Форма 09-д

СовременнАЯ гуманитарнАЯ АКАДЕМИЯ

Направление подготовки / специальность                      ДОПУСК К ЗАЩИТЕ:

информатика и ВТ                                                             Приказ СГА № _______

                                                                                  от «____»______200__г.

Бакалаврская работа

Тема: ___Сравнительный анализ и оценка возможностей НГМД и НЖМД _______________________________________________________________

_______________________________________________________________

Студент: _Худенко Юрий Владимирович / ______________ /

^{Ф. И. О.                                                                         подпись}

№ контракта 20600010601017    Группа ЗИн-009-101

Руководитель: _Лещенко Ирина Николаевна / ______________ /

^{Ф. И. О.                                                   подпись}

Дата представления работы «_1 » __июня__ 2005г.

Москва 2005 г.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение                                                                                                           3

1.Теоретическая глава. Характеристика накопителей на гибких и жестких магнитных дисках                                                                                            6

1.1. Накопитель на ГМД                                                                                  6

1.2. Накопители на жестких дисках                                                                        11

1.3. Хранение информации на магнитных дисках                                        14

1.4. Интерфейс гибких и жестких магнитных дисков                                             19

1.5. Контроллеры гибких и жестких магнитных дисков                              27

2. Практическая глава. Общие свойства  магнитных носителей                  37

2.1. Принцип функционирования накопителя  на гибких и жестких  магнитных дисках                                                                                             37

2.2. Работа накопителя                                                                                            40

2.3. Типы и параметры дискет и дисководов                                                44

2.4. Описание жестких магнитных дисков                                                    46

Заключение                                                                                                     57

Список сокращений                                                                                       60

Библиографический список литературы                                                               61

Приложение                                                                                                   64

ВВЕДЕНИЕ

Помимо оперативной памяти, компьютеру необходимо устройство, для долговременного размещения и хранения программ,  данных. В персональных компьютерах используют различного рода накопители, общая емкость которых, как правило, в сотни, раз превосходит емкость оперативной памяти, и последствия его выхода из строя зачастую оказывается катастрофическими. Для правильной эксплуатации или модернизации компьютера необходимо хорошо представлять себе, что же это такое – накопитель. Накопитель устройства хранения данных, они позволяют сохранять информацию для последующего ее использования независимо от состояния (включен или выключен) компьютера.

Накопители на жестких дисках (Hard Disk Drive)  так называемые – винчестеры, по сравнению с дискетами имеют несколько преимуществ: объем записываемой информации многократно превосходит возможности гибких дисков. Скорость чтения/записи также намного больше, высокая надежность. HDD существуют в виде внутренних и внешних (переносных) устройств.  Физические  размеры  винчестеров стандартизированы параметром, называемым  форм-фактор. HDD с форм-фактором 3,5” имеют стандартные размеры корпуса 41.6х101х146 мм. Также они имеют несколько стандартных значений высоты 2,6”, 1”,3/4”, 0,5”.

Емкость винчестера, объем данных, которые можно записать должен быть не менее 4-5 Гб, но требования программного обеспечения постоянно растут, поэтому жесткий диск придется менять раз в 1-2 года в зависимости от  того насколько интенсивно и с какими целями используется компьютер. Производители дают гарантию надежности устройства, которая обычно составляет 20000-500000 часов. Наработка винчестера за год составит 8760 часов, что делает этот параметр не важным, так как винчестер морально устареет раньше, чем физически.

Съемные/внешние/переносные жесткие диски по характеристикам не отличаются от обычных. Альтернативой им служат накопители со сменными дисками, в отличии от съемных винчестеров подвижным является лишь непосредственно носитель информации, функционально напоминают накопители на жестких дисках, но существенно превосходят их по характеристикам. Объем записываемой информации помещается от 100 Мб, до 1 Гб, среднее время доступа 10-30 мс, средняя скорость обмена 4-6 Мб/сек.

Накопители на гибких дисках, являются старейшими периферийными

устройствами  РС и позволяют переносить документы и программы с одного компьютера на другой, хранить информацию, не используемую  постоянно

на компьютере, делать архивные копии программных продуктов, содержащихся на жестком диске. НГМД применялись с первых моделей РС, у которых они были единственным средством хранения и переноса информации. С тех пор эти устройства претерпели изменения, размер дискеты уменьшился почти в два раза, а емкость возросла.

Гибкие магнитные диски являются наиболее распространенными носителями информации. Наиболее популярны гибкие диски размером 3,5" (дюйма), (3-дюймовые). Диски называются гибкими потому, что пластиковый диск, расположенный внутри защитного конверта, действительно гнется. Именно поэтому защитный конверт изготовлен из твердого пластика.

Цель данной работы – ответить на ряд вопросов, и сделать сравнительный анализ и оценку применительно к накопителям на жестких и гибких дисках.

Сравнив эти накопители можно сказать, что основным свойством и назначением накопителей информации является хранение и воспроизведение информации, задача жестких накопителей быстро передавать, информацию Ниже приведены критерии, по которым обычно оценивают качество жестких дисков.

·        Надежность.

·        Быстродействие.

·        Противоударная подвеска.

·        Стоимость.

Задача накопителей :

·        хранение информации в виде файлов.

·        непрерывность участка дисковой памяти

·        высокая скорость доступа.

Высокая надежность, компактность, небольшие габариты, удобство в эксплуатации и низкая стоимость хранения единицы информации являются отличительными особенностями наиболее широко используемых в ПК трех основных типов накопителей : накопители на гибких магнитных дисках (НГМД), накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД) типа «винчестер» и накопители на компакт-дисках CD-ROM.

При написании выпускной квалификационной работы основными источниками литературы были:

Гук М. Аппаратные средства IBM PC., Скотт Мюллер Модернизация и ремонт ПК, Леонтьев В. П. «Новейшая энциклопедия персонального компьютера».

1.ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ГЛАВА

ХАРАКТЕРИСТИКА НАКОПИТЕЛЕЙ НА ГИБКИХ И ЖЕСТКИХ МАГНИТНЫХ ДИСКАХ

1.1. Накопитель на ГМД

Устройство НГМД включает гибкий магнитный диск, пять основных систем (приводной механизм, механизм позиционирования, механизм центрирования и крепления, систему управления и контроля, систему записи и считывания) и три специальных датчика. Существуют различные виды НГМД. Наиболее широко распространены устройства с диаметром носителя 203мм (8") 133мм (5,25") и 89мм (3,5"). В профессиональных ПЭВМ наиболее часто используют НГМД с диаметром диска 133 и 89мм. Применяются НГМД с односторонней и двусторонней записью. ГДМ представляют собой гибкую пластиковую пластину, на поверхность которой нанесен ферромагнитный материал. Для защиты от механических повреждений и пыли гибкий диск диаметром 89мм помещается в пластиковую кассету, а диаметром 133мм - в картонную или из жесткого синтетического материала. Центральным отверстием дискета одевается на усеченный конусообразный вал шпиндель (ступицу), который вращается с постоянной скоростью. В кассете имеется окно овальной формы - отверстие головки вытянутое в радиальном направлении. Через это отверстие магнитная головка прижимается к диску, производя в необходимых местах его поверхности запись - считывание данных контактным способом. Магнитная головка перемещаясь в прорези кассеты позволяет записывать электромагнитным способом данные в виде последовательности бит на концентрические окружности - дорожки. Два небольших выреза на кромке кассеты расположенные симметрично относительно окна головки обеспечивают ее позиционирование и фиксацию в НГМД. Справа от них на кассете имеется прямоугольный вырез, заклеенный специальной светонепроницаемое полоской, который запрещает запись и непреднамеренное стирание. В НГМД имеется специальный датчик обнаруживающий наличие данного выреза.

Гибкий носитель 89мм дискеты помещен в жесткую оболочку из пластмассы. Доступ магнитных головок записи/считывания к носителю осуществляется через скользящую металлическую заслонку на корпусе дискеты. Когда дискета вставляется в дисковод заслонка автоматически смещается. Конструкция данной дискеты имеет ключ (срезанный угол корпуса), предотвращающий ее некорректную установку в дисковод. Приспособление для защиты от записи размещено нижней части дискеты. Для идентификации параметров плотности записи на дискете с левой стороны располагается квадратное отверстие.

Полезная поверхность диска, предназначенная для записи/считывания информации, представляет собой набор дорожек расположенных с определенным шагом. На 133мм дискетах располагаются 40 или 80 дорожек. Нумерация дорожек начинается с внешней стороны (нулевой дорожки) и заканчивается последней внутренней. Позиция дорожки 00 определяется в накопителе с помощью специального фотоэлектрического датчика. Сама дорожка разбивается на отдельные секторы. У 133мм дискеты обычно 8, 9 или 16 секторов на дорожке. Информационная емкость сектора 128, 256, 512 или 1024 байт [7]. Начало участков записи определяется имеющемся на диске и в кассете специальным круглым индексным. отверстием. Когда индексное отверстие при вращении проходит под соответствующим отверстием кассеты еще один специальный фотоэлектрический датчик вырабатывает короткий электрический сигнал, по которому обнаруживается позиция начала дорожки. Дисководы 3,5" работают с двухсторонними дискетами емкостью 512 байт по 9 или 18 секторов на дорожку. Обычно на диске используется 80 дорожек.

Типичный приводной механизм гибкого магнитного диска содержит микродвигатель постоянного тока вращения диска и шпиндель. Обычно скорость вращения 300 или 360 оборотов в минуту (об/мин) [16]. Вращение диска с нужной скоростью обеспечивается сервосистемой.

Позиционирующая система служит для установки магнитной головки точно над определенной дорожкой на поверхности носителя. Перемещение каретки с магнитной головкой в радиальном направлении осуществляется с помощью первичной передачи шагового двигателя при подаче на последний импульсного напряжения.

Механизм центрирования и крепления обеспечивает крепление и прецизионное центрирование дискета с помощью корпусного замка.

Механическая часть системы записи/считывания состоит из магнитных головок с устройствами прижима головок, расположенных на подвижной каретке [18]. Устройства прижима механически осуществляют прижим дискеты к головке. Возможен вариант, когда головка прижимается к дискета с помощью соленоида.

Системой управления и контроля управляются и контролируются отдельные механические узлы накопителя, процесс записи/считывания и связи с адаптером НГМД. Обычно в профессиональной ЭВМ к одному адаптеру можно подключить несколько НГМД [8].

Для подключения определенных НГМД применяются микропереключатели. Контрольные и управляющие логические схемы служат для сбора информации о характеристиках рабочих состояний НГМД и выдачи соответствующих сообщений.

Электронные схемы системы позиционирования обеспечивают оптимальное по времени позиционирование подвижной каретки с магнитной головкой относительно необходимой дорожки.

Для управления двигателями служат электронные схемы регулирования и усиления сигналов, подаваемых на двигатели: шаговый (для привода каретки) и постоянный ток (для привода дискеты). Усилители записи предназначены для усиления сигналов записи, подаваемых на магнитные головки, а усилители считывания используются для усиления считываемых магнитной головкой сигналов и для подготовки их к дальнейшей обработке.

Принцип работы магнитных запоминающих устройств основаны на способах хранения информации с использованием магнитных свойств материалов. Как правило, магнитные запоминающие устройства состоят из собственно устройств чтения/записи информации и магнитного носителя, на который, непосредственно, осуществляется запись и с которого считывается информация. Магнитные запоминающие устройства принято делить на виды в связи с исполнением, физико-техническими характеристиками носителя информации и т.д.. Наиболее часто различают: дисковые и ленточные устройства. Общая технология магнитных запоминающих устройств состоит в намагничивании переменным магнитным полем участков носителя и считывания информации, закодированной как области переменной намагниченности. Дисковые носители, как правило, намагничиваются вдоль концентрических полей – дорожек, расположенных по всей плоскости диско идеального вращающегося носителя. Запись производится в цифровом коде. Намагничивание достигается за счет создания переменного магнитного поля при помощи головок чтения/записи. Головки представляют собой два или более магнитных управляемых контура с сердечниками, на обмотки которых подается переменное напряжение. Изменение полярности напряжения вызывает изменение направления линий магнитной индукции магнитного поля и, при намагничивании носителя, означает смену значения бита информации с 1 на 0 или с 0 на 1[23].

Дисковые устройства делят на гибкие (Floppy Disk) и жесткие (Hard Disk) накопители и носители. Основным свойством дисковых магнитных устройств является запись информации на носитель на концентрические замкнутые дорожки с использованием физического и логического цифрового кодирования информации. Плоский дисковый носитель вращается в процессе чтения/записи, чем и обеспечивается обслуживание всей концентрической дорожки, чтение и запись осуществляется при помощи магнитных головок чтения/записи, которые позиционируют по радиусу носителя с одной дорожки на другую. Дисковые устройства, как правило, используют метод записи называемый методом без возвращения к нулю с инверсией (Not Return Zero – NRZ). Запись по методу NRZ осуществляется путем изменения направления тока подмагничивания в обмотках головок чтения/записи, вызывающее обратное изменение полярности намагниченности сердечников магнитных головок и соответственно попеременное намагничивание участков носителя вдоль концентрических дорожек с течением времени и продвижением по окружности носителя [3]. При этом, совершенно неважно, происходит ли перемена магнитного потока/ от положительного направления к отрицательному или обратно, важен только сам факт перемены полярности.

