Bilgisayar bilimi, sibernetik ve programlama

Herhangi bir disk sürücüsündeki okuma / yazma kafası, U şeklinde bir ferromanyetik çekirdekten ve etrafına sarılmış bir elektrik akımının akabileceği bir bobinden (sargı) oluşur. Sargıdan akım geçtiğinde, kafanın çekirdeğinde (manyetik devre) bir manyetik alan oluşur. Akan akımın yönü değiştirildiğinde, manyetik alanın polaritesi de değişir. Özünde, kafalar elektromıknatıslardır.

Sabit sürücü aygıtı manyetik diskler.

Manyetik kayıt prensibi Disk çalışma katmanı Ferrit kafalar Boşlukta metal olan kafalar İnce film kafaları Manyetodirençli kafalar Dev manyetorezistif kafalar kaydırıcı Okuma/yazma kafalı gövde tasarımı Tahrik mekanizmaları step motor sürücü Hareketli bobin sürücüsü Geri bildirim Disk sürücü motoru Kontrol Paneli Ön panel Sürücü kabloları ve konektörler Yapılandırma öğeleri

Manyetik kayıt prensibi

Herhangi bir disk sürücüsündeki okuma / yazma kafası, U şeklinde bir ferromanyetik çekirdekten ve etrafına sarılmış bir elektrik akımının akabileceği bir bobinden (sargı) oluşur. Sargıdan akım geçtiğinde, kafanın çekirdeğinde (manyetik devre) bir manyetik alan oluşur (Şekil 1). Akan akımın yönü değiştirildiğinde, manyetik alanın polaritesi de değişir. Özünde, kafalar, geçen elektrik akımının yönünü değiştirerek polaritesi çok hızlı bir şekilde değiştirilebilen elektromıknatıslardır.

İncirde. 2 bilgi kaydetme ilkesini gösterir. Çekirdekteki manyetik alan, U şeklindeki çekirdeğin tabanında "kesilmiş" boşluk nedeniyle kısmen çevreleyen alana yayılır. Boşluğun (taşıyıcının çalışma tabakası) yakınında başka bir ferromanyet varsa, bu tür maddelerin havadan daha düşük bir manyetik direnci olduğundan, manyetik alan içinde lokalize olur.

Şekil 2 Bilgi kaydı ilkesi

Boşluğu geçen manyetik akı, manyetik parçacıklarının (alanlarının) alan hareketi yönünde kutuplaşmasına yol açan taşıyıcı aracılığıyla kapatılır. Alanın yönü ve dolayısıyla taşıyıcının kalıcı mıknatıslanması, kafa sargısındaki elektrik alanının polaritesine bağlıdır. Esnek manyetik diskler genellikle lavsan üzerinde yapılır ve sabit diskler, üzerine bir ferromanyetik malzeme tabakasının uygulandığı bir alüminyum veya cam alt tabaka üzerinde yapılır. Çalışma tabakası esas olarak çeşitli katkı maddeleri ile demir oksitten oluşur. Temiz bir disk üzerinde bireysel alanlar tarafından oluşturulan manyetik alanlar rastgele yönlendirilir ve disk yüzeyinin herhangi bir genişletilmiş (makroskopik) alanını karşılıklı olarak telafi eder, bu nedenle kalıcı mıknatıslanması sıfırdır.

Disk yüzeyinin bir kısmı, kafa boşluğunun yakınında çekilirken bir manyetik alana maruz kalırsa, alanlar belirli bir yönde hizalanır ve manyetik alanları artık birbirini iptal etmez. Sonuç olarak, bu alanda sonradan tespit edilebilen artık manyetizasyon ortaya çıkar. O. Sonucunda alternatif akım Dönen bir disk üzerindeki okuma / yazma kafasının sargısında darbe formu, işarette (yönde) farklı kalıcı mıknatıslanma ile bir dizi bölüm oluşur.

Kaydedilen bilgilerin daha sonra çoğaltılması için en önemlileri, kalan manyetik alanın yönünün değiştiği bölgelerdir (işaret ters bölgeleri). Manyetik kafa diske veri yazar ve üzerine işaret ters bölgeleri yerleştirir. Verinin her biti (veya biti) kaydedilirken, işaret ters bölgelerinin dizileri diskteki özel alanlarda bulunur. Bu alanlara bit hücreleri denir.

bit hücresi - bu, başın işaret değiştirme bölgeleri yerleştirdiği diskte özel bir alandır. Böyle bir hücrenin geometrik boyutları şunlara bağlıdır: saat frekansı kayıt sinyali ve diskin kafasının ve yüzeyinin birbirine göre hareket etme hızı. Atlama kutusu, disk üzerinde yalnızca bir geri dönüş alanının yazılabileceği bir alandır. Hücrelerde tek tek veri bitlerini veya gruplarını kaydederken, bilgi kodlama yöntemine bağlı olarak, işaret değiştirme bölgelerinin karakteristik bir "modeli" oluşur. Bunun nedeni, verileri manyetik bir ortama aktarma sürecinde, özel bir kodlayıcı kullanan her bitin (veya bit grubunun), orijinal darbe dizisinin tam bir kopyası olmayan bir dizi elektrik sinyaline dönüştürülmesidir. .

Okuma sırasında, kafa, bir işaret ters çevirme bölgesini her geçtiğinde voltaj darbeleri yayan bir işaret tersine çevirme detektörü gibi davranır. İşaret değişikliği olmayan alanlarda impuls üretilmez (emisyon yoktur).

İncirde. Şekil 3, okuma ve yazma sırasındaki darbelerin (sinyallerin) dalga biçimleri ile disk üzerine kaydedilen işaret dönüş bölgeleri arasındaki ilişkinin grafiksel bir temsilidir.

Okuma sırasında, kafa işaret değiştirme bölgelerini kaydeder ve karşılık gelen darbeleri gönderir - pozitiften negatif işarete veya tersi işarete geçiş tespit edilmezse sinyal sıfır voltaja karşılık gelir. Darbeler, yalnızca kafa manyetik taşıyıcı üzerindeki işaret değiştirme bölgelerini geçtiğinde görünür. Aygıt denetleyici devresi, saat hızını, kaydedilen darbeleri vb. hesaba katar. bir darbenin (ve dolayısıyla bir işaret geri dönüş bölgesinin) belirli bir geçiş hücresine çarpıp çarpmadığını belirler.

Okuma sırasında kafadan gelen kaydedilen sinyalin genliği çok küçüktür, bu nedenle gürültü ve parazit sorunu vardır. Bu nedenle, sinyali yükseltmek için oldukça hassas cihazlar kullanılır. Amplifikasyondan sonra sinyal, kayıt sırasında sürücüye giren akışla aynı olan bir veri akışını geri yüklemek için tasarlanmış kod çözme devrelerine beslenir.

Bu nedenle, bir diskten bilgi yazma ve okuma, elektromanyetizma ilkelerine dayanır. Veriler bir diske yazıldığında, bir elektromıknatıstan (cihaz kafası) bir elektrik akımı geçirilir, bunun sonucunda diskte depolanan mıknatıslanma bölgeleri oluşturulur. Kafa yüzeyinin üzerinde hareket ettiğinde veriler diskten okunur; bu durumda, kafa, manyetizasyon bölgelerindeki değişiklikleri kaydeder ve sonuç olarak, kaydedilen sinyallerde işaret ters bölgelerinin varlığını veya yokluğunu gösteren zayıf elektrik sinyalleri üretir.

Pirinç. 3. Manyetik diskten bilgi yazma ve okuma

Sürücülerin çalışma prensipleri sabit sürücüler

Sabit disklerde veriler, dönen diskin yüzeyinden evrensel okuma/yazma kafaları tarafından yazılır ve okunur. manyetik diskler, Şekil 2'de gösterildiği gibi parçalara ve sektörlere (her biri 512 bayt) bölünmüştür. 4.

Sürücüler genellikle birkaç disk (plaka, plaka) içerir ve veriler her birinin her iki tarafına da yazılır. Çoğu sürücüde en az iki veya üç disk bulunur (dört veya altı tarafa kayıt yapılmasına izin verir). Disklerin her tarafında aynı tipte (eşit olarak yerleştirilmiş) izler bir silindirde birleştirilir (Şekil 5). Diskin her bir tarafının kendi okuma / yazma yolu vardır, ancak tüm kafalar ortak bir çubuk veya raf üzerine monte edilmiştir. Bu nedenle kafalar birbirinden bağımsız hareket edemez ve sadece senkron hareket eder.

Sabit sürücüler, disket sürücülerden çok daha hızlı döner. Dönme frekansları şu anda 7.200, 10.000 ve 15.000 rpm'dir. Hız çok çalış disk dönme frekansına, kafa sisteminin hareket hızına ve yoldaki sektörlerin sayısına bağlıdır. NS normal iş hard disk okuma/yazma kafaları disklere dokunmaz (ve dokunmamalıdır!). Ancak gücü kapattığınızda ve diskleri durdurduğunuzda, yüzeye batarlar. Cihazın çalışması sırasında dönen diskin başı ile yüzeyi arasında çok küçük bir hava boşluğu (hava yastığı) oluşur. Bu boşluğa toz girerse veya bir şok meydana gelirse, kafa "tam hızda" dönen disk ile "çarpışacaktır". Darbe yeterince güçlüyse, kafa kırılır. Bunun sonuçları farklı olabilir - birkaç baytlık veri kaybından her şeyin başarısızlığına kadar.

Sabit sürücülerin ana düğümleri

Hemen hemen tüm sabit diskler aynı temel bileşenlerden oluşur. Bu ünitelerin tasarımları ve kullanılan malzemelerin kalitesi farklılık gösterebilir ancak temel performans özellikleri ve çalışma prensipleri aynıdır. Tipik bir sabit disk sürücüsünün (Şekil 6) ana yapısal öğeleri aşağıdakileri içerir:

• diskler (plakalar);
• okuma / yazma kafaları;
• kafa tahrik mekanizması;
• hava filtreleri
• disk sürücü motoru;
• kontrol devreli baskılı devre kartı;
• ön panel;
• kablolar ve konektörler;
• yapılandırma öğeleri (atlatıcılar ve anahtarlar).

Diskler, disk tahrik motoru, kafalar ve tahrik mekanizması genellikle HDA (Baş Disk Tertibatı) adı verilen kapalı bir muhafaza içinde bulunur. Genellikle bu blok tek bir düğüm olarak kabul edilir; neredeyse hiç açılmadı. HDA'ya dahil olmayan diğer tertibatlar (baskılı devre kartı, çerçeve, yapılandırma öğeleri ve montaj parçaları) çıkarılabilir.

Pirinç. 6 ... Sabit disk sürücüsünün ana bileşenleri

diskler

Tipik olarak, bir sürücü bir veya daha fazla manyetik disk içerir. Esas olarak sürücülerin boyutuna göre belirlenen bir dizi standart sürücü boyutu oluşturulmuştur:

• 5,25 inç (aslında 130 mm veya 5,12 inç);
• 3,5 inç (aslında 95 mm veya 3,74 inç);
• 2,5 inç (aslında 65 mm veya 2,56 inç);
• 1 inç (aslında 34 mm veya 1,33 inç).

8", 14" ve hatta daha büyük gibi daha büyük disklere sahip sürücüler de vardır, ancak bu cihazlar genellikle kişisel bilgisayarlarda kullanılmaz. Günümüzde, masaüstü ve bazı taşınabilir modeller çoğunlukla 3,5 "sürücüler ve taşınabilir sistemlerde küçük cihazlar (2,5" ve daha küçük) ile kurulur.

Çoğu sürücüde en az iki sürücü bulunur, ancak bazı küçük modellerde bir sürücü bulunur. Disk sayısı, sürücünün fiziksel boyutlarıyla, yani kasasının yüksekliğiyle sınırlıdır. Daha önce, neredeyse tüm diskler alüminyum alaşım oldukça dayanıklı ve hafif. Ancak zamanla, küçük boyut ve yüksek kapasiteyi birleştiren sürücülere ihtiyaç duyuldu. Bu nedenle, diskler için ana malzeme olarak cam, daha doğrusu cam ve seramik bazlı bir kompozit malzeme olarak kullanılmaya başlandı. Bu malzemelerden birinin adı MemCor. Bireysel bileşenlerinin her birinden önemli ölçüde daha güçlüdür. Cam diskler daha dayanıklı ve daha serttir, bu nedenle alüminyumdan iki kat daha ince (ve hatta bazen daha ince) yapılabilirler. Ek olarak, sıcaklık değişimlerine karşı daha az hassastırlar, yani. boyutları ısıtma ve soğutma sırasında çok önemsiz bir şekilde değişir. Şu anda IBM, Seagate, Toshiba, Western Digital ve Maxtor gibi şirketlerin bazı disklerinde cam veya cam seramik diskler kullanılıyor.

Disk çalışma katmanı

Diskin tabanı olarak hangi malzemenin kullanıldığına bakılmaksızın, harici bir manyetik alana maruz kaldıktan sonra artık manyetizasyonu muhafaza edebilen ince bir madde tabakası ile kaplanmıştır. Bu katmana çalışma veya manyetik denir ve içinde kaydedilen bilgilerin depolandığı yer burasıdır. En yaygın olanı iki tür çalışma katmanıdır - oksit ve ince film.

Oksit katman, demir oksit dolgulu bir polimer kaplamadır. Aşağıdaki gibi uygulayın. İlk olarak, bir polimer çözeltisi içindeki bir demir oksit tozu süspansiyonu, hızla dönen bir alüminyum diskin yüzeyine püskürtülür. Merkezkaç kuvvetlerinin etkisinden dolayı, diskin yüzeyinde merkezden dış kenara eşit olarak yayılır. Çözelti polimerleştikten sonra yüzey zımparalanır. Daha sonra, yeterli mukavemete ve düşük sürtünme katsayısına sahip başka bir saf polimer tabakası uygulanır ve disk son olarak parlatılır. Depolama kapasitesi ne kadar yüksek olursa, disklerin çalışma katmanı o kadar ince ve pürüzsüz olmalıdır.

Yüksek kapasiteli tahrikler için gereken kaplamanın kalitesini geleneksel teknoloji çerçevesinde elde etmenin imkansız olduğu ortaya çıktı, çünkü oksit tabakası oldukça yumuşak olduğundan, kafalarla "çarptığında" parçalanıyor (örneğin, sürücünün yanlışlıkla sallanması durumunda). Bu nedenle, modern sürücü modellerinde, tamamen ince film disklerine yol açtılar.

İnce film çalışma katmanıdaha incedir, daha dayanıklıdır ve kaplamasının kalitesi çok daha yüksektir. Bu teknoloji, kafalar ve disklerin yüzeyleri arasındaki boşluğu önemli ölçüde azaltmanın mümkün olduğu ve kayıt yoğunluğunu arttırmayı mümkün kılan yeni nesil sürücülerin üretiminin temelini oluşturdu. İlk başta, ince film sürücüler yalnızca yüksek kaliteli, yüksek kapasiteli sürücülerde kullanılıyordu, ancak şimdi neredeyse tüm sürücülerde kullanılıyorlar. İnce film çalışma katmanı da denirgalvanizli veya püskürtülür , çünkü ince bir film disklerin yüzeyine farklı şekillerde uygulanabilir.

İnce film galvanizli çalışma katmanıelektroliz ile elde edilir. Diskin alüminyum substratı sırayla çeşitli çözeltilerle banyolara daldırılır, bunun sonucunda birkaç metal film tabakası ile kaplanır. Çalışan katman, yalnızca yaklaşık 1 mikro inç kalınlığında (yaklaşık 0.025 mikron) bir kobalt alaşımlı katmandır.Çalışma tabakasının püskürtme yöntemiyarı iletken teknolojisinden ödünç alınmıştır. Özü, özel vakum odalarında, maddelerin ve alaşımların önce gaz halinde bir duruma aktarılması ve ardından bir alt tabaka üzerinde biriktirilmesi gerçeğine dayanmaktadır. Alüminyum disk önce bir nikel fosforit tabakası ve ardından bir manyetik kobalt alaşımı ile kaplanır. Bu durumda kalınlığı sadece 1-2 mikroinç'e (0.025-0.05 mikron) eşittir. Benzer şekilde, manyetik tabakanın üzerine, diske olağanüstü mukavemete sahip çok ince (yaklaşık 0.025 μm) bir karbon koruyucu kaplama uygulanır. Bu, tam bir vakuma yakın koşullar gerektirdiğinden, yukarıda açıklananların en pahalı işlemidir.

Daha önce belirtildiği gibi, püskürtme yöntemiyle elde edilen manyetik tabakanın kalınlığı yaklaşık 0.025 um'dir. Olağanüstü pürüzsüz yüzeyi, daha önce mümkün olandan (0.076 μm) çok daha küçük bir kafa-disk aralığına izin verir. Kafa, çalışma katmanının yüzeyine ne kadar yakınsa, kayıt yolundaki işaret değişim bölgelerinin yoğunluğu ve dolayısıyla diskin yoğunluğu o kadar yüksek olur. Ayrıca manyetik alan kuvvetinin artmasıyla kafa manyetik tabakaya yaklaştıkça sinyal genliği artar; sonuç olarak, sinyal-gürültü oranı daha uygun hale gelir. Hem galvanik kaplama sırasında hem de püskürtme sırasında çalışma tabakası çok ince ve dayanıklıdır. Bu nedenle, birbirleriyle yüksek hızda temas etmeleri durumunda kafaların ve disklerin “hayatta kalma” olasılığı önemli ölçüde artar. Gerçekten de, ince film çalışma katmanlarına sahip disklere sahip modern sürücüler, titreşimler ve şoklar sırasında pratik olarak arızalanmaz. Bu açıdan oksit kaplamalar çok daha azdır.

güvenilir. Sürücü kasasının içine bakarsanız, sürücülerin ince film kaplamalarının aynaların gümüşi yüzeyine benzediğini görebilirsiniz. Püskürtme işlemi sırasında en ince ve en dayanıklı kaplama elde edilir, bu nedenle galvanik kaplama yöntemi son zamanlar giderek daha az kullanılmaktadır.

Kafa tasarımlarını oku/yaz

Üretim teknolojisinin gelişmesiyle disk sürücüleri okuma/yazma kafalarının tasarımı da iyileştirildi. İlk kafalar sarılı çekirdeklerdi (elektromıknatıslar). Modern standartlara göre boyutları çok büyüktü ve kayıt yoğunluğu son derece düşüktü. Yıllar geçtikçe, kafa tasarımları ferrit çekirdekli ilk kafalardan modern tiplere kadar uzun bir yol kat etti.

Modern sabit disk sürücülerinde en yaygın olarak aşağıdaki dört tip kafa kullanılır:

• ferrit;
• boşlukta metal ile (MIG);
• ince film (TF);
• manyetodirençli (MR);
• dev manyetorezistif (GMR).

Ferrit kafalar

Klasik ferrit kafalar ilk olarak IBM'in ilk sürücülerinde kullanıldı. Çekirdekleri preslenmiş ferrit (demir oksit bazlı) temelinde yapılır. Boşluktaki manyetik alan, sargıdan bir elektrik akımı geçtiğinde meydana gelir. Buna karşılık, sargıdaki boşluğa yakın manyetik alan gücündeki değişikliklerle bir elektromotor kuvveti indüklenir. Böylece kafa çok yönlüdür, yani. hem yazmak hem de okumak için kullanılabilir. Ferrit kafaların boyutları ve ağırlığı, ince film olanlardan daha büyüktür; bu nedenle disklerin yüzeyleriyle istenmeyen temaslarını önlemek için boşluğun arttırılması gerekir.

Ferrit kafaların varlığı sırasında, orijinal (monolitik) tasarımları önemli ölçüde iyileştirildi. Özellikle, küçük bir ferrit çekirdeği seramik bir gövdeye yerleştirilmiş olan cam-ferrit (kompozit) kafalar geliştirilmiştir. Çekirdeğin genişliği ve bu tür kafaların manyetik boşluğu daha küçüktür, bu da kayıt izlerinin yoğunluğunu arttırmaya izin verir. Ek olarak, harici manyetik girişime karşı duyarlılıkları azalır.

Depolama kapasitesi arttıkça, diğer çeşitler ferrit kafalarının yerini tamamen aldı. Ferrit kafalar, yüksek zorlayıcılığa sahip ortamlarda kayıt için uygun değildir, frekans tepkileri sınırlıdır ve hassasiyetleri düşüktür (zayıf sinyal-gürültü oranı). Ferrit kafaların ana avantajı düşük maliyetleridir.

Boşlukta metal olan kafalar

Metal-In-Gap (MIG) kafalar, kompozit ferrit kafa tasarımındaki iyileştirmelerin sonucudur. Bu tür kafalarda çekirdeğin arkasında bulunan manyetik boşluk metal ile doldurulur. Bundan dolayı, çekirdek malzemenin manyetik doygunluğa eğilimi önemli ölçüde azalır, bu da çalışma aralığındaki manyetik indüksiyonu arttırmayı ve dolayısıyla diske daha yüksek yoğunlukta yazmayı mümkün kılar. Ek olarak, boşluktaki metal ile kafa tarafından oluşturulan manyetik alanın gradyanı daha yüksektir, bu da disk yüzeyinde sınırları daha belirgin olan manyetize alanların oluştuğu anlamına gelir (işaret dönüş bölgelerinin genişliği azalır).

Bu kafalar, yüksek bir zorlayıcı kuvvete ve ince bir film çalışma katmanına sahip medyanın kullanılmasına izin verir. Toplam ağırlığı azaltarak ve tasarımı geliştirerek, bu tür kafalar taşıyıcının yüzeyine daha yakın yerleştirilebilir.

Boşlukta metal bulunan başlıklar iki tiptir: tek taraflı ve iki taraflı (yani bir ve iki metalize boşluklu). Tek taraflı başlıklarda, manyetik alaşımlı bir ara katman yalnızca arka (çalışmayan) boşlukta ve her ikisinde de iki taraflı başlıklarda bulunur. Vakum biriktirme ile bir metal tabakası uygulanır. Bir manyetik alaşımın doygunluk indüksiyonu, daha önce belirtildiği gibi, izin veren ferritin yaklaşık iki katıdır.

yüksek kapasiteli sürücülerde kullanılan yüksek zorlayıcı kuvvete sahip ortama yazın. Bu açıdan ters çevrilebilir kafalar tek taraflı olanlardan daha iyidir. İnkar edilemez avantajları nedeniyle, bir süre önce boşlukta metal bulunan kafalar, yüksek kaliteli tahriklerdeki geleneksel ferrit kafaların yerini tamamen aldı. Ancak sürekli artan kapasite gereksinimleri sabit sürücüler artık yavaş yavaş ince film kafalarıyla değiştirilmelerine yol açmıştır.

İnce film kafaları

İnce Film (TF) kafaları, entegre devreninkine benzer bir teknoloji kullanılarak üretilir, yani. fotolitografi ile. Sonuç olarak küçük ve hafif olan bir alt tabaka üzerine aynı anda birkaç bin kafa "basılabilir". İnce film kalıplardaki çalışma aralığı çok dar yapılabilir ve genişliği üretim sırasında ilave manyetik olmayan alüminyum alaşım katmanları oluşturularak ayarlanır. Alüminyum, çalışma boşluğunu tamamen doldurur ve aşağıdaki durumlarda hasardan (kenar ufalanması) iyi korur. gündelik temaslar bir disk ile. Çekirdeğin kendisi, doygunluk indüksiyonu ferritinkinden 2-4 kat daha yüksek olan bir demir ve nikel alaşımından yapılmıştır.

Disk yüzeyindeki ince film kafaları tarafından oluşturulan kalıcı mıknatıslanma alanları, çok yüksek bir kayıt yoğunluğunun elde edilmesini mümkün kılan, açıkça tanımlanmış sınırlara sahiptir. Kafaların hafifliği ve küçük boyutları nedeniyle, ferrit ve MIG kafalarına kıyasla disklerin yüzeyleri ile aralarındaki boşluğu önemli ölçüde azaltmak mümkündür: bazı sürücülerde değeri 0,05 mikronu geçmez. Sonuç olarak, ilk olarak, taşıyıcının yüzey alanlarının kalıcı mıknatıslanması artar ve ikinci olarak, sinyal genliği artar ve okuma modunda sinyal-gürültü oranı iyileşir, bu da nihai olarak veri kaydının ve okumanın güvenilirliğini etkiler.

Modern sürücüler için tipik olan yol boyunca iz ve veri yoğunluğu ile, geleneksel bir ferrit kafadan gelen oynatma sinyali gürültü ve parazit içinde basitçe "kaybolur". Son olarak, sürücü kasasının aynı boyutlarına sahip ince film kafalarının düşük yüksekliği nedeniyle, monte etmek mümkündür. büyük miktar diskler.

Yakın zamana kadar, ince film kafaları diğerlerinden önemli ölçüde daha pahalıydı, ancak üretim teknolojisindeki gelişmeler ve depolama kapasitesi için artan gereksinimler, bir yandan ince film kafalarının maliyetinde bir azalmaya yol açtı (karşılaştırılabilir hale geldi ve bazen boşlukta metal olan ferrit kafaların ve kafaların fiyatından bile daha düşük) ve diğer yandan - daha geniş dağılımlarına.

Günümüzde, ince film kafaları, çoğu yüksek kapasiteli sürücüde, özellikle küçük boyutlu modellerde, pratik olarak boşlukta metal olan kafaların yerini alarak kullanılmaktadır. Tasarımları ve özellikleri sürekli gelişiyor, ancak büyük olasılıkla yakın gelecekte manyetorezistif kafalarla değiştirilecekler.

Manyetodirençli kafalar

Manyeto Dirençli (MR) kafalar nispeten yenidir. IBM tarafından geliştirilmiştir ve depolama cihazlarının kayıt yoğunluğu ve hızının en yüksek değerlerine ulaşılmasına izin verir. Manyeto dirençli kafalar ilk olarak 1991'de bir IBM 1GB (3,5 ") sabit diskine kuruldu.

Tüm kafalar dedektördür, yani. manyetizasyon bölgelerindeki değişiklikleri kaydeder ve bunları veri olarak yorumlanabilecek elektrik sinyallerine dönüştürür. Bununla birlikte, manyetik kayıtla ilgili bir sorun vardır: ortamın manyetik alanları azaldıkça, kafanın sinyal seviyesi azalır ve gürültüyü "gerçek" sinyalle karıştırma olasılığı vardır. Bu sorunu çözmek için, bir sinyalin varlığını daha güvenilir bir şekilde belirleyebilen etkili bir okuma kafasına sahip olmak gerekir.

Oldukça uzun zaman önce, manyetizmanın başka bir etkisi keşfedildi: bir iletkene harici bir manyetik alan uygulandığında direnci değişiyor. Konvansiyonel bir kafa, işaret değişim bölgesi üzerinden geçtiğinde, sargının çıkışlarında bir voltaj darbesi oluşur. Manyetorezistif bir kafa kullanarak verileri okurken durum farklıdır. Farklı artık (sabit) manyetizasyon değerlerine sahip alanlardan geçerken direncinin farklı olduğu ortaya çıkıyor. Bu fenomen, IBM tarafından yeni bir tür okuma kafası geliştirmesinin temelini oluşturdu. Kafadan küçük bir sabit ölçüm akımı akar ve direnç değiştiğinde, üzerindeki voltaj düşüşü de değişir.

Manyetodirençli etki temelinde yalnızca bir okuyucu oluşturulabileceğinden, manyetodirençli bir kafa aslında tek bir yapıda birleştirilen iki kafadır. Bu durumda, kayıt kısmı geleneksel bir endüktif kafadır ve okuma kısmı bir manyetorezistiftir. Okuma ve yazma işlevleri iki ayrı düğüm arasında bölündüğünden, her biri şu şekilde tasarlanabilir: en iyi yol amaçlanan işlemi gerçekleştirin. Böyle bir kafanın çıkış sinyalinin genliği, endüktif bir kafanınkinden yaklaşık dört kat daha fazladır.

Manyetorezistif kafalar, tasarımlarında ek unsurlar olduğundan, diğer kafa türlerinden daha pahalı ve daha karmaşıktır ve teknolojik süreç birkaç ek adım içerir. Manyetorezistif kafalar ile geleneksel kafalar arasındaki temel farklar şunlardır:

• direnç sensörüne ölçüm akımı sağlamak için bunlara ek teller bağlanmalıdır;
• Üretim sürecinde 4-6 ek maske (fotomaske) kullanılır;
• yüksek hassasiyetleri nedeniyle, manyetorezistif kafalar harici manyetik alanlara daha duyarlıdır, bu nedenle dikkatli bir şekilde korunmaları gerekir.

Daha önce düşünülen tüm kafalarda, aynı boşluk yazma ve okuma sürecinde “çalıştı” ve manyetorezistif kafada her biri kendi çalışması için iki tane var. Bir çalışma aralığına sahip kafaları tasarlarken, genişlik seçiminden ödün vermeniz gerekir. Gerçek şu ki, okuma modunda kafanın parametrelerini iyileştirmek için, boşluğun genişliğini azaltmak (çözünürlüğü artırmak için) ve kayıt sırasında, manyetik akı içeri girdiğinden boşluk daha geniş olmalıdır. çalışma tabakasını daha büyük bir derinliğe (kalınlık boyunca "mıknatıslama"). İki boşluklu manyetorezistif kafalarda, her biri optimal bir genişliğe sahip olabilir. İncelenen başlıkların bir diğer özelliği de kayıt (ince film) kısmının disk üzerinde okuma ünitesinin çalışması için gerekli olandan (manyetorezistif) daha geniş izler oluşturmasıdır. Bu durumda, okuma kafası bitişik izlerden daha az manyetik parazit "toplar".

Tipik bir IBM manyetodirençli kafasının bir diyagramı Şekil 2'de gösterilmektedir. 7. Tüm kafa tertibatı, bir kaydırıcı ile birlikte burada gösterilmektedir. Kafanın okuma elemanı (manyeto dirençli sensör), manyetik katmandan küçük bir boşlukla ayrılmış bir nikel-demir filmden oluşur. Bu film, manyetik alana bağlı olarak direncini değiştirir. Koruyucu katmanlar, alıcı elemanı "kazara" manyetik alanlardan korur. Çoğu tasarımda, ikinci koruma bir kayıt elemanı görevi görür. Bu tip kafaya birleşik manyetorezistif kafa denir. Kayıt elemanı, geleneksel bir ince film endüktif kafadır.

Pirinç. 7 ... Manyetorezistif kafanın enine kesiti

Dev manyetorezistif kafalar

1997'de IBM, çok daha yüksek hassasiyete sahip yeni bir manyetorezistif kafa tipini duyurdu. Bunlara Dev Manyetoresistif (GMR) kafalar deniyordu. Bu ismi kullanılan etkiye göre aldılar (standart manyetorezistif kafalardan daha küçük olmalarına rağmen). Dev manyetorezistif kafanın okuma elemanı Şekil 2'de gösterilmektedir. 8 ... Şu anda, çoğu sabit disk bu tip kafa kullanır ve GMR teknolojisi yakın gelecekte kafa üretimine hakim olacaktır.

Pirinç. sekiz ... Dev bir manyetorezistif kafanın kesiti

kaydırıcı

Sürgü, kafanın üzerinde asılı bir konumda desteklendiği yapısal bir parçadır. doğru mesafe diskin yüzeyinden. Sürgünün kendisi de taşıyıcının yüzeyi ile temas halinde değildir. Çoğu durumda, bu detay, iki tarafı “yüzen” ve merkezi bir “tekerlek yuvası” olan bir katamarana benzer - manyetik bir kafa (Şek. 9).

Sürücülerin boyutunda sürekli bir azalma eğilimi, sürgüler de dahil olmak üzere tüm bileşenlerinin de azalmasına neden olur. Örneğin, standart bir mini sabit sürücünün boyutu 0.160'tır. x 0,126 x 0,034 inç (4 x 3,2 x 0,86 mm). Çoğu yüksek kapasiteli ve küçük sürücü artık daha küçük kaydırıcılar kullanıyor (%50 azaltıldı): 0,08 x 0,063 x 0,017 inç (2 x 1,6 x 0,43 mm). V son modeller kaydırıcı %70 oranında azaltılır. Sürgünün boyutunu küçültmek, kafa, sürgü ve kafayı hareket ettirmek için koldan oluşan hareketli sistemin kütlesinde bir azalmaya yol açar. Bu da onların yüksek ivmelerle hareket ettirilmesini sağlar, yani. bir parçadan diğerine geçiş süresini ve sonuç olarak veri erişim süresini azaltır. Ek olarak, bu durumda, kafaların ("iniş şeridi") "park" bölgesinin boyutunu azaltmak ve buna bağlı olarak disklerin kullanılabilir alanını artırmak mümkündür. Son olarak, kaydırıcının temas yüzeyinin daha küçük alanı nedeniyle, disklerin dönmesi ve durması sırasında medya yüzeyinin kaçınılmaz aşınması azaltılır.

Sürgülerin en son tasarımlarında, alt taraflarına, kafaların "uçuş" yüksekliğinin disk yüzeyinin (hava boşluğu miktarı) üzerinde çalışırken yaklaşık olarak aynı tutulması nedeniyle özel bir şekil verilmiştir. hem dış hem de iç silindirler. Geleneksel sürgüleri kullanırken, dıştan iç raylara hareket ederken kafa ile diskin çalışma tabakası arasındaki boşluk önemli ölçüde değişir ve bunun tersi de geçerlidir. Bunun nedeni, kafalara göre disk yüzeyinin farklı bölümlerinin doğrusal hızlarındaki farklılıklardır (doğrusal hız, dönme yarıçapına bağlıdır). Hız ne kadar yüksek olursa, boşluk o kadar büyük olur. Bu etki, özellikle lineer kayıt yoğunluklarının (yollar boyunca) tüm silindirlerde aynı olduğu yeni bölge kayıt sürücülerinde oldukça istenmeyen bir durumdur. Bu durumda normal okuma ve yazma için kafa ile diskin çalışma tabakası arasındaki hava boşluğu miktarı sabit kalmalıdır. Bu sorun, bölge kaydı olan sürücülerde yapılan kaydırıcıların yüzeylerine özel bir şekil verilerek çözülebilir.

Okuma/yazma kafalı gövde tasarımı

Sabit sürücüler, her sürücünün her bir tarafı için ayrı bir okuma/yazma kafasına sahiptir. Tüm kafalar ortak bir hareketli çerçeveye monte edilir ve aynı anda hareket eder. Her kafa, onu diske hafifçe bastıran yaylı bir kolun ucuna monte edilmiştir. O. disk, bir çift kafa (üst ve alt) arasına sıkıştırılmıştır. İncirde. Şekil 10, hareketli bir bobin aktüatörünün tipik bir tasarımını göstermektedir.

Pirinç. 10. Okuma / Yazma Başlıkları ve Hareketli Bobin Döner Aktüatör

Sürücü kapatıldığında, kafalar yayların kuvveti altında disklere dokunur. Diskler dönerken, kafaların altındaki aerodinamik basınç artar ve çalışma yüzeylerinden kopar ("kalkış"). Disk tam hızda dönerken, disk ve kafalar arasındaki boşluk 0,5-5 mikroinç (0,01-0,5 mikron) veya daha fazla olabilir. Bu nedenlerden dolayı HDA üniteleri yalnızca sınıf 100 (veya daha yüksek) gerekliliklerini karşılayan temiz odalarda monte edilir. Bu, bir fit küp havada 0,5 mikron boyutuna kadar 100'den fazla toz tanesi bulunamayacağı anlamına gelir. (Karşılaştırma için: hareketsiz duran bir kişi her dakika yaklaşık 500 tane bu tür parçacık solumaktadır). Bu nedenle, tesisler özel filtreleme ve hava temizleme sistemleri ile donatılmıştır. HDA üniteleri ancak bu koşullar altında açılabilir. Böyle steril bir ortamı sürdürmek çok paraya mal olur.

Steril koşullar yaratmanın başka yolları da var. Örneğin, bir montaj masası bir hava perdesi ile çevredeki alandan çitle çevrilidir ve arıtılmış hava sürekli olarak basınç altında doğrudan işyerine verilir.

Tahrik mekanizmaları

Tahrikin önemli bir parçası da onları istenen konuma ayarlayan mekanizmadır ve denir.aktüatör... Kafaların merkezden diskin kenarlarına doğru hareket etmesi ve belirli bir silindire monte edilmesi yardımı ile. Aktüatör mekanizmalarının birçok tasarımı vardır, ancak bunlar iki ana tipe ayrılabilir:

• step motor ile;
• hareketli bir bobin ile.

