Устройство жесткого диска

Жесткий диск (ж.д.) – это не один диск, а целая батарея (пакет), состоящая из нескольких дисков, вращающихся на общей оси. Каждый магнитный диск пакета, кроме верхнего и нижнего, имеет две рабочие поверхности. Верхний и нижний магнитные дис­ки обладают по одной рабочей поверхности, расположенной соответ­ственно на нижней и верхней частях указанных дисков. Каждая ра­бочая поверхность магнитного диска разбита на N окружностей (до­рожек), пронумерованных от 0 до N -1 от края к центру. На каждой из дорожек начало области данных помечается при помощи маркера. Дорожки, расположенные одна под другой на разных магнитных дисках, образуют соответственно N цилиндров.

Из N цилиндров М являются резервными и N-M — основными. Дорожки резервных цилиндров пользователям недоступны. Системные средства обеспечивают замену дорожки основного цилиндра, ставшей дефектной, на дорожку запасного цилиндра. Запись и считывание информации в НМД производит механизм доступа, состоящий из держателей магнитных головок (блок магнитных головок). Количество магнитных головок равно числу рабочих поверхностей. Держатели магнитных головок объединены в единый блок таким образом, чтобы обеспечить их синхронное перемещение вдоль всех цилиндров.

Любая операция чтения (записи) информации с (на) магнитного диска состоит из трех этапов. На первом этапе компьютер находит адрес нужной информации (в FAT-таблице) и подводит магнитную головку к дорожке, содержащей требуе­мые данные. На втором этапе обеспечивается ожидание момента, пока требуемая запись не окажется в зоне магнитной головки. На третьем этапе осуществляется процесс обмена информацией между вычислительной машиной и магнитным диском.

Особенности и характеристики НМД для персональных компьютеров. Различают магнитные диски: жесткие (НЖМД, HDD, «винчестер») и гибкие (НГМД, FDD, «флоппи»). HDD явля­ются более скоростными устройствами, чем FDD.

Винчестер (HDD) — накопитель на несъемном пакете магнитных дисков был создан в 1973 г. Все магнитные диски (объединен­ные в пакет дисков) герметически «упакованы» в общий кожух. Магнитные диски не могут изыматься из HDD и заменяться на ана­логичные.

Флоппи (FDD) (разработка фирмы IBM) — накопитель на съемном гибком магнитном диске (флоппи). Флоппи-диск имеет плас­тиковую основу и находится в пластиковом кожухе. Флоппи-диск вставляется в FDD вместе с кожухом и вращается внутри кожуха со скоростью 300 об/мин.

В ПК используются 2 типоразмера FDD: 5.25^” (дискета заключена в гибкий пластиковый кожух) и 3.5” (дискета заключена в жесткий пластиковый кожух).

Каждая магнитная поверхность диска разбивается на дорожки (концентрические окружности, см. рис.). Дорожки нумеруются начиная с 0-й (максимальный, радиус). Магнитная поверхность «разбита» также на секторы. Секторы нумеруются, начиная с 1-го.

Сектор является наименьшей физической единицей хранения данных. Размер сектора обычно равен 512 байт (для MS-DOS). Таким образом, информация физически может читаться и записываться только порциями по 512б (даже если нужны всего 5 или 100б).

Физический адрес данных составляется как перечень соответствующих номеров: № поверхности, № дорожки, № сектора.

У гибкого диска две стороны, по 80 дорожек, на каждой 18 секторов по 0,5Кб (512б). Поэтому объем г.д. = 2*80*18*0,5 = 1,44Кб.

Разбиение диска на дорожки и сектора называется форматированием. Форматирование дискет производится при инициализации дис­кеты изготовителем или пользователем с помощью утилиты опера­ционной системы. При этом вся информация, имеющаяся на диске, теряется.

Если дискета является системной, то ядро MS-DOS размещается, начиная с 0-й дорожки, как более надежной (большая длина и меньшая плотность записи).

Кластер — минимальный размер места на диске, которое может быть выделено файловой системой для хранения одного файла (т.е. минимальная единица адресации к данным). Определяется он, как правило, автоматически, при форматировании винчестера. Размер кластера, в отличие от размера сектора, не фиксирован и зависит от типа используемой FAT и емкости жесткого диска.