Реферат: Виды магнитных дисковых накопителей
Накопитель на съемном гибком магнитном диске (флоппи). Флоппи-диск имеет пластиковую основу и находится в специальном пластиковом кожухе. Флоппи-диск вставляется в FDD вместе с кожухом. Флоппи-диск (в FDD) вращается внутри кожуха со скоростью 300 об/мин. На данный момент в IBM PC используются 2 типа FDD : 5.25" и 3.5". Дискета 5.25" заключена в гибкий пластиковый кожух. Дискета 3.5" заключена в жесткий пластиковый кожух. HDD являются более скоростными устройствами, чем FDD.
Дискета или гибкий диск - компактное низкоскоростное малой ёмкости средство хранение и переноса информации. Различают дискеты двух размеров: 3.5”, 5.25”, 8” (последние два типа практически вышли из употребления).
3.5” дискета 5.25” дискета
Конструктивно дискета представляет собой гибкий диск с магнитным покрытием, заключенный в футляр. Дискета имеет отверстие под шпиль привода, отверстие в футляре для доступа головок записи-чтения (в 3.5” закрыто железной шторкой), вырез или отверстие защиты от записи. Кроме того 5.25” дискета имеет индексное отверстие, а 3.5” дискета высокой плотности - отверстие указанной плотности (высокая/низкая). 5.25” дискета защищена от записи, если соответствующий вырез закрыт. 3.5” дискета наоборот - если отверстие защиты открыто. В настоящее время практически только используются 3.5” дискеты высокой плотности.
Для дискет используются следующие обозначения:
- SS single side - односторонний диск (одна рабочая поверхность).
- DS double side - двусторонний диск.
- SD single density - одинарная плотность.
- DD double density - двойная плотность.
- HD high density - высокая плотность.
Накопитель на гибких дисках принципиально похож на накопитель на жестких дисках. Скорость вращения гибкого диска примерно в 10 раз медленнее, а головки касаются поверхности диска. В основном структура информации на дискете, как физическая так и логическая, такая же как на жестком диске. С точки зрения логической структуры на дискете отсутствует таблица разбиения диска.
Работу контроллера НГМД удобно рассмотреть отдельно в режимах записи и считывания байта данных.
Режим записи включается низким уровнем линии РС0(вывод 14 DD1). При этом НГМД переводится в режим "Запись" (активен сигнал WRDATA). Записываемый байт заносится в порт А и его восьмиразрядный код поступает на вход многофункционального регистра DD2. Управление режимом работы этого регистра осуществляется битовым счетчиком DD9 и дешифратором DD10. После записи предыдущего байта, счетчик находится в состоянии сброса, и на всех его выходах присутствуют сигналы логического нуля. При таком состоянии входных сигналов дешифратор DD10 на выводе 7 формирует сигнал логического нуля, который совместно с низким уровнем на выводе 2 элемента DD17.1 разрешает запись параллельного кода в регистр DD2. При любом другом состоянии счетчика регистр переводится в режим сдвига.
Низким уровнем РС0 на элементе
DD13. 4 блокируется канал считывания информации с НГМД RDDATA. Логический нуль,
поступающий на входы S триггера DD11.1 после инвертирования элементом DD14.1
сигнала блокировки, устанавливает логическую единицу на выводе 5 триггера
DD11.1. Через инвертор DD14.3 на входы сброса счетчиков DD7 и DD8 поступает
сигнал низкого уровня, что обеспечивает их непрерывную работу. Сигналы,
снимаемые с 8 и 9 вывода счетчика DD8, на элементах DD14.4,DD15.1, DD15.2
формируют соответственно
последовательности ИСС и ИСД. Импульс ИСД после инвертирования элементом DD14.6
поступает на тактовый вход регистра DD2. При поступлении тактового импульса
происходит сдвиг вправо параллельного кода, записанного в регистр, и на выводе
20 появляется очередной бит этого кода. Сигналы записи формируются элементами
DD13.1,DD13.2 и DD13.3. В момент действия высокого уровня ИСД на выводе 2
DD13.1 присутствует записываемый бит. Через элементы DD13.1 и DD13.2 бит
поступает на вход буферного усилителя
DD6, а затем и на линию сигнала записи НГМД ( WRDATA). Согласно 
временной
диаграмме, приведенной на рис. 8, сигнал ИСС находится в это время в состоянии
логического нуля. Поэтому прохождение сигналов через элемент DD133 запрещено.
После того, как сигнал ИСД перейдет в состояние логического нуля, прохождение
информационного бита на запись через элемент DD13.1 станет невозможно. При
активном уровне ИСС через открытые элементы DD13.3, DD13.2 и буфер DD6 на
линию WR DATA поступит
логическая единица, сформированная на выводе 12 дешифратора DD10. Таким
образом, в момент действия ИСД на линию записи НГМД будут поступать
информационные биты, а в момент действия ИСС - единичные синхробиты. Подсчет количества записанных бит
ведет счетчик DD9. После прохождения восьмого импульса ИСД его выводы перейдут в нулевое состояние, что
вызовет установку триггера готовности: на выводе 9 DD12.2 появится логическая
единица. Состояние триггера готовности программно опрашивается ДОС по линии
РВ7. При обнаружении единицы в этом разряде ПЭВМ запишет новый байт в порт А
DD1 (адрес F000H), при этом на элементах DD15.4, DD16.4, DD16.1, DD16.2
сформируется сигнал сброса триггера готовности. Таким образом, происходит
записывание и считывание информации на НГМД.