Sürücü tipi, sürücünün hızını ve güvenilirliğini, veri okuma güvenilirliğini, sıcaklık kararlılığını, çalışma konumu seçimine duyarlılığı ve titreşimleri büyük ölçüde belirler. Step motor sürücüleri, hareketli bobin sürücülerinden çok daha az güvenilirdir. Sürücü, sürücünün en önemli parçasıdır. Tablo ____, iki tür sabit disk sürücüsü kafası sürücüsünü gösterir ve aygıtın özelliklerinin belirli bir sürücü türüne bağımlılığını gösterir.

Tablo. Sürücü tipine göre depolama özelliklerinin bağımlılığı

karakteristik	step motor sürücü	Hareketli bobin sürücüsü
Veri erişim süresi	Büyük	Küçük
Sıcaklık kararlılığı	Düşük (çok!)	Yüksek
İşçi seçimine duyarlılık hükümler	Devamlı	Mevcut olmayan
	Devam ediyor (her zaman değil)	Gerçekleştirilen
Önleyici bakım	Periyodik yeniden biçimlendirme	Gerekli değil
Genel güvenilirlik (göreceli)	Düşük	Yüksek

Bu nedenle, step motora dayalı bir sürücüye sahip sürücüler, oldukça düşük bir ortalama veri erişim hızına (yani uzun erişim süresine) sahiptirler, sıcaklık dalgalanmalarına ve okuma ve yazma işlemleri sırasında bir çalışma konumu seçimine karşı hassastırlar, otomatik olarak yapmazlar. başlarını park edin (yani güç kapatıldığında onları güvenli bir “piste” hareket ettirin). Ek olarak, kayıt bölgelerinin gerçek konumunu sektör başlıklarının işaretlemesi ile aynı hizaya getirmek için genellikle yılda bir veya iki kez yeniden formatlanmaları gerekir. Step motor sürücülü sürücülerin, hareketli bobin sürücüleri kullanan cihazlardan her şekilde daha düşük olduğu oldukça açıktır.

Disket sürücüler, kafaları hareket ettirmek için bir step motor sürücüsü kullanır. Disketlerdeki iz yoğunluğu sabit sürücülerden (inç başına 5000 izden fazla) çok daha düşük (inç başına 135 iz) olduğundan, parametreleri (doğruluk dahil) bu tür sürücüler için oldukça yeterlidir.

step motor sürücü

step motor- bu, rotoru yalnızca adım adım dönebilen bir elektrik motorudur, yani. kesin olarak tanımlanmış bir açıda. Şaftını elle döndürürseniz, rotor bir sonraki sabit konuma her geçtiğinde ortaya çıkan sessiz tıklamalar (veya hızlı dönüş sırasında çatırdama) duyabilirsiniz. Step motorlar sadece sabit konumlarda kurulabilir. Bu motorların boyutları küçüktür (birkaç santimetre mertebesinde) ve şekil farklı olabilir - dikdörtgen, silindirik vb. Kademeli motor, HDA ünitesinin dışına kurulur, ancak mili, contalı bir delikten içeriye doğru yönlendirilir. Genellikle motor, tahrik gövdesinin köşelerinden birinde bulunur ve kolayca tanınabilir.

Step motor mekanizmalarının doğasında bulunan en ciddi sorunlardan biri, sıcaklıklarının kararsızlığıdır. Isıtıldığında ve soğutulduğunda, diskler genişler ve büzülür, bunun sonucunda paletler önceki konumlarından ayrılır. Aktüatör mekanizması, bir adımdan daha az bir mesafe ile hareket ettirilmelerine (bir ize geçiş) izin vermediğinden, bu sıcaklık hatalarını telafi etmek imkansızdır. Başlıklar, step motora uygulanan darbe sayısına göre hareket eder.

İncirde. Şekil 11, bir step motor sürücüsünün harici bir görünümünü göstermektedir.

Pirinç. on bir. Dış görünüş step motor sürücü

Hareketli bobin sürücüsü

Hareketli bobin sürücüsüneredeyse tüm modern depolama cihazlarında kullanılır. Kafaların kör bir şekilde hareket ettiği kademeli motor sistemlerinden farklı olarak, hareketli bobin aktüatörü, kafaların raylara göre konumunu doğru bir şekilde belirlemek ve gerekirse düzeltmek için bir geri besleme sinyali kullanır. Bu sistem, geleneksel step motor sürücülerinden daha hızlı yanıt, doğruluk ve güvenilirlik sağlar. Hareketli bir bobin sürücüsü, elektromanyetizma ilkesine göre çalışır (tasarımda, bir difüzöre bağlı hareketli bir bobinin kalıcı bir mıknatısın boşluğunda hareket edebildiği geleneksel bir hoparlöre benzer). Tipik bir tahrik tasarımında, hareketli bobin kafa tertibatına rijit bir şekilde bağlanır ve kalıcı bir mıknatıs alanına yerleştirilir. Bobin ve mıknatıs hiçbir şekilde bağlı değildir; bobinin hareketi sadece elektromanyetik kuvvetlerin etkisi altında gerçekleştirilir. Bobinde bir elektrik akımı göründüğünde, tıpkı bir hoparlörde olduğu gibi, kafa ünitesini hareket ettirirken, sabit bir şekilde sabitlenmiş kalıcı bir mıknatısa göre yer değiştirir. Böyle bir mekanizmanın çok hızlı olduğu ve bir step motor sürücüsü kadar gürültülü olmadığı ortaya çıkıyor.

Bir step motor sürücüsünün aksine, hareketli bobin cihazlarında önceden kilitlenmiş konumlar yoktur. Bunun yerine, kafaları tam olarak istenen silindire getiren özel bir yönlendirme (konumlandırma) sistemi kullanırlar (böylece hareketli bobin aktüatörü kafaları herhangi bir konuma sorunsuz bir şekilde hareket ettirebilir). Bu sisteme servo sürücü denir ve daha önce tartışılandan farklıdır, çünkü kafaların hassas bir şekilde yönlendirilmesi (konumlandırması) için bir geri besleme sinyali kullanılır, bu da rayların ve kafaların gerçek göreceli konumu hakkında bilgi taşır. Bu sistem genellikle kapalı döngü (veya kendi kendini ayarlayan) sistem olarak adlandırılır.

Sıcaklık dalgalanmaları, hareketli bobin geri besleme aktüatörünün doğruluğunu etkilemez. Diskler küçülür ve genişlerken, boyutlarındaki tüm değişiklikler servo tarafından izlenir ve kafa konumları (önceden tanımlanmadan) buna göre ayarlanır. Belirli bir izi aramak için, daha önce diske kaydedilen yardımcı bilgiler (servo kodu) kullanılır ve çalışma sırasında, tüm sıcaklık sapmaları dikkate alınarak silindirin disk üzerindeki gerçek konumu her zaman belirlenir. Servo kodu sürekli olarak okunduğundan, örneğin sürücünün ısıtılması ve disklerin genişletilmesi sürecinde kafalar yolu takip eder ve veri okumada herhangi bir sorun yaşanmaz. Bu nedenle, hareketli bir bobin geri besleme sürücüsüne genellikle bir iz takip sistemi denir.

Hareketli bobin tahrik mekanizmaları, yalnızca mıknatısların ve bobinlerin fiziksel düzenlemesinde farklılık gösteren iki tiptedir:

•  doğrusal;
•  döner.

Lineer aktüatör (Şekil 12) kafaları düz bir çizgide, kesinlikle disk yarıçap çizgisi boyunca hareket ettirir. Bobinler, kalıcı mıknatısların boşluklarında bulunur.

Pirinç. 12. Hareketli bobin lineer aktüatör

Doğrusal bir aktüatörün ana avantajı, kullanıldığında, bir döner aktüatörün karakteristiği olan azimut hatalarının oluşmamasıdır. (Altında azimut kafanın çalışma aralığının düzlemi ile kayıt yolunun yönü arasındaki açı anlamına gelir.) Bir silindirden diğerine hareket ederken, kafalar dönmez ve azimutları değişmez.

Ancak lineer aktüatörün önemli bir dezavantajı vardır: tasarımı çok büyüktür. Tahrik performansını iyileştirmek için tahrik mekanizmasının ve kafaların ağırlığını azaltmanız gerekir. Mekanizma ne kadar hafif olursa, o kadarÖ Daha yüksek ivmelerle bir silindirden diğerine geçebilir. Lineer tahrikler, döner tahriklerden çok daha ağırdır, bu nedenle modern tahriklerde kullanılmazlar.

döner tahrik(bkz. Şekil 10), doğrusal olanla aynı prensipte çalışır, ancak içinde baş kolların uçları hareketli bobine bağlanır. Bobin kalıcı mıknatısa göre hareket ettiğinde, kafa hareket kolları dönerek kafaları eksene veya disklerin kenarlarına doğru hareket ettirir. Düşük ağırlığı nedeniyle, böyle bir yapı, veri erişim süresini önemli ölçüde azaltabilen yüksek ivmelerle hareket edebilir. Kafaların hızlı hareketi, kolların kollarının farklı yapılmasıyla da kolaylaştırılır: kafaların monte edildiği kolda b vardır. daha uzun uzunluk.

Bu tahrikin dezavantajları arasında, dış silindirlerden iç silindirlere hareket ederken kafaların dönmesi ve kafanın manyetik boşluğunun düzlemi ile parçanın yönü arasındaki açının değişmesi yer alır. Bu nedenle, diskin çalışma alanının genişliği (izlerin bulunduğu alan) genellikle sınırlıdır (böylece kaçınılmaz azimut hataları kabul edilebilir sınırlar içinde kalır). Günümüzde döner tahrik, hemen hemen tüm hareketli bobin tahriklerinde kullanılmaktadır.

Geri bildirim

Hareketli bobin sürücülerini kontrol etmek için farklı zamanlarda bir geri besleme döngüsü oluşturmanın üç yolu kullanılmıştır:

• yardımcı bir "kama" ile;
• gömülü kodlarla;
• özel bir disk ile.

Teknik uygulamada farklılık gösterirler, ancak aslında aynı amaca ulaşmak için tasarlanmıştır: kafaların konumunun sürekli ayarlanmasını ve ilgili silindire kılavuzluklarını (konumlandırmalarını) sağlamak. Aralarındaki temel fark, servo kodlarının disklerin yüzeylerine kaydedildiği yere kadar uzanır.

Bir geri besleme döngüsü oluşturmanın tüm yöntemleriyle, çalışması için, üretimi sırasında diske yazılan özel bilgiler (servo kodları) gereklidir. Genellikle sözde kaydedilir gri kod ... Bu kodlama sisteminde, bir sayıdan sonrakine veya bir öncekine geçerken yalnızca bir ikili basamak değişir. Bu yaklaşımla, bilgi geleneksel ikili kodlamaya göre çok daha hızlı okunur ve işlenir ve kafa konumlandırma neredeyse hiç gecikme olmadan gerçekleşir. Servo kodları, sürücü monte edildiğinde diske yazılır ve ömrü boyunca değişmez.

Servo kodları, kafaların sırayla kesin olarak tanımlanmış pozisyonlara hareket ettirildiği özel bir cihaz üzerine yazılır ve bu pozisyonlarda yukarıdaki kodlar disklere yazılır. Bu tür cihazlarda kafaları doğru bir şekilde ayarlamak için bir lazer görüşü kullanılır ve mesafeler girişim yöntemiyle belirlenir, yani. bir lazer dalgasının kesirlerine kadar doğrudur. Bu tür bir cihazda kafaların hareketi mekanik olarak (sürücünün kendi sürücüsünün katılımı olmadan) gerçekleştirildiğinden, tüm işler temiz bir odada ya açık bir HDA ünite kapağı ile veya sızdırmaz özel delikler aracılığıyla gerçekleştirilir. servokod kaydının sonunda bir sızdırmazlık bandı ile. Bu bantlanmış delikleri HDA ünitesinde bulabilirsiniz ve bant mutlaka yırtarsanız garantinizi kaybedeceğinizi söyleyecektir.

Servo kaydediciler pahalıdır ve genellikle belirli bir sürücü modeline göre uyarlanır. Sürücüleri onaran bazı firmalar bu tür cihazlara sahiptir, yani. sürücü hasar görürse servo kodlarının üzerine yazabilir. Onarım şirketinin servo kodlarını kaydedecek bir cihazı yoksa, arızalı sürücü üreticiye gönderilir. Normal okuma ve yazma işlemleri sırasında servo kodları silinemez. Bu, düşük seviyeli biçimlendirme ile bile yapılamaz.

Hareketli bobin sürücü, paletlerin gerçek konumunu izlediğinden, step motor sürücülerinde zamanla oluşan konumlandırma hataları bu cihazlarda bulunmaz. Çalışmaları ayrıca sıcaklık dalgalanmaları nedeniyle oluşan disklerin genleşmesinden ve büzülmesinden de etkilenmez. Birçok modern hareketli bobin sürücüsü, çalışma sırasında düzenli aralıklarla sıcaklık kalibrasyonu gerçekleştirir. Bu prosedür, tüm kafaların birer birer sıfırdan başka herhangi bir silindire aktarılması gerçeğinden oluşur. Aynı zamanda, yerleşik devre kullanılarak, belirtilen yolun önceki kalibrasyon oturumunda konumuna göre ne kadar kaydığı kontrol edilir ve sürücüdeki rastgele erişim belleğine girilen gerekli düzeltmeler hesaplanır. kendisi. Daha sonra, bu bilgi, kafaların her hareketi ile kullanılır ve maksimum doğrulukla kurulmalarını sağlar.

Çoğu sürücüde, sıcaklık kalibrasyonu, güç açıldıktan sonraki ilk yarım saat boyunca her 5 dakikada bir ve daha sonra her 25 dakikada bir gerçekleştirilir. Bazı kullanıcılar, verileri okurken bir hata oluştuğuna inanıyor, ancak aslında bir sonraki kalibrasyonun zamanı gelmişti. Bu prosedürün en modern akıllı sürücülerde (IDE ve SCSI) gerçekleştirildiğini unutmayın; bu, nihayetinde mümkün olan en yüksek doğrulukla kafaları raylara sürmenize izin verir.

Ancak, multimedya programlarının çoğalmasıyla birlikte, sürücülerin çalışmasındaki bu tür kesintiler bir engel haline geldi. Gerçek şu ki, bir kalibrasyon gerçekleştirirken, sürücü ile tüm veri alışverişleri sonlandırılır, örneğin ses veya video parçalarının oynatılması askıya alınır. Bu nedenle, bu tür sürücüleri üreten firmalar, bir sonraki sıcaklık kalibrasyonunun başlamasının mevcut veri alışverişi oturumu bitene kadar ertelendiği özel A / V modifikasyonlarını (A / V - Görsel İşitsel) yayınlamaya başladılar.

IDE ve SCSI aygıtlarının yeni modellerinin çoğu bu türdendir, yani. ses ve video dizilerinin oynatılması, kalibrasyon prosedürleri tarafından kesintiye uğramaz.

Sürücüler tarafından otomatik olarak gerçekleştirilen prosedürlerden bahsetmişken: otomatik sıcaklık kalibrasyonu yapan çoğu cihaz aynı zamanda bir tarama gerçekleştirir. Gerçek şu ki, kafalar medyaya dokunmasa da, ona o kadar yakın yerleştirilmişler ki hava sürtünmesi etkilemeye başlıyor. Nispeten küçük boyutuna rağmen, kafa sürekli olarak (veya neredeyse sürekli olarak) aynı ray üzerindeyse disk yüzeyinin erken aşınmasına neden olabilir. Bunun olmasını önlemek için aşağıdaki prosedür gerçekleştirilir. Kafa çok uzun süre sabit kalırsa (yani okuma ve yazma işlemleri gerçekleştirilmezse), otomatik olarak diskin kenarlarına daha yakın bulunan rastgele seçilen bir parçaya hareket eder, yani. diskin doğrusal hızının maksimum olduğu alanda ve bu nedenle yüzeyi ile kafa arasındaki hava boşluğu en büyük değere sahiptir. Zaman gecikmesi nispeten küçük seçilir (genellikle 9 dakika). Kafayı hareket ettirdikten sonra disk aynı süre için tekrar "boşta" ise, kafa başka bir parçaya geçecek ve bu böyle devam edecektir.

yardımcı kama

Böyle bir servo kod kayıt sistemi, ilk hareketli bobin sürücülerinde kullanıldı. Kafaları hedeflemek (konumlandırmak) için gerekli tüm bilgiler, indeks işaretinden hemen önce her silindirin dar bir sektöründe (“kama”) Gray kodlarında kaydedildi. İndeks işareti, her parçanın başlangıcını gösterir, yani. yardımcı bilgiler, her parçanın sonunda bulunan ön dizin alanına kaydedilir. Bu alan, düzensiz disk dönüşünü ve kayıt saat hızını telafi etmek için gereklidir ve genellikle disk denetleyicisi tarafından erişilmez. İncirde. Şekil 13, yardımcı bir kamada servo kodlarının yazılması için bir yöntemi göstermektedir.

13. yardımcı kama

Bazı denetleyicilere bağlı bir bağımlı sürücüye sahip oldukları söylenmelidir. Sonuç olarak, sektörlerin uzunluğunu yardımcı kamanın alanına uyacak şekilde ayarlarlar (kısaltırlar). Böyle bir kayıt sisteminin en önemli dezavantajı, diskin her devrinde yalnızca bir kez okunmasıdır. Bu, çoğu durumda, kafaların konumunu doğru bir şekilde belirlemek ve düzeltmek için diskin birkaç devirden geçmesi gerektiği anlamına gelir. Bu dezavantaj en başından beri belliydi, bu nedenle benzer sistemler hiçbir zaman yaygın değildi ve şimdi hiç kullanılmıyorlar.

satır içi kodlar

Bu geri besleme uygulama yöntemi, yardımcı kama ile sistemin geliştirilmiş bir versiyonudur (Şekil 14). Bu durumda servo kodları sadece her silindirin başına değil, her sektörün başlangıcından önce de yazılır. Bu, diskin her dönüşü sırasında geri besleme sinyallerinin aktüatör devresine birkaç kez gönderildiği ve kafaların istenen konuma çok daha hızlı ayarlandığı anlamına gelir. Diğer bir avantaj (özel bir disk sistemine göre)

servo kodlarının tüm hatlara kaydedildiği gerçeği, böylece her kafanın konumu ayarlanabilir (bu, sürücüdeki ayrı disklerin farklı şekillerde ısıtıldığı veya soğutulduğu veya bireysel deformasyonlara maruz kaldığı durumlar için geçerlidir).

Tanımlanan servo kodları yazma yöntemi, çoğu modern sürücüde kullanılır. Yardımcı kamalı sistemlerde olduğu gibi, dahili servo kodları silinmeye karşı korunur ve kafalar tepe bilgisi olan alanların üzerindeyse herhangi bir yazma işlemi engellenir. Bu nedenle, düşük seviyeli biçimlendirme ile bile servo kodlarının silinmesi mümkün değildir.

Yerleşik servo kodlarına sahip bir sistem, yardımcı bir kamadan daha iyi çalışır, çünkü servis bilgisi (servo kodları) her disk dönüşü için birkaç kez okunur. Ancak geri besleme döngüsünün çalıştığı sistemin daha da verimli olması gerektiği oldukça açıktır. devamlı olarak , yani servo kodları sürekli olarak okunur.

Pirinç. 14. Dahili servo kodları

Özel disk sistemleri

uygularken Bu method servo kodları, her sektörün başında veya başında bir kez değil, tüm yol boyunca yazılır. Doğal olarak, bunu sürücünün tüm parçalarıyla yaparsanız, içinde veri için yer kalmaz. Bu nedenle, disklerden birinin bir tarafı yalnızca servo kodlarını kaydetmeye ayrılmıştır. Terimözel diskdiskin bir tarafının yalnızca kayıt için olduğu anlamına gelir servis bilgisi(servo kodları) ve veriler burada saklanmaz. İlk bakışta, bu yaklaşım oldukça savurgan görünebilir, ancak servo kodlarının artık kalan disklerin her iki tarafına da kaydedilmediği akılda tutulmalıdır. Bu nedenle toplam kayıp disk alanı satır içi kodlama sistemini kullanırken olduğu gibi olduğu ortaya çıktı.

Tahsis edilmiş bir sürücüye sahip sürücüleri monte ederken, belirli bir sürücünün bir tarafı okuma/yazma işlemleri için normal kullanımdan çıkarılır; bunun yerine, üzerine daha sonra kafaların hassas konumlandırılması için kullanılan bir dizi servo kodu kaydedilir. Ayrıca diskin bu tarafına hizmet veren servo kafa kayıt moduna alınamaz, yani. Servo kodları, yukarıda tartışılan tüm sistemlerde olduğu gibi, normal veri kaydı sırasında veya düşük seviyeli formatlama sırasında silinemez. İncirde. Şekil 15, servo kodları için özel bir diske sahip bir sürücünün şemasını göstermektedir. Çoğu zaman, üst kafa veya merkez kafalardan biri servo kodlarını okumak içindir.

Pirinç. 15. Özel diskli sistem

Sürücü, kafaları belirli bir silindire aktarmak için bir komut aldığında, dahili elektronik cihaz diğer tüm kafaların konumunu doğru bir şekilde belirlemek için servo kafa tarafından alınan sinyalleri kullanır. Başlıkların hareketi sırasında, parça numaraları özel diskin yüzeyinden sürekli olarak okunur. Hedef iz servo kafasının altındayken sürücü durur. Bundan sonra, kafaların konumunun ince ayarı gerçekleştirilir ve ancak o zaman yazma izni sinyali verilir. Ve servo kodlarını okumak için sadece bir kafa (servo kafa) kullanılmasına rağmen, diğerleri ortak bir sert çerçeveye monte edilmiştir, bu nedenle bir kafa istenen silindirin üzerindeyse, diğerleri de öyle olacaktır.

Özel bir diske sahip bir sürücünün ayırt edici bir özelliği, tek sayıda kafadır. Neredeyse tüm yüksek kapasiteli sürücüler, kafaların konumundan bağımsız olarak sürekli okundukları için açıklanan servo kodları yazma yöntemini kullanır. Bu, kafaların konumlandırılmasında maksimum hassasiyet sağlar. Ayrıca, kafa konumunu ayarlamak için her iki yöntemi birleştiren sürücüler de vardır: yerleşik kodlarla ve özel bir diskle. Ancak, bu tür sürücüler nadirdir.

Otomatik kafa park yeri

Gücü kapattığınızda, başlı kollar disklerin yüzeyine indirilir. Sürücüler, kafaların binlerce "kalkışına" ve "inişine" dayanabilir, ancak bunların, disk yüzeyinin hiçbir verinin yazılmadığı özel olarak belirlenmiş alanlarında meydana gelmeleri arzu edilir. Bu kalkışlar ve inişler sırasında, çalışma tabakasının aşınması (aşınması) meydana gelir, çünkü kafaların altından oluşan "toz bulutları" uçar.

taşıyıcının çalışma tabakasının parçacıkları; Kalkış veya iniş sırasında beyin sarsıntısı meydana gelirse

akümülatör, kafalara ve disklere zarar verme olasılığı önemli ölçüde artacaktır.

Hareketli bir bobin sürücüsünün avantajlarından biri,otomatik kafa park yeri... Güç açıkken, kafalar, hareketli bobin ve kalıcı mıknatısın manyetik alanlarının etkileşimi ile konumlandırılır ve yerinde tutulur. Güç kapatıldığında, belirli bir silindirin üzerinde kafaları tutan alan kaybolur ve disklerin henüz durmamış yüzeyleri üzerinde kontrolsüz bir şekilde kaymaya başlar ve bu da hasara neden olabilir. Tahrikte olası bir hasarı önlemek için döner başlık bloğu bir geri dönüş yayına bağlanmıştır. Bilgisayar açıkken, manyetik kuvvet genellikle yayın esnekliğini aşar. Ancak güç kapatıldığında, kafalar, diskler durmadan önce bir yayın etkisi altında park alanına hareket eder.

Bu nedenle, hareketli bobin sürücülü sürücülerde kafa park mekanizmasını etkinleştirmek için bilgisayarı kapatmanız yeterlidir; Bunun için özel bir programa gerek yoktur. Ani bir elektrik kesintisi durumunda başlıklar otomatik olarak park edilir.

Hava filtreleri ve sabit disk iklimlendirme

Hemen hemen tüm sabit disk sürücüleri iki hava filtresi kullanır: bir devridaim filtresi ve bir barometrik filtre. Büyük makinelerin eski sürücülerine takılan değiştirilebilir filtrelerin aksine, kasanın içinde bulunurlar ve sürücünün ömrü boyunca değiştirilemezler.

Eski tahriklerde, hava sürekli olarak cihazın dışından içine ve bunun tersi de periyodik olarak değiştirilmesi gereken filtreden pompalandı. V modern cihazlar bu fikir terk edildi. HDA ünitesindeki devridaim filtresi, yalnızca, alınan tüm önlemlere rağmen, kafaların kalkış ve inişleri sırasında hala disklerden parçalanan taşıyıcının çalışma katmanının küçük parçacıklarından iç "atmosferi" temizlemek için tasarlanmıştır (ayrıca HDA'nın içine nüfuz edebilen diğer küçük parçacıklardan olduğu gibi). Kişisel bilgisayarların sürücüleri sızdırmaz olduğundan ve dışarıdan hava pompalanmadığından, ortam havasının ciddi şekilde kirletildiği koşullarda bile çalışabilirler (Şekil 16).

Şekil 16. Muhafazadaki hava akış yönü HDA

HDA ünitesi tamamen sızdırmaz değildir. Ünite içindeki ve dışındaki basıncı eşitlemek için gerekli olduğundan, dış hava HDA'ya barometrik filtreden girer. kesinlikle çünkü sabit sürücüler tamamen kapalı cihazlar değildir, üreticiler onlar için çalışır durumda kaldıkları deniz seviyesinden yükseklik aralığını belirtir (genellikle -300 ila +3000 m). Daha seyrek havada, kafalar ve taşıyıcıların yüzeyleri arasındaki boşluk yetersizdir. Cihazın içindeki ve dışındaki basıncı eşitlemek için bir havalandırma deliği gereklidir ve bu deliğe takılan bir barometrik filtre, depolama tankının içinde kontaminasyonu önler. Filtre, HDA ünitesinin içindeki atmosferik temizlik standartlarını karşılayan 0,3 mikrondan büyük partikülleri tutma kapasitesine sahiptir. Bazı cihazlar, daha ince parçacıkları bile yakalamak için daha yoğun (daha ince) filtreler kullanır. Tamamen kapalı akümülatörler var, ancak içinde basınçlı hava varken, bu tür akümülatörler herhangi bir yükseklikte ve hatta aşırı koşullarda çalışabilir - şoka, sıcaklıktaki büyük dalgalanmalara karşı dayanıklıdır. Bu sürücüler askeri ve endüstriyel amaçlar için tasarlanmıştır.

Barometrik filtre, nemin HDA ünitesine girmesini engellemez, bu nedenle bir süre sonra ünite içindeki hava nemi dışarıdakiyle aynı olacaktır. Bilgisayarın gücü açıkken HDA'nın içinde nem yoğuşmaya başlarsa ciddi sorunlar ortaya çıkacaktır. Çoğu sabit sürücü için çalıştırma talimatları, değişen çevresel koşullara (sıcaklık ve nem) nasıl uyum sağladıklarına ilişkin tablolar veya grafikler içerir.

Tablo. Sürücü iklimlendirme dönemi

Başlangıç ​​sıcaklığı, ° С	İklimlendirme süresi, h
4	13
-1	15
–7	16
–12	17
–18	18
–23
–29	22
–34 ve altı	27

Depolama cihazını soğuk bir yerden sıcak bir odaya getirirken bu koşulları gözlemlemek özellikle önemlidir, çünkü böyle bir durumda nem yoğunlaşması pratik olarak kaçınılmazdır. Bu durum, her şeyden önce, taşınabilir sistem sahipleri tarafından dikkate alınmalıdır. sabit sürücüler... Sürücü ne kadar soğuksa, açılmadan önce ısınması o kadar uzun sürer.

Disk sürücü motoru

Diskleri çalıştıran motora genellikle iş mili motoru denir. Mil motoru her zaman disklerin dönme eksenine bağlıdır, bunun için tahrik kayışları veya dişliler kullanılmaz. Motor sessiz olmalıdır: herhangi bir titreşim disklere iletilir ve okuma ve yazmada hatalara neden olabilir.

Motor devri kesin olarak tanımlanmalıdır. Genellikle 7.200 ila 10.000-15.000 rpm veya daha fazla arasında değişir ve bunu stabilize etmek için istenen doğruluğu elde etmek için geri beslemeli (otomatik ayar) bir motor kontrol devresi kullanılır. Böylece motor devrinin kontrolü otomatik olarak gerçekleştirilir ve tahriklerde bunu manuel olarak yapmaya imkan veren herhangi bir cihaz bulunmaz. Tanılama programlarından bazıları, disklerin dönüş hızını ölçebileceklerini söylüyor. Aslında, yapabildikleri tek şey, sektör başlıklarının göründüğü anlar arasındaki zaman aralıklarıyla olası değerini tahmin etmektir. Prensip olarak, programı kullanarak hızı ölçmek imkansızdır, bu özel cihazlar (test cihazları) gerektirir. Disk hızı bilgisi arayüz üzerinden iletilmez (ve aktarılmamalıdır) kontrolör zor disk. Daha önce, yeterince arka arkaya okuyarak değerlendirilebilirdi. çok sayıda sektörler ve ilgili bilgilerin göründüğü zaman aralıklarının ölçülmesi. Ancak bu, yalnızca tüm diskler aynı sayıda sektöre (17) bölündüğünde ve nominal dönüş hızları 3600 rpm olduğunda anlamlıydı.

Bölge kaydının kullanımı, farklı disklere sahip sürücülerin ortaya çıkması nominal frekanslar dönüşler, yerleşik arabellekler ve önbellek, disklerin gerçek dönüş hızını programlı olarak hesaplamayı imkansız hale getirir.

Çoğu sürücüde iş mili motoru, HDA bloğunun altında altta bulunur. Bununla birlikte, birçok modern cihazda, HDA'nın içine yerleştirilmiştir ve medya bloğunun merkezini oluşturur. Bu tasarım, sürücünün dikey boyutunu değiştirmeden, bir bloktaki ("yığın" içindeki) disk plakası sayısını artırmaya izin verir.

Mil motoru, 12 voltluk bir güç kaynağından oldukça fazla güç çeker. Disklerin hızlanması (dönmesi) sırasında durağan değere göre 2-3 kat artar. Böyle bir aşırı yüklenme, bilgisayarı açtıktan sonra birkaç saniye sürer. Bilgisayarınızda kurulu birden fazla sürücü varsa, güç kaynağını aşırı yüklememek için bunları birer birer açacak şekilde düzenlemeyi deneyebilirsiniz. İş mili motorunun gecikmeli başlatılması, çoğu SCSI ve IDE sürücüsünde bulunur.

Kontrol Paneli

Kontrol panosunda, iş mili motorunu ve kafa tahrikini kontrol etmek ve ayrıca kontrolör ile veri alışverişi yapmak için elektronik devreler monte edilmiştir (önceden kararlaştırılmış bir biçimde sunulur). IDE sürücülerinde, denetleyici doğrudan sürücüye kurulur ve SCSI için ek genişletme kartları kullanılabilir.

Çoğu zaman, arızalar sürücülerin mekanik düzeneklerinde değil, kontrol panolarında meydana gelir. İlk bakışta, elektronik bileşenlerin mekanik olanlardan daha güvenilir olduğu bilindiğinden, bu ifade garip görünebilir, ancak gerçek devam etmektedir. Bu nedenle, birçok arızalı sürücü, tüm cihaz değil, kontrol panosu veya elemanı değiştirilerek onarılabilir. Bu özellik özellikle çekicidir çünkü sürücüde depolanan verilere yeniden erişebilirsiniz.

Not*. Kontrol devresi (kart) hakkında daha fazla bilgi için derslere bakın.

Ön panel

Çoğu sabit sürücü seti, isteğe bağlı öğeler olarak çerçeveler içerebilir (Şekil 17). Ancak günümüzde çoğu durumda ön panel, sürücünün değil, bilgisayar kasasının bir parçasıdır.

Pirinç. 17 ... Standart sabit sürücü çerçevesi

Sürücü kabloları ve konektörler

Çoğu sabit disk sürücüsünde en az iki tür bağlaç bulunur: arabirim bağlacı(ları) ve güç bağlacı (bkz. Şekil 18).

Pirinç. on sekiz Zor bağlanıyor ATA sürücüsü (IDE)

Veriler ve komutlar sürücüye ve bunun tersi de arabirim konektörleri aracılığıyla iletilir (bkz. Şekil 19, 20, 21). Birçok arayüz standardı bağlantı sağlar 1 bir kabloya (veri yolu) birden fazla sürücü. Ancak, çoğu modern cihaz I D E (ATA), SATA ve SCSI aynı kablo kullanılarak bağlanır.

Pirinç. 19. 40 pimli ATA arabirim kablosu (döngü) konektörünün dış görünümü

Pirinç. 20. için kullanılan birleşik 50 pimli konektörün şeması

2,5 inç ATA sürücüleri (öğeler A, D, C, D - güç bağlantısı için)

Pirinç. 21, ATA (IDE) tipi bir döngünün (kablonun) dış görünüşü

Sabit sürücülerdeki güç konektörleri 2B -şekilli şekil. Konektörün şekli bir anahtar görevi görür ve yanlış bağlantıyı önler. Çoğu sürücü iki besleme voltajı (5 ve 12 V) kullanır, ancak dizüstü bilgisayarlar için tasarlanmış küçük boyutlu modeller elektronik bileşenlerde yalnızca 5 V'a ihtiyaç duyar. Sabit sürücüler, disket sürücülerden daha fazla güç tüketir. Bu nedenle, birden fazla bağlantı kurarken HDD güç kaynağının gücü ile belirlenmelidir.

12 V'luk bir kaynaktan gelen akım tüketimi, cihazın boyutuna bağlıdır: "pakete" ne kadar çok ayrı plaka dahil edilirse ve her birinin çapı ne kadar büyükse, onları itmek için o kadar fazla güç gerekir. Ayrıca disklerin daha yüksek bir dönüş hızı elde etmek için gücün de arttırılması gerekmektedir. Örneğin, 3,5 "sürücüler için güç tüketimi, tam boyutlu 5,25" sürücülerden ortalama olarak yaklaşık 2 ila 4 kat daha azdır. Bazı çok küçük sürücüler (2,5 ve 1,8 inç) yalnızca yaklaşık 1 W elektrik gücü kullanır.

Bazen sürücü şasisi üzerinde, sürücü topraklaması ile sistem kasası arasında güvenilir bir temas sağlamak için gerekli olan bir topraklama kelepçesi bulunur. Sürücülerin doğrudan metal vidalarla kasaya bağlandığı bilgisayarlar için özel bir topraklama kablosu gerekli değildir. Bazı bilgisayarlarda, sürücüler, sürücü kasasını sistem kasasından doğal olarak elektriksel olarak izole eden plastik veya fiberglas raylar üzerine monte edilir. Bu durumda söz konusu terminale bağlı ek bir tel ile bağlanmaları gerekir. Sürücü kötü topraklanmışsa, arızalar, okuma ve yazma sırasındaki hatalar vb.

Yapılandırma öğeleri

Bir bilgisayara bir sürücü takarken, genellikle özel jumper'ları (jumper'ları) yeniden düzenlemek veya devre dışı bırakmak ve bazen de dirençleri yüklemek gerekir. Bu yapılandırma öğeleri, arabirime ve sürücü üreticisine göre değişir.

İki diskli yapılandırma için anahtarlar ATA (IDE)

Bir bilgisayara iki IDE sürücüsünün kurulumu, bir veya iki arabirim kablosu kullanılarak yapılabilir. Konfigürasyon jumper'ları, cihazların nasıl bağlanacağını tanımlamanıza izin verir. IDE denetleyicisi.

IDE standardında organize etmenin bir yolu var Birlikte çalışma seri bağlı iki sabit sürücü. Sabit diskin durumu (birincil veya ikincil) ya mevcut jumper'ı birincil için Master ve ikincil için Slave atamasıyla değiştirerek veya arayüz hatlarından biri boyunca bir kontrol sinyali CSEL (Kablo SEÇİMİ) uygulanarak belirlenir.

