Подготовьте сообщение о существующих видах нжмд

Обновлено: 03.07.2024

1. НЖМД и НГМД: характеристика, назначение, размещение
информации на дисках, форматирование. 3
2. MS Excel: работа с базами данных, организация списков и правила их формирования. 18
3.Практическое задание. 26
Список литературы.

Работа содержит 1 файл

Интерфейсный блок обеспечивает сопряжение электроники жёсткого диска с остальной системой.

Блок ПЗУ хранит управляющие программы для блоков управления и цифровой обработки сигнала, а также служебную информацию винчестера.

Буферная память сглаживает разницу скоростей интерфейсной части и накопителя (используется быстродействующая статическая память ). Увеличение размера буферной памяти в некоторых случаях позволяет увеличить скорость работы накопителя.

Блок цифровой обработки сигнала осуществляет очистку считанного аналогового сигнала и его декодирование (извлечение цифровой информации). Для цифровой обработки применяются различные методы, например метод PRML (Partial Response Maximum Likelihood — максимальное правдоподобие при неполном отклике). Осуществляется сравнении принятого сигнала с образцами. При этом выбирается образец наиболее похожий по форме и временным характеристикам с декодируемым сигналом.

Технологии записи данных

Принцип работы жёстких дисков похож на работу магнитофонов. Рабочая поверхность диска движется относительно считывающей головки (например, в виде катушки индуктивности с зазором в магнитопроводе ). При подаче переменного электрического тока (при записи) на катушку головки, возникающее переменное магнитное поле из зазора головки воздействует на ферромагнетик поверхности диска и изменяет направление вектора намагниченности доменов в зависимости от величины сигнала. При считывании перемещение доменов у зазора головки приводит к изменению магнитного потока в магнитопроводе головки, что приводит к возникновению переменного электрического сигнала в катушке из-за эффекта электромагнитной индукции.

В последнее время для считывания применяют магниторезистивный эффект и используют в дисках магниторезистивные головки. В них, изменение магнитного поля приводит к изменению сопротивления, в зависимости от изменения напряженности магнитного поля. Подобные головки позволяют увеличить вероятность достоверности считывания информации (особенно при больших плотностях записи информации).

Метод параллельной записи

На данный момент это всё ещё самая распространенная технология записи информации на НЖМД. Биты информации записываются с помощью маленькой головки, которая проходя над поверхностью вращающегося диска намагничивает миллиарды горизонтальных дискретных областей — доменов . Каждая из этих областей является логическим нулём или единицей, в зависимости от намагниченности.

Максимально достижимая при использовании данного метода плотность записи составляет около 23 Гбит/см². В настоящее время происходит постепенное вытеснение данного метода методом перпендикулярной записи.

Метод перпендикулярной записи

Метод перпендикулярной записи — это технология, при которой биты информации сохраняются в вертикальных доменах. Это позволяет использовать более сильные магнитные поля и снизить площадь материала, необходимую для записи 1 бита. Плотность записи у современных образцов — 15-23 Гбит/см², в дальнейшем планируется довести плотность до 60—75 Гбит/см².

Жёсткие диски с перпендикулярной записью доступны на рынке с 2005 года.

Метод тепловой магнитной записи

Основная статья: Термоассистируемая магнитная запись

История прогресса накопителей

1956 год — жесткий диск IBM 350 в составе первого серийного компьютера IBM 305 RAMAC. Накопитель занимал ящик размером с большой холодильник, а общий объём памяти 50 вращавшихся в нем покрытых чистым железом тонких дисков диаметром с большую пиццу (610 мм) составлял около 4,4 мегабайт (5 миллионов 6-битных байт)

1980 год — первый 5,25-дюймовый Winchester, Shugart ST-506, 5 Мб

1986 год — Стандарт SCSI

1991 год — Максимальная ёмкость 100 Мб

1995 год — Максимальная ёмкость 2 Гб

1997 год — Максимальная ёмкость 10 Гб

1998 год — Стандарты UDMA/33 и ATAPI

1999 год — IBM выпускает Microdrive ёмкостью 170 и 340 Мб

2003 год — Появление SATA

2005 год — Максимальная ёмкость 500 Гб

2005 год — Стандарт Serial ATA 3G (или SATA II)

2005 год — Появление SAS (Serial Attached SCSI)

2006 год — Применение перпендикулярного метода записи в коммерческих накопителях

2007 год — Hitachi представляет первый коммерческий накопитель ёмкостью 1 Тб

2008 год — Seagate Technology LLC представляет накопитель емкостью 1,5 Тб

2009 год — Новые пластины позволили Seagate Technology LLC впервые в истории создать 2-терабайтный винчестер.