Для записи информации, как правило, используют различные методы кодирования информации, но все они предполагают использование в качестве информационного источника не само направление линий магнитной индукции элементарной намагниченной точки носителя, а изменение направления индукции в процессе продвижения по носителю вдоль концентрической дорожки с течением времени. Такой принцип требует жесткой синхронизации потока бит, что и достигается методами кодирования. Методы кодирования данных не влияют на перемены направления потока, а лишь задают последовательность их распределения во времени (способ синхронизации потока данных), так, чтобы, при считывании, эта последовательность могла быть преобразована к исходным данным.

1.2. Накопители на жестких дисках

Накопители на жестких дисках объединяют в одном корпусе носитель (носители) и устройство чтения/записи, а также, нередко, и интерфейсную часть, называемую собственно контроллером жесткого диска. Типичной конструкцией жесткого диска является исполнение в виде одного устройства - камеры, внутри которой находится один или более дисковых носителей насажанных на один шпиндель и блок головок чтения/записи с их общим приводящим механизмом. Обычно, рядом с камерой носителей и головок располагаются схемы управления головками, дисками и, часто, интерфейсная часть или контроллер. На интерфейсной карте устройства располагается собственно интерфейс дискового устройства, а контроллер с его интерфейсом располагается на самом устройстве. С интерфейсным адаптером схемы накопителя соединяются при помощи комплекта шлейфов.

Информация заносится на концентрические дорожки, равномерно распределенные по всему носителю. В случае большего, чем один диск, числа носителей все дорожки, находящиеся одна под другой, называются цилиндром. Операции чтения/записи производятся подряд над всеми дорожками цилиндра, после чего головки перемещаются на новую позицию.

Герметичная камера предохраняет носители не только от проникновения механических частиц пыли, но и от воздействия электромагнитных полей. Необходимо заметить, что камера не является абсолютно герметичной т.к. соединяется с окружающей атмосферой при помощи специального фильтра, уравнивающего давление внутри и снаружи камеры. Однако, воздух внутри камеры максимально очищен от пыли, т.к. малейшие частички могут привести к порче магнитного покрытия дисков и потере данных и работоспособности устройства [9].

Диски вращаются постоянно, а скорость вращения носителей довольно высокая (от 4500 до 10000 об/мин) , что обеспечивает высокую скорость чтения/записи. По величине диаметра носителя чаще других производятся 5.25,3.14,2.3 дюймовые диски. На диаметр носителей несменных жестких дисков не накладывается никакого ограничения со стороны совместимости и переносимости носителя, за исключением форм-факторов корпуса ПК, поэтому, производители выбирают его согласно собственным соображениям.

В настоящее время, для позиционирования головок чтения/записи, наиболее часто, применяются шаговые и линейные двигатели механизмов позиционирования и механизмы перемещения головок в целом.

В системах с шаговым механизмом и двигателем головки перемещаются на определенную величину, соответствующую расстоянию между дорожками. Дискретность шагов зависит либо от характеристик шагового двигателя, либо задается серво- метками на диске, которые могут иметь магнитную или оптическую природу [4]. Для считывания магнитных меток используется дополнительная серво головка, а для считывания оптических - специальные оптические датчики.

В системах с линейным приводом головки перемещаются электромагнитом, а для определения необходимого положения служат специальные сервисные сигналы, записанные на носитель при его производстве и считываемые при позиционировании головок. Во многих устройствах для серво- сигналов используется целая поверхность и специальная головка или оптический датчик. Такой способ организации серво-данных носит название выделенная запись серво- сигналов. Если серво- сигналы записываются на те же дорожки, что и данные и для них выделяется специальный серво- сектор, а чтение производится теми же головками, что и чтение данных, то такой механизм называется встроенная запись серво- сигналов. Выделенная запись обеспечивает более высокое быстродействие, а встроенная - повышает емкость устройства.

Линейные приводы перемещают головки значительно быстрее, чем шаговые, кроме того они позволяют производить небольшие радиальные перемещения "внутри" дорожки, давая возможность отследить центр окружности серво- дорожки [1]. Этим достигается положение головки, наилучшее для считывания с каждой дорожки, что значительно повышает достоверность считываемых данных и исключает необходимость временных затрат на процедуры коррекции. Как правило, все устройства с линейным приводом имеют автоматический механизм парковки головок чтения/записи при отключении питания устройства.

Парковкой головок называют процесс их перемещения в безопасное положение. Это - так называемое "парковочное" положение головок в той области дисков где ложатся головки. Там, обычно, не записано никакой информации, кроме серво - это специальная "посадочная зона" (Landing Zone) . Для фиксации привода головок в этом положении в большинстве ЖД используется маленький постоянный магнит, когда головки принимают парковочное положение - этот магнит соприкасается с основанием корпуса и удерживает позиционен головок от ненужных колебаний. При запуске накопителя схема управления линейным двигателем "отрывает" фиксатор, подавая на двигатель, позиционирующий головки, усиленный импульс тока. В ряде накопителей используются и другие способы фиксации - основанные, например, на воздушном потоке, создаваемом вращением дисков. В запаркованном состоянии накопитель можно транспортировать при достаточно плохих физических условиях (вибрация, удары, сотрясения) , т.к. нет опасности повреждения поверхности носителя головками. В настоящее время на всех современных устройствах парковка головок накопителей производится автоматически внутренними схемами контроллера при отключении питания и не требует для этого никаких дополнительных программных операций, как это было с первыми моделями.

Во время работы все механические части накопителя подвергаются тепловому расширению, и расстояния между дорожками, осями шпинделя и позиционером головок чтения/записи меняется. В общем случае это никак не влияет на работу накопителя, поскольку для стабилизации используются обратные связи, однако некоторые модели время от времени выполняют рекалибровку привода головок, сопровождаемую характерным звуком, напоминающим звук при первичном старте, подстраивая систему к изменившимся расстояниям.

Плата электроники современного накопителя на жестких магнитных дисках представляет собой самостоятельный микрокомпьютер с собственным процессором, памятью, устройствами ввода/вывода и прочими традиционными атрибутами присущими компьютеру. На плате могут располагаться множество переключателей и перемычек, однако не все из них предназначены для использования пользователем. Как правило, руководства пользователя описывают назначение только перемычек, связанных с выбором логического адреса устройства и режима его работы, а для накопителей с интерфейсом SCSI - и перемычки, отвечающие за управление резисторной сборкой (стабилизирующей нагрузкой в цепи) .

1.3. Хранение информации на магнитных дисках

Дисковые накопители имеют своей основной механизм, схематически представлены в приложении 1.

Носителем информации является диск (один или несколько), на который нанесен слой вещества, способного намагничиваться (чаще всего ферромагнитный). Хранимую информацию представляет состояние намагниченности отдельных участков рабочей поверхности. Диски вращаются с помощью двигателя шпинделя (spindel motor), обеспечивающего требуемую частоту вращения в рабочем режиме. На диске имеется индексный маркер, который, проходя мимо специального датчика, отмечает начало каждого оборота диска. Информация на диске располагается на концентрических треках (дорожках), нумерация которых начинается с внешнего трека (track 00). Каждый трек разбит на секторы (sector) фиксированного размера. Сектор и является минимальным блоком информации, который может быть записан на диск или считан с него. Нумерация секторов начинается с единицы и привязывается к индексному маркеру. Каждый сектор имеет служебную область, содержащую адресную информацию, контрольные коды и некоторую другую информацию, и область данных, размер которой традиционно составляет 512 байт [6]. Если накопитель имеет несколько рабочих поверхностей (на шпинделе может быть размещен/ пакет дисков, а у каждого диска могут использоваться обе поверхности), то совокупность всех треков с одинаковыми номерами составляет цилиндр (cylinder). Для каждой рабочей поверхности в накопителе имеется своя головка (head), обеспечивающая запись и считывание информации. Головки нумеруются, начиная с нуля. Для того чтобы произвести элементарную операцию обмена — запись или чтение сектора, шпиндель должен вращаться с заданной скоростью, блок головок должен быть подведен к требуемому цилиндру, и только когда нужный сектор подойдет к выбранной головке, начнется физическая операция обмена «полезными» данными между головкой и блоком электроники накопителя. Кроме того, головки считывают служебную информацию (адресную и сервисную), позволяющую определить и установить их текущее местоположение. Для записи информации на носитель используются различные методы частотной модуляции, позволяющие кодировать двоичную информацию, намагничивая зоны магнитного слоя, проходящие под головкой. Перемагничивание зоны происходит лишь в том случае, если магнитное поле в ней преодолеет некоторый порог (коэрцитивную силу), свойственный данному носителю. При считывании намагниченные зоны наводят в головке электрический сигнал, из которого декодируется ранее записанная информация. Контроллер накопителя выполняет сборку и разборку блоков информации (секторов или целых треков), включая формирование и проверку контрольных кодов, осуществляет модуляцию и демодуляцию сигналов головок и управляет всеми механизмами накопителя.

Несмотря на кажущуюся простоту конструкции записать и потом достоверно считать информацию с диска не так-то просто. Для записи данных необходимо сформировать последовательный код, который должен быть самосинхронизирующимся: при последующем считывании из него должны извлекаться и данные, и синхросигнал, что позволяет восстановить записанную цепочку битов (этим занимается сепаратор данных — узел дискового контроллера). Кроме того, напомним, что индуктивные считывающие головки воспринимают только факты изменения намагниченности участков трека. Также учтем, что физическое исполнение — магнитные свойства носителя, конструкция головок, скорость движения, «высота полета» головок и т. п. — задает предельно достижимую плотность изменения состояния намагниченности (flux density), которую хотелось бы использовать максимально эффективно. Эта плотность измеряется в количестве зон с различным состоянием намагниченности на дюйм длины трека — FCI (Flux Changes per Inch — изменений потока на дюйм) и в современных накопителях достигает десятков тысяч [20]. Для записи на диск применяют различные схемы кодирования (data encoding scheme), отличающиеся по сложности реализации и эффективности работы. В первых моделях накопителей использовалась частотная модуляция (Frequency Modulation, FM). Здесь для каждого бита данных на треке отводится ячейка с окнами для представления бита и синхросигнала, что весьма неэффективно расходует предел FCI. Более эффективна модифицированная частотная модуляция (Modified Frequency Modulation, MFM), при которой синхросигнал вводится только в процессе кодирования следующих подряд нулевых битов, что позволяет удвоить плотность записи при той же плотности изменения потока. Обе схемы (FM и MFM) являются схемами с побитным кодированием. Более эффективны схемы группового кодирования, при которых цепочка байтов данных (сектор) предварительно разбивается на. группы по несколько битов, кодирующихся по определенным правилам. Схема кодирования RLL (Run Length Limited), как это следует из названия (length limited — ограниченная длина), построена на ограничении длины не перемагничиваемых участков трека. Наиболее популярна схема RLL 2.7 — в ней число не перемагничиваемых ячеек лежит в диапазоне от 2 до 7. Для накопителей с высокой плотностью используется схема RLL 1.7, обеспечивающая большую надежность считывания. Существует и схема ARLL (Advanced RLL) — малораспространенный вариант схемы RLL 3.9. Схемы RLL стали работоспособными только при определенном уровне качества (стабильности характеристик), достигнутом в области технологии создания магнитных накопителей. По этим схемам происходит упаковка данных и исключение избыточных синхросигналов. Кстати сказать, FM и MFM являются разновидностями RLL: FM эквивалентна RLL O.I; MFM — RLL 1.3. Соотношение полезной плотности записи BPI (Bit Per Inch — битов на дюйм) при одинаковой плотности FCI в популярных схемах кодирования следующее: FM: MFM : RLL 1.7 : RLL 2.7=1:2:2,54:3 [10].

Из-за того что линейная скорость носителя относительно головки на внутренних цилиндрах меньше, чем на внешних, для обеспечения нормальной записи при меньшей скорости приходится применять предварительную компенсацию записи. Для жестких дисков в CMOS Setup имеется параметр WPcom (Write Precompensation) — номер цилиндра, начиная с которого контроллер должен вырабатывать сигнал предварительной компенсации. Для накопителей со встроенным контроллером этот параметр игнорируется, поскольку они сами «знают», как работать со своими дисками.

Как уже говорилось, информация на дисках записывается и считывается по секторам, и каждый сектор имеет определенную структуру (формат). В начале каждого сектора имеется заголовок, за которым следует поле данных и поле контрольного кода. В заголовке имеется поле идентификатора, включающее номер цилиндра, головки и собственно сектора. В этом же идентификаторе может содержаться и пометка о дефектности сектора, служащая указанием на невозможность его использования для хранения данных. Достоверность поля идентификатора проверяется с помощью контрольного кода заголовка. Заголовки секторов записываются только во время операции низкоуровневого форматирования, причем для всего трека сразу. При обращении к сектору по чтению или записи заголовок только считывается. Поле данных сектора отделено от заголовка небольшим зазором (gap), необходимым для того, чтобы при операции записи головка (точнее, обслуживающая ее схема) могла успеть переключиться из режима чтения (заголовка) в режим записи (данных). Сектор завершается контрольным кодом поля данных — CRC (Cyclic Redundancy Check — контроль с помощью циклического, избыточного кода) или ЕСС (Error Checking and Correcting — обнаружение и коррекция ошибок). CRC-код позволяет только обнаруживать ошибки, , а ЕСС- код — еще и исправлять ошибки небольшой кратности [24]. В межсекторных промежутках может размещаться серво- информация, служащая для точного наведения головки на трек.

Современные жесткие диски внутренне могут быть организованы несколько иначе, чем в вышеописанной схеме. Индексные датчики теперь не используются — начало трека определяется из считываемого сигнала. Физическая разбивка на секторы (по 512 байт данных, которым предшествует идентификатор) может отсутствовать — группа секторов трека представляет собой единый битовый поток, защищенный избыточным кодированием, из которого вычисляется блок данных, находящийся в требуемой позиции (так называемый ID-less format). Для коррекции данных применяются избыточные коды, позволяющие большинство ошибок исправлять «на лету», не требуя повторного считывания блока данных (и дополнительного оборота диска).