Sisteme yalnızca bir sabit disk takıldığında, denetleyicisi bilgisayardan gelen tüm komutlara yanıt verir. İki sabit disk (ve dolayısıyla iki denetleyici) varsa, komutlar aynı anda her iki denetleyiciye de gönderilir. Her biri olacak şekilde yapılandırılmalıdırlar. HDD sadece kendisine gönderilen komutlara tepki verdi. Master / Slave jumper (anahtar) ve CSEL kontrol sinyali tam olarak buna hizmet eder.

Çoğu IDE sürücüsü aşağıdaki gibi yapılandırılabilir:

• birincil (bir sürücü);
• birincil (iki sürücü);
• ikincil (iki sürücü);
• kablo seçimi.

İki sabit disk denetleyicisinin her birinin durumu hakkında bilgilendirilmesi gerekir - birincil veya ikincil. Çoğu yeni sürücü yalnızca bir anahtar (birincil / ikincil) kullanır ve bazıları ayrıca bir bağımlı mevcut anahtar kullanır.

İncirde. 22, sürücünün arkasındaki açıklanan anahtarların konumunu gösterir.

Bazı modern sürücülerde anahtarları ayarlamamak mümkündür, yani. varsayılan, belirli bir sürücü yapılandırmasıdır. Sürücünün doğru çalışması için gerekli tüm anahtar konumları sürücü belgelerinde verilmiştir.

Pirinç. 22. ATA sürücüsünün (IDE) anahtarları (atlayıcıları)

1 SCSI arabirimi, yedi adede kadar sürücünün tek bir kabloyla bağlanmasına izin verir (Wide SCSI-2, 15 adede kadar cihazı destekler). ST-506/412 veya ESDI standartları, veri ve kontrol sinyalleri için ayrı konektörler sağlar

2 Disket sürücüler gibi olabilir.

SAYFA 16

Pirinç. 1. Bir iletkenden akım geçirildiğinde çevresinde bir manyetik alan oluşur.

pil

akımın yönü

Manyetik alanlar

iletkenlerle çevrili

Pirinç. 4. Sabit sürücünün parçaları ve sektörleri

Pirinç. 5. Sabit Disk Silindiri

Ve ayrıca ilginizi çekebilecek diğer çalışmalar
46883.		Akciğer tüberkülozu olan hastaların tanısal muayene yöntemleri	34,5 KB
	Teşhis (tüberküloz teşhisi), tüberkülin testlerinin kullanımına dayalı olarak, Mycobacterium tuberculosis ile enfeksiyonun yanı sıra enfekte veya aşılanmış kişilerin reaktivitesini inceleme yöntemidir.
46884.		İNTRABORATORAL LENF NODLARININ TÜBERKÜLOZU	34,5 KB
	İntratorasik lenf nodlarının tüberkülozu İntratorasik lenf nodlarının tüberkülozu genellikle morfolojik olarak hiler pnömoniye benzer infiltratif bir forma bölünür, ağırlıklı olarak etkilenen nodların etrafındaki perifokal reaksiyonlar ve tümör hiperplazisi ve lenf nodlarına benzer tümör benzeri bir form ile karakterize edilir, ağırlıklı olarak lenf nodları ile karakterize edilir . İyi işleyen bir pediatri servisi ile, bir çocuğun veya ergenin muayenesi sırasında intratorasik lenf düğümlerinin tüberkülozu daha sık tespit edilir ...
46886.		YAPAY TEKNOLOJİK TEMELLER	34,99 KB
	Yapay teknolojik temeller kategorisi, fikstürde işlenen iş parçasının temelinin doğruluğunu artırmak için, çizime göre bitmiş ürün için gerekenden daha yüksek bir doğrulukla ön işleme tabi tutulan teknolojik temelleri de içerir. sadece teknolojik nedenlerle gerekli.
46887.		Rönesans felsefesinin özellikleri. Rönesans Felsefesinin Temel Sorunu Olarak İnsan	35 KB
	Hümanizm, bu çağda, insanın iyiliği fikrinin sosyal ve kültürel gelişimin ana hedefi olarak ilan edildiği bir düşünme biçimidir. Bir kişiye hitap etmek, sadece dünyevi varlığının bir analizi değil, aynı zamanda dünyadaki bir kişinin özünün bir göstergesidir. Yaratıcı aktivite ve yaratıcılığın yolu Bir kişinin sadece ruhsal güzelliği değil, aynı zamanda bedensel güzelliği de özel bir öneme sahiptir. Bir kişiyi düşünürken temel bir tutum olarak bireycilik, kendini özgürleştirme ihtiyacının öz değerini haklı çıkarmanın bir aracı haline gelir ...
46888.		proje yöntemi	35 KB
	Teknolojik öğrenme problemlerinin kapsamlı bir çözümü için, amacı öğrencileri bir fikrin geliştirilmesinden uygulanmasına kadar dönüştürücü faaliyetler sürecine dahil etmek olan yaratıcı projelerin uygulanması da dahil olmak üzere çeşitli yöntemler kullanılır. Okul çocukları projeleri tamamlayarak yenilikçi yaratıcı etkinlik yöntemlerinde ustalaşırlar, bağımsız olarak bilgi bulmayı ve analiz etmeyi, çeşitli endüstrilerde bilgi almayı ve uygulamayı, beceri ve pratik iş deneyimi kazanmayı öğrenirler ...
46889.		Dünya kütlelerinin "sıfır" dengesi ile site planlaması	35 KB
	Razroblennya, doğal relєfu mіstsevostі değişimi için kabin ve ekipman için temel hazırlanması ile zdіysnyuyut zdіysnyuyut. Temel kırma işlemi üç ana işlemden oluşur: zemin kırma ve nakliyeyi değiştirme ve ayarlarla kurma. Vimka ve nasipu'nun açılmasıyla bozulma görülebilir. Bir saat boyunca, dünyalı robotların ziyareti, bu tanıma anına kadar toprağın taşınması için büyük önem taşımaktadır.
46890.		EK DESTEK YÜZEYLERİ	35,14 KB
	Bu gibi durumlarda, teknoloji uzmanı, teorik olarak gerekli olan altıdan fazla ek destek noktaları taşıyan ek destek yüzeyleri kullanmak zorunda kalır. Ek oturma yüzeyleri, uzun bir şaftı döndürmek için ek oturma yüzeyi kullanımına örnek olarak doğal olabilir.
46891.		Devlet sektörel politikası	36,67 KB
	Sabit kıymetlerin temel değerleme türleri şunlardır: ilk değiştirme ve artık değerler. Bir işletmenin sabit varlıklarının tam başlangıç ​​maliyeti, aşağıdakiler için cari fiyatlarla fiili maliyetlerin toplamıdır: işgücü araçlarının satın alınması veya yaratılması: bina ve yapıların montajı; satın alma; nakliye; makine ve teçhizatın kurulumu ve montajı vb. emek araçlarının tüm hizmet ömrü boyunca değişmedi ve ...

Sabit disk sürücüleri - yapı ve temel düşük seviyeli özellikler

Bir kere ortak kullanıcı bilgisayar yapısını, programlama dillerini ve doğrudan etkinliğiyle doğrudan ilgili olmayan diğer şeyleri iyice anlamalıdır. Sırf ilk bilgisayarlar "çıplak" üretildiği için - yazılım... Bir bilgisayarla çalışmak ister misiniz? Onun "dilini" konuşmayı öğrenin. Veya bir aracı aracılığıyla iletişim kurun.

Daha sonra, bilgisayar teknolojisi diğerleriyle aynı senaryoya göre gelişti - bu alana iş bölümü geldi. İlk olarak, problemlerini çözmek için bilgisayarları değil, özel uygulama programları paketleri ve bu programları yazan programcılar kullanan gerçek kullanıcılar arasında bir bölünme vardı. İkincisi de hızla sistem ve uygulamaya bölünür. İlki hala donanımı iyice anlamak zorundaydı, çünkü onların işi yazmaktı. işletim sistemleri ve diğer "düşük seviyeli" uygulamalar, özellikle yazılım geliştirme ortamları. Ve ikincisi, eskinin emeğini kullanarak artık ekipmana güçlü bir şekilde bağlı değildi. Görevleri, kullanıcıların ihtiyaçlarını karşılayan uygulamalar geliştirmekti.

İlk kişisel bilgisayarlar ortaya çıktığında, bu çok seviyeli sistemin tamamı zaten genel formda inşa edilmişti. Ama aynı zamanda bazı özellikler de vardı. Özellikle, bir işletim sistemi biçimindeki "katman" çok inceydi - donanıma doğrudan hitap etmeden az çok karmaşık uygulama programları yazmak imkansızdı. Ve o zamanlar çok fazla uygulamalı program yoktu ve günümüz açısından "karmaşıklıkları" yüksek değildi, bu yüzden bazen kullanıcının kendisi bir programcı olmak ve gerekli yazılımı kendisi için yazmak zorunda kaldı. Ancak, ilk başta, birçoğu bundan oldukça memnun kaldı (önemli sayıda kişisel bilgisayar daha sonra gerçek meraklılar tarafından satın alındı) bilgisayar Teknolojisi), ancak piyasa durumuna damgasını vurdu. Birçok MS DOS kılavuzunun sistem komutlarının bir açıklamasıyla başlaması ve belgelenmemiş kesintileri kullanma örnekleriyle sona ermesi boşuna değildir :)

O kaygısız zamanlardan beri köprünün altından çok sular aktı bile. Birçok modern kullanıcı, sürekli kullandıkları uygulamaların tüm yeteneklerini bile bilmiyor. İşletim sisteminin aygıtı veya sistem biriminde gizlenen donanımın özellikleri hakkında ne söyleyebiliriz! Bir yandan, bu sevinemez ama sevinemez - bunu bilmeye gerek olmadığı için bilmiyorlar. İnsanlar artık sadece oyun oynuyor, film izliyor, müzik dinliyor, dünyanın dört bir yanındaki arkadaşlarıyla yazışıyor ve masaüstüne bir bilgisayar satın alıp kurduktan hemen sonra, programlama ve bilgisayar mimarisi okuduktan ve gerekli tüm programları kendileri yazdıktan sonra değil.

Öte yandan, böyle bir durum, bir uygulamayı başlatmaktan daha karmaşık sorunlar çözülmeye başlar başlamaz, kaçınılmaz olarak bir takım sorunlara yol açar. Özellikle bilgisayarlar henüz ücretsiz olarak dağıtılmamıştır. Ve farklı modellerin farklı yetenekleri, performansı ve fiyatı vardır. ve nasıl yapılır doğru seçim, sonradan pişman olmamak için mi? Elektrikli su ısıtıcılarla her şey çok basit - sadece üç kritik parametre: kapasite, güç ve tasarım. Ayrıca, üçü de ev kullanımı için basit ve anlaşılır. İkincisi görsel olarak değerlendirilebilir, kapasite bir işlemde ne kadar çay hazırlayabileceğinizi ve gücü - ne kadar süreceğini gösterir. Bilgisayarlarda, işlevleri daha yüksek olduğu için hala daha karmaşıktır. Dolayısıyla verimlilik kesin olarak belirlenmiş bir şey değildir, çözülmesi gereken görevler tarafından belirlenir. İdeal oyun istasyonu, video düzenleme için en iyi seçim olmayabilir, ancak iyi bilgisayar video işleme için "ofis görevleri" vb. için gereksizdir. Bu nedenle, genellikle bilgisayarları bir bütün olarak değil, bileşenlerini değerlendirmek gerekir. Bu nedenle, en azından hangilerini bilmeniz gerekir;) Çalışmalarının ilkeleri bilindiğinde daha da iyidir - bu, kabaca da olsa hızlı bir şekilde hız (sadece hız değil) parametrelerini tahmin etmenize olanak tanır. Örneğin, bu sabit diskler için geçerlidir: tasarımlarını anlayan bir kişi, dizüstü bilgisayar modellerinin masaüstü modellerden daha yavaş ve daha küçük kapasiteye sahip olmasına şaşırmaz.

Genel olarak, bir bilgisayarın yapısını ve bileşenlerinin çalışma ilkelerini bilmek hala yararlıdır. Ne yazık ki, sayı bu tür bilgiler son yıllarda ücretsiz erişim azaldı - bu 20 yıl önceydi, her "yeni başlayanlar için el kitabı" her şeyin nasıl çalıştığına ve çalıştığına dair açıklamalar içeriyordu, ancak bugün yazarlar genellikle bir kişinin bunu zaten bildiğine veya ilgilenmediğine inanıyor o. Temel bilgi nereden gelmeli? Soru açık kalıyor. Bu nedenle, cevaplamaya çalışacağız. En azından bunun için önemli cihazlar sabit diskler gibi. Bu yüzden bugün dikkatinize "Nasıl çalışır?" dizisinden bir makale getiriyoruz. Makale yeni başlayanlar için tasarlandığından, bilgilerin yüzeysel olarak sunulduğu ve bir dizi ince nüansın dikkate alınmadığı hakkında daha sonra kızgın mektuplar yazmamalısınız - bunları zamanla anlamaya çalışacağız, ancak şimdilik vakıfla ilgileneceğiz.

Mekanik bir bakış açısından HDD

70'lerin kırtasiye malzemeleri ne kadar hantal ve hantal olursa olsun, genellikle daha basit ödünç alınmış terimlerden daha net ve daha doğrudur. Gerçekten de: "winchester" kelimesi ne kadar bilgi taşır? Sıfıra yakın - modern kullanıcılar çoğunlukla bu ismin neden sabit disklere takıldığını bile bilmiyor. Ancak "HDD" yazın - ve sadece kısaltmayı deşifre ederek hemen çok şey düşünebilirsiniz. Dolayısıyla günümüzün kahramanları Sabit Diskler.

İlk kelimeyle, her şey açıktır: "sürücü" terimi, kendi kendine yeterli olmaları durumunda hemen hemen tüm depolama aygıtlarını ifade eder veya bu terim bir sürücüyü (çıkarılabilir ortam için) ifade eder. Winchester'lar ve USB flash sürücüler ilk kategoriye aittir - örneğin, aksine, hem depolama ortamını hem de onunla çalışmak için tüm mantığı içerirler. optik diskler kasideler veya medyanın çıkarılabilir olduğu kart okuyucular ve bu, temel kalitesidir. İkinci kelimeyle, her şey açık görünüyor: disket sürücüler de var - ortak dilde, aynı sürücü, şimdi nadir hale geldi, ancak 20-30 yıl önce çok önemliydi, hatta (kişisel bilgisayarlarda) tek depolama aygıtı verisi. Disket ve sabit disklerde veri depolamanın bazı ilkeleri aynıdır, ancak ilgili cihazlar arasında temel farklılıklar vardır, bunun sonucunda bu sürücüler arasında kesin bir ayrım yapmak zorunda kaldık.

Şimdi diskler hakkında. Bu bilgi taşıyıcı formu tesadüfen benimsenmedi - yuvarlak bir disk bir dönüş şeklidir. Ve yine, disklerin mümkün olan tek seçenek olmadığını not ediyorum: bir zamanlar manyetik tamburlardaki sürücüler de aktif olarak kullanılıyordu. Ancak şimdiye kadar "manyetik kareler" veya üçgenler üzerinde hiçbir sürücü yok (zaten üzerinde çalışılıyor olsalar da, ancak çalışmaları açısından normal sürücülerden tamamen farklılar) :) Neden öyle - biraz sonra konuşacağız . Şimdilik, gelecek için disklerin sabit disklerdeki çalışma ortamı olduğunu unutmayın. Genellikle bir tane bile değil, birkaç tane, bir eksene monte edilmiş ve şekillendirilmiş sabit sürücü paketi.

Sürücünün birkaç düşük seviyeli fiziksel parametresi bunu hemen takip eder: disklerin çapı, sayıları ve açısal dönüş hızı. İlk ikisi, sürücü form faktörünün gereksinimleri ile yukarıdan sınırlandırılmıştır ve üçüncüsü, bunlara güçlü bir şekilde bağlıdır. Her şey, tamamen mağlup edilemeyen bir sürtünme kuvvetinin varlığı ile ilgilidir. Buna göre, pakette ne kadar fazla disk ve / veya çapları ne kadar büyükse, paket o kadar ağırdır, yani (sabit bir dönüş hızında), elektrik motorunun daha fazla güce sahip olması gerekir, bu da tüm bu yapıyı "hızlandırır" çalışmaya modu ve içinde tutar. Bu ilk sınırlamadır ve oldukça ciddi bir sınırlamadır: enerji miktarı genellikle oldukça katı bir şekilde sınırlıdır. İkinci faktör, büyük çaplı hızlı dönen disklerden bir yapı üretmenin karmaşıklığının, disklerin çapı ve sayısı arttıkça katlanarak artmasıdır. Gerçek şu ki, gerçek dünyada diskler mükemmel derecede ince ve eşit değildir, bu nedenle rotasyonla ilişkili çeşitli can sıkıcı yan etkileri hesaba katmalısınız. Örneğin, dikey düzlemde kenarların dövülmesi gibi, ne kadar büyükse, diskin çapı da o kadar büyük olur. Tabii ki, levha üretimi için teknik süreçlerin iyileştirilmesi, bu faktörlerin etkisini zayıflatmayı mümkün kılıyor, ancak bu oldukça yavaş oluyor.

manyetik katman

Kısaltmaya geri dönüyoruz ve orada sadece bazı soyut disklerin döndüğünü değil, manyetik olanları da, yani belirli manyetik özelliklere sahip bir kaplamaya sahip olduğunu hatırlıyoruz. Disklerin bilgi depolayabildiği onun sayesinde. İlk soyutlama seviyesinde, belirli bir alanın (biraz sonra) her mikroskobik alanının tam olarak bir bit veri depoladığını varsayabiliriz. Buna göre okunabilir veya yazılabilir.

Manyetik kaplamanın da kendine has özellikleri vardır. İlk olarak, bu, tüm diskten biraz daha küçük olan uygulama alanıdır. En kenarlardaki alanların kullanımı, genellikle üretim teknolojisinin özellikleri nedeniyle sonuçlarla doludur - bu alanlarda kaplamayı mükemmel şekilde uygulamak mümkün değildir. Aynı şey merkez için de söylenebilir. Buna göre, tüm çalışma alanı iki sayı arasına alınır - birincisi kesinlikle sıfırdan büyük olan minimum ve maksimum yarıçap ve ikincisi kesinlikle diskin yarıçapından daha küçüktür. Ve ikinci kritik parametre kayıt yoğunluğu, yani bir bilgi birimini depolamak için gereken alanın karşılığıdır. Uygulamada, bu değer, sürücünün mekaniği ile ilişkili olan uzunlamasına ve enine kayıt yoğunluklarının değerleri açısından sıklıkla kullanılmaz. Bu konuyu daha ayrıntılı olarak inceleyelim.

Başlıklar, parçalar, sektörler

Diskin neredeyse tüm yüzeyinin bilgi depolamak için kullanılmasına rağmen, herhangi bir zamanda sadece küçük bir kısmı ile çalışabiliriz (aksi takdirde bahçeyi döndürme ile çitlemek gerekli olmaz). Verileri okumak veya yazmak için, diskin yüzeyi üzerinde alçak bir yükseklikte uçan bir manyetik kafa (paket içindeki disklerin kullanılan her tarafı için bir tane) kullanılır. Buna göre, diskin bir devrinde, altından bütün bir eşmerkezli iz geçer ve bitişik alanlara erişmek için kafanın merkeze doğru veya ters yönde yer değiştirmesi gerekir. Merkezden eşit uzaklıkta bulunan tüm parkurların toplanması farklı diskler, bu arada, bir silindir denir. Her iz sıfırdan farklı bir genişliğe sahiptir, bu nedenle diskte yalnızca sınırlı sayıda iz vardır. Kaç tane? Çalışma katmanının genişliğine (sırasıyla, esas olarak diskin çapı tarafından belirlenir) ve enine kayıt yoğunluğuna bağlıdır. Ya da tam tersi: yanal kayıt yoğunluğu, disk ve kafa üretimi için mevcut teknoloji düzeyinde bir inç'e kaç parça sığdırabileceğimizin bir göstergesidir. Genellikle ikincisi belirleyicidir - enine yoğunlukta keskin bir artış, manyetik kafaların üretimi için daha küçük parçalarla çalışmasına izin veren yeni teknolojilerin tanıtılmasıyla ilişkilidir. Ne yazık ki, bu oldukça nadiren olur, ancak disk kapasitesini hemen önemli ölçüde artırır.

Boyuna kayıt yoğunluğu ise, matematiksel bir soyutlama olarak kabul edilen bir iz olan çevrenin bir inçine kaç bit bilgi sığabileceğini gösterir. Bu özellik aynı zamanda disklerin ve kafaların üretimi için teknoloji seviyesine de bağlıdır, ancak aynı kafa üretim teknolojisi ile manyetik kaplamanın özelliklerini geliştirerek (ya yeni bir teknolojiye geçiş veya mevcut olanın iyileştirilmesi). Doğru, boyuna yoğunluğun inç başına bit cinsinden ölçülmesine rağmen, aslında disklerdeki ayrı bitlerle çalışmazlar - bu çok küçük bir değerdir. Ve genellikle baytlarla da. Çok, çok eski bilgisayarlarda olmadığı sürece, depolama kapasitesi o kadar küçüktü ki işlemci her bayttan fazlasını ele alabiliyordu. rasgele erişim belleği, ancak manyetik tamburlardaki her bayt (diskler henüz kullanılmadı), bu nedenle hiyerarşik bir bellek sistemi gerekli değildi - hepsi çalışır durumda sayılabilir.

Bununla birlikte, ilk kişisel bilgisayarlar ortaya çıktığında, disk sürücülerinin kapasitesi her bir bayta doğrudan hitap edemeyecek kadar büyümüştü, bu yüzden sonunda blok erişimli cihazlar haline geldiler: okunabilen veya yazılabilen minimum bilgi birimi. diske bir blok veya sektördür. Bu arada, IBM PC ve ardılları için tipik boyutu 512 bayttır. Diğer değerler başlangıçta kabul edilebilir olmasına rağmen, standart hale gelmediler, bu nedenle birçok yazılım yukarıda belirtilen boyut dışındaki sektörlerle çalışamıyor. Ancak şimdi bazı sabit disk üreticileri, sekiz kat artan sektörleri kullanmaya başladı (sırasıyla 4K bayt), ancak bu süreç yalnızca ilk aşamalarında.

Her durumda, raya çok sayıda sektör sığmalıdır. Ayrıca, bitişik hatlardaki sektörlerin sayısının aynı olması oldukça arzu edilir. Disketler veya ilk sabit sürücüler söz konusu olduğunda, durum tam olarak budur - tüm parçaların aynı sayıda sektör içerdiğine inanılıyordu. Böylece, gerçek boylamsal kayıt yoğunluğu, rayların uzunluğundaki azalmayla birlikte, kenar mahallelerden merkeze doğru çok hızlı bir şekilde arttı. Ayrıca, maksimum değeri teknoloji ile sınırlıydı, bu nedenle, aslında, dış yolların alanının çoğu mantıksız bir şekilde boşa harcandı. Bununla birlikte, birkaç iz olmasına rağmen (örneğin, disketlerde sayıları 40 veya 80'dir), bu tolere edilebilir, ancak enine kayıt yoğunluğundaki bir artışla, bu tür kayıplar giderek daha önemli hale geldi. Sistem yazılımı iz başına sabit sayıda sektör için tasarlandığından bir süre onlarla hiçbir şey yapamadılar, ancak disk arayüzleri geliştikçe ve elektroniklerin çoğu doğrudan sürücüye aktarıldıkça, gerçek fiziksel yapı doğrudan sürücüye aktarıldı. ikincisi programlardan gizlendi.

Programlar, diskteki iz başına sektör sayısının sabit olduğuna inanmaya devam etti, ancak aslında sadece birkaç on izden oluşan sınırlı bir şerit sınırı içinde aynı kaldı, ancak bu tür birkaç bölge vardı. Tabii ki, bu yöntemle belirli bir disk alanı kaybı vardır, çünkü gerçek ve teknolojik kayıt yoğunlukları her bölgenin iç izlerinde eşleşmelidir ve dış hatlarda birinci hızla ikinciden daha az olur, böylece bazı diske fiziksel olarak yerleştirilebilecek bilgiler basitçe "uymuyor". Ancak, bu kayıplar tek bir bölgeye göre çok daha azdır. Pekala, uygulamanın karmaşıklığı açısından, bu yöntem "tek bölge"den sadece biraz daha karmaşıktır ve sektörlerin sayısının tüm yollarda farklı olacağı çok daha basit bir yaklaşımdır.

Genel olarak, tüm bunlar ne için? Ek olarak, işletim sistemleri ve diğer yazılımlar açısından disk alanının blok organizasyonu nedeniyle, teorik uzunlamasına kayıt yoğunluğu (genellikle tüm sabit disk için belirtilir) pratikte elde edilemez. Daha doğrusu, yalnızca birkaç parça için elde edilebilir - her bölgede dahili ve harici olarak, gerçek kayıt yoğunluğu teorik olandan daha düşüktür. Bununla birlikte, bölgesel organizasyon nedeniyle, çok fazla farklılık göstermez, bu nedenle amaçlarımız için, hem uzunlamasına hem de enine kayıt yoğunlukları, sabit disk sürücüsünün sabit özellikleri olarak kabul edilebilir. Ancak üreticiye çok zayıf bir şekilde bağımlıdır - daha sonra göreceğimiz gibi, bir sürücünün tüm tüketici özellikleri için, kayıt yoğunluğunun (her iki yönde) maksimum olması istenir. Bu nedenle, kayıt yoğunluğu yalnızca tahrik hatlarını değiştirirken üretici onu artırmayı başardığında hatırlanır. Ve onu (teknolojik olarak mümkün olana kıyasla) yapay olarak küçümsemek basitçe kârsızdır. Yani küçümsemiyorlar.

Şimdi, sabit sürücülerin düşük seviyeli özelliklerini aşağı yukarı anladıktan sonra, daha yüksek bir seviyeye çıkalım - kullanıcılar olarak pratikte ihtiyaç duyduğumuz parametrelere.

Kapasite

En basitiyle başlayalım ve çoğu için - ana ve neredeyse tek parametre. Gerçekten: bir sabit disk seçmeye başlarken, çoğunluk önce kapasitesi ile belirlenir ve daha sonra (eğer bir arzu varsa) birkaç eşit hacimden belirli bir model seçmeye başlar. Ayrıca oldukça basit olduğu için bu parametre ile başlamakta fayda var :)

Gerçekten de, bir sabit diskin kapasitesi nedir? Sabit disklerin sayısı (daha doğrusu, çalışma yüzeyleri - sürücünün yüksekliğindeki sınırlamalar nedeniyle her disk her iki tarafı da kullanmaz, ancak bu bizim için gerçekten önemli değil), her birinin kapasitesiyle çarpılır. Ve bir çalışma yüzeyinin (diskin bir tarafı) kapasitesi, alanının kayıt yoğunluğu ile çarpımına eşittir. Dairenin alanı (yine - iç ve dış bölgeler kullanılmadığından, ancak boyutları genellikle sabit olduğundan, bir halkaya sahip olduğumuzu hatırlıyoruz, bu nedenle resmi netlik için basitleştirebilirsiniz) ile orantılıdır. çapının karesi. Böylece, kayıt yoğunluğunu korurken bir paketteki disklerin çapını ve sayılarını artırarak, sürücünün kapasitesini çok hızlı bir şekilde artırıyoruz ve çap daha önemli: disk sayısı, kapasitede yalnızca doğrusal bir artış sağlar ve çap - ikinci dereceden. Ve aynı sayıda ve çapta diskle, kayıt yoğunluğundaki bir artışla benzer bir etki verilir. Genel olarak, maksimum kapasite için dönüş hızı hariç her şeyi artırmanız gerekiyor- en ufak bir etkisi yoktur.

Enerji tüketimi

Bu özelliği neden ikinci sıraya koyuyoruz - performansın üstünde? Şimdi moda, enerji verimliliği için. Başta. İkincisi, dizüstü bilgisayarlar artık satış açısından sabit bilgisayarları çoktan geride bırakan lehte ve orada enerji tasarrufu bir heves değil, acil bir ihtiyaç - çoğu fazladan bir saat için hazır özerk çalışmaüretkenliğin yarısını feda edin.

Peki enerji tüketimini neler etkiler? Açıkçası, kayıt yoğunluğu onu etkilemiyor. Ancak disklerin tüm mekanik özellikleri olumsuz yönde etkiler. Gerçekten de - sürtünme kuvvetinin işi ne kadar yüksek olursa, dönüş hızı o kadar yüksek olur, bu nedenle düşük hızlı diskler her zaman yüksek hızlı disklerden daha ekonomik olacaktır. Ayrıca, aynı dönüş hızında, elektrik motoru ne kadar güçlü olursa, disk paketi o kadar ağır olur. Ve ikincisi daha ağırdır (diğer her şey eşittir), içerdiği disk sayısı arttıkça ve çapları da büyür. Böylece maksimum enerji tasarrufu için disklerin çapını, sayılarını ve dönüş hızlarını azaltmak gerekir..

Yukarıda açıklananların, tabiri caizse, enerji tasarrufu için kapsamlı (yani tamamen nicel) bir yol olduğuna dikkat edin. Buna ek olarak, yoğun bir tane var - teknolojiler geliştirmek. Örneğin, disklerin üretimi için onları daha hafif yapacak yeni bir malzemede ustalaşırsak, aynı çap ve sayıda diskle, tüm paketin kütlesi azalacaktır ve sonuç olarak sürtünme kuvveti ve üstesinden gelmek için tüketilen güç. Disk süspansiyon sisteminde geliştirilmiş yataklar kullanılarak benzer bir etki elde edilebilir. Gelişmiş manyetik kafa teknolojisi, daha küçük mıknatıslama bölgeleriyle çalışmasına ve daha düşük akımlarla çalışmasına olanak tanır, bu da enerji tüketimi üzerinde olumlu bir etkiye sahiptir. Genel olarak, tüm üreticiler tarafından kullanılan gereksiz enerji tüketimiyle başa çıkmanın kesinlikle yararlı birçok yolu vardır. Ancak çoğu zaman tüm teknolojik püf noktaları zaten uygulanmış, ancak elde edilen tasarruf seviyesi hala yeterli değil. Bu durumda, kapsamlı yöntemler kullanmaktan başka seçenek yoktur.

Sıralı işlemlerin hızı

Ve şimdi, nihayet, performansa ulaştık. Doğrusal işlemlerle başlayalım, çünkü birçok kişi hala dosya kopyalama hızını sabit disklerin performansının bir ölçüsü olarak görüyor. Genel olarak, bu kesinlikle yanlıştır, ancak ... bir sürücünün ana ve tek görevi bir video kitaplığı için depolama alanı olarak hizmet etmekse, o zaman gerçekten de sıralı işlemler çok önemlidir: büyük dosyalarla çalışıyoruz ve bunları yalnızca baştan sona sırayla okuyun veya yazın.

Doğrusal işlemlerin sınırlayıcı hızı nasıl hesaplanır? Çok basit - ne kadar yüksekse, manyetik kafadan birim zaman başına o kadar fazla bilgi biti geçer. Buna göre, sıralı kayıt yoğunluğu çok önemlidir - ne kadar yüksekse, hız da o kadar yüksek olur. Bu çalışmadaki ikinci bileşen, diskin sabit bir açısal dönüş hızında doğrusal hız, yolun yarıçapına bağlı olduğundan, her iz için farklı olan, kafaya göre diskin olağan "fiziksel" hızıdır. Bu nedenle, harici izlerde sıralı okuma ve yazma hızının dahili olanlardan çok daha yüksek olduğu kadar ilginç bir etki elde edilir. Bu sayede, toplu seri diskler genellikle aynı neslin yüksek performanslı benzerlerini dış hatlarda daha yüksek bir dönüş hızıyla geride bırakmayı başarır. Ancak farklı nesillerin diskleri, aynı fiziksel parametrelerle bile neredeyse her zaman farklı bir ardışık işlem hızına sahiptir - kayıt yoğunluğu önemli ölçüde farklılık gösterir.

Genel olarak özetlemek gerekirse, üreticilere lineer okuma yazma hızını artırmak kayıt yoğunluğunu, disklerin dönüş hızını ve çaplarını artırmak gerekir(ikincisi iç izleri hiçbir şekilde etkilemeyecek, ancak dıştaki hızı artıracak ve buna bağlı olarak ortalama olarak artıracaktır).

Rastgele işlemleri gerçekleştirme hızı

Disklere rastgele erişime sahip daha acil (modern işletim sistemlerinin çoklu görevlerinden dolayı) işlemlere gelince, o zaman her şey doğrusal olanların "doğrudan" mantığından çok daha karmaşıktır. Başlamak için, rastgele işlemlerin gerçekleştirilme hızını belirleyen bilgiye erişim zamanının fiziksel anlamının tam olarak ne olduğunu anlayalım.

Bu nedenle, veri içeren belirli bir bloğa ihtiyacımız var (en küçük birimin o olduğunu hatırlıyoruz). Sadece alıp alamayız (ki bu flash tabanlı medyada kolayca yapılır - orada, blok numarasına göre, nerede bulunursa bulunsun, bu sürücülere mükemmel erişim süresi sağlayan, gereken hemen verilir, en azından okuma işlemleri için) - önce kafayı istenen parçaya hareket ettirmeniz ve ardından gerekli sektör altından geçene kadar beklemeniz gerekir. Bu işlemlerin yürütme sürelerinin toplamı bize erişim süresini verecektir.

İlk bileşenle, her şey oldukça basittir: istenen parçaya "vurmak" için gereken süre, plakanın çapı ile doğru orantılıdır. Bir zamanlar enine kayıt yoğunluğu tarafından "bozuldu", çünkü tek bir işlemde kafayı yalnızca bir parçayı hareket ettirebilen step motorlar kullanıldı, ancak o günler çoktan gitti. Şimdi - sadece çap ve hatta dolaylı olarak: kesin zaman kafanın hareketi gerçekten gereklidir ve en kötü durumda, tüm yarıçap boyunca "sürülmesi" gerekecektir. Bununla birlikte, diskte kaç tane iz olduğu çok önemli değil: iç devreler, iz numarasına göre, yaklaşık fiziksel konumunu belirler ve kafayı gerektiği yere hareket ettirir (en azından, denerler), böylece ilk konumlandırmadan sonra diskteki toplam sayısına bakılmaksızın, doğru yerin seçiminde bir düzineden fazla parça yer almaz.

Tamam - istenen parçayı bulduk, şimdi istenen sektörü beklemeye devam ediyor. Ne zaman? Tahmin etmesi zor - en iyi ihtimalle ihtiyaç duyduğumuz veri bloğunu konumlandırmadan hemen sonra alacağız, en kötü ihtimalle tüm disk devrini beklemek zorunda kalacak (eğer "geçmişse"). İstatistik yasalarına göre, gerekli verileri beklemek için ortalama olarak yarım disk devrimine ihtiyacımız olacak. Bundan kaçınılmaz olarak, diskin dönüş hızı ne kadar yüksek olursa, bekleme süresi o kadar kısa olur.

Sektör doğru yerde olduğunda, okunması veya yazılması gerekir, bu nedenle teorik olarak rastgele işlemlerin tam hızı, sıralı işlemler için önemli olan tüm bu faktörlerden etkilenir. Bununla birlikte, aslında tamamen ihmal edilebilirler - veri blokları o kadar küçüktür ki, fiziksel okumaları kafa konumlandırma ve beklemeden çok daha az zaman alır. Böylece minimum veri erişim süresini (ve dolayısıyla rastgele işlemlerde maksimum performansı) elde etmek için diskin çapını azaltmak ve dönüş hızını artırmak gerekir.

Bazı pratik örnekler

Sabit sürücülerin fiziksel parametreleri için tüm gereksinimlerin çok çelişkili olduğunu görmek kolaydır - örneğin, sıralı işlemlerin hızını artırmak için diskin çapının artırılması gerekir, ancak rastgele isteklerde daha iyi davranış için tam tersini yapmak gerekir. Bu nedenle tasarımcılar sürekli olarak taviz vermek zorunda kalıyor ve farklı pazar segmentleri için tekerlekler tamamen farklı. Bakalım - hangileri. Malzemenin daha iyi sabitlenmesi için :)

Seri üretim diskler

Gerekli: düşük maliyetle yüksek kapasite.

Arzu edilen: doğrusal ve rastgele işlemlerde yüksek performans.

İstenmeyen: yüksek güç tüketimi.