Накопители информации на гибких магнитных дисках

Дискеты обычно имеют функцию защиты от записи, посредством которой можно предоставить доступ к данным только в режиме чтения.

Внешнее устройство

Дискета состоит из круглой полимерной подложки (магнитный диск - 1), покрытой с обеих сторон магнитным оксидом и помещенной в пластиковую упаковку (футляром - 2), на внутреннюю поверхность которой нанесено очищающее покрытие (две прокладки из мягкой бумаги - 3). В упаковке сделаны с двух сторон прямоугольные прорези (отверстие для чтения-записи - 4), закрытые металлической (или пластмассовой) пластинкой (5), через которые головки считывания/записи накопителя получают доступ к диску. В центре на металлической сердцевине диска находится шпиндельное отверстие (6), а на некотором смещении от центра имеется одно индексное отверстие (7). Назначение индексного отверстия - обеспечить накопителю точку отсчета при считывании или записи данных. Окошко запрета записи (8), закрыто (если открыто, то дискета защищена от записи). Два небольших выреза (направляющие отверстия и пазы - 9) на кромке кассеты, расположенные симметрично относительно окна головки, обеспечивают ее позиционирование и фиксацию в НГМД.

Дискета устанавливается в накопитель на гибких магнитных дисках, автоматически в нем фиксируется, после чего механизм накопителя раскручивается до частоты вращения 360 мин -1 . В накопителе вращается сама дискета, магнитные головки остаются неподвижными. При этом магнитная головка устанавливается на определенную концентрическую дорожку, с которой и производится запись/считывание информации. Дискета вращается только при обращении к ней. Накопитель связан с процессором через контроллер гибких дисков.

Первые дискеты представляли собой гибкие пластиковые диски диметром 8 дюймов. Эти давно устаревшие диски были выпущены корпорацией IBM в 1971 году.

Чтобы объём хранимой информации на носителе увеличился, дискеты сначала сделали двусторонними, а позже, в 1976 году, увечили плотность и перешли на формат 5,25 дюйма. Затем удвоили и учетверили плотность записи и хранения информации. В 1981 году корпорация IBM выпустила дискеты размером 3,5 дюйма, ёмкостью 720 Кб, которые вскоре, во второй половине 80-х, достигли ёмкости 1,44 Мб при высокой плотности записи.

1) Для загрузки на компьютер программного обеспечения

2) Обмена данными с другими компьютерами

3) Для создания архивов данных и для резервного копирования ценной информации

Физические принципы работы

Принцип работы магнитных запоминающих устройств основаны на способах хранения информации с использованием магнитных свойств материалов.

Дисковые устройства, как правило, используют метод записи называемый методом без возвращения к нулю с инверсией (Not Return Zero - NRZ). Запись по методу NRZ осуществляется 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.

В НГМД используются три основных метода кодирования:

- метод частотной модуляции;

В процессе считывания магнитная головка НГМД воспринимает магнитный поток с поверхности диска и при каждом изменении его вектора вырабатывает импульс сигнала считывания. Приведенный выше алгоритм описывает классический FM метод записи и чтения.

- метод модифицированной частной модуляции (МЧМ);

- метод кодирования с ограничением расстояния между переходами намагниченности.

Устройство магнитного диска

Информация записывается с двух сторон диска по дорожкам, которые представляют собой концентрические окружности, для быстроты доступа диск ещё разбит и на сектора. Плотность записи данных зависит от числа дорожек на поверхности диска, а также от плотности записи информации вдоль дорожки.

