Типы дисковых накопителей доклад

Обновлено: 01.06.2024

Технологии хранения данных активно совершенствуются со времен появления первых компьютеров. Еще вчера мы пользовались 1,44-мегабайтными дискетами, а сегодня в продаже можно найти 256-гигабатные флеш-накопители. А ведь это далеко не предел. Пока инженеры трудятся над созданием новых, более прогрессивных носителей информации, мы вспоминаем, как повлияли на компьютерную индустрию перфокарты, магнитные ленты и форматы CD и DVD.

С древнейших времен люди искали способы записи и хранения различной информации. Сначала они рисовали на скалах и глине. Затем появился пергамент, а позже — бумага. В XX веке с появлением первых компьютеров хранить информацию стало легче, но эволюция носителей информации лишь ускорилась. Казалось бы, еще вчера мы записывали нужные нам файлы на дискеты. А сегодня мы уже пользуемся 256-гигабайтными флешками! В общем, развитие технологий хранения информации не стоит на месте. Поэтому в этот раз мы вспоминаем, с чего же началась история компьютерных носителей информации, и расскажем о том, каких результатов добилась индустрия к концу XX века.

В таком виде сохраняли информацию в былые времена

Станок Жаккара. Перфокарты

История носителей информации берет свое начало в начале XIX века. Причем в роли прародителя запоминающих устройств выступает — кто бы мог подумать! — ткацкий станок. Автором первого изобретения в области хранения данных стал французский изобретатель Жозеф Мари Жаккар. Долгое время он работал со станками в качестве подмастерья, ткача и наладчика, поэтому богатый опыт значительно помог ему в дальнейшей изобретательской деятельности. Итак, в чем же заключалась инновационная идея Жаккара? Несмотря на то, что производство ткани в то время являлось довольно сложным процессом, по своей сути оно представляло собой постоянное повторение одних и тех же действий. Жаккар пришел к выводу, что этот процесс можно автоматизировать.

Жозеф Мари Жаккар — создатель ткацкого станка, использующего перфокарты

Французский изобретатель придумал такую систему, которая использовала в своей работе специальные твердые пластины с отверстиями. Они и являлись первыми в мире перфокартами. Прежде подобные пластины использовались в станках Вокансона и Бушона, однако эти устройства были слишком дороги в производстве и по этой причине так и не прижились. В своей же разработке Жаккар учел все недостатки этих аппаратов. В пластинах было увеличено количество рядов отверстий, что обеспечило обработку большего числа нитей, а, следовательно, и повышение производительности станка. Кроме этого, был значительно упрощен процесс подачи пластин в считывающее устройство — набор щупов, связанных со стержнями нитей. При проходе пластины щупы проваливались в отверстия, поднимая вверх соответствующие нити и образуя основные перекрытия в ткани. Таким образом, определенная комбинация отверстий на пластине позволяла создать ткань с нужным узором.

Ткацкий станок Жаккара

Первый автоматизированный станок Жаккар создал в 1801 году и на протяжении еще нескольких лет дорабатывал его. За свои достижения изобретатель получил пенсию в 3000 франков и одобрение Наполеона. Однако ни сам Жаккар, ни французский император не имели ни малейшего понятия, насколько важным станет это изобретение в будущем.

В 30-х годах XIX века на разработанные Жаккаром перфокарты обратил внимание английский математик Чарльз Бэббидж. В то время ученый ум трудился над созданием аналитической машины и решил использовать в ее конструкции перфокарты. Для этого англичанин даже совершил путешествие во Францию с целью подробно изучить станки Жаккара. Увы, но из-за низкого уровня технологий и недостатка финансовых средств аналитическая машина Бэббиджа так и не увидела свет. Тем не менее, ее конструкция стала впоследствии прообразом современных компьютеров.

Кроме этого, перфокарты использовались в табуляторе, разработанном в 1890 году Германом Холлеритом. Табулятор являлся механизмом для обработки статистических данных и использовался на благо Бюро переписи населения США. Кстати, созданная Холлеритом компания Tabulating Machine Company в конечном итоге была переименована в International Business Machines (IBM). На протяжении нескольких десятков лет IBM развивала и продвигала технологию перфокарт. В середине XX века они использовались повсеместно, получив особенно широкое распространение в компьютерной технике и различных станках. Закат эпохи перфокарт пришелся на 1980-е годы, когда на смену им пришли более совершенные магнитные носители информации. Интересно, что отдел исследования перфокарт компании IBM существовал вплоть до 2000-х годов. Например, в 2002 году в IBM изучали создание перфокарты размером с почтовую марку, которая могла бы содержать до 25 миллионов страниц информации.