Bu gereksinimlerin birleşimi, farklı üreticilerin tüm seri üretim disklerinin neden aynı olduğunu anlamayı hızla mümkün kılar. Gerçekten de, sıralı işlemlerde maksimum kapasite ve yüksek performans elde etmek için disklerin çapını artırmak gerekir, bu nedenle bu sınıfta her zaman maksimumdur ve teknolojinin özellikleri tarafından değil, üçüncü tarafından düzenlenir. -parti faktörleri. Örneğin, uzun yıllar boyunca (ve hala) ana akım diskler için tipik plaka çapı 3,5 inç idi, ancak dizüstü bilgisayarların artan popülaritesi, 2,5 inçlik disklerin payında önemli bir artışa, endüstrinin bunlara yeniden yönelmesine ve “ "daha büyük sabit sürücülerin solması (5.25" modellerde olduğu gibi). Üreticiler buna tüm güçleriyle direnecek olsalar da - bazen akıntıya karşı bir miktar başarı ile gitmeye çalıştıkları boşuna değil. Quantum Bigfoot serisini hatırlamak yeterlidir: daha küçük form faktörlerinin toplam hakimiyeti sırasında üretilmeye başlanan beş inçlik sabit diskler. Ne olmuş? Plakaların büyük çapı, tek bir diskle bile yeterli kapasiteye sahip olmalarına yardımcı oldu (bu, mekaniği büyük ölçüde basitleştirdi ve mekaniği daha ucuz hale getirdi) ve düşük dönüş hızlarında bile sıralı işlemleri gerçekleştirmek için iyi bir hıza sahip olmalarına yardımcı oldu. Sadece yavaş rastgele işlemler her şeyi mahvetti, çünkü diskler tekil bir bilgisayarda kullanım için uygun değildi. Genel olarak, zamanlarının ilerisindeydiler - şimdi, sabit disklerde video kitaplıklarının yoğun olarak kullanıldığı zamanlarda, birçoğu 10'a kadar beş inçlik bir canavar terabaytı reddetmezdi (bu, şu anki düzeyde bu tür modeller için oldukça ulaşılabilirdir). sadece multimedya dosyalarının depolanması ve oynatılması için kullanılacak (yani, bilgisayardaki ikinci olacak veya genel olarak sabit bir VZD'nin temeli olacaktır).

Üreticiler neden bu modellerde sürücü sayısını artırmıyor? Aslında, artıyorlar: Birkaç yıl önce, yalnızca iki plaka kullanmak tipikti, şimdi hattaki eski modeller için üç veya dört, fiili standarttır. Ancak böyle bir süreci çok fazla hızlandırmak imkansızdır, çünkü ilk olarak, dış boyutlar sınırlıdır ve ikincisi, çok diskli sabit diskler daha karmaşık (ve pahalı!) Mekaniklerin kullanılmasını gerektirir. Aynı nedenlerle, bu tür sürücülerin "hızı" zamanla çok yavaş büyüyor: üretimi pahalıdır ve çok fazla gerekli değildir (kapasiteyi etkilemez ve sıralı işlemlerin hızını yardımla artırmak daha iyidir) kayıt yoğunluğu). Genel olarak, tüm bu nedenlerle, aşağıdakiler bugün toplu sabit diskler için standart seçenek haline geldi: 7200 rpm'de dönen toplamda dörde kadar (aynı üreticinin bazı modellerinde beş) 3.5 inç çapında plakalar.

Yüksek hızlı depolama

Gerekli: rastgele işlemlerin yüksek hızda yürütülmesi.

İstenen: Doğrusal desenlerde yüksek performans.

Bir sınıfı daha yükseğe çıkarmaya çalışalım - iş istasyonları ve sunucular için sürücü düzeyine. Bu, ayrı bir diskin çok yüksek kapasitesini gerektirmez - yine de dizilerin bir parçası olarak kullanılırlar. Ve iki performans türünden rastgele erişim modelleri önemli ölçüde daha önemlidir. Bu nedenle, bu tür modellerin üreticileri, neredeyse her zaman, düşük çaplı (2.5-2.8 inç) plakalarda piyasaya yüksek hızlı (10-15 bin rpm dönüş frekansı) modeller sunar. Yukarıda daha önce yazdığımız gibi, bu, sıralı işlemleri gerçekleştirme hızı açısından, kütle serisinin temsilcilerinden çok daha iyi olmadıkları ve hatta kapasitelerinin çok gerisinde kaldıkları gerçeğine yol açmaktadır: plakalar küçüktür ve bunlardan daha azı vardır (aksi takdirde karmaşıklık üretimi ve güç tüketimini yönlendirir). Bununla birlikte, aynı zamanda, iç hatlardaki hız daha yüksek olduğundan ve rastgele işlemlerdeki performans, elbette, diğer tüm ailelerden önemli ölçüde daha yüksek olduğundan, sıralı şablonlarda bile hız göstergeleri "daha tekdüze" dir. sabit diskler.

Enerji verimli HDD

Gerekli: düşük maliyet ve güç tüketimi ile yüksek kapasite.

Son zamanlarda, "çevre dostu sabit diskler" yönü hızlı bir şekilde gelişiyor. Bu, büyük ölçüde, performansın bazı alanlarda çok önemli olmamasından kaynaklanmaktadır. Özellikle bilgisayar dışı kullanım için - örneğin bir ev teyp kaydedicisinde, herhangi bir hız aşırı olacaktır, çünkü bir HD akışı bile onlarca megabit olarak hesaplanmıştır ve en eski sabit sürücüler bile sıralı işlemler yapabilir (olacak Böyle bir cihazda rastgele olanlar yok) saniyede onlarca megabayt kapasiteye sahip. Harici sert Yakın zamana kadar, diskler en yaygın USB 2.0 arabiriminin performansıyla sınırlıydı, bu nedenle sabit sürücünün kendisinin de burada yüksek hıza ihtiyacı yok. Ve bir bilgisayarda aynı hızda disk kullanmak hiç gerekli değildir - birkaç sabit sürücü varsa, o zaman esas olarak büyük miktarda veri depolamak için kullanılan bazıları, üzerinde "ana" olandan daha yavaş olabilir. işletim sistemi ve uygulama programları yüklenir. Ancak hız önemli değilse, güç tüketimi ve gürültü gibi parametreler en üste çıkmaya başlar ve kapasiteyi korurken sadece dönüş hızını azaltarak bunları azaltmak mümkündür. Ayrıca, bu modellerin performansının o kadar kötü olduğu söylenemez - kayıt yoğunluğu sürekli artıyor (bu olmadan ses seviyesini artırmak mümkün olmayacak), bu nedenle doğrusal işlemlerin hızı genellikle kütleden biraz daha düşüktür. aynı neslin modelleri, ancak önceki cihazlardan daha yüksek (bunun nedenleri yukarıda açıklanmıştır). Genel olarak, bu sınıf artık 3,5 inç plakalı, ancak tipik sürücülerden (7200 rpm) daha düşük dönüş hızına sahip sabit sürücüleri içermektedir. Ne kadar düşük? Modellere bağlıdır. Tipik olarak 5.000 ila 5.900 rpm, ancak bir süre sonra dönme hızı daha da düşmeye devam ederse şaşırmayacağız.

Mobil sabit diskler

Gerekli: kompaktlık, düşük güç tüketimi.

Arzu edilen: yüksek kapasite.

Bazen, önceki sınıfın bile sürücülerinin tüketimi çok yüksek çıkıyor ve bazı alanlarda kullanımları imkansız - örneğin, çoğu dizüstü bilgisayarda 3,5 inçlik bir sabit sürücü sığmıyor. Çıkış yolu açıktır - plakaların çapını azaltmanız gerekir. Bu genellikle 2,5 inçtir, ancak daha küçük olabilir. Bu modeller, düşük dönüş hızına sahip yüksek hızlı sürücülerden farklıdır - maksimum 7200 rpm ve daha sık olarak 5400 veya hatta 4200 rpm. Bu sadece ekonominin gereklilikleriyle değil, aynı zamanda mümkün olan maksimum kapasitenin elde edilmesinin istendiği gerçeğiyle de bağlantılıdır - bu nedenle plaka alanı, "uygunsuz" iç ve en uzak dahil olmak üzere yüksek performanslı modellerden daha eksiksiz kullanılır. parkurun ortasından. Ancak bu tür sabit diskler başka bir nedenden dolayı yavaş çalışır - manyetik kafaların daha kompakt (ve dolayısıyla düşük performanslı) mekaniğini kullanmanız gerekir. Tüm bunlar, en hızlı dizüstü bilgisayar modellerinin bile yalnızca genel kullanıma göre değil, aynı zamanda enerji açısından verimli masaüstü sabit sürücülerinden daha yavaş olmasına yol açar. Daha yüksek bir dönüş hızında ve azaltılmış plakalara rağmen, kafaların daha kısa bir mesafeye hareket ettirilmesi gerekir, ancak aynı zamanda daha yavaş hareket ederler. Bu nedenle, en üst düzey mobil sabit disk, hız açısından her zaman en bütçeli "yeşil" diskten daha düşük olacaktır. Ve kapasite açısından, kitle pazarına kaybedecek - güç tüketimindeki katı sınırlama nedeniyle, daha yüksek dönüş hızına sahip sürücülerin daha az plaka kullanması gerekir. Ancak, bir ve başka bir durumda bu çok güç tüketimi seviyesi, daha az taşınabilir bir sabit disk sınıfı için elde edilemez.

Toplam

Genel olarak, gördüğümüz gibi, her şey oldukça basit ve açıklaması kolaydır. Doğru, özellikle titiz okuyucuların kendi dillerinde zaten bir sorusu var - o zaman neden farklı üreticilerin (ve hatta aynı üreticinin farklı ailelerinden) diskler, yaklaşık olarak eşit düşük seviyeli özelliklere sahip olsalar bile, performans açısından genellikle büyük ölçüde farklılık gösteriyor? En basit, ama aslında hiçbir şeyi açıklamıyor, çünkü farklı elektroniklere sahipler. Farklılıkların olduğu ve performansı ve diğer özellikleri nasıl etkilediği - tüm bunlar gelecekteki makalelerin konusu olacak.

İyi çalışmalarınızı bilgi tabanına gönderin basittir. Aşağıdaki formu kullanın

İyi iş siteye ">

Öğrenciler, yüksek lisans öğrencileri, bilgi tabanını çalışmalarında ve çalışmalarında kullanan genç bilim adamları size çok minnettar olacaktır.

Yayınlanan http://www.allbest.ru/

Federal Eğitim Ajansı

Yüksek mesleki eğitimin devlet eğitim kurumu

"Tver Devlet Teknik Üniversitesi"

(GOUVPO "TSTU")

ders çalışması

kursa göre Arayüzler çevresel aygıtlar

AG Nikiforov

Özel 230101 VMKSS

• Tanıtım
• 1. Sabit sürücü.
• 4. Sabit disk denetleyicileri
• 6. Sabit disk çalışması
• 7. Manyetik depolama cihazlarının geliştirilmesindeki eğilimler
• Çözüm

Tanıtım

Çoğu dijital bilgi bilgisayarın sabit disklerinde depolanır. Bu cihaz kendi işlemci-kontrolörünü, hafızasını, mekanik kontrol devrelerini ve I/O'yu içerdiği için oldukça karmaşıktır. Sabit disk sürücüleri, hacimli birimlerden minyatür cihazlara kadar uzun bir yol kat etti. Medyaya yerleştirilen bilgilerin sayısı veya kapasiteleri arttı. En popüler tüketici disklerinde bir terabayta ulaştı.

İlk sabit disk sürücüsü IBM tarafından 70'lerin başında geliştirildi. Bu on dört inçlik disk, her iki tarafında "sabit sürücü" adına yansıtılan 30 MB bilgi depoladı. 30/30 disk kapasitesi, ünlü Winchester tüfeğinin adını yansıtır. Bu sürücü hala bazı bilgi işlem merkezlerinde çay masası olarak kullanılmaktadır. İlk seri sabit disk sürücüsü - 3340 - 1973'te IBM tarafından yaratıldı. 140 MB kapasiteye sahipti ve 8600 dolara mal oldu. Bu sabit diskler, ana bilgisayarlarda kullanılmak üzere tasarlanmıştır. On beş yıl sonra IBM, sabit diskleri kişisel bilgisayarlarda kullanım için uyarladı, ancak temel kavram ve çalışma prensibi ilk 30/30 disktekiyle aynı kaldı.

Sabit manyetik diskler doğrudan erişim cihazlarıdır - bilgiye diskin herhangi bir yerinden neredeyse anında erişilebilir. Rastgele erişimli belleğin aksine, bilgilerin kalıcı olarak depolanması için kullanılırlar.

Bu dersin amacı, bir sabit diskin çalışma prensibini, cihazını, cihazın kalitesini iyileştirmenin ana özelliklerini ve yollarını incelemektir.

İşin yürütülmesi sırasında verilen tüm görevler başarıyla çözüldü.

1. Fhard disk. Manyetik sabit disk kaydının ilkeleri

Sabit disk sürücüleri, bir ortam(lar), bir okuyucu / yazıcı ve sabit disk denetleyicisi adı verilen bir arabirimi tek bir kasada birleştirir. Bir sabit diskin tipik bir tasarımı, bir cihaz şeklinde yürütmedir - içinde bir mil üzerine monte edilmiş bir veya daha fazla disk ortamının bulunduğu bir kamera ve ortak tahrik mekanizmalarına sahip bir okuma / yazma kafası bloğu (Şekil 1) . Medya ve kafa kamerasının yanında kafa ve disk kontrol devreleri ve arayüz kısmı bulunur. Aygıtın arabirim kartı, disk aygıtının arabirimini içerir ve arabirimi olan denetleyici aygıtın kendisinde bulunur. Sürücü devreleri, bir dizi döngü kullanılarak arayüz adaptörüne bağlanır.

Şekil 1. Sabit Sürücü Düzenlemesi

Bilgi, ortam boyunca eşit olarak dağıtılan eşmerkezli izler üzerine kaydedilir. Birden fazla disk olması durumunda, ortam sayısı, birbirinin altındaki tüm izler silindir olarak adlandırılır. Okuma/yazma işlemleri tüm silindir paletleri üzerinde art arda gerçekleştirilir, ardından kafalar yeni bir konuma hareket eder.

Mühürlü hazne, medyayı yalnızca mekanik toz parçacıklarının nüfuzundan değil, aynı zamanda elektromanyetik alanların etkilerinden de korur. Hazne tamamen kapatılmadığından odanın içindeki ve dışındaki basıncı eşitleyen özel bir filtre kullanarak çevredeki atmosfere bağlanır. Odanın içindeki hava mümkün olduğunca tozsuzdur. en küçük parçacıklar bile disklerin manyetik kaplamasına zarar verebilir ve veri ve cihaz işlevselliği kaybına neden olabilir.

Diskler, yüksek okuma / yazma hızları için 4500 ila 10.000 rpm arasındaki ortam hızlarında sürekli döner. Medya çapının boyutuna göre, en çok 5.25,3.14,2.3 inç diskler üretilir.

Şu anda, genel olarak hareketli kafalar için mekanizmaları ve mekanizmaları konumlandırmak için en yaygın kullanılan step ve lineer motorlar.

Step mekanizmalı ve motorlu sistemlerde kafalar, paletler arasındaki mesafeye karşılık gelen belirli bir miktarda hareket eder. Adımların ayrılığı ya adımlı motorun özelliklerine bağlıdır ya da disk üzerindeki manyetik veya optik nitelikte olabilen servo işaretleriyle belirlenir.

Lineer tahrikli sistemlerde, kafalar bir elektromıknatıs tarafından hareket ettirilir ve gerekli konumu belirlemek için özel servis sinyalleri kullanılır, üretim sırasında ortama kaydedilir ve kafaların konumlandırılması sırasında okunur. Birçok cihaz, servo sinyalleri için tüm bir yüzey ve özel bir kafa veya optik sensör kullanır.

Lineer sürücüler, kafaları step sürücülerden çok daha hızlı hareket ettirir ve ayrıca rayın "içinde" küçük radyal hareketlere izin vererek, servo hattının çevresinin merkezini izlemeyi mümkün kılar. Bu, okuma verilerinin güvenilirliğini önemli ölçüde artıran ve zaman alan düzeltme prosedürlerine olan ihtiyacı ortadan kaldıran, her bir parçadan okuma yapmak için kafanın en iyi konumunu sağlar. Tipik olarak, tüm lineer tahrik cihazlarında, cihaz kapatıldığında otomatik bir okuma/yazma kafası park etme mekanizması bulunur.

Manyetik sabit disk kaydının ilkeleri

Elektrik sinyallerinin hareketli bir manyetik ortam üzerine manyetik olarak kaydedilmesi ilkesi, manyetik malzemelerin kalıcı mıknatıslanması olgusuna dayanmaktadır. Manyetik bir ortama ilişkin bilgilerin kaydedilmesi ve depolanması, elektrik sinyallerinin manyetik alandaki karşılık gelen değişikliklere dönüştürülmesi, manyetik ortama maruz bırakılması ve bu etkilerin izlerinin manyetik malzemede uzun süre korunması, fenomen nedeniyle gerçekleştirilir. artık manyetizma. Elektrik sinyallerinin çoğaltılması ters dönüşüm ile gerçekleştirilir. Manyetik kayıt sistemi, bir kayıt ortamı ve onunla etkileşime giren manyetik kafalardan oluşur (Şekil 2).

Şekil 2. Manyetik bir ortamdan bilgi kaydetme ve okuma ilkesi

Dijital manyetik kayıtta, manyetik kafaya bir akım akar ve burada kayıt alanı düzenli aralıklarla yönünü tersine değiştirir. Sonuç olarak, manyetik kafanın başıboş alanının etkisi altında, hareketli manyetik taşıyıcının ayrı bölümlerinin manyetizasyonu veya manyetizasyonunun tersine çevrilmesi meydana gelir.

Taşıyıcının çalışma katmanındaki kayıt alanının yönündeki periyodik bir değişiklikle, aynı kutuplarla birbirleriyle temas halinde olan zıt mıknatıslanma yönüne sahip bir bölüm zinciri ortaya çıkar. Taşıyıcının çalışma tabakasının bölümleri hareketi boyunca manyetize edildiğinde dikkate alınan kayıt tipine uzunlamasına kayıt denir (Şekil 3).

Manyetik kaplamada ortaya çıkan farklı mıknatıslanma yönlerine sahip alternatif alanlar manyetik alanlardır (bit hücreleri). Hücre boyutu ne kadar küçük olursa, bilgi kayıt yoğunluğu o kadar yüksek olur. Bununla birlikte, hücre boyutunda bir azalma ile, hücrelerdeki manyetizasyonun tersi yönde yönlendirilen demanyetizasyon alanlarının karşılıklı etkisi artar ve bu, bit hücresi kritik değerin altına düştüğünde, kendiliğinden demanyetizasyona yol açar.

Şekil 3. Mıknatıslanmanın zıt yönüne sahip kesitlerin sırası

Manyetik kayıt için manyetik plakalar (diskler) şeklindeki ortamlar kullanılır. Gofretler, çok düz, hatasız bir cam veya alüminyum alt tabaka üzerine çok sayıda metal filmin ve koruyucu bir kaplama tabakasının püskürtülmesi işlemiyle üretilir. Bilgi, iz adı verilen eşmerkezli dairelerde düzenlenir (Şekil 4). Modern sabit disk sürücülerinde, iz yoğunluğu, plaka yarıçapının santimetresi başına 4,3 * 104 iz'e ulaşır.

Şekil 4. Diskin yüzeyine iz yerleştirme

2. Bilgilerin sabit diskte depolanmasının yapısı

Sabit disk yönetim sisteminin üzerinde çalıştığı en küçük bilgi birimine sektör denir. Ezici sayıda modern medya sektör 512 bayttır. Halihazırda kullanılan sektör adresleme sistemine LBA (Mantıksal blok adresleme) denir. Küçük diskler veya eski donanımlarla geriye dönük uyumluluk için CHS adresleme sistemi kullanılabilir. CHS kısaltması Silindir, Kafa, Sektör - silindir, kafa, sektör anlamına gelir. Ad, sabit disk aygıtının parçalarına bağlı olarak bu tür bir adreslemenin anlamını netleştirir. LBA'nın CHS'ye göre avantajı, ikincisinin, 8,4 gigabayta eşit nicel olarak adreslenebilir sektörlerin maksimum sayısı üzerinde bir sınırlamaya sahip olmasıdır, LBA bu sınırlamadan yoksundur.

Öncelikle sektör zor diske (veya daha doğrusu sıfıra) MBR (Ana Önyükleme Kaydı) veya ana önyükleme kaydı... Bu sektörün başında, bilgisayarın temel giriş/çıkış sisteminin, önyükleme yaparken kontrolü aktardığı kod bulunur. Gelecekte, bu kod kontrolü işletim sistemi yükleyicisine aktarır. Ayrıca 0 sektöründe sabit disk bölüm tablosu bulunur. Bir bölüm belirli bir sektör aralığını temsil eder. Bölüme ilişkin bir kayıt, başlangıç ​​sektörünün numarası ve boyutu ile tabloya girilir. Bölüm tablosunda bu tür dört giriş olabilir.

Sıfır sektör bölüm tablosundaki kaydı olan bölüme birincil (birincil) denir. Belirtilen sınırlamalar nedeniyle, bir diskte bu tür en fazla dört bölüm olabilir. Bazı işletim sistemleri yalnızca birincil birimlere kurulur. Daha fazla bölüm gerekiyorsa, tabloya genişletilmiş bir bölüm yazılır. Bu bölüm türü, içinde mantıksal bölümlerin oluşturulduğu bir kapsayıcıdır. Sınırsız sayıda mantıksal birim olabilir, ancak Windows işletim sistemlerinde eşzamanlı olarak bağlanan birimlerin sayısı Latin alfabesinin harf sayısı ile sınırlıdır. Bu üç bölüm türü, işletim sistemlerinin büyük çoğunluğu arasında en yaygın olarak desteklenen ve en yaygın olanıdır. Aslında, evde veya kuruluşların istemci makineleri ölçeğinde, bu tür bölümler bulunur. Ancak kesit türleri bu üç türle sınırlı değildir. Çok sayıda özel bölüm vardır, ancak bunlar kapsayıcı olarak birincil birimleri de kullanır.

Bölüm, diskte işaretlenmiş bir alandır, içinde veri depolama yapısını düzenlemek için herhangi bir bilgiyi depolamak için oluşturulmalıdır. dosya sistemi... Bu işleme bölüm biçimlendirme denir. Birçok dosya sistemi türü vardır, Windows ailesi FAT / NTFS kullanır, Linux çekirdeğine dayalı işletim sistemleri Ext2 / 3FS, ReiserFS, Swap kullanır. Başlangıçta bunları desteklemeyen işletim sistemlerinden çeşitli dosya sistemlerine platformlar arası erişim için birçok yardımcı program vardır. Partition Manager 8.5, bu dosya sistemlerinden içeriği görüntülemenize ve verileri kopyalamanıza olanak tanır.

FAT/NTFS gibi bazı dosya sistemleri, sabit disk üzerinde küme adı verilen daha büyük veri yapıları üzerinde çalışır. Bir küme, isteğe bağlı sayıda sektör içerebilir. Küme boyutunu değiştirmek, dosya sistemi performansında veya boş alanda ek kazançlar sağlar.

Fiziksel depolama, bilgi kodlama yöntemleri

VE Sürücünün yüzeyleri hakkındaki bilgiler, değişken manyetizasyona sahip bir dizi yer şeklinde depolanır ve bunlar, sıralı okuma kullanılarak okunurken sürekli bir veri akışı sağlar. Tüm bilgiler ve saklama yerleri hizmet ve kullanıcı bilgilerine ayrılmıştır. Servis ve kullanıcı bilgileri sektör adı verilen parkur alanlarında depolanır. Her sektör bir kullanıcı veri alanı içerir - daha sonra okumak için mevcut olan bilgileri yazabileceğiniz bir yer ve fiziksel biçimlendirme sırasında bir kez yazılan ve sektörü ve parametrelerini benzersiz şekilde tanımlayan bir servo veri alanı (kullanılıp kullanılmadığı, fiziksel adres sektör, ECC kodu vb.) Tüm servo bilgileri normal okuma/yazma prosedürleri için mevcut değildir ve sürücünün modeline ve üreticisine bağlı olarak tamamen benzersizdir.

Disketlerden ve sabit sürücülerdeki eski sürücülerden farklı olarak, modern sürücülerin diskleri, özel bir fabrika yüksek hassasiyetli teknolojik standında birincil veya düşük düzeyli biçimlendirmeye (Düşük Düzeyli Biçimlendirme) tabi tutulur. Bu işlem sırasında disklere servis işaretleri - servo bilgileri - yazılır, ayrıca olağan izler ve sektörler oluşur. Bu nedenle, bir zamanlar yeni bir sürücünün "düşük düzeyde biçimlendirilmesi" gerekiyorsa, şimdi bunu yapmak gerekli değildir - özel karmaşık ekipman olmadan ve çeşitli "düşük seviyeli biçimlendirme programları" olmadan, çoğu zaman basitçe sıfırlanır. ile sektörlerin içeriklerini okunabilirliklerini kontrol ederek, bazen hizmet sektörlerinin hizmet işaretlemesini ve servo bilgilerini geri döndürülemez bir şekilde bozabilirler.

ortaya çıkışı farklı yöntemler Bu sektörlerin kodlanması, her şeyden önce, bilgi depolamak ve iletmek için cihazların teknik özellikleri ve üreticilerin bilgi taşıyıcılarının fiziksel alanından en iyi şekilde yararlanma arzusu ile ilişkilidir. Şu anda birkaç farklı veri kodlama yöntemi kullanılmaktadır.

Frekans Modülasyonu (FM), çıkarılabilir manyetik disk sürücülerinde kullanılan bir tekniktir. FM kodlaması, birim yoğunluk kodlaması olarak adlandırılabilir. Yöntem, senkronizasyon bitinin ortama her bit veri biriminin başlangıcında yazıldığını varsayar. Bit birimi, ortamın diskinin sabit bir dönüş hızında elde edilen veri bitleri arasındaki minimum zaman aralığı olarak tanımlanır. Yöntem, dönme süresi birimi başına manyetik akı yönünde bir değişikliği garanti eder. Bu zaman aralığı, cm başına 2330 değişikliklik maksimum uzunlamasına manyetik akı yoğunluğuna ve 125 Kbit / s veri aktarım hızına karşılık gelir. FM kodlama ve kod çözme kolaylığı, sabit senkronizasyon frekansı tarafından belirlenir. Bununla birlikte, bu senkronizasyon bitlerinin varlığı, bu yöntemin dezavantajlarından biridir, çünkü elde edilen kod, veri kompaktlığı açısından etkisizdir (depolama alanının yarısı, senkronizasyon bitleri tarafından işgal edilir). Bu, şu anda sabit disklerde kullanılmayan ilk yöntemlerden biridir.

Modifiye Frekans Modülasyonu (MFM), geliştirilmiş bir FM tekniğidir. Değişiklik, bir bit elemanının süresinin yarıya indirilmesinden - 4 μsn'ye ve senkronizasyon bitlerinin her veri bitinden sonra değil, sadece önceki ve mevcut bit elemanlarında tek bir veri biti olmadığı durumlarda kullanılmasından oluşur. Bu kodlama yöntemi, FM yöntemine kıyasla ortamın kapasitesini ve veri aktarım hızını iki katına çıkarmanıza olanak tanır, çünkü eşitleme ve veri bitleri hiçbir zaman aynı bit birimine yerleştirilmez ve bit birimi başına yalnızca bir akı ters çevrilmesi vardır. Ayrıca şu anda kullanılmamaktadır.

Run Limited Length (RLL) kaydı, eşitleme bitlerinin diske yazılmasını tamamen ortadan kaldıran bir tekniktir. Senkronizasyon, veri bitlerinin kullanılmasıyla sağlanır. Ancak, bu yaklaşım tamamen farklı bir kodlama şeması gerektirir, çünkü senk bitlerini basitçe hariç tutmak, manyetik akı polaritesinin ters çevrilmediği tüm sıfırların veya birlerin dizileriyle sonuçlanacaktır. RLL yöntemi, manyetik teybe dijital olarak yazıldığında verileri kodlamak için kullanılan yöntemlerden türemiştir. Bu durumda, her veri baytı, özü her bit çifti için manyetik akı yönünde en az bir değişiklik elde etmek olan özel bir 5 bitlik kodla kodlanmış iki parçaya bölünür. Bu, herhangi bir kombinasyonda ikiden fazla 5 bit koda ihtiyaç olmadığı anlamına gelir. yanında durmak sıfır bit. 5 bitlik 32 kombinasyondan 16'sı bu koşulu karşılar ve RLL yöntemini kullanarak kodlamak için kullanılırlar. Okurken, ters işlem gerçekleşir. RLL kodlama yöntemini kullanırken, veri aktarım hızı 250'den 380 kbps'ye yükselir ve manyetik akı polaritesinin ters dönüş sayısı 3330 değişiklik / cm'ye kadar çıkar. Bu durumda, bit elemanının süresi 2,6 μs'ye düşürülür. Manyetik akının değişmesinden önceki maksimum zaman aralığı bilindiğinden (iki ardışık sıfır bit), veri bitleri senkronizasyon bitleri olarak hizmet edebilir, bu da RLL kodlama yöntemini kendi kendine senkronize eder ve kendi kendine saatli yapar. MFM yöntemi, RLL yönteminin özel bir durumudur. Kullanılan RLL yönteminin türünü belirtmek için, formun bir kısaltması kullanılır: RLL2,7, RLL1,7, RLL2,8, RLL1,8, burada ilk hane minimum, ikincisi maksimum uzunluktur. Bit dizisi - bitişik olanlar arasında bulunan sıfırlar. MFM yönteminin RLL terminolojisindeki kısaltması RLL1,3'tür.

Grup kodlamalı Gelişmiş Çalışma Sınırlı Uzunluk (ARLL) yazma, mantıksal veri sıkıştırmanın yanı sıra denetleyici ve sürücü arasındaki değişim oranının arttığı gelişmiş bir RLL yöntemidir.

Mantıksal depolama ve bilgilerin kodlanması

Sürücünün bir depolama aygıtı olarak en uygun performansını ve çalışmasını sağlamak ve ayrıca yazılım arayüzünü iyileştirmek için, sürücüler sistemler tarafından birincil formlarında değil, fiziksel olarak mevcut yapılara - izler ve sektörlere dayalı olarak kullanılır, mantıksal bir depolama yapısı ve bilgiye erişim kullanılır ... Türü ve özellikleri kullanılan işletim sistemine bağlıdır ve dosya sistemi olarak adlandırılır. Şu anda, neredeyse farklı işletim sistemleri olduğu kadar çok sayıda farklı dosya sistemi türü vardır, ancak bunların tümü mantıksal veri yapılarını birkaç birincil mantıksal yapıya dayandırır. Onları daha ayrıntılı olarak ele alalım.

Sabit diskin ilk sektörü, işletim sistemi önyükleme işlemi sırasında yürütülen Önyükleme Kaydı'nı (BR) içeren Ana Önyükleme Kaydı'nı (MBR) içerir. Sabit sürücülerin önyükleme kaydı saldırı altında bilgisayar virüsleri MBR'yi enfekte eden Önyükleyicinin arkasında bir bölüm tablosu var - Bölme Tablosu(PT), 4 kayıt içeren - mantıksal bölümlerin öğeleri - Bölümler. MBR özel bir imza ile sona erer - imzanın bulunduğu bu bölümün tablodaki son bölüm olduğunu belirten onaltılık değerler 55H ve ААH olan 2 baytlık bir dizi. MBR'nin yapısı aşağıdadır.

sabit disk bilgi depolama

Tablo 1. MBR yapısı

Bölüm tablosundaki her giriş, bir mantıksal bölüm hakkında bilgi içerir. Bölüm öğesindeki ilk bayt, bölüm etkinliği bayrağıdır (0 - etkin değil, 128 (80H) - etkin). Bölümün bir sistem önyüklenebilir olup olmadığını ve bilgisayar başladığında işletim sistemini ondan önyüklemenin gerekli olup olmadığını belirlemeye yarar. Sadece bir bölüm aktif olabilir. Önyükleme yöneticileri olarak adlandırılan küçük programlar ( Önyükleme Yöneticisi) diskin ilk sektörlerinde bulunabilir. Kullanıcıya etkileşimli olarak hangi bölümden önyükleme yapacağını sorar ve etkin bölümlerin bayraklarını buna göre ayarlar. Bölüm aktif bayrağını, bölümün başladığı kafa numarasının baytı takip eder. Bunu sırasıyla sektör numarası ve silindir numarası anlamına gelen iki bayt takip eder. önyükleme sektörü işletim sistemi yükleyicisinin ilk sektörünün bulunduğu yer. İşletim sistemi yükleyicisi, işletim sisteminin başlangıç ​​kodunu başlangıçta belleğe okuyan küçük bir programdır. Ardından bir bayt gelir - bölümde bulunan işletim sisteminin kod tanımlayıcısı. İşletim sistemi kodunun baytını, bölümün sonundaki kafa numarasının baytı, ardından iki bayt izler - bölüme ayrılan son sektörün sektör numarası ve silindir numarası. Kesit tablosu öğesinin formatı aşağıda gösterilmiştir.

Tablo 2: Bölme tablosu

Bölüm Tablosu giriş adı	Uzunluk, bayt
Bölüm etkin bayrağı
Bölüm kafa numarası
Bölümün önyükleme sektörünün sektör numarası ve silindir numarası
İşletim sistemi kimliği
Bölüm sonu başlık numarası
Bölümün son sektörünün sektör ve silindir numarası
Göreceli başlangıç ​​sektör numarasının düşük ve yüksek iki baytlık sözcüğü
Sektörlerde düşük ve yüksek iki baytlık bölüm boyutu word'ü

Bölümün öğesi, sırasıyla bölümün ilk sektörünün göreli sayısının düşük ve yüksek iki baytlık sözcüğü ve sektörlerdeki bölümün boyutuyla tamamlanır.

Bölümlerdeki sektör numaraları ve sektör silindir numaraları sırasıyla 6 ve 10 bittir. Sektör ve silindir numaralarını içeren kaydın formatı aşağıdadır.

MBR gibi bir yapının tek bir fiziksel ortam üzerinde bulunması nedeniyle, çeşitli türlerde farklı işletim sistemlerinden birkaç dosya sistemi yerleştirilebilir.

MBR yapıları kritik bilgilerdir, bu hasarlar, sabit diskin mantıksal aygıtlarındaki verilere erişimin kısmen veya tamamen kaybolmasına ve muhtemelen işletim sisteminin hasarlı ortamdan başlatılamamasına neden olur.

Öncelikle bölüm zor MS-DOS'taki bir diske Birincil Bölüm, ikincisine ise Genişletilmiş Bölüm adı verilir. Ana bölüm her zaman MS-DOS'un yüklendiği diskte bulunmalıdır. Genişletilmiş bir bölüm mevcut olmayabilir; yalnızca bir fiziksel diskte birden fazla mantıksal aygıt almak gerektiğinde oluşturulur. Bir mantıksal bölüm, mantıksal diskler veya aygıtlar veya birimler (alt bölümler olarak dekore edilmiştir), bir işletim sistemi yükleyicisi, dosya dağıtım tabloları, dizinler ve dosyalarla ilgili kayıtların bulunduğu kullanıcı veri alanları ve dosya verileri gibi dosya sistemi yapılarını içerir. Yapılarında mantıksal alt anahtarlar veya diskler bölümlere benzer. Temel fark, dörtten fazla olabileceği ve her birinin son öğesinin, bölümün son mantıksal alt bölümü olup olmadığını veya mantıksal aygıtlar veya alt bölümler tablosunun bir sonraki öğesine işaret edip etmediğini göstermesidir. Alt bölüm tablosu yalnızca genişletilmiş bölüm tablosunda oluşturulur, her öğesi tek karakterli D :, E: ve benzeri bir mantıksal aygıta karşılık gelir. Ana bölüm tablosu yalnızca bir mantıksal aygıt içerir - C: sürücüsü . Alt bölüm tablosu, genişletilmiş bir bölüm tablosu oluşturulduğunda oluşturulur ve alt bölüm tablosunun kardinalitesi kullanıcı tanımlıdır. Kullanıcı, mantıksal aygıtların sayısını belirlerken, genişletilmiş bölümün her bir mantıksal aygıta ayrılan disk alanı bölümünü de belirler - mantıksal disklerin miktarını belirtir. Ayrıca, yeniden dağıtılan mantıksal cihazlarda bulunan verileri kaybetmeden mantıksal cihazların sayısı ve boyutu değiştirilemez.

