Внешние запоминающие устройства

Технические характеристики дискеты.

• Обозначение дискеты DS/HD

• DS - двухсторонние (double sides), HD - высокой плотности (high de n sity ),
• DS - двухсторонние (double sides),
• HD - высокой плотности (high de n sity ),

• Геометрический размер 3,5"(89 мм),
• Емкость - 1,44Мбайт,
• Количество дорожек (цилиндров) - 80,
• Количество секторов на дорожке - 18

Форматирование дискеты

• Перед первым использованием дискеты необходимо разметить ее на сектора и дорожки. Этот процесс называется форматированием .

Накопители на жестком диске (винчестеры)

• Немного истории.

• Первый жесткий диск появился в 1957 г. как компонент подсистемы хранения данных IBM RAMAC 350. Он состоял из 50 "тарелок" диаметром 24 дюйма и был в состоянии хранить 5 Мбайт информации. Его стоимость на условиях лизинга составляла 35 тыс. дол.
• Первый жесткий диск появился в 1957 г. как компонент подсистемы хранения данных IBM RAMAC 350. Он состоял из 50 "тарелок" диаметром 24 дюйма и был в состоянии хранить 5 Мбайт информации. Его стоимость на условиях лизинга составляла 35 тыс. дол.

Накопители на жестком диске (винчестеры)

• Немного истории.

• В в самом начале 70-х годов фирмой IBM был создан громоздкий 14-дюймовый диск, который позволял записать 30 дорожек по 30 секторов в каждой из них; обозначение диска "30/30" напоминало название широко распространенной модели ружья фирмы "Winchester", в результате чего в английском языке для обозначения дисковых устройств с несъемными дисками стали широко применять слово "winchester".
• В в самом начале 70-х годов фирмой IBM был создан громоздкий 14-дюймовый диск, который позволял записать 30 дорожек по 30 секторов в каждой из них; обозначение диска "30/30" напоминало название широко распространенной модели ружья фирмы "Winchester", в результате чего в английском языке для обозначения дисковых устройств с несъемными дисками стали широко применять слово "winchester".

Накопители на жестком диске (винчестеры)

• Немного истории.

• В начале 80-х годов типичным образцом был жесткий диск шириной 5,25 дюйма и емкостью 5 - 10 Мбайт. С 1987 г. начался новый этап миниатюризации появились 3,5-дюймовые модели. Сегодня существуют модели в 2,5 дюйма емкостью более 500 Мбайт (а для ПК-блокнотов - 1,8- и даже 1,3-дюймовые). С 1990 г. цена жестких дисков в среднем упала с 1 до 0,1 дол. в расчете на один мегабайт.
• В начале 80-х годов типичным образцом был жесткий диск шириной 5,25 дюйма и емкостью 5 - 10 Мбайт.
• С 1987 г. начался новый этап миниатюризации появились 3,5-дюймовые модели.
• Сегодня существуют модели в 2,5 дюйма емкостью более 500 Мбайт (а для ПК-блокнотов - 1,8- и даже 1,3-дюймовые).
• С 1990 г. цена жестких дисков в среднем упала с 1 до 0,1 дол. в расчете на один мегабайт.

Устройство жесткого диска.

• Жесткий диск стационарно расположен внутри ЭВМ.
• Это устройство с произвольным доступом к данным: он может считывать записанные данные с любого места на диске и в любом порядке.
• Возможность произвольно записывать и считывать данные - главная причина того, что жесткие диски быстро вытеснили накопители на магнитных лентах.

Устройство жесткого диска.

• Винчестер содержит :

• Пакет магнитных дисков , установленных на одной оси. Систему магнитных головок. Привод головок Встроенный контроллер винчестера (плата управления)
• Пакет магнитных дисков , установленных на одной оси.
• Систему магнитных головок.
• Привод головок
• Встроенный контроллер винчестера (плата управления)

Магнитный диск

Магнитная головка

Пакет магнитных дисков .

• Диски представляют собой пластины из алюминия, стекла или керамики с нанесенным на них слоем высококачественного ферромагнетика.

Магнитное покрытие наносится путем напыления или вакуумного осаждения. После нанесения покрытия диски подвергаются специальной обработке для обеспечения высококачественной поверхности. Обработанные диски собирают в один пакет (обычно в пакете содержится от 2 до 12 дисков) и закрепляют на оси, устанавливаемой в привод. Каждый диск имеет две рабочих поверхности.

Пакет магнитных дисков .