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:

3.4. ПАМЯТЬ КОМПЬЮТЕРА

НАКОПИТЕЛИ НА ЖЕСТКИХ МАГНИТНЫХ ДИСКАХ

Разобранный жёсткий диск Samsung HD753LJ

(модель ёмкостью 750 ГБ, произведен в марте 2008 года)

Накопитель на жёстких магнитных дисках или НЖМД (англ. Hard ( Magnetic ) Disk Drive , HDD , HMDD ), жёсткий диск, винчестер — устройство хранения информации, основанное на принципе магнитной записи. Является основным накопителем данных в большинстве компьютеров.

Характеристики

Интерфейс (англ. interface ) — совокупность линий связи, сигналов, посылаемых по этим линиям, технических средств, поддерживающих эти линии, и правил (протокола) обмена. Серийно выпускаемые жёсткие диски могут использовать интерфейсы ATA (он же IDE и PATA), SATA, SCSI, SAS, FireWire, USB, SDIO и Fibre Channel .

Физический размер (форм-фактор). Почти все современные (2001—2008 года) накопители для персональных компьютеров и серверов имеют ширину либо 3,5, либо 2,5 дюйма — под размер стандартных креплений для них соответственно в настольных компьютерах и ноутбуках. Также получили распространение форматы 1,8 дюйма , 1,3 дюйма , 1 дюйм и 0,85 дюйма . Прекращено производство накопителей в форм-факторах 8 и 5,25 дюймов .

Время произвольного доступа (англ. random access time ) — время, за которое винчестер гарантированно выполнит операцию чтения или записи на любом участке магнитного диска. Диапазон этого параметра невелик — от 2,5 до 16 мс. Как правило, минимальным временем обладают серверные диски (например, у Hitachi Ultrastar 15K147 — 3,7 мс), самым большим из актуальных — диски для портативных устройств (Seagate Momentus 5400.3 — 12,5).

Скорость вращения шпинделя (англ. spindle speed ) — количество оборотов шпинделя в минуту. От этого параметра в значительной степени зависят время доступа и средняя скорость передачи данных. В настоящее время выпускаются винчестеры со следующими стандартными скоростями вращения: 4200, 5400 и 7200 (ноутбуки), 5400, 7200 и 10 000 (персональные компьютеры), 10 000 и 15 000 об / мин (серверы и высокопроизводительные рабочие станции).

Надёжность (англ. reliability ) — определяется как среднее время наработки на отказ (MTBF). Также подавляющее большинство современных дисков поддерживают технологию S.M.A.R.T.

Количество операций ввода-вывода в секунду — у современных дисков это около 50 оп/с при произвольном доступе к накопителю и около 100 оп . / с ек при последовательном доступе.

Потребление энергии — важный фактор для мобильных устройств.

Уровень шума — шум, который производит механика накопителя при его работе. Указывается в децибелах. Тихими накопителями считаются устройства с уровнем шума около 26 дБ и ниже. Шум состоит из шума вращения шпинделя (в том числе аэродинамического) и шума позиционирования.

Сопротивляемость ударам (англ. G - shock rating ) — сопротивляемость накопителя резким скачкам давления или ударам, измеряется в единицах допустимой перегрузки во включённом и выключенном состоянии.

Скорость передачи данных (англ. Transfer Rate ) при последовательном доступе:

· внутренняя зона диска: от 44,2 до 74,5 Мб/ с ;

· внешняя зона диска: от 60,0 до 111,4 Мб/ с .

Объём буфера — буфером называется промежуточная память, предназначенная для сглаживания различий скорости чтения/записи и передачи по интерфейсу. В дисках 2009 года он обычно варьируется от 8 до 64 Мб.

Производители

Устройство

Схема устройства накопителя на жёстких магнитных дисках.

Жёсткий диск состоит из гермозоны и блока электроники.

Гермозона включает в себя корпус из прочного сплава, собственно диски (пластины) с магнитным покрытием, блок головок с устройством позиционирования, электропривод шпинделя.

Блок головок — пакет рычагов из пружинистой стали (по паре на каждый диск). Одним концом они закреплены на оси рядом с краем диска. На других концах (над дисками) закреплены головки.

