Организация данных на магнитном диске

Глава 10. Внешняя память на накопителях с жесткими магнитными дисками

Устройство и принцип работы дискового накопителя

Термин "магнитный диск" в зависимости от контекста может обозначать и устройство внешней памяти на жестком магнитном диске, и носитель информации.

Конструкция накопителя на жестком магнитном диске (НЖМД) приведена на рис. 10.1.

Рис. 10.1. Конструкция накопителя на жестком магнитном диске

На шпинделе расположен пакет из нескольких магнитных пластин (2, 4, 6). Цифра 6 не является предельной.

Магнитная пластина представляет собой диск из немагнитного металла (чаще всего алюминия или пластика), покрытый слоем магнитного материала с достаточной коэрцитивной силой и не­большим значением индукции насыщения. Данные записываются на носитель и считываются с него с помощью головки чтения/записи. Запись и считывание информации происходит в ре­зультате взаимодействия движущегося носителя с неподвижной головкой. Головки закреплены на поворотном кронштейне-позиционере.

Конструктивно магнитные пластины и поворотный кронштейн-позиционер, с закрепленными на нем головками чтения/записи, помещены в герметический блок.

Процесс записи основан на явлении возбуждения магнитного поля при про­текании электрического тока через обмотку головки. Импульсы тока подаются в обмотку и перемагничивают материал поверхности носителя в том месте, кото­рое в текущий момент времени находится в непосредственной близости от головки. На­правление магнитного поля, зависящего от полярности электрического импульса в обмотке, определяет знак локального перемагничивания материала. Считыва­ние информации производится при прохождении под головкой перемагниченного носителя. Магнитный поток, образуемый проходящим под головкой намагни­ченным участком, частично замыкается через сердечник головки, пронизывая ее обмотку. При прохождении под головкой участков с разной полярностью намаг­ничивания потокосцепление обмотки меняется, и в ней возникают электриче­ские импульсы той или иной полярности, которые в соответствии с принятым методом записи воспринимаются как сигналы "лог. 1" или "лог. 0".

Организация данных на магнитном диске

С целью адресации пространства поверхности пластины диска делятся на дорожки — концентрические кольцевые области.

Каждая дорожка делится на равные отрезки — кластеры (сектора в ранних дисках).

Цилиндр — совокупность дорожек, равноотстоящих от центра, на всех рабочих поверхностях пластин жёсткого диска.

Номер головки задает используемую рабочую поверхность, номер цилиндра – номер дорожки на поверхности, а номер кластера — конкретный кластер на дорожке.

Соседние дорожки разделены зазором, который препятствует воз­никновению ошибок (или, по крайней мере, снижает вероятность их возникно­вения) вследствие неточного позиционирования головки относительно дорожки или взаимовлияния магнитных полей соседних дорожек. В настоящее время дорожки на носителе находятся на расстоянии 50 – 60 нм друг от друга.

Головка устанавливается в центре одной из дорожек с точностью около 10 нм.

Зазор между головкой и поверхностью диска составляет единицы нанометров (в современных дисках головка «плавает» над поверхностью на высоте в 2 нм).