3. Накопители на жестком магнитном диске (HDD)
Накопители на жёстком диске (винчестеры) предназначены для постоянного хранения информации, используемой при работе с компьютером: программ операционной системы, часто используемых пакетов программ, редакторов документов, трансляторов с языков программирования и т.д. Наличие жёсткого диска значительно повышает удобство работы с компьютером. Для пользователя накопители не жёстком диске отличаются друг от друга, прежде всего, своей ёмкостью, т.е. тем, сколько информации помещается на диске. Сейчас компьютеры в основном оснащаются винчестерами от 520 Мбайт и более. Компьютеры, работающие, как файл серверы, могут оснащаться винчестером 4 - 8 Мбайт и не одним.
Накопитель на несъемном магнитном диске, созданный на основе спец. технологии (винчестерская технология - отсюда название). Магнитный диск Винчестера (на металлической основе) имеет большую плотность записи и большое число дорожек. Винчестер может иметь несколько Магнитных Дисков. НЖМД типа Винчестер созданы в 1973 г. Все магнитные диски Винчестера (объединенные в пакет дисков) - герметически упакованы в общий кожух. Магнитные диски НЕ могут изыматься из HDD и заменяться на аналогичные !!!
Магнитные головки объединены в
единый блок (блок магнитных головок). Этот блок по отношению к дискам
перемещается радиально. Во время работы PC Пакет Дисков все время вращается с
постоянной скоростью (3600 об/мин). При считывании/записи информации блок
магнитных головок перемещается (позиционируется) в заданную область, где
производиться посекторное считывание/запись информации. В силу инерционности
процесса обработки информации и большой скорости вращения пакета дисков
возможна ситуация, когда блок магнитных головок не успеет считать очередной
сектор. Для решения этой проблемы используется метод чередования секторов
(секторы нумеруются не по порядку, а с пропусками). Например, вместо того,
чтобы нумеровать секторы по порядку : 1 2 3 4 5 6 7 ... , их нумеруют так : 1 7
13 2 8 14 3 9 ...
В последнее время появились более скоростные SCSI-контроллеры, которые
обеспечивают достаточную скорость обработки информации, и необходимость в чередовании
секторов - отпадает.
Итак, накопитель содержит один или несколько дисков (Platters), т.е. это носитель, который смонтирован на оси - шпинделе, приводимом в движение специальным двигателем (часть привода). Скорость вращения двигателя для обычных моделей составляет около 3600 об/мин. Понятно, чем выше скорость вращения, тем быстрее считывается информация с диска (разумеется, при постоянной плотности записи), однако пластины носителя при больших оборотах могут просто физически разрушиться. Тем не менее в современных моделях винчестеров скорость вращения достигает 4500, 5400 или даже 7200 об/мин.
Сами диске представляют собой обработанные с высокой точностью керамические или алюминиевые пластины, на которые нанесен специальный магнитный слой (покрытие). В некоторых случаях используются даже стеклянные пластины. Надо отметить, что за последние годы технология изготовления этих деталей ушла далеко вперед. В старых накопителях магнитное покрытие обычно выполнялось из оксида железа. В настоящее время для покрытий используются гамма-феррит-оксид, изотропный оксид и феррит бария, однако наиболее широкое распространение получили диски с напыленным магнитным слоем, а точнее, с металлической пленкой (например, кобальта).
Количество дисков может быть различным - от 1 до 5 и выше, число рабочих поверхностей при этом соответственно в 2 раза больше, правда, не всегда. Иногда наружные поверхности крайних дисков или одного из них не используются для хранения данных, при этом число рабочих поверхностей уменьшается и может оказаться нечетным.
Наиболее важной частью любого накопителя являются головки чтения/записи (read/write head). Как правило, они находятся на специальном позиционере, который напоминает рычаг звукоснимателя на проигрывателе грампластинок (тонарм). Это и есть вращающийся позиционер головок (head actuator). К слову сказать, существуют также и линейные позиционеры, по своему принципу движения напоминающие тангенциальные тонармы.
В настоящее время известно по крайней мере несколько типов головок, используемых в винчестерах: монолитные, композитные, тонкопленочные и магнитно-резистивные (magneto-resistance, MR). Монолитные головки, как правило изготовлены из феррита, которые является достаточно хрупким материалом. К тому же конструкция таких головок принципиально не допускает высоких плотностей записей. Композитные головки меньше и легче, чем монолитные. Обычно это стекло на керамическом основании; например, используются сплавы, включающие в себя такие материалы, как железо, алюминий и кремний. Керамические головки более прочные и обеспечивают более близкое расстояние до магнитной поверхности носителя, что в свою очередь ведет к увеличению плотности записи. При изготовлении тонкопленочных головок используют метод фотолитографии, хорошо известный полупроводниковой промышленности. В этом случае слой проводящего материала осаждается на неметаллическом основании.