Для того чтобы диск можно было использовать для записи и считывания информации, он должен быть отформатирован. Форматирование может разделяться на два уровня.

§  Низкоуровневое форматирование (LLF — Low Level Formatting) — формирование заголовков и пустых (расписанных заполнителем) полей дан­ных всех секторов всех треков. При форматировании выполняется и верификация (проверка читаемости) каждого сектора, и в случае обнаружения неисправимых ошибок считывания в заголовке сектора делается пометка о его дефектности.

§  Форматирование верхнего уровня заключается в формировании логической структуры диска, соответствующее файловой подсистеме применяемой ОС. Эта процедура выполнима только после низкоуровневого форматирования [22].

Итак, структура трека — последовательность секторов — задается при его форматировании, а начало трека определяется контроллером по сигналу от индексного датчика или иным способом. Нумерация секторов, которая задается контроллеру при форматировании, может быть достаточно произвольной — важно лишь, чтобы все секторы трека имели уникальные номера в пределах допустимого диапазона. При обращении к сектору он ищется по идентификатору, а если за оборот диска  сектор с указанным номером не будет найден, контроллер зафиксирует ошибку Sector Not Found (сектор не найден). Забота о поиске сектора по его заголовку, помещение в его поле данных записываемой информации, снабженной контрольным кодом, а также считывание этой информации и ее проверка с помощью CRC- или ЕСС-кода лежит на контроллере накопителя. И конечно же, контроллер управляет поиском затребованного цилиндра и коммутацией головок, выбирая нужный трек.

1.4. Интерфейс гибких и жестких магнитных дисков

На плате электроники, установленной на корпусе НГМД, расположены только схемы управления двигателями, усилители-формирователи сигналов записи и считывания и формирователи сигналов от датчиков. Контроллер гибких дисков обычно размещается на системной плате компьютера или же вынесен на специальную карту расширения. НГМД подключается к контроллеру через специальный стандартный интерфейс. Все сигналы являются логическими с уровнями ТТЛ, активный уровень — низкий. Формирователи выходных сигналов накопителя имеют выход типа «открытый коллектор». Интерфейс подразумевает наличие терминаторов — нагрузочных резисторов — для каждой сигнальной линии устройства. Теоретически их предполагалось включать только на последнем дисководе в шлейфе, практически же их никогда и не отключают. Современные трехдюймовые накопители используют «распределенный терминатор» — резисторы с относительно высоким сопротивлением (1-1,5 кОм), постоянно соединяющие входные линии интерфейса с шиной +5 В. Низкие частоты интерфейсных сигналов позволяют не задумываться о точности согласования импеданса шлейфа и сопротивления терминатора. Однако если на шлейфе стоят только старые накопители 5" со снятыми терминаторами, они могут отказаться надежно работать (выходные линии с открытым коллектором останутся без нагрузки).

Логически интерфейс довольно прост. Для того чтобы заставить накопитель работать, его нужно выбрать сигналом Drive Set и запустить мотор шпинделя сигналом Motor On. Для выборки накопитель имеет четыре сигнала DS0, DS1, DS2, DS3, но отзывается только на один из них, определенный установкой джемперов. Только выбранный накопитель воспринимает управляющие сигналы от контроллера и передает контроллеру свои выходные сигналы. О том, что накопитель выбран, свидетельствует светодиодный индикатор на его лицевой панели.

Для перемещения головок на один шаг контроллер должен подать импульс Step, направление перемещения определяется уровнем сигнала Direction: при низком уровне (сигнал активен) перемещение происходит в сторону центра диска (номер трека увеличивается). Нулевой трек контроллер находит, перемещая головки от центра до появления сигнала Track 00. Выбор номера головки производится сигналом Side 1. Начало трека накопитель отмечает импульсом Index, который вырабатывается при прохождении индексного отверстия вращающейся дискеты мимо датчика. Считываемые данные в закодированном (MFM) виде (но усиленные и сформированные в ТТЛ - сигнал) поступают от накопителя по линии Read Data. Для включения режима записи служит сигнал Write Gate, закодированные данные в цифровом виде поступают от контроллера по линии Write Data. Если установлена дискета, защищенная от записи, накопитель сообщит об этом сигналом Write Protect. Для снижения тока записи, которое требуется при работе накопителей HD с дискетами DD и QD, предназначен сигнал Reduce Write, его иное название Low Current или FDHDIN. Для переключения головок на вертикальную запись служит сигнал FDEDIN. Оба эти сигнала вырабатываются кон­троллером, но для самого дисковода они дублируются сигналами от датчиков типа дискеты (сигнал FDEDIN необязателен, дисковод сам переключится по сигналу от датчика). Некоторые модели дисководов позволяют конфигурировать использование датчиков типа дискеты: вместо вышеописанного способа их работы, принятого для PC-совместимых ПК, они могут быть отключены или работать на информирование контроллера. Однако практически все контроллеры сами управляют линиями интерфейса, соответствующими сигналам от этих датчиков. В этом управлении учитывается тип дисковода, описанный в CMOS Setup, и заказанный формат дискеты. Сигнал Reduce Write (низкий уровень) формируется контроллером при любом обращении к дисководу, описанному в CMOS как HD (1,2 или 1,44 Мбайт), для работы с дискетами DD или QD (360 или 720 Кбайт). В некоторых контроллерах этот сигнал формировался, только когда контроллер настраивался на скорость 300 Кбит/с (дискета 360/720 Кбайт в дисководе на 1,2 Мбайт). Такой контроллер может надежно форматировать и записывать дискеты 720 Кбайт в приводе на 1,44 Мбайт только при наличии правильно сконфигурированного датчика HD, иначе все дискеты 3,5" будут записываться с высоким током записи, недопустимым для дискет QD.

Накопители HD при смене дискеты устанавливают сигнал Disk Changed, который сбрасывается после обращения к этому накопителю. Этот сигнал заслуживает особого внимания. Он имеется только у дисководов HD и ED, причем использование этого контакта может определяться джемперами дисковода. В PC соответствующий джемпер устанавливается в положение DC (Disk Change). Альтернативное использование этой линии — сигнализация готовности устройства, что может обозначаться как RY, RDY или SR — для PC непригодно.

В интерфейсе нет никаких сигналов, прямо информирующих контроллер о готовности наличии установленной дискеты. Контроллер может определить готовность, лишь выбрав накопитель и запустив мотор. Тогда отсутствие импульсов Index будет означать, неготовность нет дискеты или она не зафиксирована на шпинделе, или же не подключен дисковод (интерфейс или питание) [5]. Наличие дисковода контроллер может определить с помощью команды при ее выполнении дисковод должен подать сигнал Track00.

Все НГМД, применяемые в PC, независимо от типа и размера имеют одинаковый интерфейс и унифицированные 34-контактные разъемы двух типов: с печатными двусторонними ламелями у устройств 5" и двухрядными штырьковыми контактами у устройств 3,5". Используемый в PC кабель-шлейф имеет перевернутый фрагмент из 7 проводов с номерами 10-16 (таблица 1.1). Этот поворот позволяет подключать к контроллеру одним шлейфом до двух НГМД, причем адрес накопителя определяется его положением на шлейфе: для привода А: фрагмент перевернут, для В: — нет. Универсальный шлейф с пятью разъемами, позволяет подключать пару любых дисководов, которые должны располагаться в разных зонах шлейфа. Некоторые разъемы могут и отсутствовать, что сковывает свободу конфигурирования дисководов. (таблица 1.1) описывает интерфейсный кабель, здесь показано, как сигналы приходят на разные накопители. Направление сигналов (I/O — ввод-вывод) указано относительно контроллера.

Таблица 1.1.

Кабель интерфейса НГМД

Контроллер			Дисковод В:		Дисковод А:
Контакт	Сигнал	I/O	Контакт	Сигнал	Контакт	Сигнал
2	RDHDIN (Reduce Write)	O	2	Low Current	2	Low Current
4	Резерв	-	4	Резерв	4	Резерв
6	FDEDEIN	-	6	FDEDIN (DS3)	6	FDEDIN (DS3)
8	Index	I	8	Index	8	Index
10	Motor On А	O	10	DSO	16	Motor1
12	Drive Sel 1	O	12	DS11	14	DS2
14	Drive Sel 0	O	14	DS2	12	DS11
16	Motor On В	O	16	Motor[1]	10	DSO
18	Direction	O	18	Direction	18	Direction
20	Step	O	20	Step	20	Step
22	Write Data	O	22	WData	22	Wdata
24	Write Gate	O	24	WGate	24	Wgate
26	Track 00	I	26	TROO	26	TROO
28	Write Protect	I	28	WProt	28	WProt
30	Read Data	I	30	RData	30	Rdata
32	Side 1	O	32	Side 1	32	Side 1
342	Disk Changed	I	34	DC	34	DC

Контроллер НГМД и интерфейсный кабель, принятый в PC, позволяют адресоваться к одному из двух накопителей и включать мотор сигналами Drive Sel 0 и Motor On. А для накопителя А: и сигналами Drive Sel 1 и Motor On В для накопителя В:. При этом на обоих накопителях джемперы устанавливаются так, что они отзываются на сигнал DS 1 (контакт 12 разъема). Обычно джемперы на дисководе обозначаются DSO, DS1, DS2, DS3 и следует установить джемпер DS1. Если джемперы обозначаются как DS1, DS2, DS3, DS4, что встречается нечасто, то следует установить DS2. Принятая система выборки позволяет все дисководы конфигурировать однотипно, а адрес задавать положением на шлейфе. В некоторых специфических клонах PC задействуют иную систему выборки накопителей и «прямой» кабель-шлейф. При этом используется выборка устройства сигналом DSO, но переключение выборки на эту линию некоторыми накопителями не поддерживается, в результате чего замена накопителей в этих фирменных машинах может стать хлопотным делом, особенно при отсутствии технической документации.

Интерфейсы жестких дисков. Интерфейсом накопителей называется набор электроники, обеспечивающий обмен информацией между контроллером устройства (Кеш - буфером) и компьютером. В настоящее время в настольных ПК IBM-PC, чаще других, используются две разновидности интерфейсов ATAPI - AT Attachment Packet Interface (Integrated Drive Electronics - IDE, Enhanced Integrated Drive Electronics - EIDE) и SCSI (Small Computers System Interface) [19].

Интерфейс IDE разрабатывался как недорогая и производительная альтернатива высокоскоростным интерфейсам ESDI и SCSI. Интерфейс, предназначен для подключения двух дисковых устройств. Отличительной особенностью дисковых устройств, работающих, с интерфейсом IDE состоит в том, что собственно контроллер дискового накопителя располагается на плате самого накопителя вместе со встроенным внутренним кэш-буфером. Такая конструкция существенно упрощает устройство самой интерфейсной карты и дает возможность размещать ее не только на отдельной плате адаптера, вставляемой в разъем системной шины, но и интегрировать непосредственно на материнской плате компьютера. Интерфейс характеризуется чрезвычайной простотой, высоким быстродействием, малыми размерами и относительной дешевизной.

На смену интерфейсу IDE пришло детище фирмы Western Digital - Enhanced IDE, или сокращенно EIDE. Это лучший вариант для подавляющего большинства настольных систем. Жесткие диски EIDE заметно дешевле аналогичных по емкости SCSI-дисков и в однопользовательских системах не уступают им по производительности, а большинство материнских плат имеют интегрированный двухканальный контроллер для подключения четырех устройств.

Сравнению Enhanced IDE с IDE:

Во-первых, это большая емкость дисков. Если IDE не поддерживал диски свыше 528 мегабайт, то EIDE поддерживает объемы до 8.4 гигабайта на каждый канал контроллера.

Во-вторых, к нему подключается больше устройств - четыре вместо двух. Раньше имелся только один канал контроллера, к которому можно было подключить два IDE устройства. Теперь таких каналов два. Основной канал, который обычно стоит на высокоскоростной локальной шине и вспомогательный.

В-третьих, появилась спецификация ATAPI (AT Attachment Packet Interface) дающая возможность подключения к этому интерфейсу не только жестких дисков, но и других устройств - стримеров и дисководов CD-ROM.

В-четвертых - повысилась производительность. Накопители с интерфейсом IDE характеризовались максимальной скоростью передачи данных на уровне 3 мегабайт в секунду. Жесткие диски EIDE поддерживают несколько новых режимов обмена данными. В их число входит режим программируемого ввода-вывода PIO (Programmed Input/Output) Mode 3 и 4, которые обеспечивают скорость передачи данных 11.1 и 16.6 мегабайт в секунду соответственно. Программируемый ввод-вывод - это способ передачи данных между контроллером периферийного устройства и оперативной памятью компьютера посредством команд пересылки данных и портов ввода/вывода центрального процессора.

В пятых - поддерживается режим прямого доступа к памяти - Multiword Mode 1 DMA (Direct Memory Access) или Multiword Mode 2 DMA и Ultra DMA, которые поддерживают обмен данными в монопольном режиме (то есть когда канал ввода-вывода. в течение некоторого времени обслуживает только одно устройство) [25]. DMA - это еще один путь передачи данных от контроллера периферийного устройства в оперативную память компьютера, от PIO он отличается тем, что центральный процессор ПК не задействуется, и его ресурсы остаются, свободными для других задач. Периферийные устройства обслуживает специальный контроллер DMA. Скорость при этом достигает 13.3 и 16.6 мегабайта в секунду [14], а при использовании Ultra DMA и соответствующего драйвера шины - 33 мегабайт в секунду. EIDE-контроллеры используют механизм PIO точно так же, как это делают и некоторые SCSI-адаптеры, но скоростные адаптеры SCSI работают только по методу DMA.

