2.4.2. Накопители на жестких магнитных дисках

В ПЭВМ используются главным образом НЖМД с несъемными МД. Поэтому накопители данного типа служат исключительно для хранения подлежащих выполнению программ и инфор­мационных массивов без возможности их непосредственного переноса на другие машины (тре­буется предварительная перезапись на дискеты). Не обеспечивается в должной мере и конфи­денциальность информации. Однако НЖМД существенно превосходят НГМД как по емкости, так и по быстродействию.

НЖМД с несъемным носителем информации имеет ту особенность, что МД, система пози­ционирования и блок магнитных головок помещены в герметично закрытый корпус. Сам диск обычно имеет металлическую основу. Такой НМД был впервые применен фирмой IBM в 1973 г.

Герметизация диска в накопителе позволила добиться качественного улучшения его характеристик благодаря идеальной чистоте рабочих поверхностей носителя информации. С учетом того, что в НЖМД устанавливаются 2 — 4 жестких МД с металлической основой, их суммарная емкость колеблется в пределах 5 Мбайт — 2 Гбайт, среднее время доступа составляет 4 — 100 с, а скорость чтения/записи — 0,5 — 1 Мбайт/с. Скорость вращения МД велика — как правило, 3600 оборотов в мин. Диаметр дисков обычно составляет 133 или 89 мм. Существуют также 63- и даже 46-мм НЖМД, предназначенные для портативных машин.

Пакет жестких МД имеет 306, 612 или более цилиндров (дорожек на каждой рабочей поверхности), а на каждой дорожке размещается 17 или большее количество секторов.

НЖМД с несъемным носителем информации часто называют винчестерскими накопителями или просто винчестерами. Причина этого кроется в том, что первые такие устройства рассчи­тывались на два жестких диска по 30 Мбайт, а емкость этих дисководов обозначалась как 30/30, подобно калибру старинного охотничьего ружья «Винчестер».

Нумерация секторов на дорожке жесткого диска не соответствует последовательности их физического размещения. Дело в том, что большая скорость вращения диска не позволяет передать в ПЭВМ содержимое считанного сектора до подвода к головкам физически следующего сектора. Поэтому сектор с номером, на единицу большим предыдущего, размещается за ним через определенное количество секторов (коэффициент чередования). Естественно, в этом случае информация, содержащаяся на дорожке, не может быть прочитана за один оборот МД. Непос­ледовательная нумерация секторов устанавливается посредством процедуры, называемой фор­матированием нижнего уровня. Для каждого типа НЖМД имеется своя программа такого форматирования. Более подробно понятие чередования обсуждается в п. 8.5.1.

Основным производителем, обеспечивающим более 50 % потребности мирового рынка НЖМД, является американская фирма Maxtor, разместившая свои предприятия в Сингапуре. Именно она и лидирует в улучшении характеристик дисководов этого типа. За ней по пятам следуют компании Micropolis, Imprimus, Conner Peripherals и Newfaury Data. Фирма IBM в настоящее время работает над созданием 380-Мбайт 89-мм НЖМД.

Винчестерские накопители устанавливаются, как правило, в системный блок ПЭВМ и невидимы для пользователя, за исключением лампочки НD (Hard Disk), которая загорается при обращении к накопителю. В отличие от гибкого жесткий диск вращается непрерывно. До недавнего времени все НЖМД изготавливались только стандартной высоты. Однако одной из новинок 1989 г. стал НЖМД половинной высоты. По сравнению с НГМД винчестерские накопители имеют повы­шенную долговечность в связи с тем, что в них отсутствует непосредственный контакт магнитных головок с поверхностью дисков. Стоимость НЖМД большой емкости высока и составляет несколько тысяч долларов.

Контроллер винчестерского накопителя может поддерживать один из следующих интерфейсов:

1) интерфейс ST506/412, разработанный фирмой Seagate Technology еще в начале 1980-х гг., в настоящее время преобладающий в ПЭВМ, но не отличающийся высокими характеристиками;

2) усовершенствованный интерфейс малых дисковых накопителей (ESDI), предложенный в середине 1980-х гг. и представляющий собой усовершенствованную версию интерфейса ST506/412; обслуживает диски емкостью до 760 Мбайт и имеет повышенное быстродействие;

3) интерфейс малых вычислительных машин (SCSI), в отличие от предыдущих являющийся парал­лельным, а не последовательным интерфейсом, что дополнительно повышает его быстродействие;

4) интерфейс встроенных дисковых накопителей (IDE), предложенный пользователям ПЭВМ IBM PC XT/AT в 1988 г. как недорогая альтернатива интерфейсам ESDI и SCSI; основная его особенность — реализация функций контроллера в накопителе.

Ожидается, что Американским национальным институтом стандартов (ANSI) в качестве стан­дартного будет принят интерфейс ESDI, хотя его набор команд еще не устоялся.

Наряду с попытками повысить емкость НГМД предпринимаются усилия по созданию компактных и вместительных НЖМД, обеспечивающих смену носителей информации. На этом пути созданы накопители со сменными кассетами, содержащими жесткие МД, а также съемные накопители. НЖМД со съемными кассетами требуют дополнительных средств герметизации и очистки поверхности дисков, а емкость кассет относительно невелика, да и остальные характеристики отнюдь не идеальны. Правда, недавно компании Proteus Technology и Sysgen выпустили 150-Мбайт НЖМД со сменными дисками и временем доступа всего 28 мс. А фирма Data Express превзошла все ожидания, разработав 450-Мбайт НЖМД со сменными кассетами. Съемные же накопители, естественно, имеют хорошие технические характеристики, но крайне дороги (ведь кроме пакета дисков приходится платить и за сам привод).

По сравнению с НГМД дисководы со съемными жесткими дисками стоят дороже, но имеют повышенную емкость, быстродействие и долговечность.

Перспективным материалом для замены металлической основы жестких дисков является стекло. Одна из основных проблем при этом — прочность стеклянных дисков. Но зато гладкая поверхность стеклянных дисков позволяет обеспечивать «плавание» магнитных головок с уменьшенным зазором, благодаря чему повышается плотность записи, а следовательно, и емкость диска Несмотря на ряд технологических трудностей, в 1988 г. американская фирма Areal Technology выпустила 89-мм НЖМД с одним стеклянным диском емкостью до 100 Мбайт и средним временем доступа 28 мс. Он имеет также пониженное по сравнению с аналогами энергопотребление.

Недавно фирма IBM сообщила о создании новых НМД с потрясающей плотностью записи, составляющей 1 млрд. бит на квадратный дюйм. Для этого применены тонкопленочные головки, а зазор уменьшен в 3 раза Однако коммерческие изделия, использующие эту технологию, появятся только через несколько лет. В ходе эксперимента была достигнута скорость чтения/записи данных 3,5 Мбайт/с.