Магнитные диски

Магнитная лента использовалась в компьютере UNIVAC-I

Впервые магнитная лента была применена в коммерческом компьютере UNIVAC-I, выпущенном в 1951 году. Кстати, его первый экземпляр попал в то же самое Бюро переписи населения США. Магнитная пленка, используемая в UNIVAC-I, была намного более емкой, нежели перфокарты. Ее объем равнялся емкости десяти тысяч перфокарт, то есть он составлял примерно 1 Мбайт.

Развитие технологии магнитных лент продолжалось до 1980-х годов. В течение этого времени подобные накопители использовались в основном в мейнфреймах и мини-компьютерах. Ну а с 80-х годов магнитная лента использовалась лишь для резервного хранения данных. Этому способствовало то, что ленточные картриджи оставались надежным и очень дешевым носителем информации. Но даже несмотря на эти преимущества, к концу 2000-х годов специалисты предрекали конец эпохи магнитных лент — цены на жесткие диски продолжали падать. Вдобавок они предлагали высокую плотность записи. Начиная с 2008 года, рынок ленточных накопителей уменьшался примерно на 14% в год, и даже ярые сторонники технологии признавали, что у нее нет шансов на выживание. Однако ситуация резко изменилась в 2011 году. В Таиланде произошло наводнение, продолжавшееся, по официальным данным, 175 дней. В результате наводнения было затоплено несколько индустриальных зон, где были расположены заводы по производству жестких дисков таких компаний, как Seagate, Western Digital и Toshiba. Как итог, цены на продукцию возросли на 60%, а объемы производства упали. Так магнитная лента получила вторую жизнь.

Магнитная лента IBM

Стоит отметить, что ленточные накопители, как правило, используются в тех сферах, где необходимо хранить очень большое количество информации. Например, в каких-либо крупных исследованиях. Так, магнитную ленту используют для записи результатов исследований на Большом адронном коллайдере. О преимуществах технологии в свое время рассказывал Альберто Пейс (Alberto Pace) — глава подразделения обработки и хранения данных CERN. Он отметил, что магнитная лента имеет четыре основных преимущества над жесткими дисками. Прежде всего, это скорость. Несмотря на то, что специализированному роботу требуется до 40 секунд, чтобы выбрать нужную кассету и вставить ее в считыватель, чтение данных из ленты происходит в четыре раза быстрее, чем с жесткого диска. Еще одним преимуществом магнитной ленты, по словам Пейса, является ее надежность. Если она рвётся, то ее можно легко склеить. В этом случае теряется лишь несколько сотен мегабайт данных. Когда выходит из строя жесткий диск, теряются абсолютно все данные. Глава подразделения CERN привел некоторые статистические данные, касающиеся надежности устройств. Так, в среднем за год в CERN из 100 петабайт данных, хранящихся на магнитных лентах, теряется лишь несколько сотен мегабайт. На жестких дисках располагается около 50 петабайт информации, и каждый год организация теряет до нескольких сотен терабайт в результате неисправностей HDD. Третьим преимуществом магнитной ленты является ее энергоэффективность, а точнее, экономичность. Сами ленты хранятся в неактивном состоянии, следовательно, они не потребляют энергию. Наконец, четвертое — это безопасность. Если злоумышленники получат доступ к жестким дискам, то они смогут уничтожить всю информацию за считанные минуты. В случае с магнитными лентами на это может уйти не один год.

Хранилище магнитных лент в CERN

Еще на два преимущества ленточных накопителей указал Эвангелос Элефтеро — руководитель отдела технологий хранения данных исследовательской лаборатории IBM в Цюрихе. Он отметил, что магнитные ленты все еще дешевле, чем жесткие диски. 1 Гбайт HDD стоит примерно 10 центов, тогда как стоимость аналогичной емкости магнитной ленты оценивается в 4 цента. Также Элефтеро обратил внимание на долговечность лент. Такой накопитель будет служить верой и правдой даже через 30 лет, в то время как рабочий цикл жесткого диска составляет всего 5 лет.