В шестых - расширена система команд управления устройством, передачи данных и диагностики, увеличен кеш -буфер обмена данными и существенно доработана механика.

Фирмы Seagate и Quantum вместо спецификации EIDE используют спецификацию Fast ATA для накопителей, поддерживающих режимы PIO Mode 3 и DMA Mode 1, а работающие в режимах PIO Mode 4 и DMA Mode 2 обозначают как Fast ATA-2.

Интеллектуальный многофункциональный интерфейс SCSI был разработан еще в конце 70-х годов в качестве устройства сопряжения компьютера и интеллектуального контроллера дискового накопителя. Интерфейс SCSI является универсальным и определяет шину данных между центральным процессором и несколькими внешними устройствами, имеющими свой контроллер. Помимо электрических и физических параметров, определяются также команды, при помощи которых, устройства, подключенные, к шине осуществляют связь между собой. Интерфейс SCSI не определяет детально процессы на обеих сторонах шины и является интерфейсом в чистом виде [26]. Интерфейс SCSI поддерживает значительно более широкую гамму периферийных устройств.

Сегодня применяются в основном два стандарта - SCSI-2 и Ultra SCSI. В режиме Fast SCSI-2 скорость передачи данных доходит до 10 мегабайт в секунду при использовании 8-разрядной шины и до 20 мегабайт при 16-разрядной шине Fast Wide SCSI-2. Появившийся позднее стандарт Ultra SCSI отличается еще большей производительностью - 20 мегабайт в секунду для 8-разрядной шины и 40 мегабайт для 16-разрядной. В новейшем SCSI-3 увеличен набор команд, но быстродействие осталось на том же уровне. Все применяющиеся сегодня стандарты совместимы с предыдущими версиями сверху - вниз, то есть к адаптерам SCSI-2 и Ultra SCSI можно подключить старые SCSI-устройства. Интерфейс SCSI - Wide, SCSI-2, SCSI-3 - стандарты модификации интерфейса SCSI [15], разработаны комитетом ANSI. Общая концепция усовершенствований направлена на увеличение ширины шины до 32-х, с увеличением длинны соединительного кабеля и максимальной скорости передачи данных с сохранением совместимости с SCSI. Это наиболее гибкий и стандартизованный тип интерфейсов, применяющийся для подключения 7 и более периферийных устройств, снабженных контроллером интерфейса SCSI. Интерфейс SCSI остается достаточно дорогим и самым высокопроизводительным из семейства интерфейсов периферийных устройств персональных компьютеров, а для подключения накопителя с интерфейсом SCSI необходимо дополнительно устанавливать адаптер, т.к. немногие материнские платы имеют интегрированный адаптер SCSI.

1.5. Контроллеры гибких и жестких магнитных дисков

Контроллер накопителей на гибких дисках FDC (Floppy Drive Controller) всегда является внешним по отношению к накопителю и обычно располагается на одной плате с контроллером или адаптером жестких дисков. Программная модель этого контроллера в PC является элементом стандартной спецификации. Все контроллеры обеспечивают совместимость с микросхемой контроллера NEC PD765, которая является аналогом 18272.

Контроллер FDС XT поддерживает до четырех накопителей (FDD), хотя многие контроллеры имеют интерфейсные схемы только для одного шлейфа, то есть для двух накопителей [28]. Эти контроллеры обеспечивают скорость передачи данных 250 Кбит/с, что соответствует плотностям записи SD, DD или QD.

Контроллер FDC AT поддерживает только два накопителя (стало ясно, что за счет гибких дисков объем дисковой памяти увеличивать. неэффективно), но появилась новая скорость 500 Кбит/с для плотности HD (1,2 и 1,44 Мбайт), а также 300 Кбит/с для работы с дискетами SD, DD и QD в приводах HD 5". Современные контроллеры, поддерживающие накопители ED (2,88 Мбайт), должны обеспечивать и скорость 1000 Кбит/с. Режимы контроллеров, соответствующие скоростям 250/300, 500 и 1000 Кбит/с, обозначаются соответственно 1М, 2М и 4М. В режиме 1М на одном треке умещается 9 секторов (по 512 байт); для этого при частоте вращения 300 об/мин требуется скорость 250 Кбит/с, а при 360 об/мин — 300 Кбит/с. В режиме 2М при частоте вращения 300 об/мин (у дисководов HD 3,5"). на одном треке умещается 18 секторов, а при частоте вращения 360 об/мин (у дисководов HD 5") — 15 секторов. Режим 4М, похоже, так и останется невостребованным. Выбор скорости задает частоту синхронизации при записи и форматировании, а также настраивает цепи сепаратора данных. Сепаратор данных способен устойчиво выделять данные и синхросигнал из сигнала, принятого с головки, лишь при небольших (порядка ±10 %) отклонениях скорости от номинала, поэтому скорость должна быть правильно выбрана для всех операций обмена данными с диском.

В карте ресурсов AT имеется место под два контроллера НГМД:

1. FDC АТ#1 (стандартный или основной) занимает порты с адресами 3F0h-3F7h (как и FDC XT);

2. FDC АТ#2 (дополнительный) занимает порты с адресами 370h-377h.

Контроллеры вырабатывают запрос аппаратного прерывания IRQ6 (в BIOS -прерывание Int OEh) по окончании выполнения внутренних операций. Для обмена данными может использоваться канал DMA2 [27].

Адрес регистра состояния FDC 3F7 (377) совпадает с адресом давно неиспользуемого регистра контроллера жесткого диска (HDC), в связи с чем раздельная работа контроллеров FDC и HDC, расположенных на разных платах, проблематична. В нормальном (не диагностическом) режиме из этого регистра интерес представляет только бит 7 — признак смены носителя.

Таблица 1.2.

Назначение регистров контроллера

Адрес	Назначения (R- чтение, W- запись)
3F2 (372)	RW: DOR (Digital Output Register) - регистр управления: ·        биты [4:7] — включение моторов А, В, С, D: 1 — включен; ·        бит 3: 1 — разрешение использования DMA2 и IRQ6; ·        бит 2: 0 — сброс, 1 — разрешение контроллера; ·        биты [1:0] — номер выбранного привода 0-3; ·        В AT биты 6, 7 и 1 не используются
3F3 (373)	RW: TDR (Tape Drive Register) - регистр стримера: биты [1:0] — номер устройства, которому соответствует стример; по сбросу устанавливается 00, но это означает отсутствие стримера (вместо дисковода А: стример не поставить)
3F4 (374)	R: MSR (Main State Register) — главный регистр состояния: ·        бит 7 — DQM — запрос: 1 — готов к приему-передаче байта; ·        бит 6 - DIO - направление данных: 1 - от FDC KCPU; ·        бит 5 — NON DMA — использование DMA: I — DMA не используется; ·        бит 4 — CMD BSY: 1 — контроллер занят выполнением команды; ·        биты [0:3] — привод А:, В:, С:, D: занят (в AT используются только биты 0,1)

3F4 (374)	W: DSR[2] (Datarate Select Register) — регистр выбора скорости: ·        бит 7: 1 — сброс контроллера (обнуляется автоматически); ·        бит 6: 1 — отключение питания контроллера; ·        бит 5: должен быть 0(1— разрешение внешней); ·        биты [4:2] — выбор времени предварительной компенсации записи (000 — предварительная компенсация по умолчанию); ·        биты [1:0] — скорость обмена: 00 — 500 кбит/с, 01 — 300 кбит/с, 10 - 250 кбит/с, 11-1 Мбит/с
3F5 (375)	RW: PR (Data Register) - регистр команд/данных
3F7 (377)	W: CCR (Configuration Control Register) — регистр параметров контроллера (AT): ·        биты [7:2] не используются; ·        биты [1:0] — скорость обмена: 00 — 500 кбит/с, 01 — 300 кбит/с, 10-250 кбит/с, 11-1 Мбит/с
3F7 (377)	R: DIR (Digital Input Register) — регистр состояния (только в AT): ·        бит 7: 1 — смена носителя (чтение инвертированной линии DC); ·        биты [6:0] не используются, при чтении не выводятся на шину данных

Контроллер НГМД может быть использован и для работы со стримерами; специально для этого в контроллере имеется регистр TDR (Tape Drive Register), пара младших битов которого задает, какому номеру устройства соответствует стример (для него иначе настраиваются цепи сепаратора данных).

Контроллер НГМД поддерживается дисковым сервисом BIOS Int 13h. С контроллером общается и обработчик аппаратного прерывания от таймера IRQO (BIOS Int 08h), который декрементирует счетчик времени рабо­ты мотора НГМД (BIOS Data Area, ячейка 0:0440), и по его обнулению отключает мотор. Адрес дисковода, мотор которого включен, в позиционном коде содержит ячейка памяти 0:043Е При каждом обращении к дискете в регистре контроллера устанавливается бит включения мотора и в счетчик времени заносится константа, соответствующая выдержке на отключение (по умолчанию — 2 с). Таким образом, если в течение этого интервала нет следующих обращений, мотор автоматически выключается (если BIOS отрабатывает аппаратные прерывания от таймера). Не отключающийся мотор может быть косвенным признаком «зависания» компьютера.

Программирование контроллера НГМД для выполнения операций с дискетами — довольно хлопотное занятие, и игнорирование сервисов BIOS и даже ОС оправдано в основном лишь для нетривиальных задач. типа работы с ключевыми дискетами и т. п. С жесткими дисками АТА операции выполняются проще, поскольку многие функции берет на себя встроенный контроллер с развитым интеллектом, и, кроме того, нет необходимости каждый раз задавать параметры под конкретную дискету (ее параметры можно узнать только после успеха чтения).

Программное взаимодействие с дисководами осуществляется через контроллер НГМД, который управляет механизмом привода и работает с сигналами головок записи-чтения. Все операции с дискетами выполняются по командам, посылаемым хостом в регистр DR (3F5) согласно состоянию битов регистра MSR (3F4). Запись байта команды или данных в регистр DR разрешается лишь при текущем значении MSR=10xxxxxxb, чтение — при MSR=llxxxxxxb. Для записи-чтения этого регистра приходится использовать отдельные подпрограммы, не только дожидающиеся разрешающих значений MSR, но и имеющие аварийный выход по тайм-ауту. Хост также выполняет запись в регистр DOR (3F2) для запуска-останова дисковода, а также в CCR (3F7) или DSR (3F4) для выбора скорости передачи данных. В операциях обмена данными с дискетами обычно участвует контроллер DMA, и он должен быть своевременно проинициализирован. Сигнал ТС (завершение цикла DMA) используется как признак завершения фазы данных. В общем, виде процедура обмена данными состоит из следующих шагов.

1.      Запуск мотора и выбор дисковода (записью в регистр DOR).

2.      Установка скорости (записью в регистр CCR).

3.      Выполнение команды рекалибровки.

4.      Ожидание раскрутки двигателя (если мотор не проработал 0,5 с).

5.      Позиционирование головки на требуемый цилиндр.

6.      Инициализация контроллера DMA.

7. Посылка команды чтения-записи.

8.Ожидание прерывания от контроллера. Прерывание произойдет, когда за вершится фаза исполнения, во время которой контроллер обычно обменивается данными с хостом. Если за определенное время прерывание не получено, фиксируется неудачная попытка обращения с ошибкой тайм-аута.

9. По прерыванию от контроллера считываются байты результата, и, если ошибок нет, на этом обмен успешно завершается. Если есть ошибки, то снова переходят на шаг 6 (инициализация DMA) и далее повторяют команду чтения-записи. Если за три раза успеха не достигается, выполняется рекалибровка, затем инициализация DMA и повторные попытки чтения-записи. Если успеха не достигается и после нескольких рекалибровок, обмен прекращается аварийно [30].

Контроллер поддерживает команды чтения данных, чтения удаленных данных, чтения трека, записи данных, записи удаленных данных, верификации, форматирования трека, рекалибровки, поиска, относительного поиска, чтения прерывания, чтения состояния привода, чтения идентификатора, а также служебные. команды спецификации параметров привода, включения перпендикулярного режима (для дискет 2,88 Мбайт), конфигурирования и опроса версии контроллера, блокировки сброса параметров и отладочного считывания регистров. Программный интерфейс контроллера считывает координаты и код размера (С, Н, R, N) из первого успешно считанного идентификатора адреса сектора — с ее помощью можно произвести полный переучет всех секторов на каждом треке. В фазе результата этой команды сообщаются те же 7 байтов, что и у команд чтения -записи. Контроллеры жестких дисков. Собственно контроллер накопителя физически расположен на плате электроники и предназначен для обеспечения операций преобразования и пересылке информации от головок чтения/записи к интерфейсу накопителя. Часто, контроллером называют интерфейс накопителя или интерфейс ПК с накопителем, что, в общем, не верно. Контроллер жестких дисков представляет собой сложнейшее устройство - микрокомпьютер, со своим процессором, ОЗУ и ПЗУ, схемами и системой ввода/вывода и т.п. Однако, в большинстве случаев, производители размещают их в одном или двух микрочипах.

