Накопители на магнитных дисках

Накопители на магнитных дисках встроены в корпус системного блока. Они предназначены для организации записи информации на диск и считывания ее с диска. Накопитель содержит вращающиеся диски, головки чтения/записи, привод перемещения головок и схему управления – контроллер, вырабатывающий команды для накопителя и обеспечивающий обмен данными между ним и компьютером. В зависимости от типа дисков различают дисководы – накопители на гибких магнитных дисках (НГМД) и винчестеры – накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД).

Дисководы Дисководы (Floppy Disk Drive – FDD) являются старейшими пери­ферийными устройствами ПК. В качестве носителя информации в них применяются гибкие диски — дискеты. Наиболее распространены дискеты диаметром 5,25" (пятидюймовые) и 3,5" (трехдюймовые). Компьютеры могут быть оборудованы одним или двумя дисководами.

Новые модели ПК, как правило, имеют один дисковод на 3,5".

Диски 5,25" заключены в гибкий пластиковый пакет (чехол), защищающий магнитный слой от пыли и механических повреждений (рис. 2.10). В середине диска находится отверстие для оси привода, а на пластиковом чехле – индексное отверстие для указания начала дорожки и овальный вырез для записи-считывания, через который рабочая головка касается поверхности диска. Прямоугольная прорезь на краю дискеты предназначена для защиты от записи. Если ее заклеить, запись на дискету станет невозможной. На поверхности чехла может находиться этикетка с указанием фирмы-изготовителя и параметров дискеты.

Хотя диски 5,25" все еще достаточно рас­пространены, их постепенно вытесняют диски 3,5". Они имеют жесткий пластмассовый футляр (рис. 2.11), что значительно повы­шает их надежность и долговечность. Об­ласть, с которой контактирует головка записи-считывания, всегда защищена металлической заслонкой до тех пор, пока дискета не вставлена в дисковод. И только внутри FDD она автоматически отодвигается в сторону. Защита от записи на дискету 3,5" реализуется механически – открыванием окошка, закрываемого защелкой.

Работать с диском можно только после того, как на нем создана определенная структура. Этот процесс называется форматированием. В результате дискета разбивается на концентрические окружности – дорожки (tracks),а каждая дорожка делится на сегменты, называемые секторами (sectors).Количество информации, которое может быть записано в сектор, устанавливается операционной системой. Для MS-DOS эта величина составляет 512 байт. Группа смежных секторов образует кластер.

Количество данных, которое может храниться на поверхности диска, зависит от плотности записи, которая определяет количество дорожек на поверхности диска и емкость каждой дорожки.

Емкость дискеты V можно вычислить по формуле V = pdk_cv_c, где Р — количество поверхностей диска; d – количество дорожек на поверхности; к_с — количество секторов на дорожке; v_c – емкость сектора.

Винчестеры

В ПК имеются жесткие диски (Hard Disk Drive — HDD), называемые винчестерами и предназначенные, как и дискеты, для долговременного хранения информации. Среди фирм-изготовителей жестких дисков широко известны Quantum, Western Digital, Seagate, Fujitsu, Maxtor. Основные достоинства винчестеров:

• большая емкость хранимой информации;

• сохранение данных при отключении питания;

• надежность и большой срок безотказной работы (5-18 лет);

• невысокая стоимость.

Винчестер представляет собой несколько металлических пластинок, помещенных вместе с магнитными головками в герметичный корпус, выполненный в виде модуля. Благодаря этому информационная емкость жесткого диска существенно превышает емкость дискет, и в новых компьютерах составляет 850 Мбайт и выше.

Скорость работы винчестера характеризуется следующими показателями:

• средним временем доступа к данным на диске;

• скоростью передачи данных.

Время доступа к данным – это среднее время, необходимое HDD для доступа к любой информации на диске. Для лучших жестких дисков его значение меньше 10 мс.

Время доступа характеризует скорость позиционирования магнитной головки. Между тем время записи-чтения информации может оказаться существенно большим. Поэтому пропускная способность дискового ввода-вывода в значительной степени определяет производительность винчестера. Для современных HDD скорость передачи данных составляет 10-20 Мбайт/с.

Так как работой жесткого диска управляет контроллер, выполня­ющий прием-передачу и обработку сигналов от HDD, необходимо обеспечить их совместимость. Способ взаимодействия жестких дисков и контролеров называется интерфейсом контроллера диска. HDD и его контроллер должны поддерживать один тип интерфейса.

В настоящее время используются четыре основных типа интерфейса:

• ESDI (Enhanced Small Device Interface).Винчестеры, поддержива­ющие этот тип интерфейса, работают с 52-54 секторами и при­надлежат к первым жестким дискам, емкость которых составляет 100 Мбайт и выше. Скорость передачи данных для ESDI-контрол­лера — 1250 Кбайт/с.

• IDE (Integrated Drive Electronics).В HDD этого типа контроллер встроен в винчестер. Скорость передачи данных для IDE-контроллера – 1,5-2 Мбайт/с; к одному контроллеру могут подключаться два жестких диска. Этот тип интерфейса рассчитан на диски емкостью до 540 Мбайт.

• В 1993 г. была предложена усовершенствованная версия IDE-интерфейса, получившая название E-IDE(Enhanced-IDE).Она позволяет использовать диски емкостью до 8,4 Гбайт и подключать к одному контроллеру до четырех устройств, причем не только винчестеры, но и приводы CD-ROM или стримеры.

• Ultra DMA/33 — новый протокол работы с жесткими дисками, разработанный компанией Quantum при содействии Intel. Известен также под названиями Synchronous DMA и Ultra ATA. Он является дальнейшим развитием интерфейса E-IDE и описывает механизм передачи данных между кэш-буфером жесткого диска и системной шиной со скоростью до 33 Мбайт/с.

SCSI (Small Computer System Interface).Этот тип интерфейса используют современные высокопроизводительные компьютеры. Он обеспечивает использование сверхъемких дисков со скоростью передачи данных свыше 20 Мбайт/с. Интерфейс SCSI позволяет подключать к одному контроллеру до семи внешних устройств.