstiden;

F - skivans rotationshastighet;

tBM - växellåda.

Bytesperioden beror på styrenhetens tekniska medel och typen av gränssnittet, närvaron av ett inbyggt buffertcacheminne, den koddata som kodar algoritmen och växlingskoefficienten.

Skivformatering

Skilja två typer av diskformatering:

fysisk eller låg nivåformatering;
logisk eller hög nivå formatering.

När du formaterar flexibla skivor med hjälp av en Program Explorer (Windows Explorer) eller DOS-formatkommandon, utförs båda operationerna.

Men för hårddiskar ska dessa operationer utföras separat. Dessutom är det för hårddisken ett tredje steg, vilket utförs mellan de två specificerade formateringsoperationerna, är en diskbrytning till sektioner. Att skapa partitioner är absolut nödvändigt om du tänker använda flera operativsystem på en dator. Fysisk formatering är alltid lika exekverad, oberoende av operativsystemets egenskaper och de högnivåformateringsparametrar för denna eller den logiska skivan tilldelar systemet brevet.

Således utförs formateringen av hårddisken i tre steg.

Låg formatering.
Organisation av partitioner på disken.
Hög nivå formatering.

Lågnivåformatering

I formateringen av den låga nivån på skivbanan är sektorerna uppdelade i sektorer. Samtidigt registreras rubriker och sektors slutsatser (prefix och suffix), såväl som intervaller mellan sektorer och spår. Dataområdet för varje sektor är fylld med fiktiva värderingar eller speciella testdatasatser.

I de första kontrollerna ST-506/412 Vid inspelning med metod MFM. Spåren var uppdelade i 17 sektorer, och i styrenheter av samma typ, men med Rll -Coding antalet sektorer ökade till 26. I Drives Esdi Spåret innehåller 32 eller flera sektorer. I IDE-enheter är styrenheterna inbyggda, och, beroende på deras typ, varierar antalet sektorer inom 17-700 eller mer. SCSI-enheter är IDE-enheter med en integrerad SCSI-bussadapter (regulatorn är också inbyggd), så antalet sektorer på banan kan vara helt godtyckliga och beror bara på den typ av den installerade styrenheten.

Nästan alla IDE och SCSI-enheter använder den så kallade zonrekordet med ett varierande antal sektorer på banan. Spår, mer raderade från mitten och därmed och längre innehåller ett större antal sektorer än nära centrum. Ett av sätten att öka hårddiskens kapacitet är separationen av externa cylindrar till ett större antal sektorer jämfört med interna cylindrar. Teoretiskt kan de externa cylindrarna innehålla mer data, eftersom de har en större omkretslängd.

I enheter som inte använder zoninspelningsmetoden innehåller varje cylinder samma mängd data, trots det faktum att längden på de yttre cylindrarna kan vara dubbelt så mycket som intern. Detta leder till en irrationell användning av lagringskapaciteten, eftersom bäraren måste säkerställa tillförlitlig lagring av data som är registrerade med samma densitet som i de inre cylindrarna. I händelse av att antalet sektorer per spår är fixerat, eftersom det händer när man använder tidigare styrenheter, bestäms lagringskapaciteten av densiteten hos posten (kortaste) spåret.

Under zonrekordet är cylindrarna uppdelade i grupper, vilka kallas zoner, och som spårets väg justeras till utsidan är spåret uppdelat i ett ökande antal sektorer. I alla cylindrar som tillhör samma zon är antalet sektorer på spåren detsamma. Det möjliga antalet zoner beror på typen av enhet; I de flesta enheter finns det 10 eller mer. Hastigheten för datautbyte med enheten kan variera och beror på den zon i vilken huvuden är belägna vid en viss punkt. Detta händer eftersom sektorerna i de yttre zonerna är större, och skivans vinkelhastighet är konstant (dvs den linjära hastigheten på rörliga sektorer i förhållande till huvudet när du läser och skriver data på de yttre spåren är högre än på inre).

Vid användning av zoninspelningsmetoden innehåller varje yta på skivan redan 545,63 sektorer på banan. Om du inte använder zoninspelningsmetoden kommer varje spår begränsat till 360 sektorer. Att vinna när du använder zoninspelningsmetoden är cirka 52%.

Var uppmärksam på skillnaderna i datahastigheten för varje zon. Eftersom spindelhastigheten är 7 200 varv per minut utförs en tur i 1/120 sekunder eller 8,33 millisekunder. Banorna i ytterzonen (noll) har en dataöverföringshastighet av 44,24 MB / s, och i den inre zonen (15) - endast 22,12 MB / s. Den genomsnittliga dataöverföringshastigheten är 33,52 MB / s.

Organisation av partitioner på disken

Sektioner som skapats på hårddisken ger stöd för olika filsystem, som var och en är placerade på en viss skivavdelning.

I varje filsystem används en specifik metod som gör att du kan distribuera det utrymme som upptas av filen, med logiska element som kallas kluster eller enstaka minnesblock. På hårddisken kan det vara från en till fyra partitioner, som var och en stöder ett filsystem av någon eller flera typer. För närvarande använder PC-kompatibla operativsystem tre typer av filsystem.

Fett (Fil Allocation Table - File Placering Table). Detta är ett standardfilsystem för DOS, Windows 9X och Windows NT. I fettsektionerna under DOS är den tillåtna längden på filnamnen 11 tecken (8 tecken i själva verket och 3 expansionssymbol) och volymen på volymen (logisk disk) är upp till 2 GB. Under Windows 9X / Windows NT 4.0 och ovan är den tillåtna längden på filnamnen 255 tecken.

Med hjälp av fdisk-programmet kan du bara skapa två fysiska fettsektioner på hårddisken - huvud och valfria, och i det extra avsnittet kan du skapa upp till 25 logiska volymer. Partition Magic-programmet kan skapa fyra större sektioner eller tre huvud och en valfri.

FAT32 (Fil Allocation Table, 32-bitars - 32-bitars filplaceringstabell). Används från Windows 95 OSR2 (OEM Service Release 2), Windows 98 och Windows 2000. 32-bitars siffror motsvarar fett 32-tabellerna. Med en sådan filstruktur kan volymen på volymen (logisk disk) nå 2 TB (2 048 GB).

NTFS (Windows NT-filsystem - Windows NT-filsystem). Windows NT / 2000 / XP / 2003 är tillgängligt. Längden på filnamnen kan nå 256 tecken, är partitionsstorleken (teoretiskt) 16 EVT (16 ^ 1018 byte). NTFS ger ytterligare funktioner som inte tillhandahålls av andra filsystem, till exempel säkerhetsanläggningar.

Efter att ha skapat partitioner måste du formatera en hög nivå med operativsystemverktygen.

Formatera hög nivå

När man formaterar en hög nivå skapar operativsystemet strukturer för att fungera med filer och data. I varje sektion (logisk disk) är lastsektorn i volymen inmatad (volymen Boot sektor - VBS), två kopior av filplaceringsbordet (fett) och rotkatalog ( Rotkatalog.). Med hjälp av dessa datastrukturer distribuerar operativsystemet diskutrymme, spårar platsen för filerna och till och med "bypass", för att undvika problem, defekta områden på disken. I huvudsak är högnivåformatering inte så mycket formatering som att skapa ett skivbordsinnehåll och filplaceringsbord.