Тем не менее, стоит понимать, что магнитные ленты уже никогда не будут использоваться как единственная система хранения данных. Они занимают важное место в иерархической структуре хранения информации, но не являются (и не будут) ее основным звеном.

Дискеты

По своей конструкции дискета представляла собой диск из полимерных материалов, на который наносилось магнитное покрытие. Пластиковый кожух имел несколько отверстий. Центральное предназначалось для шпинделя дисковода, малое отверстие являлось индексным, то есть позволяло определить начало сектора. Наконец, через прямоугольное отверстие с закругленными углами магнитные головки дисковода работали непосредственно с диском.

Виды и характеристика дисковых накопителей информации. Общее в строении всех оптических носителей. Разница в ёмкости разных форматов. Технология Blu-ray, предусматривающая применение синего лазера для считывания информации. Накопители на гибких дисках.

Рубрика	Программирование, компьютеры и кибернетика
Вид	реферат
Язык	русский
Дата добавления	13.03.2015
Размер файла	20,0 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Эти устройства, впервые появившиеся в персональных компьютерах 15 лет назад, до сих пор остаются практически непременным атрибутом любого ПК, несмотря на то, что емкость носителя, его надежность и скорость записи-чтения этих накопителей по современным понятиям просто смешны. Такое удивительное долголетие еще раз подтверждает первостепенную важность того, чтобы носитель, записанный на одном ПК, мог быть считан практически на любом другом. Не последнюю роль играют и цены: по стоимости накопителя (примерно 10 долл.) и носителя (менее 0, 2 долл.) НГМД нет равных.

Накопители Zip, LS-120, Jazи др. Теперь уже можно с уверенностью сказать, что попытки компаний lomega и Imation вытеснить из мира ПК 3,5-дюймовый флоппи-дисковод окончились неудачей. Выпущенный Iomega в 1995 г. накопитель Zip использует 3,5-дюймовый гибкий магнитный носитель, похожий на обычную дискету. Скорость вращения носителя -- 3000 об./мин, емкость -- 94 Мбайт (обозначался - 100). Позже появились устройства и диски Zip250, а недавно объявлены Zip750. Эти устройства совместимы “сверху вниз“, а Zip 100, даже, успел распространиться, в основном, в издательских компаниях. Учитывая высокие скорости обмена информацией между носителями и ПК (благодаря высокой скорости вращения и использованию эффекта Бернулли, прижимающего носитель к головке, удалось достичь скоростей передачи данных порядка 1,5 Мбайт/с и времен доступа около 30 мс ), Iomega надеется потеснить CD-RW, но, видимо, это утопия. Основной недостаток этих носителей, как, впрочем, и большинства здесь описываемых, их малое распространение - это затрудняет их использование для обмена информацией между разными ПК.

Виды и характеристика дисковых устройств

Накопители на дисках весьма разнообразны

· накопители на гибких магнитных дисках (НГМД), иначе, на флоппи-дисках или на дискетах;

· накопители на сменных, жестких магнитных дисках, использующие эффект Бернулли;

· накопители на флоптических дисках, иначе, floptical-накопители;

· накопители сверхвысокой плотности записи, иначе, VHD-накопители;

· накопители на оптических компакт-дисках CD-ROM (CompactDisk ROM)

· накопители на оптических дисках типа CC WORM (ContinuousCompositeWriteOnceReadMany - однократная запись - многократное чтение);

· накопители на магнитооптических дисках (НМОД) и др.

Накопители на жестких магнитных дисках.

В этих накопителях один или несколько жестких дисков, изготовленных из сплавов алюминия или из керамики и покрытых ферролаком, вместе с блоком магнитных головок считывания/ записи помещены в герметически закрытый корпус. Емкость этих накопителей благодаря чрезвычайно плотной записи, получаемой в таких несъемных конструкциях, достигает несколько тысяч мегабайт; быстродействие их также значительно более высокое, нежели у НГМД. Максимальные значения на 1995 год:

· емкость 5000 Мбайт (стандарт емкости на 1995 г.- 850 Мбайт);

· скорость вращения 7200 об./мин;

· время доступа - 6 мс;

· трансфер - 11 Мбайт/с.