• Вся система помещена в герметично закрытый корпус. Герметизация дисков позволила существенно улучшить характеристики благодаря идеальной чистоте поверхностей и обеспечить гораздо большую производительность, чем у ленточных накопителей или флоппи-дисководов.

Система магнитных головок.

• Головки чтения/записи относятся к числу важнейших элементов дискового накопителя.
• Головка всегда находится на некотором расстоянии от поверхности диска (около 0.1мкм), обеспечиваемом за счет потока воздуха при быстром вращении диска (головка "летит"). Воздушная подушка значительно тоньше, чем человеческий волос, и даже меньше размера частицы пыли.

Система магнитных головок.

Система магнитных головок.

В винчестерах устранено трение между дисками и головками чтения/записи, что позволяет увеличить скорость и уменьшить износ как головок, так и пластин.

Система дисков постоянно вращается, пока не выключен компьютер. В первых устройствах использовалась скорость вращения 3600 об/мин, однако по мере роста требований к скорости записи/считывания частота вращения блока дисков была повышена 7200 об/мин.

Повышение скорости вращения обеспечивает ускорение работы всего устройства, однако рост скорости ограничен механической прочностью дисков.

Система магнитных головок.

Совокупность головок и дисков часто называют сборкой головок диска (head disk assembly, HDA).

Сигналы, снимаемые головками чтения с поверхности пластин, очень слабы. Предварительный усилитель чтения, вместе со схемой записи смонтированный на гибкой плате внутри HDA, усиливает их до уровня, который может быть преобразован в цифровые сигналы.

Электроника дисковода

• Электроника дисководов высокой емкости по вычислительной мощности эквивалентна полной мощности первых моделей IBM РС/АТ.

• - процессор цифровой обработки сигналов (digital signal processor, DSP), конвертирующий входящие в него электрические импульсы в цифровые сигналы; электронику управления приводами шпинделя и позиционирования, обеспечивающую вращение пластин на строго заданной скорости и точное перемещение активатора с головками чтения/записи к требуемой точке на пластинах; - электронику интерфейса, поддерживающую обмен данными с CPU компьютера в надлежащем формате; - микропроцессор и чипы памяти для предупреждения дисковых операций.
• - процессор цифровой обработки сигналов (digital signal processor, DSP), конвертирующий входящие в него электрические импульсы в цифровые сигналы;
• электронику управления приводами шпинделя и позиционирования, обеспечивающую вращение пластин на строго заданной скорости и точное перемещение активатора с головками чтения/записи к требуемой точке на пластинах;
• - электронику интерфейса, поддерживающую обмен данными с CPU компьютера в надлежащем формате;
• - микропроцессор и чипы памяти для предупреждения дисковых операций.

Интерфейсы винчестеров

• Дисковые интерфейсы необходимы для обеспечения связи между системной шиной процессора и жестким диском.
• Дисковый интерфейс - это закрепленная стандартом комбинация уровней сигналов, конфигурации коннекторов, функций, команд и протоколов передачи данных.
• В настоящее время наиболее распространены интерфейсы IDE и SCSI .

Интерфейс IDE - ATA Integrated Drive Electronics интегрированная электроника привода

• Позволяют реализовать функции контроллера на плате самого накопителя. В результате от накопителя и к нему передаются только цифровые сигналы. Такой подход упростил и удешевил адаптеры, используемые для подключения винчестеров к компьютеру, и позволил обеспечить высокий уровень совместимости устройств разных фирм.
• В 1990 г. этот интерфейс был стандартизован под названием ATA (AT-Attachment АТ-подсоединение ).

Интерфейс IDE - ATA Integrated Drive Electronics интегрированная электроника привода

• Интерфейс IDE-ATA характеризуется:

• жесткими ограничениями на емкость накопителя ; совместимостью практически с любой BIOS , так как использует технику трансляции секторов , т.е. имитацию диска одной геометрии на диске с другой геометрией (различное количество поверхностей, цилиндров и секторов ); невысокой скоростью передачи данных; возможностью подключения только 2-х винчестеров (главный/подчиненный); совмещением в адаптере функций управления винчестером и дисководами (мультикарты)
• жесткими ограничениями на емкость накопителя ; совместимостью практически с любой BIOS , так как использует технику трансляции секторов , т.е. имитацию диска одной геометрии на диске с другой геометрией (различное количество поверхностей, цилиндров и секторов ); невысокой скоростью передачи данных; возможностью подключения только 2-х винчестеров (главный/подчиненный); совмещением в адаптере функций управления винчестером и дисководами (мультикарты)
• жесткими ограничениями на емкость накопителя ;
• совместимостью практически с любой BIOS , так как использует технику трансляции секторов , т.е. имитацию диска одной геометрии на диске с другой геометрией (различное количество поверхностей, цилиндров и секторов );
• невысокой скоростью передачи данных;
• возможностью подключения только 2-х винчестеров (главный/подчиненный);
• совмещением в адаптере функций управления винчестером и дисководами (мультикарты)