Диски (пластины), как правило, изготовлены из металлического сплава. Хотя были попытки делать их из пластика и даже стекла, но такие пластины оказались хрупкими и недолговечными. Обе плоскости пластин, подобно магнитофонной ленте, покрыты тончайшей пылью ферромагнетика — окислов железа, марганца и других металлов. Точный состав и технология нанесения держатся в секрете. Большинство бюджетных устройств содержит 1 или 2 пластины, но существуют модели с большим числом пластин.

Устройство позиционирования головок состоит из неподвижной пары сильных неодимовых постоянных магнитов или электромагнитов, а также катушки на подвижном блоке головок.

Вопреки расхожему мнению, внутри гермозоны нет вакуума. Одни производители делают её герметичной (отсюда и название) и заполняют очищенным и осушенным воздухом или нейтральными газами, в частности, азотом; а для выравнивания давления устанавливают тонкую металлическую или пластиковую мембрану. (В таком случае внутри корпуса жёсткого диска предусматривается маленький карман для пакетика силикагеля, который абсорбирует водяные пары, оставшиеся внутри корпуса после его герметизации). Другие производители выравнивают давление через небольшое отверстие с фильтром, способным задерживать очень мелкие (несколько микрометров) частицы. Однако в этом случае выравнивается и влажность, а также могут проникнуть вредные газы. Выравнивание давления необходимо, чтобы предотвратить деформацию корпуса гермозоны при перепадах атмосферного давления и температуры, а также при прогреве устройства во время работы.

Пылинки, оказавшиеся при сборке в гермозоне и попавшие на поверхность диска, при вращении сносятся на ещё один фильтр — пылеуловитель.

Блок электроники

В ранних жёстких дисках управляющая логика была вынесена на MFM или RLL контроллер компьютера, а плата электроники содержала только модули аналоговой обработки и управления шпиндельным двигателем, позиционером и коммутатором головок. Увеличение скоростей передачи данных вынудило разработчиков уменьшить до предела длину аналогового тракта, и в современных жёстких дисках блок электроники обычно содержит: управляющий блок, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), буферную память, интерфейсный блок и блок цифровой обработки сигнала.

Интерфейсный блок обеспечивает сопряжение электроники жёсткого диска с остальной системой.

Буферная память сглаживает разницу скоростей интерфейсной части и накопителя (используется быстродействующая статическая память). Увеличение размера буферной памяти в некоторых случаях позволяет увеличить скорость работы накопителя.

Блок цифровой обработки сигнала осуществляет очистку считанного аналогового сигнала и его декодирование (извлечение цифровой информации). Для цифровой обработки применяются различные методы, например, метод PRML ( Partial Response Maximum Likelihood — максимальное правдоподобие при неполном отклике). Осуществляется сравнение принятого сигнала с образцами. При этом выбирается образец, наиболее похожий по форме и временным характеристикам с декодируемым сигналом.

Низкоуровневое форматирование

На заключительном этапе сборки устройства поверхности пластин форматируются — на них формируются дорожки и секторы. Конкретный способ определяется производителем и/или стандартом, но, как минимум, на каждую дорожку наносится магнитная метка, обозначающая её начало.

Геометрия магнитного диска

С целью адресации пространства поверхности пластин диска делятся на дорожки — концентрические кольцевые области. Каждая дорожка делится на равные отрезки — секторы. Адресация CHS предполагает, что все дорожки в заданной зоне диска имеют одинаковое число секторов.

Цилиндр — совокупность дорожек, равноотстоящих от центра, на всех рабочих поверхностях пластин жёсткого диска. Номер головки задает используемую рабочую поверхность (то есть конкретную дорожку из цилиндра), а номер сектора — конкретный сектор на дорожке.

Чтобы использовать адресацию CHS, необходимо знать геометрию используемого диска: общее количество цилиндров, головок и секторов в нем. Первоначально эту информацию требовалось задавать вручную; в стандарте ATA-1 была введена функция автоопределения геометрии (команда Identify Drive ).