Контроллер занимается множеством операций преобразования потока данных. Так как длинна, дорожек неравна, данные на различные дорожки необходимо записывать неравномерно. Это становится проблемой, по сравнению с гибкими дисками, для носителей с высокой плотностью записи (число дорожек более 1000) . Простые контроллеры, как правило, записывают одно и тоже количество информации на каждую дорожку, независимо от нее длинны. Для этого контроллер упаковывает данные более плотно, начиная с определенной по счету дорожки. Цилиндр, с которого начинается, более плотная упаковка данных называется цилиндром начальной компенсации (Starting Cylinder for Precompensation - SCP) . Для компенсации искажения информации при чтении, запись данных производится с предварительным смещением битов, которое учитывает искажения.

Многие производители создают устройства, которые записывают различный объем информации на внутренние и внешние дорожки за счет размещения на них разного числа секторов. Это возможно, благодаря аппаратному скрытию от программ и пользователя физических характеристик устройства на уровне его контроллера или интерфейса (устройства с IDE, EIDE и SCSI интерфейсами) . Поэтому, накопители, как правило, имеют различное физическое и логическое число цилиндров.

Также, в силу исторических причин, многие операционные системы, работающие с накопителями на ЖМД через BIOS, разработаны таким образом, что не могут оперировать числом цилиндров более 1024. Поскольку в настоящее время, накопители больших объемов (более 1Мб) имеют более 1024 физических цилиндра, то применяется программный пересчет, при котором, накопитель определяется его контроллером и процедурами BIOS как имеющий не более 1024 цилиндра, но имеющий некоторое нереальное число головок, поверхностей и секторов. Функция же пересчета для отыскания нужного сектора ложится либо на BIOS ПК, либо на BIOS контроллера, либо на интерфейс [13].

Данные, записываемые в сектора, защищаются от некоторых ошибок чтения/записи при помощи расчета и записи вместе с ними контрольной суммы - кода контроля ошибок (Error Correction Code - ECC) . Записывая байты на диск, адаптер. производит накопление циклическим делением входных данных на специальный полином, остатка от деления, который представляет уникальную комбинацию бит и записывается контроллером вместе с данными. Число байт ECC для каждого устройства определяется видом используемого полинома. При считывании данных производится аналогичное накопление и расчет контрольной суммы. В случае несовпадения результатов рассчитываемого и хранимого с данными ECC, производится попытка восстановления - коррекции данных при помощи полинома, имеющихся данных и контрольной суммы. Число байт данных, которое может быть скорректировано, определяется порядком используемого полинома. Чем она выше, тем большее количество байт подряд может быть скорректировано, но тем длиннее и сам код ECC. Используются разные полиномы и число байт ECC может быть от 4 до 8 и более. Число же бит информации, требуемое для записи одного байта, зависит от используемого метода кодирования. Необходимо отметить, что восстановление данных при помощи полинома и кода ECC происходит на уровне контроллера и прозрачно для программ и пользователя, однако, на основе процедур BIOS программным путем можно получить информацию о том, была ли произведена процедура коррекции.

Большинство современных накопителей поддерживают режимы работы контроллеров Ultra DMA, DMA2, и PIO. DMA - Direct Memory Access - прямой доступ к памяти - режим взаимодействия контроллера накопителя и интерфейса ПК, при котором обмен данными по интерфейсу осуществляется без участия центрального процессора ПК. Режим DMA позволяет заметно разгрузить процессор по сравнению с режимом PIO (Programmed Input/Output - программный ввод/вывод), при котором все пересылки выполняет непосредственно центральный процессор ПК. Это достигается за счет использования специального контроллера и канала прямого доступа к оперативной памяти ПК, без участи центрального процессора. Все современные накопители могут работать в режиме DMA2, если это поддерживается операционной системой, а скорость обмена при этом может достигать, в зависимости от. модели, 16.6 Мб/с. А накопители и системы с поддержкой режима Ultra DMA, при использовании соответствующего драйвера, могут передавать и принимать информацию со скоростью 33.3 Мб/с. Однако, это лишь предельно возможные скорости обмена данными контроллера с буфером накопителя. Реальная же скорость чтения/записи даже в лучших моделях с интерфейсом ATA в настоящее время не превышает 10-11 Мб/с [29]. Основная нагрузка при работе ложится именно на чтение/запись, передача данных в буфер. и из буфера занимает лишь малую часть этого времени, и сам факт перехода на Ultra DMA, как правило, дает прирост лишь в единицы процентов. Но накопители с Ultra DMA, обычно, имеют высокую скорость вращения шпинделя, а следовательно - и более высокую скорость чтения/записи.

2. ПРАКТИЧЕСКАЯ ГЛАВА

ОБЩИЕ СВОЙСТВА  МАГНИТНЫХ НОСИТЕЛЕЙ

2.1. Принцип функционирования накопителя  на гибких и жестких магнитных дисках

Основой любого дискового устройства является магнитный носитель, имеющий форму диска. поверхность  логически разделена на концентрические окружности, отсчет которых у жестких дисков  начинается от центра, а у гибких дисков   - от внешней кромки диска. Каждая такая концентрическая окружность названа дорожкой.

Однако так как двусторонние дискеты и фиксированные диски имеют больше одной поверхности, то для определений местоположения байта данных пользуются трехмерными координатами. Понятие дорожка заменяют понятием цилиндр  группа дорожек в одной и той же позиции магнитной головки на всех дисках (пластинах) в одном дисководе определяется разрешающей способностью магнитных головок и вертикальной плотностью носителя, которая измеряется числом дорожек на дюйм (track per inch - TPI).

3

Сектор представляет собой зону дорожки, в которой собственно и хранятся разряды данных. количество секторов на дорожке зависит от многих переменных, но в основном определяются суммарной длиной поля данных и служебного поля, образующих сектор (горизонтальная плотность). размер сектора обычно 512К для большинства дискет и некоторых типов жестких дисков (Приложение 1) .

Информационная структура всех типов дисков для РС АТ одинакова и определяется базовой операционной системой DOS. С точки зрения операционной системы элементарной единицей размещения данных на диске является кластер. Он представляет собой группу секторов, с точностью до которой происходит размещение файлов на диске. В РС АТ: для гибкого диска один кластер - это два сектора (обычно 1К), для жесткого диска - четыре и более. Точное значение размера кластера указывается в самом первом секторе диска - загрузочном секторе  -  Boot sector.

Таблица2.1.

Распространенные форматы гибких и жестких дисков

Тип дискеты	Емкость Мбайт	Число цилиндров	Число секторов на дорожке	Число головок
5 1/4 ”	1,2	80	15	2
3 1/2 ”	0,72	80	9	2
	1,44	80	18	2
Тип жесткого диска	Емкость Мбайт	Число цилиндров	Число секторов на дорожке	Число головок
РС/ХТ	10	306	17	4
Тип 20 на РС АТ	30	733	17	5
Современные типы	128	1024	17	15
накопителей	210	1024	34	12

Производительность диска определяется четырьмя основными физическими параметрами:

1.  Временем доступа (мс)

2.  Размером цилиндра (секторов)

3.  Скоростью передачи данных (Кбайт/с)

4.  Средним временем ожидания (мс)

Время доступа - то время, которое требуется для перевода головок чтения-записи на нужные дорожки (цилиндры). После установки над нужными дорожками головки должны перейти из транспортного положения в положение чтения-записи. Все это и составляет обычно время доступа.

Скорость передачи данных (скорость, с которой они выдаются с диска) зависит от скорости вращения диска, плотности записи и секторного интерливинга. (Расслоение. ) (Фактор интерливинга, равный 4 означает, что имеются три сектора, разделяющие смежные сектора.) ( Следование секторов под головкой будет следующим - сектор 1, сектор X, сектор Y, сектор Z, сектор 2 и т.д.). При коэффициенте интерливинга, равного 6 [12], у РС ХТ скорость передачи снижается с 5 М бит/с до 0.83 М бит/с.

Среднее время ожидания - время, за которое диск совершит половину оборота и нужный сектор окажется под головкой.

Загрузочный   сектор  диска  (или раздела диска)   должен  иметь  следующий формат, который представлен в таблице 2.2

Таблица 2.2.

Загрузочный   сектор  диска

Смещ.

Длина

Содержимое

+0

3

JMP

xx

xx

NEAR-переход на код загрузки

+3

8

‘I’

‘B’

‘M’

‘3’

‘.’

‘3’

OEM-имя фирмы версия системы

+0Bh

2

Sector

size

Байтов на сектор

начало ВРВ

+0Dh

1

Cluster size

Кластера размер

+0Eh

2

Reserve

sect

Число резервных секторов (перед 1-й FAT)

+10h

1

FatCnt

Число таблиц FAT

+11h

2

Root

Size

Макс. число 32-байтовых элементов корневого оглавления

+13h

2

Tot

Sects

Общее число секторов на носителе (раздел DOS)

+15h

1

Media

Дескриптор носителя (То же, что 1-й байт FAT)

+16h

2

Fat

Size

Число секторов в одной FAT

конец ВРВ

+18h

2

Trk

Sects

Секторов на дорожку (цил.)

Блок параметров BIOS

+1Ah

2

Head

Cnt

Число головок ЧТ/ЗП (поверхностей)

+1Bh

2

Hidn

Sec

Число скрытых секторов

+1Eh

Размер форматированной порции корневого сектора, начало кода и данных загрузки

Это связный список, который DOS использует для отслеживания физического расположения данных на диске и для поиска свободной памяти для новых файлов. При размещении файла на диске FAT выделяет место на диске с дискретностью с один кластер, поскольку FAT рассматривает все секторы одного кластера как один сектор. Если файл не заполняет выделенные ему секторы в кластере, то они теряются и не могут быть использованы для другого файла. Файл может занимать несмежные кластеры, тогда FAT связывает кластеры в  цепочки. Размер элемента FAT от используемого диска. FAT включает 12-разрядный элемент (1,5 байта) (или 16-разрядный - для жестких дисков емкостью свыше 10 Мбайт) для каждого кластера.

2.2. Работа накопителя

Работа накопителя от запуска до остановки. При подаче питающих напряжений начинает работать микропроцессор контроллера. Вначале он, как и компьютер, выполняет самотестирование и в случае его успеха запускает схему управления двигателем вращения шпинделя. Диски начинают раскручиваться, увлекая за собой прилегающие к поверхностям слои воздуха, и при достижении некоторой скорости давление набегающего на головки потока воздуха преодолевает силу пружин, прижимающих их к дискам, и головки "всплывают", поднимаясь над дисками на доли микрона. С этого момента, вплоть до остановки дисков, головки не касаются дисков и "парят" над поверхностями, поэтому ни диски, ни сами головки практически не изнашиваются. Тем временем, двигатель шпинделя продолжает раскручивать поверхности. Его скорость постепенно приближается к номинальной (тысячи оборотов в минуту). В это время накопитель потребляет максимум питающего напряжения и создает предельную нагрузку на блок питания компьютера по напряжению 12 Вольт. Поскольку в любой зоне дисков присутствует серво разметка, то серво импульсы начинают поступать с головок сразу же после начала вращения, и по их частоте контроллер судит о скорости вращения дисков. Система стабилизации вращения следит за потоком серво импульсов, и при достижении номинальной скорости происходит так называемый "захват", при котором любое отклонение скорости вращения сразу же корректируется изменением тока в обмотках двигателя. После достижения шпинделем номинальной скорости вращения освобождается фиксатор головок чтения/записи, и система его управления проверяет способность поворачиваться и удерживаться на выбранной дорожке путем выборочного произвольного позиционирования. При этом делается серия быстрых поворотов в разные стороны, что на слух выглядит как характерное "тарахтение", слышимое через несколько секунд после старта. Во время перемещения головок происходит слежение за поступающими с головок серво- импульсами, и система управления всегда "знает", над сколькими дорожками прошли головки. Аналогично происходит и удержание головок над выбранной дорожкой - при отклонении от центра дорожки изменяется во времени величина и форма серво- импульсов. Система управления может ликвидировать отклонение, изменяя ток в обмотках двигателя головок. Во время тестирования привода головок заодно делается и его калибровка - подбор параметров управляющих сигналов для наиболее быстрого и точного перемещения при минимальном количестве "промахов". Здесь нужно сказать, что микрокомпьютер ЖД, как и компьютер, имеет ПЗУ, в котором записан BIOS накопителя - набор программ для начального запуска и управления во время работы, и ОЗУ, в которое после раскрутки механической системы загружаются остальные части управляющих программ. Кроме всего прочего, в ОЗУ загружается так называемая карта переназначения дефектных секторов, в которой отмечены дефектные секторы, выявленные при заводской разметке дисков. Эти секторы исключаются из работы и иногда подменяются резервным, которые имеются на каждой дорожке и в специальных резервных зонах каждого диска. Таким образом, даже если диски и имеют дефекты (а при современной плотности записи и массовом производстве поверхностей носителей они имеют их всегда), для пользователя создается впечатление "чистого" диска, свободного от сбойных секторов. Более того - на каждом диске накопителя имеется некоторый запас резервных секторов, которыми можно подменить и появляющиеся впоследствии дефекты. Для одних накопителей это, возможно сделать под управлением специальных программ, для других - автоматически в процессе работы. Хранение подобной служебной информации на дисках, кроме очевидной выгоды, имеет и свои недостатки - при ее порче микрокомпьютер не сможет правильно запуститься, и, даже, если все информационные секторы не повреждены, восстановить их можно будет только на специальном заводском стенде.

После начальной настройки электроники и механики микрокомпьютер ЖД переходит в режим ожидания команд контроллера, расположенного на системной плате или интерфейсной карте, который в свою очередь программируется процедурами собственной BIOS или BIOS компьютера под управлением ОС. Получив команду, он позиционирует на нужный цилиндр, по серво- импульсам отыскивает нужную дорожку, дожидается, пока до головки дойдет нужный сектор, и выполняет считывание или запись информации [2]. Если контроллер запросил чтение/запись не одного сектора, а нескольких - накопитель может работать в блочном режиме, используя ОЗУ в качестве буфера и совмещая чтение/запись нескольких секторов с передачей информации к контроллеру или от него.