НЖМД весьма разнообразны. Диаметр дисков чаще всего 3,5" (89 мм), но есть и другие, в частности 5,25" (133 мм) и 1,8" (45 мм). Наиболее распространенная высота корпуса дисковода 25 мм у настольных ПК, 41 мм - у машин-серверов, 12 мм - у портативных ПК и др. В персональном компьютере имеется обычно один, реже несколько накопителей на жестких магнитных дисках. Однако в MS DOS (MicrosoftDiskOperationSystem - дисковая операционная система фирмы Microsoft) программными средствами один физический диск может быть разделен на несколько “ логических” дисков; тем самым имитируется несколько НМД на одном накопителе.

Накопители на гибких магнитных дисках.

На гибком магнитном диске (дискете) магнитный слой наносится на гибкую основу. Используемые в ПК ГМД имеют форм-фактор 5,25" и 3,5". Емкость ГМД колеблется в пределах от 180 Кбайт до 2,88 Мбайт. ГМД диаметром 5,25 дюйма помещается в плотный гибкий конверт, диаметром 3,5 дюйма - пластмассовую кассету для защиты от пыли и механических повреждений. Каждую новую дискету, в начале работы с ней, следует отформатировать. Форматирование дискеты - это создание структуры записи информации на ее поверхности: разметка дорожек, секторов, записи маркеров и другой служебной информации.

Оптические диски дисковый накопитель информация

Несмотря на бурное развитие флеш-носителей, оптические диски ещё продолжают своё спокойное существование и бурное использование. Действительно, трудно себе представить витрину того же музыкального или игрового магазина, на которой вместо коробок с дисками будут находиться USB-флешки с записанными на них фильмами, играми и музыкой.

Отчасти поэтому, в компьютерном мире существует огромное количество программ для работы с оптическими дисками и приводами. Они позволяют пользователю записывать на диски и копировать с дисков всевозможную информацию, создавать загрузочные системные диски, делать резервное копирование и восстановление файловой системы компьютера, создавать и прожигать образы дисков и многое другое.

Оптический диск -- собирательное название для носителей информации, выполненных в виде дисков, чтение с которых ведётся с помощью оптического излучения. Программное обеспечение для записи оптических дисков используется для записи информации пользователя на оптические диски. Эмулятор оптических дисководов -- компьютерная программа позволяющая создать виртуальный оптический дисковод CD, DVD, HD-DVD, Blu-ray на персональном компьютере. Образ оптического диска -- компьютерный файл, содержащий в себе всю информацию и структуру оптического диска.

Запись музыки и фильмов на оптические диски стала для нас уже совершенно обыденным занятием, примерно настолько, насколько двадцать лет назад распространена была запись аудио- и видеокассет на магнитных носителях. Но, наверняка, многие до сих пор не знают, как же всё-таки устроены CD, DVD, Blu-ray диски, как происходит запись информации на них и чем они отличаются.

Однако в строении всех оптических носителей есть общие черты, о которых мы расскажем чуть ниже.

Основу любого оптического диска составляет прозрачная бесцветная подложка, изготовленная из поликарбоната. Толщина подложки может быть различной у разных типов носителей. Так, наибольшую толщину в 1,2 мм имеет подложка CD-R диска, у DVD-R она в два раза тоньше, а у Blu-ray толщина слоя составляет всего 0,1 мм.

Далее, за рабочим слоем, следует отражающий слой, который, как следует из названия, отражает луч лазера на считывающее устройство DVD или Blu-ray - привода. Сейчас чаще всего его изготавливают из алюминия. Первые же оптические диски имели отражающий слой, изготовленный из золота, что в значительной степени обуславливало их высокую стоимость.

Затем, на отражающий слой наносится защитный лаковый слой и этикетка, которая есть не что иное, как тонкий слой лака, способный хорошо впитывать влагу, в результате чего, надписи, нанесённые на этот слой, быстро высыхают. У DVD - дисков вместо отражающего слоя снова идёт подложка.

Технология Blu-ray предусматривает применение синего лазера для считывания информации. Длина волны синего лазера составляет всего 405 Нм, что значительно меньше длины волны красного лазера, используемого в технологиях CD и DVD. Этим обусловлена и повышенная ёмкость Blu-ray - дисков. В однослойном варианте она составляет 25 Гб, а двухслойные диски, соответственно, имеют в два раза большую ёмкость.

Подобные документы

Внутреннее устройство большинства дисковых накопителей. Форматирование жесткого магнитного диска (винчестера). Физическая архитектура и логическая структура дисковых накопителей. Функции файловой системы. Физические и логические параметры жестких дисков.

реферат [825,7 K], добавлен 19.02.2011

Характеристика внешней памяти компьютера. Виды памяти компьютера и накопителей. Классификация запоминающих устройств. Обзор внешних магнитных носителей: накопители прямого доступа, на жестких магнитных дисках, на оптических дисках и карты памяти.

курсовая работа [88,6 K], добавлен 27.02.2015

Сравнительный анализ и оценка характеристик накопителей на гибких и жестких магнитных дисках. Физическое устройство, организация записи информации. Физическая и логическая организация данных, адаптеры и интерфейсы. Перспективные технологии производства.

дипломная работа [2,4 M], добавлен 16.04.2014

Накопитель на гибких магнитных дисках. Сменные носители информации. Устройство накопителя для гибких магнитных дисков. Доступ к информации, записанной в одном цилиндре. Технические характеристики дискеты. Накопители на жестком диске и их устройство.

презентация [229,4 K], добавлен 13.08.2013

Дисковые устройства ПК. Виды и характеристика. Сравнительные характеристики дисковых накопителей. Флэш-диски. EXCEL. Форматирование ячеек. Шрифты и форматирование текста. Форматирование числовых данных в ячейках. Применение условного форматирования.

контрольная работа [44,9 K], добавлен 17.01.2008

Отображение текстовой или графической информации на компьютере. Ввод данных и управление различными объектами операционной системы. Внешние и внутренние устройства. Устройства записи-считывания информации на гибких магнитных и жёстких магнитных дисках.

презентация [509,8 K], добавлен 23.02.2015

Накопители на жестких магнитных дисках. Винчестеры с интерфейсом Serial ATA. Магнитные дисковые накопители. Приводы для чтения CD-ROM (компакт-дисков). Возможные варианты загрузки диска в привод. Флэш-память, основные ее преимущества перед дискетами.

В современном мире, люди всё больше при выполнении разного рода задач используют компьютеры. Однако, при решении задач компьютеру необходимо где-то хранить данные, а также где-то фиксировать результаты решений. И этим элементам является–жёсткий диск. Он является важным компонентом любого компьютера.

На сегодняшней день жёсткие диски имеют большое распространение, но относительно недавно о них было известно не многим. Внешний вид современных жёстких дисков значительно отличается от их прародителей.

Кто же первым открыл человечеству технологию этих устройств?

Об этом вы узнаете из этой статьи!

История появления жесткого диска.

В истории многие открытия великих изобретений и технологий, были совершены благодаря нестандартному мышлению, желанию и настойчивости их изобретателей. Разработка технологии жёсткого диска не стала исключением.

Появлением первого жёсткого диска, мир обязан школьному учителю– Рею Джонсону. Стремясь ускорить процесс проверки тестов своих учеников, он сам изобрел и сконструировал машину, которая помогла автоматизировать этот процесс. Сарафанное радио не заставило себя долго ждать: большая компания IBM (компания производящая программное обеспечение) заметила его разработку. Самого изобретателя компания приняла в свой штат на должность инженера. И вот спустя годы, Джонсону предложили открыть собственную лабораторию, которая занималась бы исследованием и развитием технологий записи и хранения данных.

Получив разрешение на создание лаборатории, первое что сделал Рей – арендовал здание для лаборатории на 5 лет в г. Сан Хосе (США, штат Калифорния). Прекрасно понимая, чем ему нужно будет занимается и какие ресурсы ему понадобится, Рей начал оборудовать лабораторию и набирать специалистов.

Прошло три месяца и штат Рея составлял уже 30 сотрудников. По мере продвижения исследований команда занималась решением разного рода задач. Одним из прорывных проектов того времени была попытка создания матричного принтера и создание часов способных фиксировать время прибытия и ухода сотрудника с работы.

Последующему развитию жёстких дисков, способствовало использования в научных исследованиях магнитных систем для хранения информации. Изобретатели проводили эксперименты с возможными носителями разной формы, материала, характеристики. После множества экспериментов с носителями и допущенных ошибок, команда Рея пришла к тому что идеальной формой и материалом был— дисковый магнитный накопитель. Накопитель позволял вместить больше данных, обеспечивал простой доступ за счет вращения диска.

В ходе разработок требовалось расширять штат сотрудников, и в 1953 году команду Рея пополнили шесть профессиональных инженеров, которые до этого занимались разработкой системы автоматической обработки данных. В этом же году вооруженные силы США делают заказ на устройство, способное быстро записывать и считывать данные. Исследователи еще точно не определились с материалом и технологиями, но в тоже время ими был создан первый жесткий диск(винчестер)—IBM 350.

На доработки технологии производства, решений ряда технических вопросов, у команды ушло два года. И уже 1955 году компания IBM заявила, что в исследовательской лаборатории в Сан Хосе разработана технология хранения данных на магнитных дисках.

В сентябре 1956 года компания IBM представила миру первый жёсткий диск IBM 350 Disk Storage Unit. Он имел очень внушительные размеры по сравнению с современными жёсткими дисками:

1,5 м высота;
1,7 м толщина;
0,74 м ширина.

Вес же доходил практически до тонны: 971 кг! Винчестер состоял из 50 дисков диаметром 61 см, покрытые специально разработанной краской с большим количеством ферро-магнитного вещества. Во время работы жёсткого диска, скорость вращения дисков составляла 1200 оборотов в минуту, а общий объём хранимой информации составлял 3.5 Мб (Мегабайта), это был на тот момент просто прорыв!

Принцип работы жёсткого диска.

Основной принцип работы жёсткого диска, очень схож с работой обыкновенного проигрывателя грампластинок.В основах записи и считывания информации лежат законы физики магнетизма, сформулированные ещё Фарадеем и Максвеллом. При работе жёсткого диска возникают следующие процессы: появляющееся внешнее магнитное поле оказывает влияние на собственное магнитное поле, которое в свою очередь ориентируется вдоль магнитных линий, при прекращении воздействия на пластинах остаются зоны остаточной намагниченности, в которых и сохраняется информация, которая раньше содержалась в основном поле.

В корпусе находится от одной до нескольких пластин, насаженных на общую ось и имеющих считывающие головки. Пластины изготавливаются из алюминия, латуни. керамики или стекла. Для записи используются обе поверхности диска. Скорость вращение пластин, может составлять от 3600 до 7200 об/мин, за перемещение головок отвечают два электрических двигателя.

Информация во время работы жёсткого диска записывается, в определенные локации, называемые секторами, которые расположены на концентрических дорожках или треках. Размер одного сектора, принятый за единый стандарт во всем мире, составляет 512 байт. В свою очередь секторы делятся на кластеры, представляющие собой последовательности рядом находящихся секторов. Особенность принципа работы жёсткого диска в этом отношении заключается в том, что обмен информацией производится целыми кластерами (целым числом цепочек секторов).

На сегодняшней день существует три метода записи данных на жёстком диске:

Типы жёстких дисков.

На сегодняшний день существует два лидирующих основных типа жёстких дисков: HDD,SSD. В то время как первый тип имеет в себе механические элементы для записи/считывания данных, другой же напротив их лишён. Из-за этой особенности формфакторы существенно отличаются. Всё большее количество пользователей отдают предпочтение SSD-накопителям, из-за ощутимого ряда приемуществ:

Выпускаемые накопители информации представляют собой гамму запоминающих устройств с различным принципом действия физическими и технически-эксплуатационными характеристиками. Основным свойством и назначением накопителей информации является ее хранение и воспроизведение. Запоминающие устройства принято делить на виды и категории в связи с их принципами функционирования, эксплуатационно-техническими, физическими, программными и др. характеристиками. Так, например, по принципам функционирования различают следующие виды устройств:

Каждый тип устройств организован на основе соответствующей технологии хранения/воспроизведения/записи цифровой информации. Поэтому, в связи с видом и техническим исполнением носителя информации различают: электронные, дисковые и ленточные устройства. Обратим особое внимание на дисковые магнитные накопители – накопители на жестких и гибких магнитных дисках.

Магнитные дисковые накопители.

Принцип работы магнитных запоминающих устройств основаны на способах хранения информации с использованием магнитных свойств материалов. Как правило, магнитные запоминающие устройства состоят из собственно устройств чтения/записи информации и магнитного носителя, на который, непосредственно, осуществляется запись и с которого считывается информация. Магнитные запоминающие устройства принято делить на виды в связи с исполнением, физико-техническими характеристиками носителя информации и т.д.. Наиболее часто различают два типа устройств:

и ленточные устройства.