Особенности геометрии жёстких дисков со встроенными контроллерами

Зонирование

Резервные секторы

Для увеличения срока службы диска на каждой дорожке могут присутствовать дополнительные резервные секторы. Если в каком либо секторе возникает неисправимая ошибка, то этот сектор может быть подменён резервным (англ. remapping ). Данные, хранившиеся в нём, при этом могут быть потеряны или восстановлены при помощи ECC, а ёмкость диска останется прежней. Существует две таблицы переназначения: одна заполняется на заводе, другая — в процессе эксплуатации. Границы зон, количество секторов на дорожку для каждой зоны и таблицы переназначения секторов хранятся в ЗУ блока электроники.

Логическая геометрия

По мере роста емкости выпускаемых жёстких дисков их физическая геометрия перестала вписываться в ограничения, накладываемые программными и аппаратными интерфейсами. Кроме того, дорожки с различным количеством секторов несовместимы со способом адресации CHS. В результате контроллеры дисков стали сообщать не реальную, а фиктивную, логическую геометрию, вписывающуюся в ограничения интерфейсов, но не соответствующую реальности. Так, максимальные номера секторов и головок для большинства моделей берутся 63 и 255 (максимально возможные значения в функциях прерывания BIOS INT 13h), а число цилиндров подбирается соответственно ёмкости диска. Сама же физическая геометрия диска не может быть получена в штатном режиме работы и другим частям системы неизвестна.

Технологии записи данных

Принцип работы жёстких дисков похож на работу магнитофонов. Рабочая поверхность диска движется относительно считывающей головки (например, в виде катушки индуктивности с зазором в магнитопроводе). При подаче переменного электрического тока (при записи) на катушку головки, возникающее переменное магнитное поле из зазора головки воздействует на ферромагнетик поверхности диска и изменяет направление вектора намагниченности доменов в зависимости от величины сигнала. При считывании перемещение доменов у зазора головки приводит к изменению магнитного потока в магнитопроводе головки, что приводит к возникновению переменного электрического сигнала в катушке из-за эффекта электромагнитной индукции.

В последнее время для считывания применяют магниторезистивный эффект и используют в дисках магниторезистивные головки. В них изменение магнитного поля приводит к изменению сопротивления, в зависимости от изменения напряженности магнитного поля. Подобные головки позволяют увеличить вероятность достоверности считывания информации (особенно при больших плотностях записи информации).

Метод параллельной записи

На данный момент это всё ещё самая распространенная технология записи информации на НЖМД. Биты информации записываются с помощью маленькой головки, которая, проходя над поверхностью вращающегося диска, намагничивает миллиарды горизонтальных дискретных областей — доменов. Каждая из этих областей является логическим нулём или единицей, в зависимости от намагниченности.

Метод перпендикулярной записи

Жёсткие диски с перпендикулярной записью доступны на рынке с 2005 года.

Метод тепловой магнитной записи

История прогресса накопителей

· 1980 год — первый 5 ,25 - дюймовый Winchester , Shugart ST-506, 5 Мб .

· 1981 год — 5,25-дюймовый Shugart ST-412, 10 Мб.

· 1986 год — стандарты SCSI, ATA(IDE).

· 1991 год — максимальная ёмкость 100 Мб.

· 1995 год — максимальная ёмкость 2 Гб.

· 1997 год — максимальная ёмкость 10 Гб.

· 1998 год — стандарты UDMA/33 и ATAPI.

· 1999 год — IBM выпускает Microdrive ёмкостью 170 и 340 Мб.

· 2002 год — стандарт ATA/ATAPI-6 и накопители емкостью свыше 137 Гб.

· 2003 год — появление SATA.

· 2005 год — максимальная ёмкость 500 Гб.

· 2005 год — стандарт Serial ATA 3G (или SATA II).

· 2005 год — появление SAS (Serial Attached SCSI).

· 2006 год — применение перпендикулярного метода записи в коммерческих накопителях.

· 2007 год — Hitachi представляет первый коммерческий накопитель ёмкостью 1 Тб.

· 2009 год — на основе 500-гигабайтных пластин Western Digital , затем Seagate Technology LLC выпустили модели ёмкостью 2 Тб.