Интерфейс SCSI Smoll Computer System Interface интерфейс малых вычислительных систем

• Был предложен раньше (в 1970 г.) , чем IDE/ATA .
• В отличие от других интерфейсов с последовательной передачей информации, SCSI передает биты данных параллельно, что обеспечивает существенное повышение скорости обмена данными между устройством и адаптером.
• В настоящее время интерфейс SCSI используется в основном в высокопроизводительных системах, предназначенных для коллективного использования (диски файловых серверов, сканеры и т.д.).

Интерфейс SCSI Smoll Computer System Interface интерфейс малых вычислительных систем

• По ряду характеристик он лучше, чем IDE :

• обеспечивает повышенную скорость передачи данных; можно подключать сразу большое количество периферийных устройств, таких как винчестеры, принтеры, сканеры, стримеры, приводы CD-ROM. Программы для работы со SCSI-устройствами не используют физические характеристики конкретного устройства (число головок, цилиндров и т.п.), а имеют дело с логическими блоками, что дает возможность работы фактически со всеми блочными устройствами.
• обеспечивает повышенную скорость передачи данных; можно подключать сразу большое количество периферийных устройств, таких как винчестеры, принтеры, сканеры, стримеры, приводы CD-ROM. Программы для работы со SCSI-устройствами не используют физические характеристики конкретного устройства (число головок, цилиндров и т.п.), а имеют дело с логическими блоками, что дает возможность работы фактически со всеми блочными устройствами.
• обеспечивает повышенную скорость передачи данных;
• можно подключать сразу большое количество периферийных устройств, таких как винчестеры, принтеры, сканеры, стримеры, приводы CD-ROM.
• Программы для работы со SCSI-устройствами не используют физические характеристики конкретного устройства (число головок, цилиндров и т.п.), а имеют дело с логическими блоками, что дает возможность работы фактически со всеми блочными устройствами.

Интерфейс SCSI Smoll Computer System Interface интерфейс малых вычислительных систем

• Однако он имеет и недостатки:

• требуется контроллер отдельно от накопителя, между контроллером и накопителем передаются аналоговые сигналы, что существенно сказывается на совместимости устройств; накопитель и контроллер по стоимости существенно дороже;
• требуется контроллер отдельно от накопителя, между контроллером и накопителем передаются аналоговые сигналы, что существенно сказывается на совместимости устройств;
• накопитель и контроллер по стоимости существенно дороже;

Сравнение интерфейсов жестких дисков.

Размещение информации на дисках .

• Данные организованы на диске в цилиндрах, дорожках и секторах. Цилиндры - концентрические дорожки на дисках, расположенные одна над другой. Дорожка затем разделяется на сектора.

Размещение информации на дисках .

• Современные жесткие диски имеют различное количество секторов на дорожке в зависимости от того, внешняя это дорожка или внутренняя. Внешняя дорожка длиннее и на ней можно разместить больше секторов, чем на внутренней дорожке.

Данные на чистый диск начинают записываться с внешней дорожки.

Размещение информации на дисках .

• В 1996 г. на 1 " радиуса жесткого диска размещается порядка 1200 дорожек. К 2000 г. число дорожек на один дюйм вырастет до 20000.

Способы физического сохранения данных на жестком диске.

• Обычные жесткие диски используют "вертикальное" отображение. Данные записываются начала на одном цилиндре сверху вниз, затем головки переходят на другой цилиндр и т.д.

Способы физического сохранения данных на жестком диске.

• При "горизонтальном" отображении сначала данные записываются последовательно от цилиндра к цилиндру на поверхности одного диска, затем также на поверхности следующего диска и т.д. Такой способ лучше подходит для записи непрерывного высокоскоростного потока данных, например, при записи "живого" видео.

Способы физического сохранения данных на жестком диске.

• Комбинированный способ отображения, использующий как "вертикальный" так и "горизонтальный" способ.