Общая технология магнитных запоминающих устройств состоит в намагничивании переменным магнитным полем участков носителя и считывания информации, закодированной как области переменной намагниченности. Дисковые носители, как правило, намагничиваются вдоль концентрических полей – дорожек, расположенных по всей плоскости дискоидального вращающегося носителя. Запись производится в цифровом коде. Намагничивание достигается за счет создания переменного магнитного поля при помощи головок чтения/записи. Головки представляют собой два или более магнитных управляемых контура с сердечниками, на обмотки которых подается переменное напряжение. Изменение полярности напряжения вызывает изменение направления линий магнитной индукции магнитного поля и, при намагничивании носителя, означает смену значения бита информации с 1 на 0 или с 0 на 1.

Дисковые устройства делят на два типа:

гибкие (Floppy Disk)

и жесткие (Hard Disk).

Основным свойством дисковых магнитных устройств является запись информации на носитель на концентрические замкнутые дорожки с использованием физического и логического цифрового кодирования информации. Плоский дисковый носитель вращается в процессе чтения/записи, чем и обеспечивается обслуживание всей концентрической дорожки, чтение и запись осуществляется при помощи магнитных головок чтения/записи, которые позиционируют по радиусу носителя с одной дорожки на другую. Дисковые устройства, как правило, используют метод записи называемый методом без возвращения к нулю с инверсией (Not Return Zero – NRZ). Запись по методуNRZосуществляется путем изменения направления тока подмагничивания в обмотках головок чтения/записи, вызывающее обратное изменение полярности намагниченности сердечников магнитных головок и соответственно попеременное намагничивание участков носителя вдоль концентрических дорожек с течением времени и продвижением по окружности носителя. При этом, совершенно неважно, происходит ли перемена магнитного потока от положительного направления к отрицательному или обратно, важен только сам факт перемены полярности.

Для записи информации, как правило, используют различные методы кодирования информации, но все они предполагают использование в качестве информационного источника не само направление линий магнитной индукции элементарной намагниченной точки носителя, а изменение направления индукции в процессе продвижения по носителю вдоль концентрической дорожки с течением времени. Такой принцип требует жесткой синхронизации потока бит, что и достигается методами кодирования. Методы кодирования данных не влияют на перемены направления потока, а лишь задают последовательность их распределения во времени (способ синхронизации потока данных), так, чтобы, при считывании, эта последовательность могла быть преобразована к исходным данным.

Накопители на жестких дисках объединяют в одном корпусе носитель (носители) и устройство чтения/записи, а также, нередко, и интерфейсную часть, называемую собственно контроллером жесткого диска. Типичной конструкцией жесткого диска является исполнение в виде одного устройства - камеры, внутри которой находится один или более дисковых носителей насаженных на один шпиндель и блок головок чтения/записи с их общим приводящим механизмом. Обычно, рядом с камерой носителей и головок располагаются схемы управления головками, дисками и, часто, интерфейсная часть и/или контроллер. На интерфейсной карте устройства располагается собственно интерфейс дискового устройства, а контроллер с его интерфейсом располагается на самом устройстве. С интерфейсным адаптером схемы накопителя соединяются при помощи комплекта шлейфов.

Информация заносится на концентрические дорожки, равномерно распределенные по всему носителю. В случае большего, чем один диск, числа носителей все дорожки, находящиеся одна под другой, называются цилиндром. Операции чтения/записи производятся подряд над всеми дорожками цилиндра, после чего головки перемещаются на новую позицию.

Герметичная камера предохраняет носители не только от проникновения механических частиц пыли, но и от воздействия электромагнитных полей. Необходимо заметить, что камера не является абсолютно герметичной т.к. соединяется с окружающей атмосферой при помощи специального фильтра, уравнивающего давление внутри и снаружи камеры. Однако, воздух внутри камеры максимально очищен от пыли, т.к. малейшие частички могут привести к порче магнитного покрытия дисков и потере данных и работоспособности устройства.

Диски вращаются постоянно, а скорость вращения носителей довольно высокая (от 4500 до 10000 об/мин и выше), что обеспечивает высокую скорость чтения/записи. По величине диаметра носителя чаще других производятся 5.25, 3.14, 2.3 дюймовые диски. На диаметр носителей несменных жестких дисков не накладывается никакого ограничения со стороны совместимости и переносимости носителя, за исключением форм-факторов корпуса ПК, поэтому, производители выбирают его согласно собственным соображениям.

Читайте также: