3 Устройства хранения данных

Дисковые ЗУ накопители, представляют собой совокупность носителя и соответствующего привода и предназначены для записи, считывания и постоянного (длительного) хранения больших объемов информации. Дисковые накопители являются энергонезависимыми ЗУ.

3.1 Накопители на гибких магнитных дисках

Дисководы (Floppy Disk Drive, FDD), или накопители на гибких магнитных дисках (НГМД), являются старейшими внешними ЗУ.

Принцип магнитной записи цифровой информации. Основу процесса магнитной записи составляет взаимодействие магнитного носителя информации (дискеты) и магнитных головок: миниатюрных электромагнитов, располагаемых у поверхности движущегося магнитного носителя с небольшим зазором при бесконтактной записи или без зазора при контактной записи. Информация записывается на носителе вдоль дорожки, проходящей под головкой, путем подачи на головку тока записи, который создает магнитный поток, проходящий через зазор головки и частично через магнитный слой носителя. Изменением направления сигнала в обмотке головки изменяют полярность намагничивания. Считывание информации производится при прохождении под головкой дорожки носителя с записанной информацией. Перемещение под зазором границы между участками с разной полярностью намагничивания создает в обмотке импульс той или иной полярности.

В качестве носителя информации служит дискета. Дискета состоит из круглой полимерной подложки, покрытой с обеих сторон магнитным окислом и помещенной в пластиковую упаковку, на внутреннюю поверхность которой нанесено очищающее покрытие. В упаковке сделаны с двух сторон радиальные прорези, через которые головки считывания/записи накопителя получают доступ к диску.

Дискета вращается только при обращении к ней.

Для записи и чтения информации дискета разбивается на дорожки (треки) и сектора. Обмен данными между НГМД и оперативной памятью осуществляется последовательно целым числом секторов.

Кроме хранимых данных, на дискете имеется также и служебная информация.

На нулевой дорожке нулевой стороны размещается загрузочный сектор, содержащий компоненты операционной системы, программу для загрузки системы и таблицу размещения файлов FAT (File Allocation Table) два раза подряд. В FAT содержится как бы опись дискеты и отмечается каждое изменение состояния данных дискеты.

3.2 Накопители на жестких магнитных дисках

Накопитель на жестких магнитных дисках (HDD — Hard Disk Drive), или винчестер — это запоминающее устройство большой емкости, в котором носителями информации являются круглые жесткие пластины (диски или платтеры), обе поверхности которых покрыты слоем магнитного материала.

В принципе жесткие диски подобны дискетам. В них информация также записывается на магнитный слой диска. Однако этот диск, в отличие от дискет, сделан из жесткого материала, чаще всего алюминия (отсюда и название Hard Disk).

Винчестер состоит из нескольких одинаковых дисков, расположенных друг под другом.

Для каждого диска имеется пара головок, которые приводятся в движение и позиционируются шаговым двигателем. Все головки расположены «гребнем». Позиционирование одной головки обязательно вызывает аналогичное перемещение и всех остальных.

Общая емкость пакета дисков равна произведению количества цилиндров, количества магнитных головок, количества секторов на дорожке и числа 512 (размер сектора в байтах). Так, винчестер емкостью 1,2 Гбайт содержит 2632 цилиндра с 16 магнитными дорожками на каждом цилиндре и с 63 секторами на дорожке.

Первый массовый НЖМД, выпущенный фирмой IBM еще в 1973 г., вмещал 30 магнитных цилиндров по 30 секторов на каждом. Сходство этих цифр с маркой «30/30», соответствующей знаменитой винтовке «винчестер», и явилось причиной второго названия НЖМД.

НЖМД помещен в почти полностью герметизированный корпус, что предотвращает попадание пыли и других частиц, которые могут повредить магнитный носитель или чувствительные головки чтения/записи, располагаемые («плавающие») над поверхностью быстро вращающегося диска на расстоянии нескольких десятимиллионных долей дюйма.

Основными характеристиками производительности диска являются:

• время доступа — интервал между моментом, когда процессор запрашивает с диска данные, и моментом их выдачи. В настоящее время средний показатель — 7—9 мс;

• частота вращения относительно магнитных головок — обычно составляет 7200 об/мин;

• средняя скорость передачи данных диском — определяется временем для передачи данных после запуска операции чтения. У современных моделей средняя скорость передачи данных достигает до 60 Мбайт/с;

• размер кэш-памяти. Все современные накопители снабжаются встроенным кэшем (обычно 2 Мбайта), который существенно повышает их производительность.

НЖМД связан с процессором через контроллер жесткого диска.

Для борьбы с нерациональными потерями жесткий диск разбивают на несколько разделов — логических жестких дисков.

Каждый логический диск имеет собственную таблицу размещения файлов, поэтому на нем действует своя система адресации.

Каждому диску (физическому или логическому), присутствующему на компьютере, присваивается уникальное имя.