· 2009 год — Western Digital объявила о создании 2,5-дюймовых HDD объемом 1 Тб (плотность записи — 333 Гб на одной пластине)

представляет собой сложное электронно-механическое устройство. Элементы накопителя размещены на электронной плате и гермоблоке (см. Рисунок36). Основным элементом, размещенным на электронной плате является микроконтроллер (специализированная микроЭВМ), который управляет работой

всех устройств накопителя и организует связь с ЦП. Все данные подлежащие хранению размещаются на магнитном диске, который имеет следующую логическую организацию (см. рис 37 ):

Рисунок 37 – Структурная схема НЖМД

Рисунок 38 – Схема размещения данных на диске

Служебная информация

Служебная информация необходима для функционирования самого НЖМД

и скрыта от пользователя. Служебную информацию можно разделить на четыре основных типа:

• серво-информацию, или серворазметку;

• формат нижнего уровня;

• резидентные микропрограммы (рабочие программы);

• таблицы конфигурации и настройки

Серворазметканеобходима для работы сервосистемы привода магнитных головок НЖМД. Именно по серворазметке осуществляется их позиционирование и удержание на дорожке. Сервисная разметка записывается на диск в процессе производства через специальные технологические окна в корпусе собранного

гермоблока. Запись осуществляется собственными головками накопителя при помощи специального высокоточного прибора - серворайтера. Перемещение позиционера головок осуществляется специальным толкателем серворайтера по калиброванным шагам, которые намного меньше межтрековых интервалов.

Рабочие программы (микрокод) управляющего микроконтроллера представляют собой набор программ, необходимых для работы НЖМД. К ним

относятся программы первоначальной диагностики, управления вращением двигателя, позиционирования головок, обмена информацией с дисковым

контроллером, буферным ОЗУ и т.д.

Производители жестких дисков размещают часть микропрограмм на магнитном носителе не только для экономии объема ПЗУ, но и для возможной оперативной коррекции кода, если в процессе производства или эксплуатации обнаруживаются ошибки. Переписать микропрограмму на диске значительно

Таблицы конфигурации и настройки накопителей содержат информацию о логической и физической организации дискового пространства. Они необходимы для самонастройки электронной части диска, которая одинакова для всех моделей семейства.

Таблицы дефектов. (дефект-лист) содержит информацию о выявленных

Современные винчестеры имеют как правило два основных дефект-листа:

эксплуатации винта, при появлении новых дефектов. Кроме того, некоторые НЖМД имеют еще

• лист серво-дефектов(сервометки, наносимые на пластины винчестеров, тоже иногда имеют ошибки),

• список временных (pending) дефектов. В него контроллер заносит

Технология изготовления магнитных дисков очень сложная, контроль состояния поверхности диска осуществляется на всех этапах изготовления, но

даже это не позволяет получить поверхность магнитного диска без дефектов. В

ходе эксплуатации диска количество дефектов возрастает. Поэтому производители накопителей предусмотрели специальные методы скрытия

дефектов, которые позволяют скрыть дефекты как при производстве так и при эксплуатации.

Методы скрытия дефектных секторов(при производстве дисков). В наспоящее время припроизводстве дисков используется несколько основных методов скрытия дефектов.

Первый заключается в переназначении адреса испорченных секторов в на адрес резервного сектора (Рисунок 38).

Метод вызывает потерю производительности НЖМД, так как он, каждый раз обнаруживая сектор, помеченный как негодный, будет вынужден перемещать головки в резервную область, которая может находиться далеко от места дефекта.

Рисунок 39 - Методы переназначения сектора

Рисунок 40 - Метод пропущенного сектора

Методы скрытия дефектных секторовпри эксплуатации дисков

Замещение выполняется в автоматическом режиме эта технология получила название automatic defect reassignment (автоматическое переназначение дефектов), а сам процесс - reassign.

Работает ремап следующим образом:

Его адрес тут же заносится в таблицу дефектов (G-list).

Во время работы контроллер постоянно сравнивает текущие адреса секторов с адресами из таблицы и не обращается к дефектным секторам. Вместо этого он переводит головки в резервную область и читает сектор оттуда. На характеристике диска Vчтения=F(Nдор), как небольшие провалы на графике чтения. Тоже самое будет и при записи.

Читайте также: