Технология жёсткого диска. Часть 1. Автор неизвестен.

 

Предварительное знакомство.

Мало кому доводилось видеть жесткий диск как таковой. В отличие

от гибких дисков легко ранимые жесткие диски должны быть постоян-

но заключены в защитную алюминиевую оболочку.Все,что мы видим-это

дисковод жесткого диска-металлический ящик с кое-какой электрони-

кой на нем.Нет простого способа проникнуть внутрь ящика и посмот-

реть на вращающийся диск. Дисководы можно открывать только в гер-

мозонах,где рабочие носят хирургическую одежду и из воздуха отфи-

льтрована вся пыль. Некоторые типы дисков заключены в съемные па-

кеты и вставляются в дисковод,но большинство дисков-несъемные.Не-

большие дисководы с несъемными дисками изобретены фирмой IBM и

прозваны винчестерскими дисками(из-за совпадения кодового номера

дисковода с номером модели знаменитого винчестерского ружья).

 

Дорожки,секторы и головки. Несмотря на свои внушительные доспе-

хи,жесткий диск не является чем-то драматически отличающимся от

скромного гибкого диска.Данные запоминаются в виде намагниченных

областей,записываемых на окружностях вокруг центра диска.Каждая

из концентрических окружностей представляет собой дорожку,а каж-

дая дорожка делится на равные сегменты,называемые секторами.Голо-

вка чтения-записи движется от внешнего края диска к центру,оста-

навливаясь над дорожкой,которая содержит информацию,необходимую

компьютеру.Оказавшись в нужном положении,головка ждет,когда нуж-

ный сектор окажется под ней при вращении диска,а потом читает или

пишет данные по мере прохождения сектора.

 

Разница между гибкими и жесткими дисками. Жесткие диски выгодно

отличаются от гибких высокой плотностью записи данных на поверх-

ности диска и высокой скоростью работы.В то время как стандартный

360-Кбайт гибкий диск имеет 40 дорожек,жесткие диски того же диа-

метра могут иметь их более 1000.И они могут упаковывать вчетверо

больше данных на одну дорожку.Для таких высоких плотностей данных

требуется очень маленькая головка чтения-записи,расположенная оч-

ень близко к поверхности диска.Гибкость диска приводила бы к ко-

лебаниям поверхности и ударам по головке чтения-записи.Так что

диски делаются жесткими,из твердых алюминиевых пластин,покрытых

магнитным материалом.

Жесткие диски славятся также своей скоростью.В то время как

гибкий диск в дисководе вращается со скоростьюот 300 до 360 об/

мин,скорость большинства жестких дисков равна 3600 об/мин.Кроме

того,дисководы жестких дисков перемещают головку чтения-записи от

дорожки к дорожке в несколько раз быстрее,чем дисководы гибких

дисков.

 

Пластины. Для увеличения емкости большинство дисководов жестких

дисков на самом деле имеют два или более диска.Диски,которые час-

то называют пластинами,смонтированы на оси,называемой шпинделем.

Все пластины вращаются вместе.Мотор,вращающий пластины,может быть

встроен в шпиндель или располагаться под шпинделем.

Обе стороны пластины содержат данные.Поскольку было бы неразу-

мно обслуживать обе стороны пластины одной головкой чтения-записи,

каждая сторона имеет свою головку.Головки смонтированы на каретке

в виде гребешка и двигаются вместе.Точность этого механизма пора-

жает.Пластины и головки должны точно перемежаться на каждой доро-

жке,при этом каждая головка расположена всего в 1/100000 дюйма от

поверхности пластины.Эта точная геометрия выдерживается при быст-

ром сновании легких головок над быстро вращающимися пластинами.

Головки могут находится так близко к пластинам,не касаясь их,

поскольку они на самом деле парят над поверхностью на воздушной

подушке,образованной вращением диска.Головки медленно набирают

высоту при включении дисковода и совершают мягкую посадку при отк-

лючении питания и замедлении вращения пластин.При отключенном пи-

тании головки лежат на поверхности диска.

 

Контроллеры дисков. В комплект большинства дисководов входит

плата контроллера,которая вставляется в один из свободных разъе-

мов в компьютере.Когда данные считываются с поверхности диска,они

поступают с головок через электронику дисковода в электронику

платы контроллера.Как мы увидим позже,не всем жестким дискам не-

обходим отдельный контроллер для посредничества между дисководом

и компьютером.Но все дисководы,работающие в IBM PC,AT и некоторых

PS/2,требуют наличия какого-либо адаптера,занимающего место на

системной плате.

Данные,посылаемые с поверхности диска на плату контроллера,по-

падают в буфер-небольшой кусочек памяти,выполняющего роль времен-

ного хранилища данных.Когда данные попадают в буфер,плата конт-

роллера посылает сигнал центральному процессору.Сигнал говорит

ЦП,что можно начинать пересылку данных в микросхемы оперативной

памяти компьютера.

 

ПДП. Данные пересылаются одним из двух способов.В компьютерах

IBM AT и PS/2 всю работу выполняет непосредственно ЦП.Однако в

IBM PC и XT используется прямой доступ к памяти(ПДП).ПДП реализу-

ется специальной микросхемой,которая переносит данные из контрол-

лера в память За один шаг в отличие от двухступенчатой процедуры

передачи их сначала в ЦП,а затем в память.PC и XT используют ПДП,

поскольку их ЦП не успевает за скоростью передачи данных жестким

диском.

 

Буферы DOS. Данные попадают в специальные области оперативной

памяти(ОП),зарезервированные в качестве буферов DOS.Как мы увидим

позже,число буферов может быть установлено пользователем.В каждом

буфере размещается один дисковый сектор,который в DOS содержит

часть файла размером 512 байт.Как правило,компьютеры,имеющие жес-

ткий диск,работают с 20 буферами.По мере чтения файла его секторы

заполняют буферы;когда все буферы оказываются заполненными,очере-

дной сектор передается в буфер,к которому программа обращалась

раньше всех остальных,переписывая его содержимое.На заключитель-

ном этапе DOS извлекает данные из буферов и раскладывает их по

конкретным адресам памяти,запрошенным прикладной программой.

 

Запись данных. Когда компьютер пишет данные на диск,все проис-

ходит наоборот.Прикладная программа говорит DOS,где в памяти мож-

но найти данные.DOS перемещает их в свои буферы,а затем передает

в буфер контроллера жесткого диска.Затем дисковый контроллер на-

чинает запись,указывая сектор,дорожку и сторону пластины,где дол-

жны быть помещены данные,и посылая дисководу команды,позициониру-

ющие головку чтения-записи.Затем вступает в дело электроника дис-

ковода,которая внимательно следит за дисковой поверхностью в ожи-

да правидьного момента начала записи.В этот момент головка гене-

рирует поток магнитных импульсов,кодирующих данные вдоль линии на

поверхности диска.


[ Назад ] | [ Оглавление ] | [ Вперед ]