Современные накопители (как ATA, так и SCSI) поддерживают развитую систему команд управления устройством, среди которых имеются и такие, которые позволяют остановить вращение шпинделя и перевести накопитель в ждущий режим. Данный режим используется ПО ОС и BIOS ПК для обеспечения стандартов сохранения энергии и работы процедур системы сохранения энергии, отключающих накопитель через некоторое время после ожидания его использования [17]. Необходимо отметить, что не следует злоупотреблять частой остановкой и включением накопителя, т.к. именно во время разгона накопитель работает в форсированном режиме и изнашивается сильнее, нежели при нормальной эксплуатации в полностью рабочем активном состоянии. Использовать возможности сохранения энергии процедур BIOS и ОС следует лишь на машинах-серверах, работающих круглосуточно, дисковые операции на которых могут не выполняться  несколько часов, в то время как, вся система должна находиться в состоянии полной готовности.

При выключении питания двигатель шпинделя работает в режиме генератора, обеспечивая питание плат электроники на время, необходимое для корректного завершения работы [21]. Прежде всего, блокируется подача тока записи в магнитные головки, чтобы они не испортили информацию на поверхностях, а остаток энергии подается в/ обмотки привода головок, толкая их к центру дисков (в этом движении головкам помогает и естественная скатывающая сила, возникающая при вращении дисков). Как правило, для того чтобы запарковать головки достаточно одной скатывающей силы. Дойдя до посадочной зоны, привод головок защелкивается магнитным или механическим фиксатором еще до того, как головки успеют коснуться поверхности в результате падения скорости вращения дисков. В этом и состоит суть "авто парковки" - любой исправный накопитель всегда запаркует головки, как бы внезапно не было выключено питание, однако, если в этот момент происходила. запись информации, то для пользователя последствия могут быть весьма печальными из-за недописанных или не обновленных, как областей данных, так и управляющих структур файловой системы ПК, независимо от типа и вида установленной ОС.

2.3. Типы и параметры дискет и дисководов

Дисководы можно классифицировать по параметрам форматирования (приложения 2). Как следует из этой таблицы, емкость различных дисков определяется несколькими параметрами. Одни из них одинаковы для всех дисководов, а другие меняются в зависимости от дисковода. Например,  все накопители, в том числе и на жестких дисках, создают 512-байтовые физические секторы.

В (приложении 3) описаны все типы дискет, существующие в настоящее время. Особенно интересны технические спецификации, которые отличают один тип дискеты от другого. Здесь также определены параметры, используемые для описания обычной дискеты. В (приложении 3) приведены заслуживающие наибольшего внимания параметры всех типов дискет.

Плотность записи (density) — это количество информации, которое может размещено на определенной площади записывающей поверхности.

Диски имеют два типа плотности — радиальную и линейную. Радиальная топит указывает, сколько дорожек может быть записано на диске, и выражается в количестве на дюйм (Track Per Inch — TPI). Линейная плотность — это способность отдельной дорожки накапливать данные; часто выражается в количестве битов на дюйм (Bits Per  Inch-BPI). К сожалению, эти типы плотности часто путают.

Коэрцитивная сила обозначает напряженность магнитного поля, необходимую для правильной записи данных на диск. Коэрцитивная сила, как и напряженность магнитного поля, измеряется в эрстедах (Э). Для диска с высокой коэрцитивной силой требуется более сильное магнитное поле для выполнения записи. Диски с низкой коэрцитивной силой могут записываться слабыми магнитными полями.

Еще одним фактором является толщина магнитного слоя диска. Чем тоньше магнитный слой, тем меньше влияет одна область диска на другую. Поэтому диски с тонким магнитным покрытием могут накапливать гораздо больше данных на дюйм без ухудшения качества.

Дисководы формата 3,5 дюйма на 1,44 Мбайт высокой плотности (High Density— HD) впервые появились в компьютерах IBM типа PS/2 в 1987 году.

Эти дисководы записывают 80 цилиндров из двух дорожек с 18 секторами на дорожке, создавая в результате емкость 1,44 Мбайт. Многие производители дискет указывают на них емкость 2,0 Мбайт (разница между емкостями появляется после форматирования). Отмечу, что емкость отформатированного диска не учитывает площади, которая отводится операционной системой для управления файлами, оставляя для хранения файлов только 1 423,5 Кбайт.

Эти дисководы имеют скорость вращения 300 об/мин, поэтому они правильно взаимодействуют с существующими контроллерами высокой и низкой плотности. Для того чтобы использовать скорость передачи данных 500 000 бит/с, которая является максимальной для большинства стандартных контроллеров дисководов высокой и низкой плотности, эти дисководы должны иметь скорость 300 об/мин. Если дисковод будет вращать дискету. со скоростью 360 об/мин, как дисковод формата 5,25 дюйма, число секторов на дорожку должно быть уменьшено до 15, иначе контроллер не будет успевать обрабатывать сигналы [11]. Другими словами, дисководы формата 3,5 дюйма на 1,44 Мбайт записывают в 1,2 раза больше данных, чем дисководы  формата 5,25 дюйма на 1,2 Мбайт, а дисководы на 1,2 Мбайт вращают диск в 1,2 раза быстрее, чем дисководы на 1,44 Мбайт. Скорость передачи данных одинакова в этих дисководах высокой плотности, и они совместимы с одними и теми же контроллерами. Поскольку дисководы формата 3,5 дюйма высокой плотности могут работать со скоростью передачи данных 500 000 бит/с,   контроллер,   который   поддерживает   дисковод   формат 5,25 дюйма на 1,2 Мбайт, может поддерживать и дисковод на 1,44 Мбайт.

2.4. Описание жестких магнитных дисков 

IBM PC Company

После многомесячной паузы гигант сделал свой ход, анонсировав этапные по своим характеристикам модели и в очередной раз показав, кто является лидером в технологических разработках для HDD.
В семействе DeskStar - большие перемены. Наибольшее впечатление производит серия 75GXP (DLTA-307xxx) - плотность записи у нее достигает 15 Гбайт на одну пластину, а емкость старшей модели (75 Гбайт) велика не только для ATA-накопителей, но и для традиционно бывших впереди по этому параметру SCSI-серий. Мало того - 75GXP имеет повышенную скорость вращения шпинделя - 7200 об/мин (в отличие от новых серий Quantum и Matrox) и обеспечивает ранее недостижимые показатели - 37 Мбайт/с непрерывного потока данных (при пике до 55,5 Мбайт/с). Понятно, что без новых решений не обошлось - IBM впервые в новой серии перешла к стеклянным пластинам (более гладким, стойким и менее подверженным термическим деформациям), использовала пятое поколение знаменитых GMR-головок и новый дифференциальный усилитель сигнала. Для повышения надежности предусмотрен не только температурный мониторинг, но и новая система отвода головок от поверхности пластин при отключении, включении энергии. Многое сделано и для снижения шумности накопителей - из крупных изменений стоит отметить специальное покрытие корпуса и применение керамического шпинделя. Если шумность наиболее емкой модели достигает среднего уровня, то младшая однодисковая модель получилась по заявленным характеристикам очень тихой. Благодаря небольшому количеству пластин невысокой должна быть и температура моделей 15-45 Гбайт (умеренной - в случае старших моделей). Обращает на себя внимание стойкость младших моделей к ударам, заявленный предел перегрузок превосходит аналогичные параметры большинства накопителей

для настольных ПК, выпускаемых конкурентами.
          Серии     Deskstar   40 GV  (DLTA-305xxx)   так   же  принадлежит    ряд рекордов.  Первый  -  крайне  высокая  плотность  записи  (около  20 Гбайт на одной   пластине).    При   своей   впечатляющей   емкости,   старшая   модель содержит всего два традиционных "блина", а 20 Гбайтный накопитель –один.

Даже со стандартной скоростью вращения столь высокая плотность записи обеспечивает небывалый темп передачи данных - заявленные 32 Мбайт/с непрерывного потока  заслуживают безусловного уважения. Благодаря усовершенствованной конструкции и специальным режимам работы (в частности, "бесшумному поиску" - Silent Seek) Deskstar 40GV несомненно войдут в число наиболее тихих накопителей. Производит впечатление и защищенность от удара - в нерабочем состоянии все диски серии выдерживают по заявлению IBM рекордные 400G.                      

Новая линейка Deskstar 180GXP является наследницей Deskstar 120GXP и, естественно, при изготовлении новых дисков применены технологии, хорошо зарекомендовавшие себя в этом и предшествующих семействах. Среди них — парковочная рампа (load-unload ramp), система обработки команд Tagged Command Queuing (TCQ), система диагностики Drive Fitness Test (DFT), температурный мониторинг, система позиционирования TrueTrak servo и система форматирования No-ID sector formatting. Не обошлось и без улучшений — на дисках новой линейки применены гидродинамические подшипники (FDB — fluid dynamic bearing) вместо подшипников с керамическими шариками и «бортовой процессор» нового поколения, в очередной раз в связи с увеличением плотности записи улучшена система позиционирования головок. В то же время из описаний пропало упоминание стеклянных пластин и антиферромагнитного покрытия (AFC) — того новшества, которым инженеры IBM так гордились в линейке 120GXP. Технические характеристики новой дисков новой линейки в сравнении с предшественниками можно увидеть в (Приложения 4).

Похоже, что модели с восьми мегабайтным буфером обозначаются единицей после дефиса в коде. Трех дисковые модели (емкостью 180GB) выпускаются только с буфером объемом 8MB, однодисковые (емкостью 60GB) — только. с двух мегабайтным, 120-гигабайтные — в обоих исполнениях. Кроме изменения объема буфера на нескольких моделях отличие от предыдущей линейки хорошо видно из таблицы — плотность записи возросла с 40 до 60 GB на пластину. Я тестировал диск IC35L120AVV207-0 емкостью 120GB с двух мегабайтным буфером. Для сравнения приведены результаты диска IC35L120AVVA07 той же емкости.

          Seagate Technology, Inc.

Производитель,   который   традиционно   сильно  выступает со своими

быстрыми моделями (entry level получаются к сожалению хуже). Seagate на этот раз атакуют обе ниши рынка - предлагаются как быстрые накопители для обычных ПК, так и рекордсмен для SCSI-серверов.
Удачно выступив с серией сменившей интерфейс "Барракуды" Barracuda ATA, в целом благосклонно принятой рынком, фирма предлагает ее усовершенствованную версию - Barracuda ATA II. Главное новшество - переход к плотности записи 10,2 Гбайт на пластину с соответствующим ростом внутренней скорости и темпа передачи непрерывного потока данных. Серия ориентирована на производительные ПК, поэтому размер буфера был увеличен до 2 Мбайт. У новой серии несколько увеличилось время поиска (с 7,6-8 до 8,2 мс), что вряд ли можно назвать серьезным недостатком - накопители конкурентов имеют худшие показатели (8,5-9 мс). По своим характеристикам Barracuda ATA II стала одним из самых быстрых накопителей ATA, доступных на российском рынке (особенно в условиях ограниченных    поставок    новинок    Maxtor),    хотя   и   уступит   в   общем

быстродействии IBM 75GXP.
          Barracuda   ATA   II   характеризуется   средним   уровнем   шумности  и умеренным   нагревом,   в   общем   случае  не   требующим  дополнительных средств охлаждения.
          Для  Seagate по прежнему предлагает свои серии U4 и U8 - средние по

скорости модели, которые могут найти применение при сборке наиболее доступного по цене ПК. Фирма многое сделала для повышения надежности их работы, поэтому применение этих серий будет оправдано при ограниченном бюджете. При выборе между U4 и U8 следует обратить внимание на последнюю серию, имеющую больший кэш, а так же хороший

уровень внутренней скорости и времени поиска.
          Отдельного    упоминания    заслуживает    новая упаковка для дисков –

обычный антистатический пакет заменен на мягкий, хорошо амортизирующий    удары,    что      уменьшает     риск     повреждения      при   

транспортировке.
          Популярное   семейство  сверхбыстродействующих  SCSI-накопителей Cheetah пополнилось уникальной новинкой - X15. Серия (пока представленная единственным накопителем) имеет исключительно высокую скорость вращения шпинделя - 15000 об/мин. За счет этого время поиска достигло рекордно. малых 3,9 мс, а пик внутренней скорости передачи данных перевалил за 60 Мбайт/с. Интересно, что наряду с увеличением скорости вращения Seagate удалось сохранить приемлемую температуру, потребление и шумность накопителя. Как и многие другие производители Seagate решил использовать в высокооборотном накопителе пластины уменьшенного диаметра, но пошел дальше всех - "блины" X15 имеют диаметр всего в 2,5 дюйма. Это позволило не только дополнительно сократить время поиска, но и существенно снизить необходимую мощность привода, а так же ограничить нагрев при работе и шум.

Seagate Barracuda 7200.7 Успех первого поколения дисков Seagate Barracuda ATA во многом был определен выдающейся по тем временам скоростью линейного чтения. Однако постепенно лидерство утрачивалось, и диски пятого поколения — Seagate Barracuda ATA V — получились добротными, но не выдающимися. Уж не знаю, этот ли факт либо некие маркетинговые соображения побудили компанию, во-первых, изменить обозначение дисков, и, во-вторых, «пропустить» шестое поколение. Итак, вашему вниманию предлагается линейка Seagate Barracuda 7200.7 Технические характеристики дисков новой линейки в сравнении с предшественниками можно увидеть в (Приложении 5).

В линейку входят диски емкостью 40, 60, 80 и 120 GB, причем 120-гигабайтная модель выпускается как с двух мегабайтным, так и с восьми мегабайтным КЭШем. Интерфейс — Ultra ATA/100 или Serial ATA. Плотность записи — 60GB на пластину.

Модель ST380013A имеет двух мегабайтный буфер,. Отличия от предшественников видны сразу — возросшая до 80GB на пластину плотность записи и резко (на 0.5 ms) уменьшенное среднее время поиска. В сумме это должно дать существенный рост результатов во всех тестах. Что касается внешнего вида, то бросается в глаза отсутствие фирменной крышки SeaShield, закрывающей нижнюю поверхность диска. Единственное, что приходит в голову сразу — таким способом пытались улучшить тепло - отвод. Косвенным подтверждением этому может служить тот факт, что температура диска Seagate Barracuda ATA IV с крышкой SeaShield совпадала с температурой Seagate Barracuda 7200.7 без одной (температура 46⁰C была зафиксирована встроенным температурным датчиком после трех часов работы теста Intel IOMeter.) (Снятие показаний производилось программой DTemp).

Western Digital Corporation

WD при поддержке IBM продолжает выпуск довольно привлекательных по своим характеристикам накопителей, однако давление со стороны конкурентов и репутация неудачника, утвердившаяся за этой в целом солидной фирмой, существенно снижает ее шансы на удержание своей доли рынка. В связи с испытываемыми трудностями этот производитель вынужден был пересмотреть свои планы и, в частности, официально отказался от дальнейшего участия в дележе рынка Hi-End SCSI.
В семействе Caviar произошли скорее маркетинговые, чем технологические изменения - теперь оно помимо накопителей со стандартными 5400 об/мин (серии WDxxxAA) фактически включает и семейство "семитысячников" Expert (серии WDxxxBA) под обозначением Caviar Enhanced. В Caviar с повышенной скоростью вращения шпинделя WD в духе времени использует технологию снижения шума Sound Logic, действительно позволяющую снизить их шумность, Enhanced имеет и большую стойкость к перегрузкам в рабочем состоянии. Следует отметить высокую скорость современных ATA-накопителей Western, которые идут  с аналогами IBM, иногда даже превосходя их, хотя и немного уступая им по стабильности характеристик чтения/записи. С учетом того, что WD существенно усилил контроль за качеством продукции, Caviar может быть неплохим выбором при ограниченности в средствах - удельная стоимость 1 Гбайт у накопителей с

этой маркой в среднем ниже, чем у конкурентов.
          Интересная новинка предложена WD для желающих обзавестись SCSI-

накопителем - жесткие диски серии Vantage имеют скорость вращения шпинделя 10000 об/мин. и одновременно заявлены как... модели SCSI класса value. С учетом довольно высоких характеристик и умеренной цены модели можно считать интересными. Они способны успешно конкурировать со SCSI-накопителями  7200  об/мин,   уступая  лишь  крайне  удачной  новинке.

Диски Western Digital WD1200 и WD2000 Внешний вид дисков не изменился абсолютно. По-прежнему отличить две модели можно только по маркировке, что неудивительно — единственное отличие между ними заключается в микросхемах кэш-памяти. Сравнение этих гигантов с дисками емкостью 120 гигабайт я вынес в (приложения 6). Вот так вот — простенько, но со вкусом. Судя по заявленным характеристикам, не изменилось ничего, кроме емкости.  Соответственно, плотность записи тоже возросла. Вообще говоря, мне нравится пристрастие компании Western Digital к нецелым плотностям записи. Вот и здесь получается 66 и 6 в периоде гигабайт на пластину.

Quantum Corporation

Наиболее успешно конкурирующая с IBM фирма, предлагающая как быстрые ATA, так и самые передовые SCSI-модели.
           Начиная  с  серии   Fireball  lst08  ("low-cost technology")  с  плотностью

записи данных 8,6 Гб на пластину, Quantum приступил к выпуску накопителей, которые должны по мнению фирмы обеспечить наименьшие расходы владения (сервис, ремонт и т.п.) и хранения информации для их покупателей. Такие заявления имеют под собой определенные основания - хорошее быстродействие и технологии повышения надежности действительно вызывают интерес. С этой точки зрения наибольшего внимания заслуживает присутствующая на рынке серия Fireball lst10 - в ней плотность записи увеличена, до 10,2 Гб на пластину что существенно повысило внутреннюю скорость и суммарное быстродействие накопителей.
В этапном переходе к плотности записи 15 Гбайт на пластину уже отчитался и Quantum. Однако на фоне анонсов конкурентов серия Fireball lst15 смотрится более чем слабо. По непонятным причинам обороты шпинделя в ней снижены до 4400 оборотов в минуту и ожидаемого от увеличения плотности записи прироста быстродействия. нет, напротив - время поиска увеличилось до давно не характерных 12 мс, а внутренняя скорость оказалась даже ниже, чем у первой серии lst. У новой серии довольно высокая надежность (фирменные технологии SPS II и DPS) и низкая шумность. Но снижение скорости накопителя нельзя оправдать не тем ни другим. К тому же акустические показатели lst15 очень близки к аналогичным характеристикам IBM 40GV (работающих на 5400) и заметно выше рекордных показателей действительно бесшумных накопителей Fujitsu (работающих на 5400!).Возможно маркетинговая служба Quantum, объявляя эту серию "самым тихим в индустрии накопителем", и не знала о новинках Fujitsu, но верится в это с трудом. Единственное, что может сделать lst15 привлекательной    покупкой  -  низкая   цена,   которую   покупатели   вправе

ожидать от столь невзрачной по параметрам серии.
          В семействе высокооборотных Fireball Plus так же прибавление - серия

LM с 10,2 Гб на одну пластину (и возросшей при тех же 7200 об/мин внутренней скоростью) и увеличенным до 2 Мбайт размером буфера. Последний факт особенно показателен - устранено одно из возможных узких мест предыдущих серий. Для снижения шумности в LM используется та же QDT и на этот раз - без "принесения жертв". В тоже время и предыдущая серия KX и новая LM не являются рекордсменами быстродействия среди аналогичных накопителей с 7200 об/мин (входят в первую пятерку, но не лидируют).  Одна    из  возможных  причин,   ограничивающих   возможности

Fireball Plus - относительно низкая внутренняя.
          Сомнения   уходят   на   второй  план, когда речь заходит о SCSI-сериях

Quantum. Удачная и крайне быстрая Hi-End серия Atlas 10k дополнена новой Atlas 10k II, объем старшей модели которой (73,4 Гбайт) сравнялся с гигантами от Seagate и IBM. Однако главное достоинство новых Atlas заключается не в объемах - крайне высоко быстродействие. серии (до 25% преимущества по сравнению с Atlas 10k). Шумность новинок выше средней, но для серверных решений они могут считаться. относительно тихими. Более важная особенность - умеренный для "десяти тысячников" нагрев (все относительно - вентилятор лучше поставить, надежность дороже). Эти накопители  могут  быть  уверенно рекомендованы в Hi-End рабочие станции

или мощные сервера.
          Более   интересным   для   массового   покупателя   будет  обновление  в

семействе с 7200 об/мин.- Atlas V. Эти накопители настолько быстры, что опережают даже некоторые модели с 10000 об/мин. (тот же WD Vantage), но заметно тише. Уровень нагрева выше среднего и модели этой серии рекомендуется активно охлаждать, однако в объемных корпусах с хорошим отводом тепла можно обойтись и без отдельного вентилятора. Atlas V может быть особенно рекомендован для комплектации мощных полупрофессиональных или любительских студий видеомонтажа, а так же

средних серверов.

Fujitsu

Есть   все   основания  предполагать,  что  изделия  этой  фирмы  станут

образцом тихой работы накопителей, в который раз подтвердив свою репутацию. Однако для покупателя не менее важно и то, что скорость и надежность накопителей Fujitsu от этого нисколько не пострадают.
Семейство Picobird пополнилось серией MPFxxx с традиционным разделением на модели с 5400 об/мин (индекс AT) и высокооборотные накопители с 7200 об/мин (индекс AH). Использование плотности записи 10,2 Гбайт на пластину позволяет новинкам успешно конкурировать по быстродействию с аналогичными моделями конкурентов (недавно анонсированные AH особенно показательны в этом смысле), есть и кое-что особенное. В серии MPF Fujitsu использовала жидкостные подшипники и специальное программное обеспечение, которые наряду с доработками конструкции позволили снизить шумность. младших моделей с одной пластиной до небывалого уровня по сравнению с типичными для большинства накопителей. Вентилятор в корпусе типичного ПК работает намного шумнее, чем такой накопитель. Ненамного шумнее старшие модели и "семитысячники" AH, что позволяет использовать эти быстрые модели там, где требуется тишина. Невысок и нагрев новинок. SCSI-накопители Allegro получили новых лидеров - серии MAHxxx (7200 об/мин) и MAKxxx (10000 об/мин). Последняя должна быть особенно показательна по своему быстродействию   - ее заявленные   характеристики   превосходят  параметры

даже столь впечатляющих Quantum Atlas 10k II.

          Maxtor Corporation

Ситуация с продукцией Maxtor на российском рынке остается сложной. В то время как у  Maxtor считается едва ли не безоговорочным лидером по выпуску быстрых и надежных накопителей, в Россию новые серии попадают только спустя время, достаточное для устаревания новинок. Тем не менее у российского покупателя остается реальная надежда на "серый" завоз.
В семействе IDE-накопителей DiamondMax последовательно произошло несколько обновлений. Вначале отличная серия DiamondMax 40 была дополнена высокооборотными DiamondMax Plus 40, занявшими на длительное время верхние строчки в результатах тестов, а недавно Maxtor принял участие в начавшемся переходе к плотности записи 15 Гбайт на пластину. Наряду с увеличением объема Maxtor так же принял меры к снижению шумов новинок, хотя и не так успешно как Fujitsu. За надежность этих накопителей так же как и раньше будут "отвечать" фирменные технологии.

 Samsung SP1604N и SP0411N — жесткие диски с плотностью записи 80GB на пластину.

Samsung SpinPoint SP1604N. Он показал, неплохие результаты диск Samsung SpinPoint SP1604N представляет линейку «полноразмерных» дисков P80 (Samsung, как и Maxtor, выпускает также «одноголовые» диски уменьшенной толщины). В общем, для компании, претендующей на лидерство, положение ненормальное

При этом, насколько я понимаю, интерфейс Serial ATA реализуется через переходник. Выпуск дисков емкостью 20 GB с интерфейсом Serial ATA (при плотности записи 80 GB на пластину) иначе как курьезом назвать сложно. Потребителями таких дисков могут стать, на мой взгляд, только сборщики компьютеров самого начального уровня, но 8MB КЭШа и Serial ATA.

Кроме диска емкостью 160GB, компания Samsung предоставила для тестирования «низкопрофильный» диск из линейки PL40 — SP0411N.

Подобные «одноголовые» диски, напомню, выпускает и Maxtor. Вообще создается впечатление, что компания Samsung намерена в первую очередь соревноваться именно с Maxtor — свидетельством тому как выбор интерфейсов, так и характеристики линеек. Технические характеристики дисков приведены в . (Приложения 7).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной работе проведен сравнительный анализ между двумя вечными спутниками компьютера НГМД (накопитель на гибком магнитном диске - дискета) и НЖМД (накопитель на жестком магнитном диске - винчестер). При некоторой схожести в конструкции в общей истории развития компьютера имеют сегодня абсолютно разные перспективы: дискета отмирает, а жесткий диск приобретает все большую популярность у пользователей. Созданный еще в 1956 году в качестве устройства хранения с произвольным доступом, жесткий диск, или HDD, имел емкость всего 5 Мбайт, а данные записывались на 50 дисков диаметром 24 дюйма. За неполные полвека с момента начала производства жесткие диски претерпели колоссальные конструкционные изменения, сохранив при этом сам конструктов - вращающиеся на шпинделе магнитные диски, вдоль которых двигаются головки записи/чтения.

Изменились  размеры  устройства, плотность записи на дюйм, скорость вращения   дисков,   качество   и   принцип   действия   головок,   контроллер, интерфейс  обмена  данными  и  многое  другое. Если первый винчестер имел скорость  вращения  дисков  1200  об./мин.,  то сегодня  самый  быстрый диск имеет 15000 об./мин., а самый распространенный - 5400 об./мин.
          Наибольшее  распространение  среди  массовых  настольных ПК имеют HDD   3,5”    со    скоростью    вращения    шпинделя    7200/5400   об./мин    с  интерфейсом  SATA (UDMA 100).Среди  высокопроизводительных   рабочих  станций   и   серверов     наибольшее     распространение   получили   жесткие   SCSI-диски    со   скоростью   вращения   шпинделя   10-15  тыс.  об./мин.  По некоторым  прогнозам,  в   ближайшие   несколько   лет   скорость   вращения  даже  в  массовых  моделях жестких дисков может возрасти до 20000 об./мин. Однако   скорость   вращения   -   это   один   из   показателей,   влияющих  на производительность HDD, так же, как еще и интерфейс (не считая количества и максимальной  емкости  пластин,  размера  буфера).  По  тем  же  прогнозам вездесущих  аналитиков, к концу 2005 года   до   90%  настольных  ПК  будет  оснащено   новым   SATA,   постепенно полностью   вытесняя  SATA,  а  доля  накопителей  с  интерфейсом  SCSI  не превысит   5%    (сегодня  около 10%).   Причем     интерфейсом      SATA     будут     оснащаться     винчестеры    всех существующих форм-факторов.
          Сегодняшний    стандарт  –  дисковод    на   1.44    мегабайта.   Когда-то

маленький дисковод удовлетворял всех требованиям и вместительным был – редкая игра или программа не уменьшалась на одной дискете. Сегодня, увы, картина другая. Что можно в наше время вместить на эти несчастные полтора мегабайта? Фактически ничего. Даже простой текстовый документ с использованием различных шрифтов и рисунков может не поместится на дискете. Вся беда в том, что стандарт на дисководы был выработан почти десятилетие назад, и с тех пор не изменился. Изменились жесткие диски, процессоры, память – и те ушли вперед. А дисководы как были, так и остались. Но сегодня на смену гибких накопителей уже постепенно идут съемные/внешние/переносные жесткие диски.

          Количественные       прогнозы      в      отношении      большинства

компьютерных комплектующих   в   целом,    и   жестких    дисков   в   частности,   благодаря всепроникающему  компьютингу очень и очень радужные. Так, если спрос на жесткие  диски,  устанавливаемые в ПК, ежегодно возрастает не более чем на 10%,   то   количество   жестких   дисков,   приобретаемых   производителями бытовой  техники, ежегодно  увеличивается  почти вдвое. В 2002 году только портативных  плееров (типа MP3 плеер), оснащенных жесткими дисками 2,5” и 1,8”,   было   продано  более  одного  миллиона. Развитие «умных» бытовых устройств  приведет  к  тому, что  даже  холодильники, стиральные машины и микроволновые  печи  (не  говоря  уже  о  телевизорах,  видеомагнитофонах и игровых    приставках)   вскоре    будут   оснащаться    жесткими   дисками,   и     количество      потребляемых     цифровыми     бытовыми     устройствами   HDD   превысит  более  70 млн.  устройств  в  год  (прогноз IDC на 2003-2005 годы).
          Непрерывное    совершенствование     технологий    магнитной    записи  позволяет   производителям   увеличивать   максимальную  емкость  записи  в  среднем   на   70-80%   в   год.   Однако   используемые   сегодня   технологии достигнут  предела  удельной   емкости   (примерно  300 Гбит/кв.дюйм) уже в 2005   году,   после   чего  произойдет  постепенный  переход  на  качественно новые технологии записи.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

БД- база данных

НГМД – накопитель на гибком магнитном диске (FDD)

НЖМД - Накопители на жестких магнитных дисках (HDD)

ОС – операционная система (OS)

ОЗУ – Оперативное запоминающее устройство (RAM)

ПК – персональный компьютер

ПЗУ – Постоянное  запоминающее устройство (ROM)

ПО – Программное обеспечение

ТТЛ – транзитно-транзисторная логика (TTL)

т.д. – так далее

т.п. – тому подобное

ЭВМ – электронное вычислительная машина

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.                Белунцов В.О. Железо ПК (8-е издание) издательство "Десс" · 2005.

2.                Баранов Г., «Дисковые накопители информации», «Компьютеры Днепропетровска», №19 1999.

3.                Васильева В. Обслуживание ПК своими руками издательство "BHV - Санкт - Петербург" · 2003.

4.                 Ватаманюк А. Устранение неполадок ПК. Популярный самоучитель издательство "Питер" · 2005.

5.                Гук М. Интерфейсы ПК: Справочник. СПб.: Питер, 1999.

6.                Гук М. Дисковая подсистема ПК. СПб.: Питер, 2001.

7.                Гук М. Аппаратные средства IBM PC. Эницклопедия, 2-е изд. СПб.: Питер, 2001.

8.                Глен Видок Модернизация домашнего ПК издательство "СПАРРК" · 2002.

9.                Деева Н.В. Архитектура ЭВМ И СИСТЕМ: Учебное пособие для студентов специальности «Информационные системы». Новосибирск: СГГА, 2002.

10.           Ефимова О., Морозов В., Угринович Н., Курс компьютерной технологии с основами информатики": уч. пособие для сташих.-М.: ООО "Издательство АСТ", 2002.

11.           Карпенков  Современные преобразователи и накопители информации. Учебное пособие Изд. «Логос» 2004.

12.           Кутузов М. А., Преображенский А Выбор и модернизация компьютера. Анатомия ПК (4-е издание) издательство "Питер" · 2004.

13.           Колесниченко О.,  Шишигин И., «Аппаратные средства РС» 3-е издание. СПб, БХВ – Санкт-Петербург, 1999.

14.           Кулаков В. Программирование дисковых подсистем. СПб.: Питер, 2002.

15.           Леонтьев В. П. «Новейшая энциклопедия персонального компьютера» Изд.  «ОЛМА - ПРЕСС» 2003.

16.           Леонтьев Б. К. Пособие по модернизации компонентов ПК издательство "Майор" · 2003.

17.           Майер Р.В. Информатика: Кодирование информации. Принципы работы ЭВМ –  Учебн.  пособ. для вузов. –  Глазов: ГИЭИ филиал ИжГТУ, 2004.

18.           Мураховский В., Евсеев Г. Железо ПК 2002. Практическое руководство издательство "Десс" · 2003.

19.           Михлин Е.М. Как самому собрать, настроить и модернизировать ПК издательство "DiaSoft" · 2005.

20.           Мураховский В.,  Евсеев Г., Железо ПК. Практическое руководство (7-е издание) издательство "ТехБук" · 2003.

21.           Пескова С.А., Гуров А.И., Кузин А.В. Центральные и периферийные устройства электронных вычислительных средств  М.: Радио и связь, 2000.

22.           Постников И.И Накопители информации на магнитных носителях Издательство Маркетинг, 2001.

23.           Пресс Барри Ремонт и модернизация ПК. Библия пользователя.: Пер. с англ.: – Изд для профес. – К.; М.; СПб.; “Диалектика”, 1999.

24.           Симонович С.В., Евсеев Г.А.. Общая информатика. /Учебное пособие. М.: АСТ-Пресс, 1999.

25.           Соломенчук  В.Г.,  Соломенчук П.В. Железо ПК 2005  издательство "BHV-Санкт-Петербург" · 2005.

26.           Скотт Мюллер Модернизация и ремонт ПК, 12-е издание.: Пер. с англ.: Уч. пос. – М.: Издательский дом “Вильямс”, 2001.

27.           Фигурнов В.Э. IBM PC для пользователей. Краткий курс.–М.:ИНФРА-М,1998.

28.           Цехановский В.В., Советов Б.Я., Информационные технологии. Издательство высшая школа 2003.

29.           Чудновская А., Серегин А., Выбор компьютера. Популярный самоучитель издательство "КОРОНА принт" · 2003.

30.           Шафрин Ю.А., Информационные технологии: В 2-х ч. Ч. 1: Основы информатики и информационных технологий. Издательство Лаборатория Базовых Знаний, 2003.

Приложение 1

Устройство дискового накопителя

Приложение 2

Типы дисководов

	Современные форматы					Устаревшие форматы
Диаметр диска, дюймов	3,5	3,5	3,5	5,25	5,25	5,25	5,25	5,25
Емкость диска, Кбайт	2 880	1440	720	1 200	360	320	180	160
Байт описания носителя	FOh	FOh	F9h	F9h	FDh	FFh	FCh	FEh
Количество сторон (головок)	2	2	2	2	2	2	1	1
Количество дорожек на каждой стороне	80	80	80	80	40   .	40	40	40
Количество секторов на дорожке	36	18	9	15	9	8	9	8
Размер сектора, байт	512	512	512	512	512	512	512	512
Количество секторов в кластере	2	1	2	1	2	2	1	1
Длина FAT в секторах	9	9	3	7	2	1	2	1
Количество FAT	2	2	2	2	2	2	2	2
Длинна корневого каталога в секторах	15	14	7	14	7	7	4	4
Максимальное количество элементов в корневом каталоге	224	112	224	112	112	64	64
Общее количество секторов на диске	5 760	2 880	1 440	2 400	720	640	360	320
Количество доступных секторов	5 726	2 847	1426	2 371	708	630	351	313
Количество доступных кластеров	2 863	2 847	713	2 371	354	315	351	313

Приложение 3

Параметры магнитных покрытий дискет

5,25 дюйма				3,5 дюйма
Параметр магнитно го покрытия	Двойная плотность (DD)	Четвертная плотно сть (QD)	Высокая плотно сть (HD)	Двойная плотно сть (DD)	Высокая плотно сть (HD)	Сверхвысо кая плотность (ED)
Плотность дорожек (TRI)	48	96	96	135	135	135
Линейная плотность (BRI)	5 876	5 876	9 646	8 717	17 434	34 868
Основа магнитного слоя	Fe	Fe	Co	Co	Co	Ba
Коэрцитивная Сила Э	300	300	600	600	720	750
Толщина, микродюйм	100	100	50	70	40	100
Полярность записи	Горизонтальная	Горизонтальная	Горизонтальная	Горизонтальная	Горизонтальная	Вертикальная

Приложение 4

Технические характеристики

	Deskstar 180GXP	Deskstar 120GXP
	IC35L180AVV207-1 IC35L120AVV207-0 (1) IC35L090AVV207-0 (1) IC35L060AVV207-0	IC35L120AVVA07-0 IC35L080AVVA07-0 IC35L060AVVA07-0 IC35L040AVVA07-0
Емкость	180/120/90/60 GB	120/80/60/40 GB
Объем буфера	8 MB /2 MB (3D-8M,1D-2M,2D-2M/8M)	2 MB
Количество головок	6/4/3/2	6/4/3/2
Количество дисков	3/2/2/1	3/2/2/1
Максимальная плотность записи -max.areal density (Gbits/sq.inch)	45.5	29.7
Максимальная скорость обмена с пластиной — media transfer rate (max.Mbits/sec)	699	592
Средняя скорость обмена — sustained data rate (MB/sec)	56 to 29 (Zones 0-30)	48 to 23 (Zones 0-30)
Среднее время задержки (Latency), ms	4.17	4.17
Среднее время поиска, ms	8.5/8.8	8.5
Время поиска track to track, ms	1.1	1.1
Время поиска full track, ms	15.0/15.4

Приложение 5

Технические характеристики

	Barracuda 7200.7	Barracuda ATA V
	ST340014A ST380011A ST380013A ST3120022A ST3120026A ST3160021A ST3160023A	ST340017A ST360015A ST380023A ST3120023A ST3120024A
Емкость	40/80/80/120/120/160/160 GB	40/60/80/120/120 GB
Скорость вращения шпинделя	7200 RPM
Объем буфера	2/2/8/2/8/2/8 MB	2/2/2/2/8 MB
Количество головок	1/2/2/3/3/4/4	2/2/3/4/4
Количество дисков	1/1/1/2/2/2/2	1/1/2/2/2
Средняя скорость обмена (Avg. Sustained Transfer Rate) Mbytes/sec	>58	>44
Среднее время задержки (Latency)	4.16 ms
Среднее время поиска	8.5 ms	9/9/9.14/9.14/9.14 ms

Приложение 6

Сравнение дисков Western Digital WD1200 и WD2000

	WD1200BB/JB	WD2000BB/JB
Емкость	120 GB	200 GB
Скорость вращения шпинделя	7200 RPM
Объем буфера	2/8 MB
Количество головок	6
Количество дисков	3
Среднее время задержки (Latency)	4.2 ms
Среднее время поиска при чтении	8.9 ms
Среднее время поиска при записи	10.9 ms
Среднее время поиска track-to-track	2.0 ms
Среднее время поиска full stroke

Приложение 7

Технические характеристики дисков

	SpinPoint P80		Spinpoint PL40
	SP0211N SP0401N SP0612N SP0802N SP1203N SP1604N	SP0211C SP0401C SP0612C SP0802C SP1203C SP1604C	SP0221N SP0411N
Емкость	20/40/60/80/120/160 GB		20/40 GB
Скорость вращения шпинделя	7200 RPM
Объем буфера	2 MB	8 MB	2 MB
Количество головок	1/1/2/2/3/4		1/1
Количество дисков	1/1/1/1/2/2		1/1
Интерфейс	Ultra ATA/133	Serial ATA	Ultra ATA/133
Среднее время задержки (latency)	4.17 ms
Время поиска по дорожкам (track-to-track) среднее (average) полное (full stroke)	0.8 ms 8.9 ms 18 ms		1.0 ms 10ms 17.5 ms

---

¹ Пара сигналов, обеспечивающая выборку FDD (Motor On А и Drive Sel 0 для дисковода А: и Motor On В и Drive Sel 1 для дисковода В:).

[2] Регистр DSR обеспечивает совместимость с контроллером J8272; в современных контроллерах НГМД на АТ- совместимых компьютерах вместо него используют CCR, поскольку требуется только задание скорости.

Форма 09-д СовременнАЯ гуманитарнАЯ АКАДЕМИЯ Направление подготовки / специальность                      ДОПУСК К ЗАЩИТЕ: информатика и ВТ                                                             Приказ СГА № _______                 

 

• 14:21 05 Июля 2016
  Российско-китайский медуниверситет откроет магистерскую программу по TCM
• 01:21 05 Июля 2016
  На форуме МГУ Россия и Китай обсудят научно-образовательное сотрудничество
• 11:00 04 Июля 2016
  Реморенко: "ЕГЭ-туризм" в России сходит на нет
• 10:52 04 Июля 2016
  Летняя российско-австрийская школа откроется в Москве
• 15:31 01 Июля 2016
  В СПбГУ могут воссоздать географический факультет

Заказать уникальную работу