3. Sabit sürücüyü biçimlendirme

Bir sabit sürücüyü hazırlamanın veya kullanmanın en önemli adımı biçimlendirmedir. HDD'yi biçimlendirmek, daha fazla çalışmaya hazırlanmak için sabit sürücüdeki verilerin tamamen silinmesidir. Modern diskler zaten biçimlendirilmiş olarak üretilir.

Formatlar

· Sabit sürücünün düşük seviyeli biçimlendirmesi

Düşük seviyeli biçimlendirme, servo sistem için servis bilgilerini kaydetmenin yanı sıra parçaların ve sektörlerin konumu hakkındaki bilgileri uygulama sürecidir. Bu işleme bazen "gerçek" biçimlendirme denir, çünkü verilerin nasıl gideceğini belirleyen fiziksel biçimi oluşturur. Sabit sürücüyü düşük seviyeli biçimlendirme işlemi ilk kez başladığında, sabit disk plakaları boştur, yani. sektörler, izler vb. hakkında kesinlikle hiçbir bilgi içermez. Bu, bir sabit diskin tamamen boş plakalara sahip olduğu son zamandır. Bu işlem sırasında kaydedilen bilgilerin üzerine bir daha asla yazılmaz.

Eski sabit diskler, iz başına aynı sayıda sektöre sahipti ve yerleşik denetleyicilere sahip değildi, bu nedenle harici bir sabit disk denetleyicisi, düşük seviyeli biçimlendirmeye dahil edildi ve ihtiyaç duyduğu tek bilgi, parça sayısı ve sektör sayısıydı. parça başına. Bu bilgileri kullanarak, harici denetleyici sabit sürücüyü biçimlendirebilir. Modern sabit diskler, aktüatörü kontrol etmek için dahili servo bilgilerinin yanı sıra harici hatlardan dahili hatlara geçerken iz başına sektör sayısının değiştirilmesi de dahil olmak üzere karmaşık bir dahili yapıya sahiptir. Ayrıca, modern sürücüler "görünmez" kötü sektörlerin teknolojisini kullanır, yani. kullanıcı ve sistem tarafından fark edilmeden otomatik olarak atlayabilir kötü sektörler... Bu karmaşık veri yapısı nedeniyle, tüm modern sabit diskler düşük seviyeli biçimlendirme fabrikada sadece bir kez. IDE / ATA, IDE / SATA veya SCSI sabit disk olsun, herhangi bir modern sabit diskin gerçek düşük seviyeli biçimlendirmesini evde yapmanın bir yolu yoktur. Üstelik bu, iyi bir servis merkezinde bile yapılamaz. servis Merkezi atlanan bozuk sektörler hakkındaki bilgilerin yerini alabilecek bir tür "orta düzey" biçimlendirme yapabilirsiniz, ancak sektörlerin fiziksel tahsisini ve hizmet servo bilgilerini yeniden yazamazsınız).

Daha eski sabit diskler, kafaların hareketinin sabit bir aralıkta ızgaralandığı aktüatörde adım motorlarının kullanımıyla ilişkili termal genleşme etkileri nedeniyle ömürleri boyunca tekrarlanan düşük seviyeli biçimlendirmeye ihtiyaç duyuyordu. Zamanla, bu tür sürücüler, manyetik kafaların sürücüsünde bir step motor kullanarak bilgilerin doğru bir şekilde okunmasını imkansız hale getiren sektörlerin ve izlerin fiziksel düzenlemesini değiştirdi. Onlar. kafa, kontrolöre göre istenen konuma gitti, belirtilen parçanın konumu yer değiştirdi, bu da görünüme yol açtı kötü sektörler... Bu sorun, sürücüyü düşük bir düzeyde yeniden biçimlendirerek, yeni bir sürücü adımları ızgarası kullanarak parçaların ve sektörlerin üzerine yazarak çözüldü. Bir kafa tahrikinde bir ses bobini kullanan modern tahriklerde, termal genleşme sorunu arka plana kaybolmuş ve sadece kafa tahrikinin çalışma parametrelerinin sıcaklık yeniden kalibrasyonunu zorlamıştır.

Sabit sürücünün üst düzey biçimlendirmesi

Düşük seviyeli biçimlendirme işlemini tamamladıktan sonra, sabit sürücü parça ve sektör içeren bir disk alır, ancak sektörlerin içeriği rastgele bilgilerle doldurulur. Üst düzey biçimlendirme, işletim sisteminin programları ve verileri depolamak için diski kullanmasına izin veren dosya sisteminin yapısını diske yazma işlemidir. Örneğin bir DOS işletim sistemi durumunda, format komutu, ana önyükleme kaydını ve dosya tahsis tablosunu böyle bir yapı olarak yazarak işi yapar. Sürücünün tüm birimi için yalnızca bir bölüm kullanılacak olsa bile, disk bölümleme işleminden (bölümlemeler) sonra üst düzey biçimlendirme gerçekleştirilir. Modern işletim sistemlerinde, sabit sürücüyü bölümleme ve biçimlendirme işlemi, hem işletim sisteminin yüklenmesi sırasında hem de daha önce gerçekleştirilebilir. kurulu sistem grafiksel sezgisel bir arayüz kullanarak.

Yüksek düzeyli ve düşük düzeyli biçimlendirme arasındaki fark büyüktür. Sabit sürücüdeki bilgileri silmek için düşük düzeyli biçimlendirme yapmaya gerek yoktur. üst düzey biçimlendirme çoğu durum için uygundur. Dosya sisteminin servis bilgilerinin üzerine yazarak sabit sürücüyü temiz hale getirir, ancak bu işlem sırasında dosyaların kendisi silinmez, sadece dosyanın konumu ile ilgili bilgiler silinir. Onlar. dosyaları içeren sabit sürücünün yüksek düzeyde biçimlendirilmesinden sonra, herhangi bir dosya içermeyen boş bir diskimiz olacak, ancak Farklı yollar veri kurtarma ile, formatlanmadan önce diskte bulunan eski dosyalara ulaşabilirsiniz. Tüm işletim sistemleri farklı üst düzey biçimlendirme programları kullanır. onlar kullanırlar çeşitli türleri dosya sistemleri. Ancak, bir diskteki parçaları ve sektörleri işaretleme işlemi gibi düşük seviyeli biçimlendirme aynıdır. Yalnızca parçaları ve sektörleri diske kaydetme teknolojisi farklıdır. Bu, servo yazar adı verilen özel cihazlar tarafından yapılır. / 6 /

4. Sabit disk denetleyicileri

Sürücü denetleyicisi fiziksel olarak elektronik kart üzerine yerleştirilmiştir ve dönüştürme işlemleri ve okuma/yazma kafalarından sürücü arayüzüne bilgi aktarımı sağlamak üzere tasarlanmıştır. Bir sabit disk denetleyicisi çok karmaşık bir cihazdır - kendi işlemcisi, RAM ve ROM'u, devreleri ve giriş / çıkış sistemleri vb. Bununla birlikte, çoğu durumda üreticiler bunları bir veya iki mikroçip üzerine yerleştirir.

Denetleyici, çeşitli veri akışı dönüştürme işlemlerinde yer alır. İzlerin uzunlukları eşit olmadığından, farklı parkurlardaki verilerin eşit olmayan bir şekilde kaydedilmesi gerekir. Bu, yüksek yoğunluklu ortamlar (1000'den fazla parça) için disketlere kıyasla bir sorun haline gelir. Basit kontrolörler, uzunluğundan bağımsız olarak her bir ize aynı miktarda bilgi yazma eğilimindedir. Bunu yapmak için denetleyici, belirli bir yoldan başlayarak verileri daha yoğun bir şekilde paketler. Daha yoğun veri paketlemesinin başladığı silindir, Ön Telafi için Başlangıç ​​Silindiri (SCP) olarak adlandırılır. Okuma sırasında bilgi bozulmasını telafi etmek için, bozulmayı hesaba katan bir ön bit kaydırma ile veri kaydı gerçekleştirilir.

Birçok üretici, üzerlerine farklı sayıda sektör yerleştirerek dahili ve harici parçalara farklı miktarlarda bilgi yazan cihazlar oluşturur. Bu, donanımın programlardan gizlenmesi ve cihazın denetleyicisi ve / veya arayüzü (IDE, EIDE ve SCSI arayüzlü cihazlar) düzeyindeki fiziksel özelliklerinin kullanıcısı nedeniyle mümkündür. Sürücülerin farklı fiziksel ve mantıksal silindir sayıları vardır.

BIOS üzerinden sabit disk sürücüleriyle çalışan birçok işletim sistemi, 1024'ten fazla silindirle çalışamayacak şekilde tasarlanmıştır. gerçekçi olmayan sayıda kafa, yüzey ve sektör. İstenen sektörü bulmak için yeniden hesaplama işlevi, PC BIOS'una veya denetleyici BIOS'una veya arabirime düşer.

Sektörlere yazılan veriler, bir sağlama toplamı - bir Hata Düzeltme Kodu (ECC) hesaplanıp yazılarak bazı okuma / yazma hatalarından korunur. Diske bayt yazan adaptör, girdi verilerini, benzersiz bir bit kombinasyonunu temsil eden ve verilerle birlikte denetleyici tarafından yazılan özel bir modül polinomuyla döngüsel bölme yoluyla biriktirir. Her aygıt için ECC bayt sayısı, kullanılan polinomun türüne göre belirlenir. Verileri okurken, sağlama toplamının benzer bir birikimi ve hesaplanması gerçekleştirilir. ECC verileriyle hesaplanan ve saklanan sonuçlar arasında tutarsızlık olması durumunda, polinomu, mevcut verileri ve sağlama toplamını kullanarak verileri geri yükleme - düzeltme girişiminde bulunulur. Ayarlanabilecek veri baytlarının sayısı, kullanılan polinomun sırasına göre belirlenir. Ne kadar yüksekse, bir satırdaki bayt o kadar fazla düzeltilebilir, ancak ECC kodunun kendisi o kadar uzun olur.

Farklı polinomlar kullanılır ve ECC bayt sayısı 4 ila 8 veya daha fazla olabilir. Bir bayt yazmak için gereken bilgi biti sayısı, kullanılan kodlama yöntemine bağlıdır. Bir polinom ve ECC kodu kullanarak veri kurtarma işleminin denetleyici düzeyinde gerçekleştiğine ve programlar ve kullanıcı için şeffaf olduğuna dikkat edilmelidir, ancak BIOS prosedürlerine dayalı olarak, düzeltme prosedürünün gerçekleştirilip gerçekleştirilmediği hakkında programlı olarak bilgi edinebilirsiniz.

Çoğu modern sürücü, Ultra DMA, DMA2 ve PIO denetleyici modlarını destekler. DMA - Doğrudan Bellek Erişimi - doğrudan bellek erişimi - depolama denetleyicisi ile PC arayüzü arasında, arayüz aracılığıyla veri alışverişinin katılım olmadan gerçekleştirildiği bir etkileşim modu Merkezi işlem birimi bilgisayar. DMA modu, tüm aktarımların doğrudan bilgisayarın merkezi işlemcisi tarafından gerçekleştirildiği PIO moduna (Programlanmış Giriş / Çıkış) kıyasla işlemciyi önemli ölçüde boşaltmanıza olanak tanır. Bu, merkezi işlemcinin katılımı olmadan özel bir kontrolör ve PC'nin RAM'ine doğrudan erişim için bir kanal kullanılarak elde edilir. Tüm modern sürücüler, işletim sistemi tarafından destekleniyorsa DMA2 modunda çalışabilir ve modele bağlı olarak değişim hızı 16.6 Mb / s'ye ulaşabilir. Ve Ultra DMA modunu destekleyen sürücüler ve sistemler, uygun sürücünün kullanılmasıyla 33,3 Mb / s hızında bilgi iletebilir ve alabilir. Ancak bunlar yalnızca kontrolör ve sürücü arabelleği arasındaki olası maksimum veri değişim oranlarıdır.

Gerçek okuma/yazma hızı en iyi modeller ATA arayüzü ile şu anda 10-11 Mb / s'yi geçmiyor. Çalışma sırasında ana yük okuma/yazma üzerine düşer, ara belleğe ve arabellekten veri aktarımı bu sürenin sadece küçük bir bölümünü alır ve Ultra DMA'ya geçme gerçeği sadece yüzde birkaç artış sağlar. Ancak Ultra DMA sürücüleri genellikle yüksek iş mili hızlarına ve dolayısıyla daha yüksek okuma/yazma hızlarına sahiptir.

Şu anda, bir sabit sürücüyü bir bilgisayara bağlamak için en yaygın iki standart. Ev ve ofis bilgisayarları arasında en yaygın olanı, ATA (AT Eklentisi) olarak da adlandırılan IDE'dir (Entegre Cihaz Elektroniği). İkincisi en çok sunucularda ve yüksek performanslı iş istasyonlarında bulunur - SCSI (Küçük Bilgisayar Sistemi Arayüzü). Bu arabirim disk aygıtları için özel değildir. Sabit sürücülere ve CD-ROM sürücülerine ek olarak, bu standarda göre çalışan çok sayıda cihaz vardır.

IDE arabirim standardı çeşitli nedenlerle geliştirilmiştir. En önemlileri:

· Sabit sürücüyü bilgisayar veri yoluna bağlamanın daha kolay bir yolu. Bir IDE sabit sürücüsü, bir bilgisayarın yüksek performanslı sistem veri yoluna ve yavaş bir LPT bağlantı noktasına kolayca bağlanabilir. Tabii ki, ikinci durumda, veri alışverişi çok daha düşük olacaktır, ancak böyle bir olasılık var.

· Artan performans. Disk denetleyicisi, uzun arabirim kablolarını atlayarak iletime izin vererek doğrudan cihaz üzerinde bulunur.

Bir IDE aygıtını bilgisayarınıza bağlamanın birkaç yolu vardır. En yaygın olanı 40 telli kablo bağlantısıdır (AT-BUS arayüz tipi). Arayüz 16 bittir. İkinci tip - PC Kartı ATA - bir PC Kartı (PCMCIA) kullanan, ayrıca 16 bitlik bir arayüze sahiptir. Bu tip öncelikle dizüstü bilgisayarlarda kullanılır. Bağlantıya ek olarak, ATA arabirim türleri veri aktarım hızlarında da farklılık gösterir. Bunlardan en önemlisi, ANSI tarafından tanımlanan bir standart olan CAM ATA'dır (Ortak Erişim Yöntemi). IDE cihazları için sinyal ve komut uyumluluğu sağlar. Ayrıca tek bir kabloyla iki cihaza kadar bağlamanıza izin verir. Kablo uzunluğu 46 cm'den fazla değildir.

ATA-2, ATA belirtiminin bir uzantısıdır. 4 adede kadar cihaz bağlamanıza izin veren iki kanala sahiptir, 8 GB'a kadar diskleri destekler. PIO Modu 3, DMA Modu 1, Blok modunu destekler. Aşağıda bu terimlerden bahsedeceğiz.

Bir sonraki uzantı Hızlı ATA-2'dir. Yalnızca 13,3 MB / s'ye kadar veri aktarım hızlarının elde edilmesini ve PIO Modu 4'ün varlığını sağlayan DMA Modu 2'yi desteklemekte farklılık gösterir.

ATA-3. Bu genişleme daha çok güvenilirliği artırmaya odaklanmıştır. Gelişmiş güç yönetimi ve SMART (Kendi Kendini İzleme Analizi ve Rapor Teknolojisi) teknolojisini içerir.

Ultra DMA / 33 - veri yolu hızı 33 MB / sn. Ek olarak, iletilen verilerin kontrolü eklendi. Nispeten yakın zamanda, hızın 66 MB / s'ye yükseltildiği UDMA / 66 standardı ortaya çıktı ve yakın zamanda UDMA / 100 açıklandı.

Gösterilen rakamların sadece mümkün olan maksimum değerler olduğuna dikkat edilmelidir. Gerçekte, veri aktarım hızı önemli ölçüde daha düşük olabilir. Sürücülerin dönüş hızına, elektroniğin hızına, belleğin ve işlemcinin çalışmasına bağlıdır.

Yukarıdaki türlere ek olarak bir ATAPI (ATA Paket Arayüzü) uzantısı da vardır. Bu uzantı, ATA arabirimi CD-ROM sürücülerine, CDRW sürücülerine, teyp sürücülerine, ZIP sürücülerine ve diğer aygıtlara bağlanmak üzere tasarlanmıştır.

Yukarıdaki standartların tümü birbiriyle elektriksel olarak uyumludur.

DMA (Doğrudan Bellek Erişimi). Bu modda çalışırken, sabit sürücü arabelleği ile bilgisayar belleği arasındaki veri alışverişi, doğrudan sabit sürücü denetleyicisi tarafından gerçekleştirilir. DMA modları, veri yolu ile bir çalışma oturumunda iletilen kelime sayısına bağlı olarak tek kelime ve çoklu kelimeye bölünür. Tek kelime modu durumunda, maksimum döviz kuru 8,3 MB / s'ye kadardır. Ayrıntılı modu kullanırken - 20 MB / sn'ye kadar. Çağrılar, belleğe yapılan CPU çağrıları arasındaki duraklamalarda yapılır. Bu mod işlemci zamanından tasarruf sağlar, ancak döviz kurunu biraz yavaşlatır.

LBA (Mantıksal Blok Adresleme) - mantıksal blok adresleme. ATA standardı, bir sektörü klasik şekilde ele alır - silindir, kafa ve sektör numaraları. Ancak tarihsel nedenlerden dolayı, Bilgisayar BIOS'u ve DOS işletim sistemi sektör (63) ve silindir (1024) sayısını sınırlandırdı. Bunun bir sonucu olarak, 540MB sabit disk alanı sınırı vardı. LBA modunda adres, doğrusal bir mutlak sektör numarası olarak iletilir. Bu durumda Winchester, onu ihtiyaç duyduğu silindir, kafa ve sektör sayılarına dönüştürür. Bu, sabit disk alanındaki kısıtlamaları atlamamıza izin verdi, ancak DOS için hala 8GB. Aygıtın çalışması, yalnızca bu modun sürücü (BIOS) ve aygıtın kendisi tarafından desteklenmesi durumunda mümkündür.

Ayrıca bir Büyük mod da vardır - bu mod, Award BIOS tarafından LBA modunu desteklemeyen 1 GB'a kadar olan sabit sürücülerle çalışmak için kullanılır. Bu modun 1 GB'ın üzerindeki disklerle kullanılması önerilmez. / 7 /

Tablo 3. Arayüzlerin Karşılaştırılması

	Prop. kapasite, Mbps	Maksimum kablo uzunluğu, m	Güç kablosu	Kanal başına sürücü sayısı	Kablodaki iletken sayısı	Diğer özellikler
			Evet (3,5") / Hayır (2,5")			Denetleyici + 2Slave, çalışırken değiştirilemez
						Ana Bilgisayar / Köle, bazı denetleyicilerde çalışırken değiştirilebilir
		Veri yok
			Evet / Hayır (arayüz ve sürücü tipine bağlıdır)
		4,5 (72 m'ye kadar zincirleme)				cihazlar eşler arası, çalışırken değiştirilebilir
		5 (papatya zinciri ile, göbekler aracılığıyla, 72 m'ye kadar)				Host / Slave, çalışırken değiştirilebilir
		Veri yok	Evet / Hayır (sürücü tipine bağlıdır)	Veri yok		Çift yönlü, USB 2.0 uyumlu
						cihazlar eşler arası, çalışırken değiştirilebilir
						çalışırken takas mümkün

5. Sabit sürücülerin özellikleri. Temel fiziksel ve mantıksal parametreler

Modern bir sabit disk sürücüsünün elektronik kartı, kendi işlemcisine, belleğine, giriş / çıkış aygıtlarına ve bir bilgisayarda bulunan diğer geleneksel özelliklere sahip bağımsız bir mikro bilgisayardır. Kart üzerinde birçok switch ve jumper olabilir.

Tüm sürücüler, bağımsız komiteler ve standart grupları tarafından veya üreticilerin kendileri tarafından tanımlanan standartlarla uyumludur. Bir modeli diğerinden ayıran birçok teknik özellik arasında, kullanıcılar ve üreticiler açısından en önemlileri vardır.

Disk çapı oldukça serbest bir parametredir. En yaygın sürücüler 2.2,2.3,3.14 ve 5.25 inç disk çapına sahiptir. Disklerin çapı, manyetik kaplamanın inç başına kayıt yoğunluğunu belirler. Daha büyük sürücüler daha fazla iz içerir ve daha düşük kayıt yoğunlukları için daha basit medya teknolojilerini kullanma eğilimindedir. Daha yavaştırlar ve daha az diske sahiptirler, ancak daha güvenilirdirler. Daha küçük, daha büyük hacimli sürücüler, daha fazla yüksek teknolojili yüzeylere ve daha yüksek veri yoğunluklarına ve ayrıca daha fazla diske sahiptir.

Yüzey sayısı (kenar sayısı) - iş miline gerilmiş fiziksel disklerin sayısını tanımlar. Sürücüler, 1'den 8'e veya daha fazla sayıda yüzeye sahiptir. Bununla birlikte, en yaygın cihazlar 2'den 5'e kadar olan yüzey sayısıdır. Yüzeylerin sayısı, sürücünün fiziksel hacmini ve bir silindir üzerindeki işlem işlemlerinin hızını doğrudan belirler. Silindir yüzeylerindeki işlemler tüm kafalar tarafından eşzamanlı olarak gerçekleştirildiğinden, diğer tüm koşullar eşit olduğunda, çok sayıda yüzeye sahip tahrikler daha hızlı olacaktır.

Silindir sayısı (silindir sayısı) - bir yüzeyde kaç tane rayın (iz) bulunacağını belirler. Şu anda, 1 Gigabayttan fazla kapasiteye sahip tüm sürücüler 1024'ten fazla silindire sahiptir, bunun bir sonucu olarak, ortak işletim sistemleri için, kafa, silindir ve sektör sayısının yeniden hesaplanması ve öykünmesi ve sanallaştırılması ile birleşik erişim modları kullanılır ( LBA ve Büyük).

Sektör sayısı - tüm sürücü yüzeylerinin tüm yollarındaki toplam sektör sayısı. Aygıtın fiziksel olarak biçimlendirilmemiş hacmini belirtir.

İz başına sektör - iz başına toplam sektör sayısı. Çoğu zaman, modern sürücüler için gösterge koşulludur, çünkü cihaz arayüzü tarafından sistemden ve kullanıcıdan gizlenen dış ve iç hatlarda eşit olmayan sayıda sektöre sahiptirler.

İş mili hızı (dönüş hızı veya iş mili hızı) - bir palet veya silindirin sıralı okunması için ne kadar zaman harcanacağını belirler. Dönme hızı, dakikadaki devir sayısı (rpm) olarak ölçülür. 1 gigabayta kadar kapasiteye sahip sürücüler için genellikle 5,400 rpm'ye eşittir, daha büyük sürücüler için ise 7,200 ve 10.000 rpm'ye ulaşır.

Parçadan parçaya arama süresi tipik olarak 3,5 ila 5 milisaniyedir ve en hızlı modeller 0,6 ila 1 milisaniye olabilir. Parçadan parçaya atlama, bir disk aygıtındaki bir dizi rastgele okuma/yazma işleminde en uzun süren süreçtir. Gösterge, sürücüleri karşılaştırırken koşullu bir performans değerlendirmesi için kullanılır farklı modeller ve üreticiler.

Kafa gecikme süresi, kafaların istenen parçaya konumlandırıldığı andan okuma/yazma işleminin başlamasına kadar geçen süredir. Göstergeye dahil olan dahili bir teknik göstergedir - pistten piste geçiş süresi.

Kurulum süresi veya arama süresi, cihazın okuma / yazma kafalarını keyfi bir konumdan istenen silindire hareket ettirmesi için geçen süredir.

Ortalama arama süresi, genellikle ortalama konumlandırma süresi olarak adlandırılan, farklı silindirler üzerinde çok sayıda konumlandırma işleminin ortalama sonucudur. Ortalama arama süresi, kayıt yoğunluğu arttıkça ve yüzey sayısı arttıkça artan depolama kapasitesi ile azalma eğilimindedir. 540MB sürücüler için en tipik değerler 10 ila 13 arasındadır ve gigabayt üzerindeki sürücüler için 7 ila 10 milisaniye arasındadır. Ortalama arama süresi, sürücüleri karşılaştırırken kullanılan sürücülerin performansını değerlendirmek için en önemli ölçütlerden biridir.

Gecikme, istenen sektörün başa geçmesi için gereken süredir, ortalama gösterge, çok sayıda test geçişinin ortalaması olarak elde edilen ortalama gecikme süresidir. Gerekli silindir üzerinde kafalar sakinleştikten sonra, kontrolör gerekli sektörü arar. Bu durumda, başlığın altından geçen hat üzerindeki her bir sektörün adres tanımlayıcıları sırayla okunur. İdeal olarak, performans açısından, istenen sektör hemen başın altında görünecek, kötü bir durumda, bu sektörün başın altından "geçtiği" ortaya çıkacak ve sakinleşme sürecinin sonuna kadar, okuma/yazma işlemini tamamlamak için diskin tam devrini beklemek gerekecek... 540 megabayt ila 1 gigabayt hacimli sürücüler için bu süre yaklaşık 5,6 ve gigabayt üzerindeki sürücüler için - 4,2 milisaniye veya daha az.

Erişim süresi, kafa kurulumu ve sektör beklemesi için harcanan toplam süredir. Ayrıca, en uzun kafaların kurulum süresidir.

Ortalama erişim süresi - denetleyiciden bir okuma/yazma işlemi talebinin alınmasından işlemin fiziksel olarak yürütülmesine kadar geçen süre - ortalama arama süresinin ve ortalama gecikme süresinin eklenmesinin sonucu. Ortalama erişim süresi, veri depolamanın nasıl organize edildiğine ve okuma/yazma kafalarının gerekli parçaya ne kadar hızlı konumlandırıldığına bağlıdır. Ortalama erişim süresi, çok sayıda test geçişinin ortalamasıdır ve genellikle 10 ila 18 milisaniye arasında değişir ve farklı üreticilerin sürücülerinin hızlarını karşılaştırırken temel gösterge olarak kullanılır.

Veri aktarım hızı olarak da adlandırılan veri aktarım hızı, kafalar yerine oturduktan sonra verilerin diskten okunma veya diske yazılma hızını belirler. Saniyede megabayt (MBps) veya saniyede megabit (Mbps) olarak ölçülür ve denetleyici ile arabirimin bir özelliğidir. İki tür baud hızı vardır - harici ve dahili. Veri aktarım hızı da sürücü performansının ana göstergelerinden biridir ve bunu değerlendirmek ve farklı model ve üreticilerin sürücülerini karşılaştırmak için kullanılır.

Harici veri aktarım hızı (burst veri aktarım hızı), verilerin sürücüde bulunan ara bellekten bilgisayarın RAM'ine okunma hızını gösterir. Şu anda, EIDE veya Fast ATA arabirimlerine sahip sürücüler genellikle saniyede 11,1 ila 16,6 megabayt arasında bir harici veri aktarım hızına sahiptir ve SCSI-2 arabirimli sürücüler için bu parametre, saniyede 10 ila 40 megabayt arasında değişir.

Dahili aktarım hızı (veya sürekli aktarım hızı), kafalar ve sürücü denetleyicisi arasındaki veri aktarım hızını yansıtır ve ara belleğin kullanılmadığı veya etkilenmediği durumlarda (örneğin, büyük bir grafik veya video dosyası). Dahili baud hızı, büyük ölçüde iş mili hızına bağlıdır.

Denetleyicinin önbellek arabelleğinin boyutu (dahili nakit boyutu). Sürücüde yerleşik olan arabellek, proaktif önbelleğe alma işlevini yerine getirir ve bilgisayarın diski ile RAM'i arasındaki büyük performans farkını düzeltmek için tasarlanmıştır. Sürücüler, 128.256 ve 512 KB arabellekleri ile mevcuttur. Arabellek boyutu ne kadar büyük olursa, rastgele bir "uzun" okuma/yazma için potansiyel performans o kadar yüksek olur. Ayrıca, daha geniş bir arabellek, ilk olarak, büyük sıralı (sıralı olarak disklere yazılan) verilerle çalışırken ve ikinci olarak, çoklu görev ağlarında olduğu gibi, birçok uygulama veya kullanıcı diske aynı anda eriştiğinde, disk alt sisteminin performansında bir artış sağlar. işletim sistemleri....

Ortalama güç tüketimi (kapasite). Güçlü bir araya geldiğinde masaüstü bilgisayarlar tüm cihazları tarafından tüketilen güç dikkate alınır. Modern sabit diskler 5 ila 15 watt tüketir, bu oldukça kabul edilebilir bir durumdur, ancak diğer her şey eşit olduğunda daha düşük güç tüketimine sahip diskler daha çekici görünmektedir. Bu sadece enerji tasarrufu için değil, aynı zamanda güvenilirlik için de geçerlidir, çünkü daha güçlü depolama aygıtları, fazla enerjiyi ısı şeklinde yayar ve çok ısınır. Ve bildiğiniz gibi, değişen özelliklerle ilgili sorunlar manyetik ortam doğrudan sıcaklıklarına ve malzemenin genleşme / büzülme katsayısına bağlıdır.

Gürültü seviyesi elbette ergonomik bir göstergedir. Bununla birlikte, aynı zamanda mekanik tasarımın dengesinin bir göstergesidir, çünkü Çıtırtı şeklindeki gürültü, kademeli veya doğrusal bir mekanizmanın konumlandırıcısının grev sesinden başka bir şey değildir ve hatta mikro şoklar ve titreşimler bile sürücüler için çok istenmeyen ve daha hızlı aşınmalarına neden olur.

Fiziksel ve mantıksal depolama kapasitesi. Sabit disk ortamı, disketlerin aksine, değiştirilemeyen sabit sayıda parçaya ve sektöre sahiptir. Bu sayılar, cihazın model tipi ve üreticisi tarafından belirlenir. Bu nedenle, sabit disklerin fiziksel hacmi başlangıçta belirlenir ve hizmet bilgilerinin kapladığı hacimden (parçalara ve sektörlere göre disk düzeni) ve kullanıcı verileri için mevcut olan birimden oluşur. Bir sabit diskin fiziksel hacmi ayrıca arabirim türüne, veri kodlama yöntemine, kullanılan fiziksel biçime vb. bağlıdır. Sürücü üreticileri, ondalık sisteme dayalı olarak, disklerin boyutunu milyonlarca bayt olarak belirtir. megabayt 1.000.000 bayt içerir. Bununla birlikte, yazılım ondalık sayılarla değil, bir kilobaytın 1000 bayt değil 1024 bayt içerdiğini varsayarak ikili sistemlerle çalışır. Hesaplama sistemlerindeki bu tür basit anlaşmazlıklar, açıklamada verilen sürücü hacminin tahmininde tutarsızlıklara yol açar ve - çeşitli yazılım testleri tarafından verilir.

...

benzer belgeler

Sabit disk (sabit disk): genel kavram, amaç, yapı. Disklere bakım yapmak için temel işlemler. Diski biçimlendirme işlemi. Diskte ortaya çıkan mantıksal ve fiziksel kusurlar ve bunların giderilmesi için yöntemler. Sabit sürücüyü birleştirme ve temizleme.

sunum 23.10.2013 tarihinde eklendi


Çoğu disk sürücüsünün içindekiler. Sabit manyetik diski (sabit sürücü) biçimlendirme. Disk sürücülerinin fiziksel mimarisi ve mantıksal yapısı. Dosya sistemi işlevleri. Sabit sürücülerin fiziksel ve mantıksal parametreleri.

özet, 19/02/2011 eklendi


Bir bilgisayarda bilgi depolamak için en önemli ortam olarak manyetik sürücüler. Manyetik depolama cihazlarının çeşitleri, tasarımı ve işleyişi. Manyetik ortam: disket, flash bellek, süper disk. Kompakt diskler ve evrensel dijital diskler, biçimleri.

özet, 23/04/2011 eklendi


Sabit disk üreticileri ve sınıflandırılması. Sabit sürücüdeki kayıt yoğunluğunu artırma. Disk dizileri, RAID sistemlerinin uygulanmasının bazı yönleri. Dosya sistemleri FAT 16, FAT 32, NTFS. Yerleşik şifrelemeye sahip diskler. Sabit sürücüyü biçimlendirme.

kitap eklendi 09/10/2013


Kişisel bilgisayarların sabit disk sürücülerinin çalışma prensibinin analizi. Kağıt, kartondan yapılmış bir kart şeklinde bilgi taşıyıcı olarak delikli bir kart. Dosya sisteminin ana işlevleri. RAID dizilerinden bilgi kurtarma yöntemleri.

tez, eklendi 12/15/2012


Disket sürücü. Çıkarılabilir medya. Disket sürücü aygıtı. Tek silindirde kayıtlı bilgilere erişim. Özellikler disketler. Sabit disk sürücüleri ve cihazları.

sunum 13/08/2013 eklendi


Disket ve sabit disk sürücülerinin özelliklerinin karşılaştırmalı analizi ve değerlendirilmesi. Fiziksel cihaz, bilgi kaydının organizasyonu. Verilerin, bağdaştırıcıların ve arayüzlerin fiziksel ve mantıksal organizasyonu. Gelişmiş üretim teknolojileri.

tez, 16/04/2014 eklendi


Sabit manyetik disklerdeki depolama aygıtları. Sabit sürücülerin aygıtı. Sabit disk arayüzleri. ATA arayüzü, Seri ATA. Sabit disk sürücülerinin performansını test etme. Seri ATA ve IDE sürücülerinin karşılaştırmalı analizi.

sunum eklendi 12/11/2013


Çoğu bilgisayarda birincil depolama ortamı olarak bir sabit disk sürücüsü. Cihaz yapısı. Elektronik birimi. Yerleşik denetleyicilere sahip disklerin geometrisinin özellikleri. Bellek adresleme. Arayüz türleri. Geliştirme eğilimleri.

sunum 20.11.2013 tarihinde eklendi


Ana depolama aygıtı olarak sabit disk. Dış ve dış mekanın temel özellikleri ve genel görünümü dahili disk... Arayüz, kapasite, fiziksel boyut, iş mili hızı ve veri iletimi. Sabit sürücülerin kurulumu ve bakımı.

İyi çalışmalarınızı bilgi tabanına gönderin basittir. Aşağıdaki formu kullanın

Öğrenciler, yüksek lisans öğrencileri, bilgi tabanını çalışmalarında ve çalışmalarında kullanan genç bilim adamları size çok minnettar olacaktır.

http://www.allbest.ru/ adresinde yayınlandı

İçindekiler

• Tanıtım
• 1.2 Flotasyon şirketinin çalışması
• 1.4 Disket sürücüleri için adaptörler
• 2.2 HDD özellikleri
• 2.3 HDD'deki verilerin fiziksel organizasyonu
• 2.4 HDD'deki verilerin mantıksal organizasyonu
• 2.5 HDD arayüzleri
• 2.6 Sabit disk sürücülerinin üretimi için gelişmiş teknolojiler
• 2.7 HDD ve HDD'nin karşılaştırmalı analizi.
• Çözüm
• Sözlük
• Kullanılan kısaltmaların listesi
• bibliyografya
• Uygulamalar

Tanıtım

V Endüstriyel depolama ortamı, farklı çalışma ilkelerine, fiziksel ve teknik performans özelliklerine sahip bir dizi depolama aygıtını temsil eder. Depolama ortamı, bilgileri depolamak için kullanılan maddi bir nesnedir.Depolama ortamı, verilerin kaydedilmesini, depolanmasını ve okunmasını kontrol eden mekanik bir cihazdır. Disket sürücüler ve sabit sürücüler arasında bir ayrım yapılır. Bilgi depolama cihazlarının ana özelliği ve amacı, depolanması ve çoğaltılmasıdır. Bellek aygıtları genellikle çalışma ilkeleri, operasyonel, teknik, fiziksel, yazılım ve diğer özellikleriyle bağlantılı olarak türlere ve kategorilere ayrılır. Bu nedenle, örneğin, çalışma ilkelerine göre, aşağıdaki cihaz türleri ayırt edilir: elektronik, manyetik, optik ve karışık - manyeto-optik. Her cihaz türü, dijital bilgilerin depolanması, çoğaltılması ve kaydedilmesi için ilgili bir teknoloji temelinde düzenlenir. Bu nedenle, bilgi taşıyıcısının türü ve teknik performansı ile bağlantılı olarak, bunlar ayırt edilir: elektronik, disk ve teyp cihazları. Ayrıca, son eleme çalışmamda, disk depolama ortamına ve özellikle sabit ve disket sürücülerinin yeteneklerinin karşılaştırmalı bir analizine ve değerlendirmesine odaklanacağım.

Disket ve sabit disk sürücüleri (bundan böyle sırasıyla disket sürücüleri ve sabit disk sürücüleri olarak anılacaktır) harici sürücüler veya harici bellektir. Harici bellek, harici aygıtları ifade eder kişisel bilgisayar(bundan böyle PC olarak anılacaktır), döngüler kullanılarak bağlanır anakart bilgisayar ve sorunları çözmek için gerekli olabilecek herhangi bir bilginin uzun süreli depolanması için kullanılır (Şekil 1. Ek 1). özellikle, harici bellek tüm bilgisayar yazılımları saklanır. Harici bellek, çok çeşitli depolama aygıtları içerir, ancak hemen hemen her bilgisayarda bulunan en yaygın depolama aygıtları, sabit disk sürücüleri (HDD) ve disket sürücüleridir (HD). Bilgilerin kaydedilmesi, saklanması ve okunması, manyetik ve optik olmak üzere iki fiziksel ilkeye dayanmaktadır. Disket sürücüsü ve sabit disk sürücüsü manyetik prensibi kullanır. Manyetik yöntemle, manyetik kafalar kullanılarak manyetik bir ortama (ferromanyetik vernikle kaplanmış bir disk) bilgi kaydedilir.

Kayıt sırasında, yumuşak bir manyetik malzeme çekirdeğine (düşük kalıcı mıknatıslanma) sahip bir kafa, sert manyetik taşıyıcının manyetik tabakası boyunca hareket eder (yüksek kalıcı mıknatıslanma). Elektrik darbeleri, kafada, taşıyıcının elemanlarını sırayla manyetize eden (1) veya manyetize etmeyen (O) bir manyetik alan oluşturur. Bilgi okurken, taşıyıcının manyetize edilmiş kısımları manyetik kafada bir akım darbesine neden olur (elektromanyetik indüksiyon olgusu). Disk manyetik cihazların ana özelliği, fiziksel ve mantıksal dijital bilgi kodlamasını kullanarak eş merkezli kapalı yollar üzerinde bir ortamdaki bilgileri kaydetmektir. Düz disk ortamı, okuma / yazma işlemi sırasında döner, bu da tüm eşmerkezli yolun bakımını sağlar, okuma ve yazma, ortamın yarıçapı boyunca bir izden diğerine konumlandırılan manyetik okuma / yazma kafaları kullanılarak gerçekleştirilir. Disket sürücüsünü ve sabit disk sürücüsünü bir PC'ye bağlamak için adaptör veya denetleyici adı verilen özel cihazlar kullanılır. Bu aygıtlar bilgisayarın sistem veri yolu konektörüne takılır ve disket sürücüsü ve sabit disk sürücüsü özel kablolar kullanılarak bunlara bağlanır.

Aşağıdaki bölümlerde IBM PC/XT, IBM PC/AT gibi ve bunlarla uyumlu PC'lerdeki disket sürücülerin ve sabit sürücülerin işleyişi anlatılmaktadır.

Sabit disk sürücüsü

Disket sürücüsünün ve sabit disk sürücüsünün amacı, büyük miktarda bilgi depolamak, kaydetmek ve ayrıca istek üzerine rasgele erişimli belleğe depolanan bilgileri vermektir. Bildiğiniz gibi, ilk bilgisayarlar (elektronik bilgisayarlar) tek görevliydi, yani yalnızca bir sorunu çözmek için programlandı ve oluşturuldu, örneğin nükleer reaksiyonları veya füze yörüngelerini hesaplamak için. Bunlar lambalar ve yarı iletkenler üzerindeki bilgisayarlardı, ancak teknolojinin gelişmesiyle, programın delikli kartlar kullanılarak ayarlandığı programlanabilir makineler ortaya çıktı, ancak tüm bu makinelerin bir hafıza cihazı yoktu, yani sadece bilgi aldı, işlendi ve çoğaltıldı, ancak saklamadı. ... Ancak bilgisayar teknolojisinin, özellikle kişisel bilgisayarların gelişmesiyle birlikte bilgi depolama cihazlarına ihtiyaç duyulmuştur. Bu zaman zarfında (70'lerin başında), kişisel bilgisayarın ortaya çıkmasıyla birlikte, depolama cihazları kavramı ortaya çıktı. Başlangıçta bunlar bir işletim sistemi içeren disket sürücülerdi, yani. Şu şekilde çalıştılar: bilgisayar başlatıldığında, işletim sisteminin bilgisayarın RAM'ine yüklendiği disket sürücüsüne bir disket yerleştirildi ve ardından kullanıcı programları başlatabilir ve onlarla çalışabilir. Bu, MS DOS gibi erken işletim sistemleri için yeterliydi, ancak çok uygun değildi, çünkü Disketler bugüne kadar güvenilirlik açısından farklılık göstermiyor, bu nedenle çözüm, sabit manyetik disklerde sürücülerin oluşturulması olarak ortaya çıktı. Sürücülerde okuma ve yazma yöntemi aynıdır - manyetik alanlar kullanmak, ancak bu ilkenin bir sabit disk sürücüsü yardımıyla uygulanmasının daha başarılı olduğu ortaya çıktı, çünkü manyetik sabit diskler farklı b Ö daha büyük hacim ve güvenilirlik, bu nedenle bu sürücü 80'lerin başında bir bilgisayarın ana belleği haline geldi ve bir disket sürücüsünden birkaç kat daha büyük bir hacme ulaştı. Daha sonra, Windows ailesinin işletim sistemlerinin (3.1 ve 3.11 sürümleri) ortaya çıkmasıyla birlikte, disketler, sonunda sabit disk sürücüsünü ana bellek olarak belirleyen, programların ve işletim sistemlerinin üzerinde bulunduğu işletim sistemlerinin depolanmasını ve operasyonel yüklenmesini sağlayamadı. yazılmaya başlandı ve bu güne kadar bunu yapıyorlar. ... Disket sürücülerin yanında ne oldu? Bilgisayarlar arasında bilgi aktarma aracı olarak kullanılmaya başlandı, tk. HDD'ler aynı amaç için uygun değildi, daha fazla belleğe ve okuma / yazma hızına sahip olmalarına rağmen, sistem biriminin içinde bulunurlar ve çıkarmak veya bağlanmak için bilgisayarı kapatmanız gerekir. Disketler, 90'ların ortalarına kadar kişisel bilgisayarlar arasında bilgi alışverişinde bulunmanın pratik olarak tek operasyonel yolu olarak kaldı ve şimdi Batı ülkelerinde, DVD ve SD-RW sürücülerinin yanı sıra bilgisayarları bir ağa bağlamanın yanı sıra her yerde reddediyorlar. disket kullanmak (çoğu ofis bilgisayarları ile kombine yerel bölge ağları artık disket sürücüleri ile donatılmamıştır), ancak BDT'de günümüzde bilgisayarlaşmanın gelişme derecesi, verimlilikleri ve her yerde bulunmaları nedeniyle disket sürücülerini terk etmek imkansız olacak şekildedir, bu da devam eden disket hacmi tarafından onaylanmaktadır. disk satışı.

Tarihsel olarak, her iki sürücü de PC mimarisi açısından neredeyse ayırt edilemezdi, ancak Ö Bugüne kadar, modern bir bilgisayarın ana depolama aygıtı olan sabit disk sürücüleri daha da geliştirildi. İlk aşamalarda, çalışma hızı ve disket sürücüsünde ve sabit disk sürücüsünde depolanan bilgi miktarı pratik olarak farklı değildi. bu, bellek tahsisi ve dosya sistemi tarafından belirlendi ve fiziksel olarak bellek miktarı 512 KB'yi aşamadı. Ancak FAT 16 ve FAT 32 dosya sistemlerinin ve özellikle NTFS'nin ortaya çıkmasıyla, ilk sabit diskler megabayt cinsinden ölçülürken, sabit disklerin kapasitesini binlerce kez artırmaya izin verdi, ancak şimdi değerleri onlarca ulaştı, hatta yüzlerce gigabayt. Disketler ise 5,25 inçlik disketlerden (artık uzun süredir kullanılmayan 8 inçlik disketler de vardı) 3,5 inç'e (artık PC kullanıcıları arasında en yaygın olan), disketlere, kaydedilen bilgi miktarına evrim geçirmiştir. 720 KB'den 2.88 MB'ye kadar olan, bu nedenle bugün hiç kimsenin onları sabit disk sürücülerine bir alternatif olarak görmediği açıktır, ancak modern bilgisayar donanımı üreticilerinin bile onları reddedemeyeceği için kendi nişlerine de sahiptirler. özellikle disket pazarında önemli bir yere sahip olan SONY şirketi ve disket sürücüsü üreticisi SAMSUNG tarafından bu tür açıklamalar bir kereden fazla yapılmıştır. Neden en son bilgisayar konfigürasyonları bile disket sürücüleri içeriyor? Cevap basit, üreticiler disket sürücülerini reddedemezler, çünkü küçük, genellikle metin dosyalarını (Word, Excel) aktarma hızı açısından, disketler öndedir ve birçok kullanıcının daha gelişmiş dosya aktarım yöntemleriyle donatılmamış eski bilgisayar modellerine sahip olduğunu düşünürsek (örneğin, CD-RW sürücüleri veya ağa bağlı değildir), ancak elektronik daktilolar gibi çalışırlar, yakın gelecekte disket sürücüsünü tamamen terk etmenin mümkün olmayacağı açıktır. Yukarıdan da anlaşılacağı gibi, bu sürücülerin bugün nasıl farklı olduğu, gelişimleri ve beklentileri, güvenilirlikleri ve disket sürücüsünü terk etmeye değip değmeyeceği sorusu ortaya çıkıyor.

Çalışmamın amacı, HDD ve HDD özelliklerinin karşılaştırmalı bir analizi ve değerlendirilmesidir. Belirlenen hedeften çözülmesi gereken görevler:

1) HDD ve HDD'nin fiziksel yapısını, çalışmalarını düşünün;

2) Özelliklerini belirleyin ve değerlendirin;

3) Gelecek vaat eden disket ve sabit disk teknolojilerini düşünün;

4) HDD ve HDD'nin karşılaştırmalı bir analizini yapın.

Yukarıdakilere dayanan çalışmanın alaka düzeyi şüphesizdir. Çalışmanın pratik önemi, sunulan bilgilere dayanarak, sürücüler arasında bir analiz yapmanın ve en uygun olanı seçmenin bu konuda çok az şey olması ve sistematize edilmemiş olması gerçeğinde yatmaktadır.

1) Nihai yeterlik çalışmasının konusuyla ilgili mevcut literatür seçilmiş ve analiz edilmiştir;

2) İşin amacından verilen görevler çözüldü;

1. Disket sürücüleri

Disket sürücülerinin çeşitli türleri vardır, bunlar iki bölümden oluşur - bir disket sürücüsü ve bir disket (bilgi taşıyıcı). En yaygın cihazlar 203mm (8 ") 133mm (5.25") ve 89mm (3.5 ") ortam çapına sahiptir. Manyetik diskin tarafı. Bu disketlere çift taraflı denir. Daha önce, bazı PC modellerinde tek taraflı kullanılır. taraflı disketler Bazı ithal disketlerdeki çalışma yüzeylerinin sayısını belirtmek için kısaltmayı görebilirsiniz: SS - Tek Taraflı (tek taraflı disket), DS - Çift Taraflı (çift taraflı disket).

Disket sürücülerinin ortaya çıkışından bu yana, küçük bilgisayarlar için rastgele erişimli yığın depolama ortamı olarak hızla popülerlik kazanmıştır. Bu olağanüstü büyümenin nedenlerinden biri, bu süre zarfında disketin kapasitesinin 10 kattan fazla artmasıydı. Bu artışın yaklaşık %40'ı, iz yoğunluğunu iki katına çıkaran ve diskin her iki tarafında kayıt yapmaya geçiş yapan disk sürücüsündeki mekanik iyileştirmelerin sonucuydu. Ancak kalan %60, diskin çalışma yüzeyinin daha verimli kullanılmasına izin veren çeşitli veri kodlama yöntemlerinin tanıtılmasının bir sonucudur.

1.1 Disket sürücüsünün fiziksel yapısı

Disket aygıtı (Şekil 2 Ek 1) bir disket içerir (disketlere disket denir çünkü koruyucu zarfın içinde bulunan plastik disk gerçekten bükülür, bu nedenle koruyucu zarf sert plastikten yapılmıştır.), Beş ana sistem ( tahrik mekanizması, konumlandırma mekanizması, merkezleme ve sabitleme mekanizması, kontrol ve izleme sistemi, kayıt ve okuma sistemi) ve üç özel sensör. Disk, veri depolama sağlayan özel bir manyetik tabaka ile üstte kaplanmıştır. Bilgi, eşmerkezli daireler olan izler boyunca diskin her iki tarafına kaydedilir. Her parça sektörlere ayrılmıştır. Disketin merkezi deliği, sabit bir hızda dönen kesik konik bir mil miline (göbek) yerleştirilir. Kaset oval şekilli bir pencereye sahiptir - kafa açıklığı radyal yönde uzar. Bu delikten manyetik kafa diske bastırılır, yüzeyinde gerekli yerlerde kayıt yapılır - bir temas yöntemiyle veri okunur. Kasetin yuvalarında hareket eden manyetik kafa, verilerin eşmerkezli daireler - izler üzerindeki bir bit dizisi aracılığıyla bir dizi bit şeklinde kaydedilmesine izin verir. Baş pencereye göre simetrik olarak yerleştirilmiş kasetin kenarındaki iki küçük oyuk, disket sürücüsünde konumlandırılmasını ve sabitlenmesini sağlar. Kasetin sağında, kaydetmeyi ve kasıtsız silmeyi yasaklayan özel bir opak şeritle kapatılmış dikdörtgen bir kesik vardır. Disket sürücüsü, bu kesintinin varlığını algılayan özel bir sensöre sahiptir.

Veri kaydının yoğunluğu, yüzeydeki izlerin yoğunluğuna bağlıdır, yani. diskin yüzeyindeki iz sayısı ve iz boyunca bilgi kaydı yoğunluğu. Manyetik okuma/yazma kafalarının ortama erişimi, disket kasası üzerindeki kayar metal bir kapak vasıtasıyla gerçekleştirilir. Sürücüye bir disket takıldığında, kanat otomatik olarak kayar. Disketin tasarımında, sürücüye yanlış yerleştirilmesini önlemek için bir anahtar (kasanın kesilmiş köşesi) bulunur. Disketin altında bir yazmaya karşı koruma aygıtı bulunur. Disket üzerinde yoğunluk parametrelerini tanımlamak için sol tarafta kare bir delik bulunmaktadır.

Diskin bilgi kaydetme / okuma amaçlı kullanışlı yüzeyi, belirli bir aralıkta bulunan bir dizi parçadır. Parça sayısını (N), sektör sayısını (M) ve bir sektörün boyutunu (S) bilerek, disketin boyutunu (V) hesaplayabilirsiniz:

V = 2 * N * M * S

133 mm disketlerde 40 veya 80 parça vardır. Parça numaralandırması dıştan başlar (iz hattı) ve son iç kısımda biter. 00 yolunun konumu, özel bir fotoelektrik sensör kullanılarak sürücüde belirlenir. Parçanın kendisi ayrı sektörlere ayrılmıştır. 133 mm'lik bir disket, iz başına tipik olarak 8, 9 veya 16 sektöre sahiptir. Sektörün bilgi kapasitesi 128, 256, 512 veya 1024 bayttır. Kayıt bölümlerinin başlangıcı, disk ve kasette bulunan özel yuvarlak indeks deliği ile belirlenir. İndeks deliği kasetteki ilgili deliğin altında döndüğünde, başka bir özel fotoelektrik sensör, parçanın başlangıç ​​konumunu algılayan kısa bir elektrik sinyali üretir. 3.5 "sürücüler, iz başına 9 veya 18 sektöre sahip 512 bayt çift taraflı disketlerle çalışır. Tipik olarak, bir disk 80 iz kullanır.

Parçalar ve sektörler, satın alındığında genellikle diskin yüzeyine uygulanmaz. Bu durumda, diski veri kaydı için hazırlamanız gerekir, yani. biçim. Bunun için sistem yazılımına diski biçimlendiren özel bir program dahildir. Biçimlendirme, bir diski parçalara ve sektörlere ayırma işlemidir. Disket sürücüsü, doğrudan erişimli sürücüler grubuna aittir ve sistem biriminin içine kurulur (Şekil 3 Ek 1). Disk sürücünün içine yerleştirilir ve ilgili program ona eriştiğinde okuma/yazma kafası istenilen yere ayarlanır. Bir tahrik motoru, diski koruyucu manşon içinde döndürür. Dönme hızı ne kadar yüksek olursa, bilgi o kadar hızlı okunur, bu da bilgi alışverişinin hızının arttığı anlamına gelir. İkinci motor, okuma / yazma kafalarını disk yüzeyi üzerinde hareket ettirir ve harici belleğin başka bir özelliğini - bilgi erişim süresini - belirler. Tipik bir disket sürücü mekanizması, bir disk dönen DC mikromotor ve bir mil içerir. Tipik olarak dönüş hızı dakikada 300 veya 360 devirdir (rpm). Diskin istenilen hızda dönmesi servo sistem tarafından sağlanmaktadır.

Konumlandırma sistemi, manyetik kafayı medyanın yüzeyindeki belirli bir iz üzerinde tam olarak konumlandırmak için kullanılır. Taşıyıcının manyetik bir kafa ile radyal yönde hareketi, ikincisine bir darbe voltajı uygulandığında bir kademeli motorun birincil iletimi kullanılarak gerçekleştirilir.

Merkezleme ve sabitleme mekanizması, bir kasa kilidi kullanarak disketin sabitlenmesini ve hassas şekilde merkezlenmesini sağlar.

Okuma/yazma sisteminin mekanik kısmı, hareketli bir kızak üzerine yerleştirilmiş kafa presleme cihazlarına sahip manyetik kafalardan oluşmaktadır. Sıkıştırma cihazları mekanik olarak disketi kafaya bastırır. Bir solenoid kullanarak kafa diskete bastırıldığında bir seçenek mümkündür.

Kontrol ve izleme sistemi, sürücünün ayrı mekanik birimlerini, yazma / okuma sürecini ve disket sürücü adaptörüyle iletişimi yönetir ve izler. Genellikle, profesyonel bir bilgisayarda, bir adaptöre birkaç disket sürücüsü bağlanabilir.

Belirli disket sürücülerini bağlamak için mikro anahtarlar kullanılır. Kontrol ve kontrol mantık devreleri, disket sürücüsünün çalışma durumlarının özellikleri hakkında bilgi toplamak ve uygun mesajları vermek için kullanılır.

Konumlandırma sisteminin elektronik devreleri, gerekli ize göre manyetik bir kafa ile hareketli arabanın zaman açısından en uygun şekilde konumlandırılmasını sağlar.

Motorları kontrol etmek için, motorlara sağlanan sinyalleri düzenlemek ve yükseltmek için elektronik devreler kullanılır: adımlama (taşıyıcıyı sürmek için) ve doğru akım (bir disketi sürmek için). Kayıt yükselticileri, manyetik kafalara sağlanan kayıt sinyallerini yükseltmek için tasarlanmıştır ve okuma yükselticileri, manyetik kafa tarafından okunan sinyalleri yükseltmek ve bunları daha sonraki işlemlere hazırlamak için kullanılır.

Koruyucu disk zarfı, bir veri erişim alanına ve diskin dönmesini sağlamak için diski sürücü içindeki bir brakete sabitleyen bir araca sahiptir. Bilgisayar, sürücüye takılan diske atıfta bulunmak için özel adlar kullanır. Kural olarak, üç inçlik bir diskten bilgi okumak için bir sürücü, iki nokta üst üste A: içeren bir Latin harfi ve 5 inç veya ikinci üç inçlik bir disk için - bir Latin harfi şeklinde adlandırılır. iki nokta üst üste B ile:. Harften sonra iki nokta üst üste işaretinin bulunması, bilgisayarın bir sürücü harfi ile bir sürücü harfini ayırt etmesini sağlar.

Disklerle çalışma kuralları, diskin yüzeyine elinizle dokunmamanızı, diskleri güçlü bir manyetik alanın yakınında tutmamanızı ve ısıya maruz bırakmamanızı önerir. Ve elbette, disk arızası durumunda bunun bir kopyasını çıkarmak en iyisidir.

1.2 Flotasyon şirketinin çalışması

Sürücünün ana dahili elemanları, disket çerçevesi, iş mili motoru, sürücülü ana ünite ve elektronik karttır.

Mil motoru, 300 rpm sabit dönüş hızına sahip düz çok kutuplu bir motordur. Kafa bloğunun tahrik motoru, sonsuz, dişli veya kayış tahrikli bir kademelidir.

Bir disketin özelliklerini belirlemek için, elektronik karta disk sürücüsünün ön ucuna yakın bir yerde üç mekanik basınç sensörü kurulur: ikisi - koruma ve kayıt yoğunluğu delikleri altında ve üçüncü - yoğunluk sensörünün arkasında - belirlemek için disketi indirme anı. Yuvaya yerleştirilen disket, koruyucu perdenin yerinden çıktığı disket çerçevesinin içine girer ve çerçevenin kendisi durdurucudan çıkarılır ve aşağı indirilir - disketin metal halkası mil motor şaftı üzerinde bulunur ve disketin alt yüzeyi - alt kafada (yan 0 ). Aynı zamanda, bir yayın etkisi altında disketin üst tarafına bastırılan üst kafa serbest bırakılır. Çoğu sürücüde, kafaların disketin yüzeylerine gözle görülür bir darbe vurması nedeniyle çerçeve indirme hızı hiçbir şekilde sınırlı değildir ve bu, güvenilir çalışmalarını büyük ölçüde azaltır. Bazı sürücü modelleri (Teac, Panasonic, ALPS), çerçevenin düzgün bir şekilde indirilmesi için bir mikro kaldırma geciktirici sağlar. Mikro kaldırma olmadan sürücülerdeki disketlerin ve kafaların ömrünü uzatmak için, diski yerleştirirken disk sürücü düğmesini parmağınızla tutmanız ve çerçevenin çok ani düşmesini önlemeniz önerilir. Mil motorunun şaftında, motorun dönüşünün başlangıcında diskin diskini sıkıca yakalayan ve aynı zamanda şaft üzerinde merkezleyen manyetik kilitli bir halka vardır. Çoğu sürücü modelinde, disket indirme sensöründen gelen sinyal, kavramak ve ortalamak için motorun kısa bir süre çalışmasına neden olur.

Sürücü, çift tellerin sinyal ve tek tellerin ortak olduğu 34 telli bir kablo kullanılarak kontrolöre bağlanır. Arabirimin genel sürümü, denetleyiciye dört sürücüye kadar bağlantı sağlar, IBM PC sürümü - iki adede kadar. Genelde sürücüler birbirine tamamen paralel bağlanır ve sürücü numarası (0.3) elektronik kart üzerinde jumper'larla ayarlanır; IBM PC sürümünde, her iki sürücü de 1 olarak numaralandırılmıştır, ancak bunlar, seçim sinyallerinin (kablolar 10-16) iki sürücünün konektörleri arasında ters çevrildiği bir kablo kullanılarak bağlanır. Bazen, sürücü konektöründe pim 6 çıkarılır, bu durumda bu durumda mekanik bir anahtar rolü oynar. Sürücü arabirimi oldukça basittir ve bir aygıt seçme (genel olarak dört aygıt, IBM PC sürümü için iki aygıt), motoru çalıştırma, kafaları bir adım hareket ettirme, açma ve yazma, veri okuma/yazma ve bilgisayardan gelen bilgi sinyallerini içerir. sürücü - yolun başlangıcı, kafaları sıfıra (dış) ize ayarlamanın bir işareti, sensörlerden gelen sinyaller, vb. Bilgi kodlama, parça ve sektör arama, senkronizasyon, hata düzeltme ile ilgili tüm çalışmalar kontrolör tarafından gerçekleştirilir.

1.3 Disket sürücü bilgilerini kaydetme yöntemleri ve organizasyonu

Disket sürücü denetleyicisinde, veriler ikili kodda işlenir ve sıralı kodda disket sürücüsüne iletilir. Disket sürücüde kullanılan üç ana kayıt yöntemi vardır:

· Frekans modülasyonu yöntemi;

· Değiştirilmiş özel modülasyon (MFM) yöntemi;

· Mıknatıslanma RLL geçişleri arasında sınırlı mesafe ile kodlama yöntemi.

Bir disketteki kullanıcı verileri, ayrı alanları numaralandırmak, birbirinden ayırmak, bilgi kontrolü vb. için gerekli hizmet bilgileriyle birlikte bulunur.

Disket sürücüsü, disket sürücü şemasını ve bağdaştırıcıları birleştirmeye izin veren standart bilgi biçimlerini kullanır. Bir diskete kaydedilen tüm bilgiler sektörlere ayrılmıştır. İz başına maksimum sektör sayısı, bilgisayarın işletim sistemi tarafından belirlenir. Sektörlerin konumu, INDEX sinyali tarafından belirlenen, yolun fiziksel başlangıcından başlayarak 1'den M'ye kadar numaralandırılmıştır. Kayıt sektörlerinin sayısına göre parça sayısının ürünü, disketin bilgi kapasitesini belirlemenizi sağlar. Her sektör iki alan içerir: bir havai alan ve bir kullanıcı veri alanı. Hizmet bilgisi, bu sektörü diğerlerinden ayırt etmenizi sağlayan bir sektör tanımlayıcıdır. Birkaç farklı parça içerir:

1) adres işareti (etiket) - verilerden farklı olan özel bir kod; sektörün başlangıcını ve hizmet bilgisini gösterir (yazma modunda görünmeyen saat darbelerinin belirli bit kalıpları uygulanır);

2) bu sektörün bulunduğu yolun sıra numarasının kodunu içeren yolun numarası;

3) disketin karşılık gelen taraflarında bulunan iki manyetik kafadan birini gösteren kafa numarası;

4) sektör numarası - fiziksel sektör numarasıyla örtüşmeyebilecek mantıksal sektör numarasını belirleyen bir kod;

5) sektör uzunluğu - sektördeki veri alanının boyutunu gösteren bir kod;

6) kontrol baytları - okuma bilgilerindeki hataları kontrol etmek için tasarlanmış bir kod (okuma sonuçlarına göre, bir kontrol kodu derlenir ve tanımlayıcıda yazılanla çakışmazsa, bu okuma sırasında bir hata anlamına gelir) .

Veri alanı, temel bilgileri depolamak için kullanılır. Kayıt için alanların kullanılabilirliği formatlama ile belirlenir. Veri alanı bir adres işaretçisi ile başlar ve kontrol baytları ile biter. Disket sürücüsündeki verilerin organizasyonunu daha ayrıntılı olarak ele alalım.

Fizikselorganizasyonveri

Boş bir disketi kullanmadan önce bölümlenmesi gerekir. Bir disketi işaretleme (biçimlendirme) prosedürü, her bir parçadaki belirli yerlere format adı verilen karakter servis dizilerinin yazılmasından oluşur. Biçim, sürücü adaptörünün donanımının, kafanın hat üzerindeki konumunu doğru zamanda benzersiz bir şekilde belirleyebilmesi, istenen sektörü aramaktan veri alanını yazma veya okuma işlemine geçme ve geçerliliğini kontrol edebilmesi için tasarlanmıştır. veri yazılır ve okunur. Tüm veri yazma işlemlerine, sağlama toplamının iki baytlık veri alanının sonundaki toplama ve yazma işlemleri eşlik eder. Döngüsel Artıklık Kontrolü (CRC) olarak da adlandırılan bu sağlama toplamı, aşağıda gösterildiği gibi bir polinom kullanılarak hesaplanır:

X16 + X12 + X5 + X + 1

Disket sürücü denetleyicisinin dahili kayıtlarındaki verileri okurken ve kontrol ederken, aynı algoritmaya göre bir sağlama toplamı toplanır ve ardından biriken ve kaydedilen sağlama toplamları karşılaştırılır. Eşleşirlerse, okunan veya kontrol edilen veriler güvenilir kabul edilir, eşleşmezlerse bir veri hatası sinyali üretilir.

Mantıklıorganizasyonveri

Yukarıda belirtildiği gibi, yeni bir disk üzerinde gerçekleştirilen ilk işlem biçimlendirmedir. Bu işlem, diske son yapısını vermenizi sağlar. Biçimlendirme süreci, özellikle, parça sayısını ve parça başına sektör sayısını belirler.

MS-DOS işletim sistemi, bir disket üzerinde dört mantıksal alan sağlar:

1) önyükleme sektörü;

2) dosya tahsis tablosu - FAT (Dosya Tahsis Tablosu);

3) dizin;

4) veri alanı.

Önyükleme sektörü, işletim sistemini bilgisayarın belleğine yüklemek için kısa bir program içerir. Kayıt formatından bağımsız olarak, bu program her zaman bir sektörü kaplar - sıfır numaralı silindirdeki ilk sektör. Aşağıdaki sektörler Dosya Ayırma Tablosunu (FAT) içerir. Diskete yazılan dosyaların konumunu tanımlayan bilgileri içerir. Bir dosyanın bitişik parçalarının bitişik sektörlerde yazılması gerekmediğini unutmayın. Yeni dosyalar, önceden kaydedilmiş olanları silerek boşalan alanı kaplayabilir. FAT'ta saklanan bilgilerin önemi nedeniyle, diskette tablonun iki kopyası vardır. Dosya ayırma tablosunun hemen arkasında bir dizin bulunur. Veri alanına kaydedilen dosyaların ana parametrelerini (örneğin uzunluk) kaydeder.

Veri alanının, dizinin ve FAT'nin boyutu, disket üzerindeki sektörlerin sayısına bağlıdır ve bu da veri kayıt formatı tarafından belirlenir. MS-DOS'ta sektör uzunluğu 512 bayttır, ancak sektör sayısı sistem sürümüne ve sürücü tipine bağlı olarak değişebilir.

evbotvebotkayıt

Disketin ilk sektörü (sektör 1, iz 0, kafa 0), Ana Önyükleme Kaydı olarak adlandırılanı içerir. Bu kayıt tüm sektörü değil, yalnızca ilk bölümünü kaplar.

Ana Önyükleme Kaydının kendisi bir programdır. Bu program, işletim sisteminin CDM'den ilk açılışı sırasında 7COOh: OOOOh adresine yerleştirilir ve ardından kontrol ona aktarılır. Önyükleme kaydı, işletim sisteminin önyükleme işlemini sürdürür.

Aktif bölümün ilk sektörü, Ana Önyükleme Kaydı ile karıştırılmaması gereken Önyükleme Kaydı'nı içerir. Önyükleme kaydı, ana önyükleme kaydı tarafından RAM'e okunur ve ardından kontrol ona aktarılır. Önyükleme kaydı ve işletim sistemini yükler.

Sistem disketindeki ilk sektör Önyükleme Kaydını düşürür. Bu kayıt, Ana Önyükleme Kaydı programı tarafından aktif disk bölümünden okunur ve yürütülür. Önyükleme kaydının işi, işletim sistemini başlatmaktır. Her işletim sistemi türünün kendi önyükleme kaydı vardır. İçin bile farklı versiyonlarönyükleme programı aynı işletim sisteminde farklı eylemler gerçekleştirebilir.

İşletim sistemi önyükleme programına ek olarak, önyükleme kaydı, bu mantıksal diskin özelliklerini tanımlayan parametreleri içeriyordu. Tüm bu parametreler, sektörün en başında, sözde biçimlendirilmiş alanında yer almaktadır. MS-DOS işletim sisteminin 4.0 sürümünde bu alanın biçimi değişmiştir.

Mantıksal sektör numarası MS-DOS, programa sözde mantıksal sektör numaraları ile çalışma yeteneği sağlar. Bunlar, mantıksal sürücü içindeki sektörlerin sayılarıdır.

BIOS işlevlerini kullanarak bir sektörü adreslemek için, iz üzerinde parça numarasını, kafa numarasını ve sektör numarasını belirtmelisiniz. MS-DOS, mantıksal diskin her kesimine kendi numarasının atandığı "uçtan uca" sektör numaralandırmasını düzenler. Numaralandırma sırası, sektör numarasındaki ardışık artışla önce kafa numarası, ardından parça numarası artacak şekilde seçilir. Bu, sıralı mantıksal sektör numaralarına erişirken baş blok hareketlerini azaltmak için yapılır.

Örneğin, iz başına dokuz sektör içeren bir disketimiz olduğunu varsayalım. Mantıksal sayı bire eşit olan sektör sıfır iz üzerinde yer alır ve sıfır başı buna atıfta bulunmak için kullanılır. Bu, yoldaki ilk sektördür, 1 numarasına sahiptir. 0 yolundaki sonraki sektör 2 mantıksal numaraya sahiptir, 0 yolundaki son sektör 9 mantıksal numarasına sahiptir. Mantıksal numarası 10 olan sektör de 0 yolunda bulunur. Bu aynı zamanda yoldaki ilk sektördür, ancak şimdi ona erişmek için kafa numarası 1 kullanılır ve bu şekilde, mantıksal sektör numarası arttıkça, kafa ve yol numaraları değişir.

Düzvetutarlıerişim

Bantlarla başlayalım. Manyetik bantlarla bilgiler sıralı dosyalar olarak kaydedilir. Sıralı erişim, bir dosyayı okumak için önce önceki tüm dosyaları okumanız (veya görüntülemeniz) gerektiği anlamına gelir. Kayıt sırasında, en son kaydedilen bilgiden sonra, bandın sonuna bilgi eklenebilir.

Manyetik disk gibi bir cihaz için, sıralı veya doğrudan erişim yöntemiyle bilgi kaydetmek mümkündür. Doğrudan erişim yöntemini kullanmak, programın kafaları hemen konumlandırmasını sağlar istenen dosya... Örneğin, bir kaydı okurken, belirli bir iz üzerindeki sektör numarasını ve bulunduğu kafanın numarasını veya dosyanın başlangıcına göre kaydın bayt cinsinden ofsetini ayarlayabilirsiniz.

Genel olarak, doğrudan erişim yöntemi daha verimlidir.

1.4 Disket sürücüleri için adaptörler

Disket sürücüsünün çalışmasını kontrol etmek ve sürücülerin arayüzlerini PC'nin bir parçası olarak sistem veri yolu arayüzü ile eşleştirmek için disket sürücüsü adaptörünün elektronik ekipmanı gereklidir.

Disket sürücü adaptörü, BIOS ROM'dan gelen komutları disket sürücüsünü kontrol eden elektrik sinyallerine çevirir ve ayrıca manyetik kafa tarafından okunan darbe akışını PC tarafından üretilen bilgilere dönüştürür. Yapısal olarak, HDD adaptörünün elektronik donanımı ana kart üzerine yerleştirilebilir veya diğer adaptörlerin donanımıyla (HDD bağlantı noktaları vb.) birleştirilebilir. Çoğu adaptör, MCHM kodunu kullanan sürücülerle çalışmak üzere tasarlanmıştır. Disket sürücü adaptörünün ana işlevsel bloğu, genellikle yapısal olarak bir LSI biçiminde yapılan disket sürücü denetleyicisidir. Çoğu zaman, Intel'den IC 8272 ve NEC'den IC 765, NGMD için LSI denetleyicileri olarak kullanılır.

Merkezi işlemci için, HDD adaptörü, kontrol kaydı ve HDD denetleyicisinin iki bağlantı noktası - durum kaydı ve veri kaydı aracılığıyla programlı olarak kullanılabilir.

Kontrol kaydının bireysel bitlerinin değeri şu şekilde belirlenir: disket sürücüsünün seçimi, kontrolörün sıfırlanması, motorun çalıştırılması, kesintinin etkinleştirilmesi ve RAP. Merkezi işlemci ve bağdaştırıcı arasındaki bilgi alışverişini düzenlemek için salt okunur bir denetleyici durum kaydı kullanılır.

Veri kaydı, disket sürücüsünün durumuyla ilgili verileri, komutları, parametreleri ve bilgileri depolamak için kullanılır. Yazarken, veri kaydı, işlemciden gelen verilerin bayt bayt beslendiği bir arabellek olarak kullanılır.

Adres kod çözücü, yazılımla erişilebilen kayıtların temel adreslerini tanır.

Disket sürücü denetleyicisi, başlıcaları konumlandırma, biçimlendirme, okuma, yazma, durum kontrolü vb. olan bir dizi komutu yürütür. Her komutun yürütülmesinin üç aşaması vardır: hazırlık, yürütme ve son. Hazırlık aşamasında, merkezi işlemci, işlem kodunu ve yürütülmesi için gerekli parametreleri içeren kontrol baytlarını kontrolöre iletir. Yürütme aşamasındaki kontrol bilgilerine bağlı olarak, kontrolör komutun belirttiği eylemleri gerçekleştirir. Son aşamada, durum kayıtlarının içeriği, belirli bir komutun yürütülmesinin sonuçları ve disket sürücüsünün durumu hakkında bilgi depolayan veri kaydı aracılığıyla okunur.

Düzgün kullanılan bir disk, bir iz üzerinde birkaç ay boyunca sürekli çalışmaya dayanabilir, ancak bir diskte bu türden düzinelerce iz vardır. disketler Yüksek kalite tanınmış ve deneyimli üreticiler, pratikte 20 yıldan fazla yoğun kullanım anlamına gelen, ray boyunca ortalama 70 milyon kafa geçişini garanti eder. Disklerle çalışma kuralları, diskin yüzeyine elinizle dokunmamanızı, diskleri güçlü bir manyetik alanın yakınında tutmamanızı ve ısıya maruz bırakmamanızı önerir. Ve elbette, disk arızası durumunda bunun bir kopyasını çıkarmak en iyisidir. Bu noktada sabit disk sürücülerine bakmak istiyorum.

2. Sabit disk sürücüleri

Kişisel bilgisayarların evrimi, sabit disklerdeki değişikliklerle ilişkilidir. Sabit manyetik diskler veya "sabit sürücüler", kişisel bir bilgisayarın önemli bir bileşenidir. İlk PC'lerde bu tür sürücüler yoktu, PC XT bilgisayarları bu cihazları zaten kullanıyordu ve PC / AT sabit sürücülerözel önem verildi. İlk sabit disk sürücüsü (HDD) Haziran 1956'da ortaya çıktı. Hatta onun yaratıcısı, IBM araştırma laboratuvarlarından birinin başkanı olan Reynold Johnson bile, buluşunun sonraki tüm geliştirmeler üzerinde ne kadar büyük bir etki yaratacağını büyük olasılıkla hayal bile edemezdi. bilgisayar sektörü... İlk sabit diskin kapasitesi yaklaşık 5 MB idi. Cihaz, 1200 rpm hızında dönen 24 inç çapında 50 diskten oluşuyordu, ortalama arama süresi yaklaşık 1 saniyeydi.

Diskin adı - sert - disketten farkını vurgular: sert bir alt tabakaya manyetik bir kaplama uygulanır. Sabit disk terimi çoğunlukla İngilizce konuşulan ülkelerde kullanılır. İlk sabit disk 1973'te piyasaya çıktı ve kod adı "30/30" (30 + 30 MB çift taraflı sürücü) idi. Bu kod tanımı, Vahşi Batı'nın fethinde kullanılan efsanevi Winchester av tüfeğinin kalibresinin tanımıyla aynı zamana denk geldi. Aynı niyetler, sabit diskin geliştiricileri için de geçerliydi; "Winchester" adı yaygınlaştı. Şu anda, hem büyük üreticiler hem de yan kuruluşlar tarafından birkaç düzine sabit disk sürücüsü türü üretilmektedir. Çoğu zaman, orijinal inşaat malzemeleri kullanılır, birimlerin düzenlenmesinde farklılıklar vardır, ancak çoğu sürücünün çalışma prensipleri aynıdır.

2.1 HDD'nin fiziksel yapısı

Sabit disk sürücüleri, bir ortam (ortam) ve bir okuyucu / yazıcıyı tek bir muhafazada ve ayrıca genellikle sabit disk denetleyicisinin kendisi olarak adlandırılan bir arabirim parçasını birleştirir. Sabit disk, bir okuma ve yazma mekanizmasıyla birlikte, sistem biriminin içinde hava geçirmez şekilde kapatılmış bir kasa içine yerleştirilmiş, manyetik bir katmanla kaplanmış bir dizi alüminyum plakadır. Sabit disk sürücüsü, altına elektronik bileşenler içeren bir baskılı devre kartının takıldığı sağlam bir metal kasaya benziyor (Şekil 4 Ek 1). Tamamen sızdırmazdır ve sürücüyü, kafa ile diskin yüzeyi arasındaki dar boşluğa takılırsa hassas manyetik katmana ve diske zarar verebilecek toz parçacıklarından korur (Şekil 5 Ek 1). Ayrıca kasa, sürücüyü elektromanyetik parazitlerden korur. Bu durumda, sürücüyü bilgisayara sabitlemek için öğeler vardır. Tüm mekanizmalar ve bazı elektronik bileşenler kasanın içinde yer almaktadır (Şekil 6 Ek 1). Mekanizmalar, bilgiyi depolayan disklerin kendileri, disklerden bilgi yazan ve okuyan kafalar ve hepsini harekete geçiren motorlardır. Ek olarak, bazı depolama cihazlarının içinde, çalışma sırasında oluşan toz parçacıklarını emen bir hava filtresi bulunur. Kasa sadece üretim koşullarında, içeriye toz ve diğer zararlı maddelerin girmesini engelleyen "temiz alan" olarak açılabilir. Yabancı firmaların sabit disklerinde, kural olarak, kasanın üst kapağında özel bir yazıt bulunur. Yazı genellikle bir güvenlik mührü görevi görür ve şunları okur: "Ürünün açılması garantiyi geçersiz kılar."

Bir sürücünün ön panelinde sıklıkla bir LED göstergesi görebilirsiniz. Bu gösterge, bu HDD'ye erişildiğinde yanar. IBM PC / XT eski modelleri gibi bir PC'de, iki HDD kullanıldığında, başlangıç ​​hali her iki gösterge de kapalıdır ve bunlardan biri yalnızca denetleyicinin "seç" arabirim hattını etkinleştirdiği süre boyunca açılır. IBM PC / AT gibi bir bilgisayarda ve yeni modellerin IBM PC / XT'sinde, sabit sürücülerden birinin göstergesi sürekli açıktır, çünkü denetleyici, en son erişilen sabit disk sürücüsünün "seç" sinyalini sıfırlamaz. Buna göre, bu modellerde bir sabit disk sürücüsü kullanıldığında, her zaman açıktır. HDD'ye erişmenin gerçek gerçeği, bilgisayarın ön panelinde gösterilir.

Disk, ince bir ferromanyetik tabaka ile kaplanmış çok düz bir yüzeye sahip yuvarlak bir metal plakadır. Uygulama teknolojisi, entegre devrelerin üretiminde kullanılana yakındır.

Disk sayısı farklı olabilir, çalışma yüzeylerinin sayısı sırasıyla iki kat daha fazladır (her diskte iki tane). İkincisi (manyetik kaplama için kullanılan malzeme gibi) kapasite zor disk. Bazen dış disklerin (veya bunlardan birinin) dış yüzeyleri kullanılmaz, bu da sürücünün yüksekliğini azaltmayı mümkün kılar, ancak çalışma yüzeylerinin sayısı azalır ve garip olabilir.

Manyetik kafalar disklere bilgi okur ve yazar. Kayıt ilkesi genellikle geleneksel bir teyp kaydedicide kullanılana benzer. Dijital bilgi, manyetik kafaya sağlanan alternatif bir elektrik akımına dönüştürülür ve daha sonra manyetik diske iletilir, ancak diskin algılayabildiği ve "hatırlayabildiği" bir manyetik alan şeklinde.

Diskin manyetik kaplaması, kendiliğinden (kendiliğinden) mıknatıslanmanın birçok küçük alanıyla temsil edilir. Anlaşılır olması için, diskin farklı yönleri gösteren çok küçük pusula oklarından oluşan bir katmanla kaplandığını hayal edin. Bu tür ok parçacıklarına alan adı verilir. Bir dış manyetik alanın etkisi altında, alanların içsel manyetik alanları, yönüne göre yönlendirilir. Dış alanın etkisinin kesilmesinden sonra, diskin yüzeyinde kalıcı mıknatıslanma bölgeleri oluşur. Böylece diske kaydedilen bilgiler kaydedilir. Diskin dönüşü sırasında manyetik kafanın boşluğunun karşısında olan kalıcı mıknatıslanma alanları, içinde manyetizasyonun büyüklüğüne bağlı olarak değişen bir elektromotor kuvveti indükler. Verileri doğru okumak için, kayıt yoğunluğundaki bir artış, "manyetik kalınlıkta" buna karşılık gelen bir azalmayı gerektirir. Manyetik momentin büyüklüğünün manyetik tabakanın kalınlığı ile çarpımına sayısal olarak eşittir. Şimdiye kadar kullanılan geleneksel çözüm, daha düşük manyetik alan enerjisi anlamına gelen daha ince bir manyetik katman kullanmaktır. Ancak, mıknatıslanma yönü bilgi bitini (0 veya 1) belirleyen manyetik alanın boyutu ne kadar küçükse, mıknatıslanma yönünü tersine çevirmek için o kadar az enerji gerekir. Alanın boyutunu küçültmenin faydalı olduğu görülüyor, ancak mıknatıslanmanın yönünü değiştirmek için gereken enerji, parçacıkların termal enerjisiyle karşılaştırılabilir olduğunda, sabit diskler artık veri depolamanın güvenilir bir yolu olarak kabul edilemez. Sonuçta, sıcaklıkta birkaç derecelik bir artış, mıknatıslanma yönü ısının etkisi altında keyfi olarak değişeceğinden, kurtarma olasılığı olmadan otomatik olarak veri kaybı anlamına gelecektir. Bu fenomene genellikle süper paramanyetizma etkisi denir. Tabii ki, üretim numunelerinde böyle bir şey olmayacak, çünkü hiçbir üretici veri kaybı riski karşılığında hacmi artırmayı kabul etmeyecek. Bununla birlikte, bilgi miktarı her geçen gün artıyor, bu da disklerde depolanan bilgi miktarını artırma ihtiyacı olduğu anlamına geliyor, yani. bir noktada sabit disk sürücülerinin yerini tamamen farklı bir teknolojiyle çalışan veri depolama aygıtları alabilir. Bu yönde araştırmalar zaten devam ediyor.

Bir mil aksına monte edilen disk paketi, altına kompakt bir şekilde yerleştirilmiş özel bir motor tarafından tahrik edilir. Sürücünün çalışmaya başlaması için gereken süreyi azaltmak için, motor açıldığında bir süre zorunlu modda çalışır. Bu nedenle, bilgisayarın güç kaynağının en yüksek güç rezervine sahip olması gerekir.

Başlıklar, hassas bir kademeli motor yardımıyla hareket eder ve sanki disk yüzeyinden bir mikron kesri kadar bir mesafede, dokunmadan "yüzer". Kafa tutucu, yüzeyin beraberinde hava partiküllerini taşıması ve böylece kanat üzerinde bir akım oluşturması nedeniyle yüzeyin üzerinde süzülen bir kanattır. Bilgi kaydı sonucunda disklerin yüzeyinde eşmerkezli daireler şeklinde manyetize alanlar oluşur. Bunlara manyetik şeritler denir. İz, üzerine verilerin yazıldığı bir manyetik diskin yüzeyindeki eşmerkezli bir halkadır ve sektör, bir sürücü tarafından kullanılan temel boyut birimi olan disk izlerinin bir bölümüdür. Sektörler genellikle 512 bayt içerir.

Şu anda, okuma / yazma kafalarının konumlandırılması için, konumlandırma mekanizmalarının kademeli ve doğrusal motorları ve genel olarak hareketli kafalar için mekanizmalar en sık kullanılmaktadır.

Step mekanizmalı ve motorlu sistemlerde kafalar, paletler arasındaki mesafeye karşılık gelen belirli bir miktarda hareket eder. Adımların ayrılığı ya adımlı motorun özelliklerine bağlıdır ya da disk üzerindeki manyetik veya optik nitelikte olabilen servo işaretleriyle belirlenir. Manyetik etiketleri okumak için ek bir servo kafası ve optik etiketleri okumak için özel optik sensörler kullanılır.

Lineer tahrikli sistemlerde, kafalar bir elektromıknatıs tarafından hareket ettirilir ve gerekli konumu belirlemek için özel servis sinyalleri kullanılır, üretim sırasında ortama kaydedilir ve kafaların konumlandırılması sırasında okunur. Birçok cihaz, servo sinyalleri için tüm bir yüzey ve özel bir kafa veya optik sensör kullanır. Servo verilerinin bu şekilde düzenlenmesine özel servo kaydı denir. Servo sinyalleri data olarak aynı tracklere yazılıyor ve bunlara özel bir servo sektörü tahsis ediliyorsa ve data okuma ile aynı kafalarla okuma yapılıyorsa bu mekanizmaya servo sinyallerinin dahili olarak kaydedilmesi denir. Özel kayıt daha hızlı performans sağlarken gömülü kayıt cihaz kapasitesini artırır.

Lineer sürücüler, kafaları step sürücülerden çok daha hızlı hareket ettirir ve ayrıca paletin "içinde" küçük radyal hareketlere izin vererek servo yol dairesinin merkezini izlemeyi mümkün kılar. Bu, okuma verilerinin güvenilirliğini önemli ölçüde artıran ve zaman alan düzeltme prosedürlerine olan ihtiyacı ortadan kaldıran, her bir parçadan okuma yapmak için kafanın en iyi konumunu sağlar. Tipik olarak, tüm lineer tahrik cihazlarında, cihaz kapatıldığında otomatik bir okuma/yazma kafası park etme mekanizması bulunur.

Kafa park etme, onları güvenli bir konuma taşıma sürecini ifade eder. Bu, kafaların yattığı disklerin alanındaki kafaların sözde "park etme" pozisyonudur. Orada, genellikle, servo verileri dışında hiçbir bilgi kaydedilmez, bu özel bir "İniş Bölgesi" dir. Aktüatörü bu konumda sabitlemek için, çoğu HDD, kafalar park etme konumuna geçtiğinde küçük bir kalıcı mıknatıs kullanır - bu mıknatıs kasanın tabanına dokunur ve kafa konumlandırıcıyı gereksiz titreşimlerden korur. Sürücü başlatıldığında, lineer motor kontrol devresi mandalı "kırar" ve kafayı konumlandıran motora güçlendirilmiş bir akım darbesi sağlar. Bir dizi sürücü, örneğin disklerin dönmesiyle oluşturulan hava akışına dayalı olarak, diğer sabitleme yöntemlerini kullanır. Park edildiğinde, sürücü oldukça kötü fiziksel koşullar altında (titreşim, şok, şok) taşınabilir. kafaların taşıyıcının yüzeyine zarar verme tehlikesi yoktur. Şu anda, tüm modern cihazlarda sürücü kafaları, güç kapatıldığında kontrolörün dahili devreleri tarafından otomatik olarak park edilir ve bunun için ilk modellerde olduğu gibi herhangi bir ek yazılım işlemi gerektirmez.

Çalışma sırasında, sürücünün tüm mekanik parçaları termal genleşmeye maruz kalır ve paletler, mil eksenleri ve okuma/yazma kafası konumlandırıcı arasındaki mesafeler değişir. Genel olarak, bu, sürücünün çalışmasını hiçbir şekilde etkilemez, çünkü geri beslemeler stabilizasyon için kullanılır, ancak bazı modeller zaman zaman aktüatörü yeniden kalibre eder, buna ilk çalıştırmadaki sesi anımsatan karakteristik bir ses eşlik eder, ayarlama sistemi değiştirilen mesafelere

Bir sürücünün disk, kafa ve parça sayısı, üretici tarafından disklerin özelliklerine ve kalitesine göre belirlenir. Bu özellikler değiştirilemez. Diskteki sektörlerin sayısı kayıt yöntemine bağlıdır. Bir sektör 512 bayt içerir (bir DOS sisteminde). Bu değeri bilerek, sürücünün toplam hacmini her zaman hesaplayabilirsiniz:

V - С Н S В

burada C silindir sayısıdır; H, kafa sayısıdır; S, iz başına sektör sayısıdır; B sektör boyutudur.

Yukarıda açıklanan döküm, LowLewel biçimlendirmesi olarak adlandırılır. Bu düşük seviyeli biçimlendirme çoğunlukla üretici tarafından özel yazılım(Speed ​​Store veya Disk Manager gibi) veya DOS komutları. Diskleri ilk kez kullanmadan önce, onları mantıksal olarak biçimlendirmeniz gerekir - bunları özel bir şekilde başlatmanız gerekir (biçim programını kullanarak). İletişime geçmek hard disk Latince C: harfi ile belirtilen isim kullanılır. yüklü durumda ikinci zor diske, Latin alfabesinin D harfinin aşağıdaki harfi atanır:.

Bilgisayar, özel bir araç yardımı ile olanak sağlar. sistem programışartlı olarak bir diski birkaçına bölün. Ayrı bir fiziksel aygıt olarak var olmayan, ancak bir fiziksel diskin yalnızca bir bölümünü temsil eden bu tür disklere mantıksal diskler denir. Mantıksal disklere, C:, D:, E:, F:, vb. Latin alfabesinin harfleri olarak kullanılan adlar atanır.

Takılı dahili sabit sürücüye ek olarak sistem birimi, kişisel bir bilgisayar, kural olarak bağımsız bir dış tasarıma sahip olan çıkarılabilir sabit disk sürücülerini kullanabilir.

Bir diskten veri depolamak ve almak, işletim sistemi, sabit disk denetleyicisi ve sürücünün elektronik ve mekanik bileşenleri arasında etkileşimi gerektirir.

Sabit sürücü elektroniği, sabit sürücünün altında gizlidir. Sabit disk denetleyicisinin komutlarını çözer ve bunları manyetik kafaları istenen disk silindirine hareket ettiren kademeli motora değişen voltaj şeklinde iletir. Ek olarak, iş mili sürücüsünü kontrol eder, disk yığınının dönüş hızını dengeler, yazma sırasında kafalar için sinyaller üretir, okuma sırasında bu sinyalleri güçlendirir ve sürücünün diğer elektronik bileşenlerinin çalışmasını kontrol eder. Modern bir sabit disk sürücüsünün elektronik kartı, kendi işlemcisine, belleğine, giriş / çıkış aygıtlarına ve bir bilgisayarda bulunan diğer geleneksel özelliklere sahip bağımsız bir mikro bilgisayardır. Kart üzerinde çok sayıda anahtar ve jumper olabilir, ancak bunların hepsi kullanıcı kullanımına yönelik değildir. Kural olarak, kullanım kılavuzları, yalnızca cihazın mantıksal adresinin ve çalışma modunun seçimi ile ilişkili atlama tellerinin ve SCSI sürücülerinin - ve direnç tertibatının yönetiminden sorumlu atlama tellerinin (devredeki yükü dengeleme) amacını açıklar. ).

benzer belgeler

Sabit disk sürücülerinin tasarımı, genel yapısı ve çalışma prensibi. Sabit sürücülerin temel özellikleri: kapasite, ortalama arama süresi, veri aktarım hızı. En yaygın sabit sürücü arabirimleri (SATA, SCSI, IDE).

sunum eklendi 20/12/2015


Sabit manyetik disklerdeki depolama aygıtları. Sabit sürücülerin aygıtı. Sabit disk arayüzleri. ATA arayüzü, Seri ATA. Sabit disk sürücülerinin performansını test etme. Seri ATA ve IDE sürücülerinin karşılaştırmalı analizi.

sunum eklendi 12/11/2013


Sabit disk sürücülerinin teknik özellikleri ve yapıları. Sürücülerin güç kaynağı ve soğutulması. Donanım ve yazılım arızaları. Sürücü yüzeyinin, kafalarının ve elektroniklerinin teşhisi için programlar.

dönem ödevi, 19/05/2013 eklendi


Kişisel bilgisayarların sabit disk sürücülerinin çalışma prensibinin analizi. Kağıt, kartondan yapılmış bir kart şeklinde bilgi taşıyıcı olarak delikli bir kart. Dosya sisteminin ana işlevleri. RAID dizilerinden bilgi kurtarma yöntemleri.

tez, eklendi 12/15/2012


Bilgisayarın harici belleğinin özellikleri. Bilgisayar belleği ve sürücüleri türleri. Depolama cihazlarının sınıflandırılması. Harici manyetik ortama genel bakış: doğrudan erişimli sürücüler, sabit sürücüler, optik diskler ve hafıza kartları.

dönem ödevi, 27/02/2015 eklendi


Disket sürücüleri, belgeleri ve programları bir bilgisayardan diğerine aktarmanıza, bilgisayarda sürekli kullanılmayan bilgileri depolamanıza ve sabit diskte bulunan yazılım ürünlerinin arşiv kopyalarını oluşturmanıza olanak tanır.

özet, 18/07/2008 eklendi


Disket sürücü. Çıkarılabilir medya. Disket sürücü aygıtı. Tek silindirde kayıtlı bilgilere erişim. Disket özellikleri. Sabit disk sürücüleri ve cihazları.

sunum 13/08/2013 eklendi


Programları ve verileri depolamak için harici depolama cihazları. VCU'nun gelişim tarihi. Teyp sürücülerinin (yayıncılar) ve disketlerin özellikleri. Sürücü türleri, aygıt ve disket türleri. Diskete yazmanın bir yolu.

özet, 16/11/2011 eklendi


Sabit disk sürücüleri. Seri ATA sabit diskleri. Manyetik disk sürücüleri. CD-ROM sürücüleri. Olası seçenekler diski sürücüye yükleme. Flash bellek, disketlere göre ana avantajları.

sunum eklendi 09/20/2010


Bir bilgisayarda metin veya grafik bilgilerini görüntüleyin. İşletim sisteminin çeşitli nesnelerinin veri girişi ve yönetimi. Harici ve dahili cihazlar. Esnek manyetik ve sabit manyetik disklere bilgi kaydetme ve okuma cihazları.

"Winchester" tipi sabit disk sürücüleri, bir bilgisayarın parçası olarak bilgilerin uzun süreli depolanması için tasarlanmıştır. Sabit disk, 1973'te IBM'in her biri 30 MB olan iki değiştirilebilir diskten oluşan kapalı bir paket ürettiğinde "Winchester" adını aldı. 30/30 sayıları, kullanıcılar tarafından ABD'de popüler olan Winchester 30/30 çift namlulu av tüfeğinin kalibresiyle ilişkilendirildi. 1983 yılında, PC XT bilgisayarları, ortalama erişim süresi 100 ms olan 10 MB kapasiteli, çıkarılamayan sabit sürücülerle donatılmaya başlandı.

Manyetik sürücü 3.5 veya 2.5 çapında ve 0.125 inç kalınlığında alüminyum alaşımı veya cam plakalar. Yüzeyin küçük alanlarında manyetize olabilen birkaç ince manyetik ve manyetik olmayan malzeme tabakası, püskürtme yoluyla plakalar üzerinde biriktirilir. Plakalar, sabit bir hızla dönen küçük bir mil sessiz motorun (D) eksenine bağlanmıştır (Şekil 4.3). Bir kişisel bilgisayarda kullanılan sabit disk sürücülerinin boyutu ve ağırlığı üzerindeki sınırlamalar nedeniyle, plaka sayısı sınırlıdır ve şu anda 12'yi geçmemektedir.

Çoğu zaman, plaka sayısı iki ila dört arasındadır (4 ila 8 arasındaki kafalar) ve dış disklerin bazen yalnızca bir iç çalışma yüzeyi vardır. Tipik olarak, disklerin bir alt ve üst çalışma yüzeyi vardır. Her çalışma yüzeyine bir okuma / yazma kafası (G1, ..., Gn) bağlanır. Başlıklar ince film teknolojisi kullanılarak üretilir ve gofrete bakan U şeklinde bir boşluğa sahip özel yarı iletken kristallerdir. U-şekli, diskler dönerken havanın hareketi tarafından üretilen kaldırmayı oluşturmak için kullanılır. Kafa, mikron boşlukla yüzeyin üzerinde asılı kalır.

Pirinç. 4.3. HDD şeması

Şu anda, 1 GB'nin üzerindeki sürücüler, yazmak için bir ince film (TF) kafası ve okuma için bir manyeto dirençli kafa içeren manyeto dirençli (MR) kafaları kullanır. TF'ler, basılı bir minyatür devre kartı üzerindeki birkaç turlu mikro bobinlerdir. Bobinin içinde yüksek indüksiyonlu nikel-demir alaşımlı bir çekirdek bulunur. Çekirdekteki boşluk püskürtme ile manyetik olmayan alüminyum ile doldurulur ve disk ile temastan kaynaklanan hasarlardan korunur. Kafa ile çalışma yüzeyi arasındaki boşluğa giren partiküllerin plakalara zarar vermesini önlemek için diskler, soy gazla doldurulmuş sızdırmaz bir kutuya yerleştirilir.

Kafanın hafifliği ve disk ile kafa arasındaki küçük boşluk (yaklaşık 15 nm), izin disk yüzeyinin derinliklerine doğru manyetize olmasına izin vererek, bilgi yazma/okuma ve saklama güvenilirliğini sağlar. MR kafasının ikinci kısmı, manyetik alanın büyüklüğüne bağlı olarak direncini değiştiren bir direnç sensörüne dayalı bir okuma kafasıdır. Dirençten, ray boyunca hareket ederken t cs zamanlarında manyetik alanın gücünden değişen sabit bir ölçüm akımı akar. Bitişik yollardan kaynaklanan paraziti azaltmak için direnç, yolun üzerine yükseltilir. Başlıkları takmak verilen i-th iz (tüm plakalar için di çapındaki silindir), şekilde gösterildiği gibi, tahrik kolunu (P) hareket ettiren bir solenoid bobin (K) tarafından gerçekleştirilir.
pilav. 4.3. Kafaları gerekli ize hareket ettirmek için Ei sinyali, sinyal ile karşılaştırılan otomatik izleme sistemine (CS) gönderilir. NSözel bir kafadan (Гс) veya değişken dirençli bir kontaktan R. Karşılaştırılan sinyallerde bir fark varsa, kontrol sistemi solenoid çubuğu (Ш) gerekli çapa di doğru hareket ettirir. Güç kapatıldığında, sabit sürücü otomatik olarak bir yay (P) tarafından park edilir ve kafaları kural olarak diskin iç alanına, son parçaya hareket ettirir. Parça sayısı sürücü tipine göre belirlenir ve sabit sürücüler için sayı birkaç bindir. Kafa ile diskin yüzeyi arasındaki küçük bir boşluk, yüksek radyal ve doğrusal kayıt yoğunluğu (100 Gbit / sq. İnç) elde etmenize ve bir sabit disk sürücüsünün kapasitesini onlarca ve hatta yüzlerce GB'a kadar artırmanıza olanak tanır.

Sabit sürücünün ana parametreleri kapasite (E), döviz kuru (V pr) ve veri erişim süresidir (t cf). Herhangi bir sürücünün kapasitesi, form faktörünün (boyut) boyutuyla doğru orantılıdır. Form faktörü, sabit sürücü bölmesinin bölümünü gösterir. 3.5 ´ 1 ise, bu bir 3.5² sabit sürücü için kullanılan 4 ´ 1 ´ 6" yuvaya karşılık gelir. Paketteki disk boyutları ve sayıları ne kadar büyük olursa, kapasite o kadar büyük olur. Bununla birlikte, farklı raylardaki plakaların çapının artmasıyla, diskin kafalara göre hareket hızı önemli ölçüde değişir, kafaları iç raydan dış raya hareket ettirme süresi artar ve ortalama erişim süresi . Bu parametreler, 3.5'ten büyük disklerin üretimini sınırlar. Bu nedenle, TPI, BPI ve bilgi kodlama - kod çözme yöntemlerindeki artış nedeniyle disk kapasitesindeki artış sürekli olarak gerçekleşir. Ek olarak, kaydın yoğunluğunu artırmak, diskin aynı dönüş hızında veri okuma hızını artırmanıza olanak tanır. Böylece yeni 3.5 HDD modelindeki Fujutsu, MR kafaları ve PRML kanalı ile bir 3.5 plaka üzerinde 10,2 GB'lık bir yoğunluğa ulaştı. Bu şirket, sıvı sürtünmeli yataklar kullanarak sessiz sabit disk sürücüleri üretmektedir. Diğer şirketler, 20 GB veya daha fazla kayıt yoğunluğuna sahip plakalar üretir.

Döviz kuru iki parametre ile karakterize edilir: sabit disk sürücüsü ile RAM arasındaki transfer hızı ve sabit diskin arabelleği ile yüzey diski arasındaki transfer hızı V d.Sabit disk sürücüsü ile RAM arasındaki transfer hızı şu şekilde ölçülür: aktarılan dizinin boyutunun onu göndermek için harcanan zamana oranı olarak V pr (Mb / s) değeri. Esas olarak arayüz tipine göre belirlenir.

2.1. Veri aktarım modları

Sabit sürücü ve bilgisayar belleği arasında veri aktarmak için iki mod kullanılır:

PIO yazılımı giriş/çıkış modu;

DMA Doğrudan Bellek Erişim modu.

PIO modunda, sabit diskin önbellek arabelleğinden (sabit sürücü RAM'i) gelen bilgiler önce merkezi işlemci tarafından okunur ve ancak daha sonra ana RAM'e yazılır. Okuma döngüsünün uzunluğuna ve disk erişimi başına aktarılan sektör sayısına bağlı olarak, PIO0 (PIO Modu 0), PIO1, PIO2, PIO3, PIO4, PIO5 modları ayırt edilir. PIO modlarının özellikleri tabloda gösterilmiştir. 4.3.

PIO modunda, bir sektörün (512 bayt) içeriği genellikle sabit disk sürücüsüne erişim başına ve PIO modunda 4 - 16 (veya daha fazla) sektöre aktarılır. Bu, IDE veya EIDE arabirimleri kullanılarak PIO 0 modunda 3,3 MB olan veri aktarım hızının PIO 5 modunda 20 MB/sn'ye yükseltilmesine yardımcı olur.

Ancak, PIO modu geleneksel olarak tek görevli işletim sistemlerinde kullanılır. DMA modları, çok görevli işletim sistemlerinde daha yaygın olarak kullanılır. Bu modda veri girişi/çıkışı MP atlanarak PC RAM'inde gerçekleştirilir. Değişim, MP'nin RAM'e çağrıları arasındaki duraklamalarda HDD denetleyicisinin kontrolü altında gerçekleşir, bu da döviz kurunu hafife alır, ancak MP'yi RAM ve HDD arasında veri aktarma işleminden kurtarır. DMA modları, özel denetleyiciler ve sürücüler kullanır. DMA modları, sistem veriyolu ile bir çalışma döngüsünde iletilen kelime sayısına bağlı olarak tek kelimeli DMA 0,1,2 (Singleword) ve çok kelimeli DMA 33,100 (Multiword) olarak ayrılır. Erken DMA uygulamalarının özellikleri Tablo'da sunulmaktadır. 4.4.

Daha iyi DMA performansı sağlamak için Ultra DMA / 33 modu orijinal olarak geliştirilmiş ve uygulanmıştır. Quantum'un sunduğu Ultra ATA/33 (Ultra DMA/33 ve ATA-33) arayüzü, Multiword DMA modunda 33 Mb/s hızında veri aktarımı sağlıyor. DMA 2 modundan farklı olarak, Ultra ATA / 33 modunda (Şekil 4.4.) Veri aktarımı, saat sinyalinin (TI) ön ve arka kenarlarında gerçekleştirilir. Bu, sistem veri yolu saat frekansını artırmadan iletim hızını iki katına çıkarmanıza olanak tanır. Ultra DMA / 33 standardı, IDE'nin önceki sürümlerinden yalnızca döviz kurunda değil. İlk kez, döngüsel bir kontrol kodu kullanarak bir hata tespit mekanizması kullanır.

Pentium işlemcilerin ortaya çıkmasıyla birlikte, EIDE denetleyicileri Bus Master işlevselliği sağlar. Bunun nedeni, çok görevli işletim sistemlerinde, hesaplama hızını artırmak için MP'nin RAM ve sabit disk sürücüsü arasındaki veri giriş / çıkışından kurtarılmasıdır. Bu nedenle, harici cihazların kontrolörleri (EIDE dahil) kendi G / Ç mikroişlemcileriyle donatılmaya başlandı. Bu durumda, MP, EIDE denetleyicisine, verileri nereden alacağını ve hangi bellek alanına yerleştireceğini belirten bir komut verir. Bu talimatları aldıktan sonra, denetleyici sistem veriyolunun (PCI) kontrolünü ele geçirir ve bilgi depolama aygıtlarından (örneğin, bir sabit sürücüden, CD-ROM, CD-R, CD-RW sürücülerinden) verileri doğrudan bilgisayara okumak için işlemler gerçekleştirir. DMA kanalını kullanan RAM. Ancak, Bus Master işlevini kullanırken PC performansındaki kazanç, yalnızca aynı anda birkaç uygulama çalıştığında önemli olacaktır. Bus Master işlevi, neredeyse tüm modern yonga setleri tarafından desteklenir.

(dan 1, dan 2)

veri 1

veri 2

veri 4

veri 3

Pirinç. 4.4. ATA ve Ultra ATA / 33 arayüzlerinde veri aktarım prensibi

Ders 16: G / Ç cihaz arayüzleri

IDE. IDE (ATA), EIDE (Fast ATA, ATA-2, ATA-3) ve SCSI, uzun süredir bir sabit sürücü ile bir anakart üzerindeki sistem veri yolu arasında bir arabirim olarak kullanılmaktadır. Compaq ve Western Digital'in AT bilgisayarları için 8/16 bitlik bir ISA sabit sürücüsüne entegre edilen, IDE ATA adı verilen ve 1986'da piyasaya sürülen ilk IDE arabirimi, 1990'da iki sabit sürücüye hizmet verecek şekilde standartlaştırıldı. IDE arayüzü, PC üreticileri ve kullanıcıları arasında hızla popülerlik kazandı. Aynı zamanda, sabit sürücünün maliyeti önemsiz bir şekilde arttı ve sabit sürücü, doğrudan kesilmiş bir ISA veri yolu yuvası olan anakart üzerindeki yuvaya veya adaptör panosuna bağlanmaya başladı. Önceden, adaptör kartına bir HDD denetleyicisinin yanı sıra paralel ve / veya seri arabirimler ve bir oyun bağlantı noktası entegre edildi. Yeni anakartlarda, tüm bu bileşenler doğrudan VLSI yonga setlerinden birine entegre edilmiştir. Bir IDE oluşturmanın en önemli fikri, denetleyici kartının ana parçalarını sabit sürücünün kendisinde bir araya getirmek ve herhangi bir anakartla uyumluluğunu sağlamaktır. PIO - 0, PIO - 1, PIO - 2 modlarında bir program G / Ç prosedürünün bir kerelik işlenmesi için tasarlanmıştır.CHS formatında, IDE'li bir sabit disk sürücüsünün kapasite sınırı tarafından belirlenir. ürün

Ё max = C ´ H ´ S (silindirler x kafalar x sektörler)

Ё maks = 65 536 ´ 16 ´ 255 ´ 512 (bayt) = 139,9 GB. Ancak, anakartlar için BIOS standardı son zamanlarda yalnızca Ё max = C ´ H ´ S = 1024 ´ 255 ´ 63 ´ 512 (bayt) = 8,4 GB'yi destekledi. IDE ve BIOS'un C, H, S değerleri üzerindeki ortak kısıtlamaları dikkate alındığında, uygun yazılım olmadan bir sabit disk sürücüsünün maksimum kapasitesi şuna eşit bir değerle sınırlandırılmıştır.

Ё maks = 1024 ´ 16 ´ 63 ´ 512 (bayt) = 504 MB.

HDD 504 MB kapasiteleri zaten bilgisayarda ben 486 yeterli değildi, bu nedenle ATA IDE geliştirildi. Yeni EIDE standardı, sabit disk sürücüleri için maksimum kapasite sınırını genişletiyor.

EİDE(Hızlı ATA) (Western Digital'in ticari adı) RAM DMA modunda çoklu kelime aktarımı ile PIO-3 ve MultiWord DMA1. Geliştirilmiş Fast ATA2, PIO-4 ve MultiWord DMA 2'yi destekler. Değiştirilmiş BIOS ile yeni, EIDE denetleyicisi aracılığıyla EIDE standardı, silindir sayısında orantılı bir azalma ile kafa sayısını iki katına / dört katına çıkarabilir. Bu, mantıksal adres LBA modunun uygulanması nedeniyle maksimum HDD kapasitesi sınırını 8,4 GB ve daha fazlasına genişletmenize olanak tanır.< C, H, S >28 bit mantıksal adrese dönüştürülür< C *, H *, S * >... Ancak FAT kullanırken disk kapasitesini sınırlayan bir sorun vardır. Disk kapasitesindeki bir artışla, minimum küme boyutunun (değişim sektörlerinin sayısı ve en küçük kayıt kapasitesi) 8 KB'den (HDD için 504 MB'a kadar) büyük kapasiteli disklerle 64 KB'ye yükselmesi gerçeğinde yatmaktadır. Dosya boyutu küçükse bu kümeler tam olarak doldurulmaz. Bellek verimsiz bir şekilde kullanılıyor.

EIDE'ye bağlı aygıtların sayısı, CD - ROM'lar veya teyp sürücüleri dahil olmak üzere en fazla dört olabilir. Yeni EIDE modları, birkaç (2, 4, 8, 16 ve daha fazlası) standart 512 bayt sektör (Çoklu) içeren verileri okumak için 1 değişime izin verir. ve yeni IDE arayüzü(ATA - 3) Ultra DMA standardını destekler ve anakartın Ultra DMA denetleyicisi aracılığıyla Ultra DMA sabit sürücüleri RAM ile değiştirme hızını artırmanıza olanak tanır. Ultra modunda, değişim hızı şuna karşılık gelir: DMA 0 - 16.6 Mb / s; DMA 1 - 24,9 Mb/sn; DMA 2 (DMA 33) - 33,3 Mb/sn; Ultra ATA / 66 - 66,6 MB / sn; Ultra ATA / 100 - 100 Mb/sn. Yeni seri 4 telli arayüz Seri ATA-1.6 bir değişim hızı (3 veya 6) Gb / s ile bilgisayarların hızını ve paralel interfaceIDE ile uyumluluğu daha da artırmak için geliştirilmektedir.

SCSI sistem veri yolu ile harici cihazların değişim hızını ve çok görevli ve çok kullanıcılı işletim sistemleri için bağlı çevre birimlerinin sayısını artırmak için tasarlanmıştır. Ana adaptör aracılığıyla PCI'ya bağlanır ve 8/16 bit veri yoluna sahiptir. Cihazlar, ID numaraları = 0, 1, ..., 7 olarak ayarlanmış SCSI veriyoluna bağlanır. ID numaraları, SCSI formatları ve komutları kullanarak MP'nin katılımı olmadan cihazların step motor aracılığıyla değiş tokuş etmesine izin verir. SCSI arayüzü Ömax = 8.4 GB'ı destekler. Değişim hızını ("hızlı" - hızlı) ve genişletme veriyolunun genişliğini ("geniş" - çok bitli) artırarak, aşağıdaki değişikliklere sahiptir:

SCSI-1 - 8 bit / 5 Mb / s'ye kadar;

Hızlı SCSI (SCSI - 2) - 8 bit / 10 Mb / s'ye kadar;

Ultra SCSI - 8 bit / 20 Mb / s'ye kadar;

Hızlı Geniş SCSI - 16 bit / 20 Mb / s'ye kadar;

Ultra Geniş SCSI (SCSI - 3) - 16 bit / 40 Mb / s'ye kadar;

Ultra 160 SCSI - 160 Mb/sn;

Ultra 320 SCSI - 320 MB/sn.

Hemen hemen tüm sürümlerde, aynı anda birkaç rakip G / Ç işlemine hizmet etmek için SCSI'de 512 KB'den fazla kapasiteye sahip çok bölümlü bir önbellek arabelleği kurulur. SCSI arabiriminin ATA arabirimine göre çeşitli avantajları vardır:

27 cihaza kadar bağlanabilme (örneğin, Ultra SCSI-III);

Dahili ve harici cihazları bağlayabilme;

SCSI sabit diskleri 7200, 10.000 veya 15000 rpm'lik artan bir hızda döner ve bunlara erişim süresi 5 - 7 ms'den azdır;

50 iletkenli SCSI şerit kablonun uzunluğu 6 m'ye kadar olabilir.

Daha fazlasıyla kaliteli ekipman, SCSI, ATA'dan 1,5 kat daha maliyetlidir ve en sık sunucularda kullanılır.

2.3. serpiştirme

Modern sabit sürücülerde, araya ekleme parametresi (tüm yolu okumak için disk devir sayısı) veya Interleave faktörü olarak da adlandırıldığı gibi (Şekil 4.5), yeterli önbellek arabelleği varsa, değişim performansını önemli ölçüde etkilemez. . Bununla birlikte, bu parametrenin dikkate alınması, sabit sürücü sektörlerini bir önbellek arabelleği ile değiştirme ilkesini tanımlamamıza izin verir. Disk döndüğünde, kafa 512 baytlık bir sektörü okur ve verileri işlemciye aktarıldığı denetleyicinin arabellek kaydına gönderir. Disk dönmeye devam eder, okuma kafası bir sonraki sektöre geçer, ancak sınırlı bir önbellek arabelleği boyutuna sahip denetleyici hala işlemciyle iletişim kurmakla meşguldür. Bu nedenle, denetleyici serbest bırakıldığında bir sonraki sektörü okumak için kafanın tam bir disk devrini beklemesi veya bazı sektörleri atlaması gerekir. Bitişik sektörlerde bulunan tüm küme okunurken, sektörler gecikmeden arka arkaya okunur. Arabellek kapasitesi küçükse ve verileri RAM'e aktarmak gerekiyorsa, arabellek serbest kalana kadar bazı sektörler atlanır. Yani, 3: 1 modunda (Şekil 4.5, B) iki sektörü atlar.

Pirinç. 4.5. Kümelerin değişim modunda yerleştirilmesi 1: 1 ve 3: 1

Daha önceki sürümlerin diskleri, veri dosyasının sektörleri disk izinde birbiri ardına değil, farklı bir sırayla, araya girme ve MP ile MP ile değiş tokuş etme yeteneği dikkate alınarak yerleştirilecek şekilde düzenlenir. HDD'nin dönüşü. Aynı zamanda, kafayı konumlandırırken, denetleyici gereksiz disk dönüşü olmadan bilgi aktarmak için yeterli zamana sahip olur. Denetleyici serbest bırakıldığında ilgili sektöre erişir.

Modern kontrolörler farklı bir prensip üzerinde çalışır: sektörlerin sürekli olarak okunmasını organize etmek için, veriler birkaç sektörden ("ihtiyaçlarından şüpheyle") okunur ve daha sonra alınabilecekleri bir önbellek arabelleğinde saklanır. Bu yöntemin avantajı, denetleyicinin, mekanik ve elektroniğin en iyi şekilde çalıştığı disk sürücüsüne sığmasıdır.

İstenen iz t cp için arama süresine ek olarak, sabit sürücünün arabelleği ile diskin yüzeyi arasındaki veri aktarım hızı Vd, aşağıdakilerden önemli ölçüde etkilenir: plakaların V dönüş hızı; iz başına fiziksel sektör sayısı S; dönüşümlü olarak (araya girme); önbellek arabelleği boyutu; veri türü (sıralı, parçalı) ve değişim modu. Bu nedenle, sabit sürücünün arabelleği ile y diskinin yüzeyi arasındaki alışverişin hızı V d en iyi modeller genellikle 10 Mb/s'yi geçmez. Pist zaten konumlandırılmışsa, döviz kuru esas olarak iki değer tarafından belirlenir: sektör arama süresi (plaka dönüş periyodunun T yarısına eşit) ve sektör okuma oranı. Bu değerler dikkate alındığında, V d yaklaşık olarak aşağıdaki formülle belirlenir:

V d = 0,5 ´ S ´ 512 / (T ´ I) (Kb / s),

burada S, fiziksel sektörlerin sayısıdır (S = 80 - 160 ve parça numarasına bağlıdır);

Т = 1 / V â - dönüş periyodu (V â = 7.200 rpm'de T »8 ms);

I - serpiştirme, tüm parçayı okumak için diskin devir sayısı (en iyi sabit sürücüler için I = 1).

En iyi disk parametrelerini değiştirerek V d "160 ´ 0,5 ´ 512/8 ´ 1024 = 5 Mb / s elde ederiz. İstenen iz t c için arama süresi dikkate alındığında, sabit sürücünün önbellek arabelleği ile V d diskinin yüzeyi arasındaki değişim oranı daha az olacak ve plakaların doldurulma şekline göre belirlenecektir. Plakalar sırayla doldurulabilir (önce bir disk, sonra başka bir vb.) veya iz doldurma modunda, tüm plakaların en dıştaki tüm izleri önce doldurulduğunda, ardından kayıt merkeze kaydırılır. Parçalarla doldurma modu daha yaygındır ve bu nedenle, doldurulmamış HDD'ler doldurulmuş olanlardan daha hızlıdır, çünkü iç parçalardaki bilgiler daha yavaş okunur ve parçalardaki sektör sayısı aynı değildir - bunlardan daha azı vardır. dış silindirlere göre iç silindirlerde.

2.4. HDD özellikleri

Tipik bir blok - sabit sürücünün baskılı devre kartında bulunan sabit sürücünün kontrol devresi Şekil 2'de gösterilmektedir. 4.6. Herhangi bir IDE veya SCSI sabit sürücüde bir manyetik disk paketi, bir manyeto dirençli kafa bloğu, bir konumlandırma sistemi, bir okuma-yazma kanalı, bir veri ayırıcı ve bir mikro denetleyici bulunur. Veri ayırıcı, saat darbelerini ve verileri giriş okuma sinyalinden ayırır. Mikrodenetleyici, özel adres etiketlerini kullanarak tanımlama ve sektör veri alanlarını tanır. Tanımlayıcı alanı, sektör adresi hakkında kodlanmış bilgileri içerir.< C, H, S >... MP, kafaların doğru konumlandırılmasını kurar ve mikro-yazma/okuma işlemlerini aşağıdaki gibi gerçekleştirir.

UU HDD'nin dijital sistemi, diski SCSI veri yolu ile değiştirmek için mikro denetleyici aracılığıyla merkezi işlemciden sistem veri yolundan komutlar alır ve değişime dahil olan verileri geçici olarak depolamak için bir sektör arabelleği içerir. Sürücünün CU'sunun MP'si, sistem veri yolundan gelen mantıksal adresi kabul eder.< C *, H *, S * >, onu fiziksel bir adrese dönüştürür< С, H, S >ve, MP ve motor ve kafa tahrikini kontrol etmek için kontrolör aracılığıyla, ilgili silindir C'yi konumlandırın. Konumu belirleyen değer için< C >Ei plakası üzerindeki silindir, tahrik kolunun konum sinyali ile karşılaştırılır NS(bkz. şekil 4.3). Sıfır olmayan bir fark varsa Ei - NS SU'dan, solenoid K'daki akımı güçlendiren ve uyaran, uyumsuzluğun işaretine bağlı olarak kafa sürücüsünü içeri veya diskin kenarına hareket ettiren bir sinyal gelir.

Hareket eden sürücü kolu Ei'nin değerini azaltır - NS sıfıra ve MP HDD'ye işaretçi konumuyla (tanımlama alanı koduyla) gerekli kafayı sektöre bağlar< S >ve yazma için bir kodlayıcı veya okuma modunda bir darbe detektörü ve bir kod çözücü (DC) içeren bir yazma/okuma kanalı.

Pirinç. 4.6. HDD kontrol devresi

Bazı 3,5 inç sabit sürücülerin özellikleri tabloda sunulmaktadır. 4.5. Tablo, disklerdeki dönüş hızının V arttığını göstermektedir. Eski sabit disklerde 3 600 rpm'ye eşitti, şimdi çoğu zaman 7 200 rpm'ye eşittir. Sadece pahalı HDD'lerde SCSI arayüzü 15.000 rpm'ye eşittir. Diskin yüksek dönme hızları (7200 rpm) ve mikroskobik kafaların hareketi, en iyi HDD tasarımlarında yaklaşık 8 ms'lik bilgilere ortalama erişim süresi elde etmeyi mümkün kılar. İstenen parça için arama süresi şunlara bağlıdır: başlangıç ​​pozisyonu baş ve baş bitişik bir yoldaysa en küçüğüdür (izden parçaya arama) t cd. En iyi sabit disk sürücüleri için t cd değeri 1 - 3 ms'dir.

Arama herhangi bir ize denk olası bir geçişle rastgele yapılırsa, ortalama erişim süresi (ortalama arama) t cр hakkında konuşabiliriz. Yeni HDD modelleri, kapasitelerini 20 GB ve daha fazlasına kadar önemli ölçüde artırdı. Tüm sabit sürücüler, veri erişimini hızlandırmak için 2 MB ve genellikle 8 MB önbellek arabelleği ile donatılmıştır. HDD'nin güvenilirliğini artırmak için S.M.A.R.T. ve ad hoc hata algılama ve düzeltme yöntemleri.

Tablo 4.5 HDD özellikleri
Firma Modeli	E disk / kafalar, GB	Vv, devir/dakika	Önbellek arabelleği, MB	t cр, ms	Arayüz
IBM DTLA-307020	20.5 2/3	7 200	-	8.5	ATA / 100
Maxtor DiamonMax80H8	81.9 4/8	5 400		9.0	ATA / 100
Seagate Barracuda 180 ST1181677LW	181.6 12/24	7 200		8.2	Ultra 160 SCSI
Batı Dijital WD200BB	1/2	7 200		10.9	ATA / 100
Fujitsu AL7LX MAM 3367NP	36.7 4/8	15 000		3.5	Ultra 320 SCSI ATA / 100

S.M.A.R.T teknolojisi en büyük sabit disk üreticilerinin katılımıyla geliştirildi. Bir sabit diskin güvenilirliğini analiz etmek için iki grup parametre kullanılır: diskin doğal yaşlanma parametreleri ve mevcut parametreler.

İlk grubun parametreleri şunları içerir:

Çalışma sırasında motor devir sayısı;

Çalışma sırasında okuma / yazma kafalarının hareket sayısı.

İkinci grubun parametreleri, örneğin aşağıdakileri içerir:

Okuma / yazma kafası ile çalışma yüzeyi arasındaki mesafe;

Diskler ve sabit sürücü önbelleği arasındaki veri alışverişinin hızı;

Yeniden atanan bozuk sektörlerin sayısı;

Disk arama hızı.

Tüm bilgiler S.M.A.R.T. özel parçalara kaydedildi. S.M.A.R.T.'nin üç versiyonu (I, II, III) vardır. S.M.A.R.T.'da III, hata tahmini yapılır, yüzey taraması yapılır ve önceki I, II sürümlerine ek olarak sorunlu sektörleri tanımlar ve geri yükler. BIOS, kullanıcının S.M.A.R.T. HDD'nin durumu hakkında mesajların verilmesi ile. Aynı zamanda, arızalar arasındaki ortalama istatistiksel süre olarak, sabit disk MTBF arızaları arasındaki ortalama süre, 500 bin saate (40-50 bin açma / kapama döngüsünde) eşittir; diğer bilgisayar bileşenleri.

HDD'lerdeki IBM, Fujitsu, Quantum ve diğerleri, daha yüksek sertlikleri ve saflıkları nedeniyle kayıt yoğunluğunu ve güvenilirliğini artırmak için alüminyum yerine cam ve silikon levhalar kullanır. Ayrıca ağırlıklarını azaltmaya yardımcı olur. Ayrıca, IBM gibi birçok şirket, yeni 27 mm standartlar getirerek yonga plakalarının boyutunu küçültmeye (gof ne kadar küçükse o kadar az titreşim) çalışıyor. Şirket tahminleri: bilgi kayıt yoğunluğundaki bir artış, yakında metrekare başına 300 Gbps'ye ulaşacak. inç. Manyetik disklere alternatif arayışlar devam ediyor. Bu tür yenilikler arasında organik manyetik filmler ve kaplanmış yapılar bulunmaktadır. Üreticiler, yeni teknolojilerin manyetik medyanın yerini alacağına inanıyor.

Manyetik disklerin ana dezavantajları şunlardır: hizmet ömrünü 5 yıl ile sınırlayan alt tabaka malzemelerinin yaşlanması; rastgele elektromanyetik alanlara maruz kalma nedeniyle veri kaybı; depolama sırasında demanyetizasyon; şok ve sarsıntıya karşı hassasiyet.

Ders 17: Optik depolama

1972'de Phllips, Video Long Play sistemini gösterdi. Verileri kaydetmek için "serif" ilkesini kullandı. CD ve daha sonra DVD teknolojilerinin gelişiminin başlangıcıydı. Rastgele bir dijital veri CD kayıt sistemini içeren ilk CD-ROM optik depolama standardı, 1984 yılında Philips ve Sony tarafından geliştirilmiştir.

Kalıcı bellek CD-ROM'unun devasa kompakt diski, 1988'den beri 650 MB kapasiteli bir depolama aygıtı olarak üretilmiştir. Bu bilgi, yaklaşık 330.000 sayfa metne veya 74 dakikalık yüksek kaliteli sese karşılık gelir. Şu anda birkaç CD-ROM standardı var - bunlar AAD, DDD, ADD. Bu kısaltmanın harfleri diski oluştururken kullanılan dalga biçimlerini yansıtır: birincisi - orijinal kayıt sırasında, ikincisi - işleme ve karıştırma sırasında, üçüncüsü - diskin oluşturulduğu son ana sinyal. "A" Analog form, "D" Dijital anlamına gelir. CD için ana sinyal her zaman yalnızca dijital biçimde bulunur, bu nedenle kısaltmanın üçüncü harfi her zaman "D" olur. Analog biçimde bir sinyal kaydederken ve işlerken, yüksek harmonikler korunur, ancak gürültü seviyesi artar. Dijital işlemede, yüksek harmonikler örnekleme hızının yarısında zorla kesilir.

Kompakt diskler CD-ROM'lar 1,2 mm kalınlığında, 12 cm dış çapı, 15 mm iç deliği polimer malzemeden yapılmış, alt tarafında alüminyum alaşımlı film ile kaplanmıştır (Şekil 4.7.). Bu film, kayıttan sonra ek bir vernik tabakası ile korunan bir bilgi taşıyıcısıdır. Üst katman çalışmıyor ve üzerine etiketler ve yazılar uygulanmış.

Pirinç. 4.7. CD-ROM'daki bilgi katmanı

Disklerin üretimi, aşağıdakiler de dahil olmak üzere birkaç aşamada gerçekleşir:

Ana diskte 1,5 saatten fazla bir lazer ışını ("çentik", çukur) yakarak vuruşların kaydedilmesi;

Ana diskten sert metal matrislerin kopyalarının alınması;

Matrisleri damgalayarak (damgalayarak) çalışan disklerin bir kopyasını yapmak.

Baskı sonucunda, disk yüzeyinde 0,6 µm genişliğinde, 1,6 µm dönüşler arası mesafeli, 0,12 µm yiv şeklinde oluklar bulunan ve TPI = 16,000 olan bir sarmal iz disk yüzeyinde kalır.İz, merkezi deliğin yakınında başlar ve dış kenardan 5 mm uzakta biter. Spiral uzunluğu 5 km'ye ulaşır. Bir CD-ROM sürücüsünün çalışma prensibi, Şekil 2 kullanılarak basitleştirilebilir. 4.8. Disk, kontrol sistemi, spiralin herhangi bir iç veya dış dönüşünde okuyucuya göre yolun sabit bir hareket hızını sağlayan bir motor (D1) tarafından döndürülür. Aynı zamanda, ses üretmek için veri okuma hızı kesinlikle sabittir ve saniyede 75 bloğa (150 Kb / s) eşittir.

Her blok 2.352 bayt içerir. Bunlardan 2.048'i kullanışlıdır ve 288'i, 1.000 bit'e kadar verileri (çizikler, çöpler nedeniyle "arızalar") kurtarmak için kullanılan, 16'sı senkronizasyon için kullanılan kontrollerdir. Kontrol bitleri, 10 -25 olasılıkla hatalardan kaçınmanıza izin verir. Konum motoru (D2), yerleşik mikroişlemcinin komutlarına göre bir ayna ve odaklama merceği ile hareketli bir taşıyıcıyı (PC) spiral yolun istenen dönüşüne hareket ettirmek için tasarlanmıştır.

Pirinç. 4.8. CD-ROM Sürücüsü Nasıl Çalışır?

Yarı iletken lazer (SSL), çizgi derinliğinin 4 katı dalga boyuna sahip bir kızılötesi ışın yayar. Bu ışın, aynadan (3) yansıyarak ayırma prizmasından (RP) geçer. Ardından, odaklama merceği (FL1) aracılığıyla tam olarak yola yönlendirilir ve strok veya platoya bağlı olarak farklı yoğunluklarda ondan yansıtılır. Ray üzerinde lazer ışını tarafından oluşturulan ışık noktasının çapı vuruş boyutundan daha büyük olduğundan, ışın vuruşun altından ve ana yüzeyden aynı anda yansıtıldığında, yansıyan dalgalar arasında sönümleme girişimi oluşur, yoğunluğu yansıyan ışın azalır. Bir çizgi olmadığında, ışık noktası aynı şekilde yansıtılır, parazit oluşmaz ve yansıyan ışının yoğunluğu korunur. İzden yansıyan ışın, odaklama merceği (FL1) ve RP aracılığıyla algılanır ve odaklama merceği (FL2), optik sinyalleri elektrik sinyallerine dönüştüren fotosensör (PD) tarafından algılanır. CD'de bir vuruş görüntülerken PD'den alınan elektrik sinyali mantıksal bir birim olarak alınır. Elektrik sinyalleri daha sonra ses kartına veya RAM'e gönderilir. Bir ses kartına (karta) aktarıldığında, dijital diziler analog sinyaller, yükseltilir ve kulaklıklar veya hoparlörler aracılığıyla duyulabilir.

Diskten gelen sinyaller bir bilgisayar için dijital veri dizileriyse, yerleşik mikroişlemci tarafından paralel ikili koda dönüştürülür ve daha sonra bunları bilgisayarın RAM bölümlerine aktarabilir. Bir ses kartına senkronize olarak aktarılan ses kayıtlarından farklı olarak, bir CD'deki dijital veriler 4, 6, 8, 10 kat artırılmış bir hızla RAM'e okunabilir. Bu hızlara sahip bir sürücü ve CD-ROM'a 4-10 hız denir. Verileri okur ve 600, 900, 1200, 1500 Kb/s hızlarında sistem veri yoluna aktarırlar ve yaklaşık 100 ms'lik en iyi ortalama disk blok erişim süresine sahiptirler. 5000-6000 rpm'nin üzerindeki hızlarda, güvenilir okuma neredeyse imkansız hale gelir, bu nedenle 12 hızlı veya daha hızlı CD-ROM'ların en son modelleri, verileri okurken diski mümkün olan en yüksek hızda döndürerek CAV (sabit açısal hız) modunda çalışır. Bu modda, diskten veri alınma hızı, başın konumuna bağlı olarak değişir ve diskin başından sonuna kadar artar. Pasaportta belirtilen hız (örneğin 24x) sadece diskin dış kısımlarında elde edilir ve iç kısımlarda yaklaşık 1200-1500 Kb/sn'ye düşer. 20 ve 24 hıza sahip sürücülerde, performans CD'den bilgi okuma yerine bağlıdır ve ortalama hızları destekle yaklaşık x14'e karşılık gelir. BIOS modu PIO-4.

3.1. Yeniden yazılabilir optik sürücüler

CD-ROM'a ek olarak, CD-R (Kaydedilebilir) ve CD-RW (Yeniden Yazılabilir) standartları giderek daha fazla kullanılmaktadır. Bir kez yazılabilen CD-R'ler için, yansıtıcı katmanın esas olarak altın veya gümüş filmden yapıldığı geleneksel bir kompakt disk olan "boşluklar" kullanılır. Bununla polikarbonat taban arasında, ısıtıldığında koyulaşan organik malzemeden (boya) yapılmış bir kayıt tabakası vardır. Kayıt işlemi sırasında, lazer ışını katman üzerindeki, kararan ve artık ışığı yansıtıcı katmana iletmeyen, "seriflere" benzer alanlar oluşturan seçilen noktaları ısıtır.

CD-RW yeniden yazılabilir diskler, diğerlerinden farklı olan yedi katmanlı bir yapıya sahiptir. CD-R diskleriŞekil l'de gösterildiği gibi beş katman içeren. 4.9. CD-RW, bir huzmenin etkisi altında faz durumunu amorftan kristale veya tam tersine değiştiren bir metal-plastik ara katmanı kullanır. Sonuç olarak, katmanın şeffaflığı değişir. Durum değişikliklerinin sabitlenmesi, kayıt katmanının malzemesinin kritik sıcaklığın üzerinde ısıtıldığında amorf bir duruma geçmesi ve soğuduktan sonra ve kritik sıcaklığın önemli ölçüde altındaki bir sıcaklığa ısıtıldığında içinde kalması nedeniyle oluşur, kristal durumunu geri yükler. Bu tür diskler, binlerce ila on binlerce yeniden yazma döngüsüne dayanabilir. Ancak, yansıtıcılıkları tek çekim CD'lerden önemli ölçüde daha düşüktür, bu da geleneksel sürücülerde okunmasını zorlaştırır. CD-RW'leri okumak için bir Otomatik Kazanç Kontrolü sürücüsü gerekir, ancak bazı geleneksel CD-ROM sürücüleri ve tüketici oynatıcılar bunları CD-RW'lerle eşit düzeyde okuyabilir. normal diskler... Sürücünün CD-RW'leri okuma yeteneğine Multiread denir.

Yeniden yazılabilir bir disk, CD-R ile aynı yapıya ve dosya sistemine sahip olabilir veya üzerinde özel bir UDF dosya sistemi düzenlenebilir, bu da diskte tek tek dosyaları dinamik olarak oluşturmanıza ve yok etmenize olanak tanır.

,

Şekil 4.9. CD-R ve CD-RW kayıt yapısı

3.2. Dijital Çok Yönlü Disk

DVD standardı, 1995 yılında birkaç şirket (Hitachi, JVC, Philips, vb.) tarafından ortaklaşa geliştirildi. DVD'ler yalnızca videoyu değil, aynı zamanda ses ve diğer verileri de kaydedebilir, bu nedenle daha sık dijital çok yönlü disk (Çok Yönlü) olarak kullanılır. DVD'ler ve CD'ler arasındaki temel fark, bilgi miktarındaki farktır. DVD kapasitesi çeşitli şekillerde artırılmıştır:

İlk olarak, DVD'leri okumak için CD'leri okumaktan daha kısa dalga boyuna sahip bir lazer kullanılır, bu da kayıt yoğunluğunu önemli ölçüde arttırmıştır;

İkinci olarak, standart, bir tarafta iki veri katmanının kaydedildiği çift katmanlı diskler sağlar. Bu durumda, bir katman yarı saydamdır, bu da birinci katmanın "içinden okunmasına" izin verir.

Kayıt yoğunluğunun artması ve okunan lazerin dalga boyunun azalmasıyla birlikte koruyucu plastik tabakanın kalınlığı gereksinimi değişmiştir, CD'lerde kullanılan 1,2 mm'nin aksine DVD'lerde sadece 0,6 mm'dir. Bununla birlikte, diskin olağan boyutlarını korumak ve DVD disklerinin gereksiz kırılganlığını önlemek için, nihai disk kalınlığı aynı 1,2 mm olacak şekilde her iki taraf plastikle doldurulur. Bu, verilerin DVD'lerin her iki tarafına da yazılmasına ve böylece depolama kapasitesinin iki katına çıkmasına izin verdi. Ana türler DVD diskler devamındaki:

Bir tarafta bir katmanda veri kaydı olan DVD-5 (4.7 GB);

Bir tarafta iki katman halinde veri kaydı olan DVD-9 (8,5 GB);

DVD-10 (9,4 GB), her biri bir katman olmak üzere iki tarafta veri kaydı;

DVD-14 (13.24 GB) bir tarafta iki katman, diğer tarafta bir katman halinde veri kaydı;

DVD-18 (17 GB) iki tarafta veri kaydı, iki katman.

Samsung optik disklerinin özellikleri tabloda sunulmaktadır. 4.6.

Bir DVD diski genellikle grafikleri, multimedyayı aktarmak ve video izlemek için, yüksek kaliteli resim üretimi için (Avrupa PAL standardında 24 bit renk derinliğine sahip 720x576 piksel) kullanıldığından, 30 Mb / s'lik bir veri aktarım hızıdır. gerekli ve bir film izlemek için yaklaşık 100 GB disk kapasitesi. Veri aktarım hızı (V pr) gereksinimlerini azaltmak ve veri hacmini artırmak için MPEG-2 sıkıştırma algoritması kullanılır. Bu, veri hızının 3 - 4 Mb/sn'ye düşürülmesini sağlar. Sıkıştırma, görüntü kalitesinden neredeyse hiç ödün vermeden gereksiz bilgilerin %97'sine kadarını kaldırır. Bir DVD'den okunan verileri kurtarmak için bilgilerin kodunun çözülmesi gerekir, yani. sıkıştırma ile silinen gereksiz bilgileri kurtarın. Bu, özel donanım kullanılmadan yazılımda veya bir donanım DVD kod çözücüsü kullanılarak yapılabilir.

DVD'ler ve CD'ler için yeniden yazma biçimleri vardır - bunlar sırasıyla 2,6 GB'a ve 3 GB'a kadar kapasiteye sahip DVD-RAM ve DVD + RW'dir, ancak bu biçimlerin her ikisi de uyumsuzdur. Yeniden yazma ilkesi CD teknolojileri ile aynıdır, ancak kayıt katmanlar halinde gerçekleştirilir ve disk üzerindeki yoğunluk daha yüksektir.

Şu anda, CD ve DVD sürücüleri için çeşitli arabirimler kullanılmaktadır, bunlar EIDE, ATAPI, SCSI ve ayrıca USB'dir.

Tablo 4.6 Optik sürücülerin özellikleri
Seçenekler	CD-RW (SW-208)	DVD-ROM (SD-612)
CD yazma hızı (Kb/sn)	1200 (8x)	-
CD Yeniden Yazma Hızı (Kb/sn)	600 (4x)	-
CD okuma hızı (Kb/sn)	4800 (32x)	6000 (40x)
DVD okuma hızı (Kb/sn)	-	16200 (12x)
Arayüz	EİDE	EİDE
Tampon boyutu (Kb)
Ses çıkış gücü (W)	0,7	0,7
CD-R kaydı 650 (Mb)	+	-
CD-RW kaydı 700/650/550 (Mb)	+	-

3.3. Yeni nesil optik sürücüler

Floresan diskler (FM diskler) olarak adlandırılan yeni nesil depolama cihazları, "fotokromizm" ilkesini kullanır. Bu fenomen, belirli bir dalga boyundaki bir lazer ışınına maruz kaldığında bir floresan ışığı yayan fotokrom parçacıkları içeren organik malzemede kendini gösterir. Fotokrom başlangıçta floresan değildir. Kayıt, yüksek güçlü bir lazerin etkisi altında, fotokimyasal reaksiyonun başlatıldığı alanlarda gerçekleştirilir ve bunun sonucunda floresan özelliklerin ortaya çıkmaya başlar. Okunduktan sonra lazerle ışınlanan alanlardaki fotokrom partiküller daha düşük bir lazer gücüyle tekrar uyarılır ve floresan vermeye başlar. Bu ışıma fotodedektör tarafından yakalanır ve "1" değeri olarak alınır. FM diskinin özelliği, sürücünün özelliklerine yansır:

Katmanlama, şeffaflık ve tekdüzelik;

Birkaç katmandan geçerken düşük sinyal kaybı;

Elemanların flüoresan parıltısı, diskin tüm katmanları için "saydamdır";

Okuyucuların çeşitli dezavantajlarına CD / DVD'den daha az duyarlı;

Herhangi bir katmandan floresan emisyonu tutarlı değildir, bu da CD / DVD teknolojilerinde bulunan paraziti ortadan kaldırır;

Floresan teknolojisi, her katmanda veri dağıtımının CD ve DVD formatlarıyla uyumludur.

karşılaştırmalı özellikler 50 GB kapasiteli floresan diskler sekmede sunulmuştur. 4.7.

Tablodan. 4.7, FM diskinin CD'lerden veya DVD'lerden daha fazla veri depolamanıza ve kullanmanıza izin verdiğini ve belki de FM disklerinin yakında diğer optik sürücülerin yerini alacağını gösteriyor.

Ders 17: Mikroişlemci veriyolları: sistemler ve değişim döngüleri

Bir mikroişlemci sistem geliştiricisinin bilmesi gereken en önemli şey, bu tür sistemlerin veri yolları üzerinden bilgi alışverişini organize etme ilkeleridir. Bu olmadan sistemin donanım kısmını geliştirmek imkansızdır ve donanım olmadan hiçbir yazılım çalışmayacaktır.

İlk mikroişlemcilerin ortaya çıkışından bu yana geçen 30 yılı aşkın bir süredir, yeni mikroişlemci sistemlerinin geliştiricileri tarafından takip edilen belirli değişim kuralları geliştirilmiştir. Bu kurallar çok karmaşık değildir, ancak başarılı bir çalışma için bunları kesin olarak bilmek ve kesinlikle takip etmek gerekir. Uygulamanın gösterdiği gibi, veriyolları üzerinden alışverişi organize etme ilkeleri, belirli mikroişlemcilerin özelliklerinden çok daha önemlidir. Standart sistem omurgaları, belirli bir işlemciden çok daha uzun yaşar. Yeni işlemcilerin geliştiricileri, mevcut omurga standartları tarafından yönlendiriliyor. Ayrıca, tamamen farklı işlemcilere dayalı bazı sistemler aynı sistem omurgasını kullanır. Yani mikroişlemci sistemlerinde omurga en önemli omurga faktörü olarak karşımıza çıkmaktadır.

Mikroişlemci sistemlerinde bilgi alışverişi, bilgi alışverişi döngülerinde gerçekleşir. Bir bilgi alışverişi döngüsü, veriyolu üzerinde bir temel değişim işleminin gerçekleştirildiği bir zaman aralığı olarak anlaşılır. Örneğin veri kodunu işlemciden belleğe aktarma veya veri kodunu G/Ç cihazından işlemciye aktarma. Bir döngü içinde, birkaç veri kodu, hatta bir veri dizisinin tamamı iletilebilir, ancak bu daha az yaygındır.

İletişim döngüleri iki ana tiptedir:

· İşlemcinin bilgileri yazdığı (çıkardığı) kayıt (çıkış) döngüsü;

· İşlemcinin bilgileri okuduğu (girdiği) bir okuma (girdi) döngüsü.

Bazı mikroişlemci sistemlerinde ayrıca bir oku-değiştir-yaz veya I-duraklat-çıktı döngüsü vardır. Bu döngülerde işlemci önce bilgiyi bellekten veya bir I/O cihazından okur, ardından bir şekilde dönüştürüp aynı adrese geri yazar. Örneğin, bir işlemci bir bellek konumundan bir kod okuyabilir, kodu birer birer artırabilir ve aynı bellek konumuna geri yazabilir. Bu tür bir döngünün varlığı veya yokluğu, kullanılan işlemcinin özellikleri ile ilişkilidir.

Doğrudan bellek erişim döngüleri (sistemde DMA modu sağlanmışsa) ve kesme isteği ve hibe döngüleri (sistemde kesintiler varsa) özel bir yer işgal eder. Gelecekte bu tür döngüler söz konusu olduğunda özel olarak şart koşulacaktır.

Her döngü sırasında, bilgi alışverişine katılan cihazlar, kesin olarak belirlenmiş bir sırayla veya dedikleri gibi, kabul edilen bilgi alışverişi protokolüne göre birbirlerine bilgi ve kontrol sinyalleri iletir.

Döngü süresi sabit veya değişken olabilir, ancak her zaman sistem saat sinyalinin birkaç periyodunu içerir. Yani, ideal durumda bile, işlemci tarafından bilgi okuma sıklığı ve bilgi yazma sıklığı, sistemin saat frekansından birkaç kat daha azdır.

Komut kodlarının sistem belleğinden okunması da okuma döngüleri kullanılarak gerçekleştirilir. Bu nedenle, tek veriyolu mimarisi durumunda, komut okuma döngüleri ve veri aktarımı (okuma ve yazma) döngüleri sistem veriyolunda dönüşümlü olarak bulunur, ancak iletilen ne olursa olsun - veri veya komutlar - değiş tokuş protokolleri değişmeden kalır. İki veriyolu mimarisi durumunda, komut okuma ve veri yazma veya okuma döngüleri farklı veri yollarında ayrılır ve aynı anda gerçekleştirilebilir.