Накопичувачі на жорстких магнітних дисках

НЖМД – це основний пристрій для довготривалого збереження великих об’ємів даних та програм. Інші назви: жорсткий диск, вінчестер, HDD (Hard Disk Drive). Ззовні, вінчестер є плоскою герметично закритою коробкою, всередині якої знаходяться на спільній осі декілька жорстких алюмінієвих або скляних пластинок круглої форми.

Поверхня кожного з дисків покрита тонким феромагнітним шаром (речовини, що реагує на зовнішнє магнітне поле), власне на ньому зберігаються записані дані. При цьому запис проводиться на обидві поверхні кожної пластини (крім крайніх) за допомогою блоку спеціальних магнітних головок. Кожна головка знаходиться над робочою поверхнею диска на відстані 0,5–0,13 мкм. Пакет дисків обертається безперервно і з великою частотою, тому механічний контакт головок і дисків недопустимий. Основні характеристики, на які варто звернути увагу при виборі жорсткого диска:

– ємність вимірюється у Гігібайтах (Гіга– 109) і Терабайтах (Тера–1012);

– час доступу вимірюється у мкс (мікро– 10–6

– швидкість передачі даних вимірюється у Мбайт/с,

– частота обертання (для домашніх ПК – 7200 об/хв.

Перший жорсткий диск був розроблений у 1973 році фірмою ІBM за новою технологією і міг зберігати до 16 Кбайтданих. Оскільки цей диск мав 30 доріжок, кожна з яких була

розбита на 30 секторів, то йому дали назву – 30/30. За аналогією з автоматичними гвинтівками, що мають калібр 30/30, такі жорсткі диски стали називатися "вінчестерами". У накопичувачі може бути до десятьох дисків. Їх поверхня розбивається на кола, що називаються доріжками (track). Кожна доріжка має свій номер. Доріжки з однаковими номерами, що розташовані одна над одною на різних дисках утворюють циліндр. Доріжки на диску розбиті на сектори (нумерація починається з одиниці).

Сектор займає 571 байт: 512 відведено для запису потрібної інформації, решта під заголовок (префікс), що визначає початок і номер секції та закінчення (суфікс), де записана контрольна сума, потрібна для перевірки цілісності збережених даних.

Сектори й доріжки утворюються під час форматування диска. Форматування виконує користувач за допомогою спеціальних програм. Ніяка інформація не може бути записана на неформатований диск. Жорсткий диск може бути розбитий на логічні диски. Це зручно, оскільки наявність декількох логічних дисків спрощує структуризацію даних, що зберігаються на жорсткому диску.

На жорсткому диску зберігається все програмне забезпечення, що використовується в комп’ютері. Сучасний жорсткий диск дозволяє зберігати понад 1 Терабайт даних. Швидкість запису даних сучасного жорсткого диску лежить в межах 25–50 Мбайт/с. Вартість сучасного диска є цілком прийнятна, враховуючи великі об’єми даних, що зберігаються на ньому. Жорсткий диск – основний носій даних сучасного Запис даних на жорсткий диск здійснюється наступним чином. При зміні сили струму, що проходить через магнітну головку, відбувається зміна напруженості динамічного магнітного поля в щілині між поверхнею дисків та головкою, що приводить до зміни стаціонарного магнітного поля феромагнітних частин покриття диску. Операція зчитування відбувається у зворотному порядку. Намагнічені частинки феромагнітного покриття спричиняють електрорушійну силу самоіндукції магнітної головки. Електромагнітні сигнали, щовиникають при цьому, підсилюються й передаються для подальшого оброблення.

Роботою вінчестера керує спеціальний апаратно–логічний пристрій – контролер жорсткого диска. Колись це була окрема плата, яку під’єднували через слоти до материнської плати. У сучасних комп’ютерах функції контролера жорсткого диска виконують чіпсети. Існує величезна кількість різноманітних моделей жорстких дисків багатьох фірм, таких як Seagate, Maxtor, Quantum, Fujitsu і т.д. Щоб забезпечити сумісність вінчестерів, розроблено стандарти на їх характеристики, які визначають номенклатуру з’єднувальних провідників, їх розміщення в перехідних роз’ємах, електричні параметри сигналів. Найпоширенішими є стандарти інтерфейсів IDE (Integrated Drive Electronics) або ATA та більш продуктивні EIDE (Enhanced IDE),

SCSI (Small Computer System Interface), Serial ATA. Саме характеристики цих інтерфейсів,за допомогою яких вінчестери зв’язані з материнською платою, у значній мірі визначають продуктивність сучасних жорстких дисків.

Конфігурація і принцип роботи оптичних носіїв даних та приводів

Накопичувачі CD–ROM, CD–RWПочинаючи з 1995 року в базову конфігурацію персонального комп’ютера замість дисководів на 5,25 дюймів почали включати CD–ROM–Drive (рис.6.19). Абревіатура CD–ROM (Compact Disk Read Only Memory) перекладається як звичайний компакт–диск.

Цифровий запис на компакт–диск відрізняється від запису на магнітні диски високою щільністю, тому стандартний CD має ємність порядку 650–700 Мбайт. Такі великі об’єми характерні для мультимедійної інформації (графіка, музика, відео), тому дисководи CD–ROM відносяться до апаратних засобів мультимедіа. Крім мультимедійних видань (електронні книги,енциклопедії, музичні альбоми, відеофільми, комп’ютерні ігри),на компакт–дисках розповсюджується також різноманітне системне та прикладне програмне забезпечення великих обсягів (операційні системи, офісні програми, системи програмування і т.д

Окрім великого об’єму, CD–ROM–Drive вигідно відрізняється від дисковода ще і високою швидкістю передачітданих, яка може досягати декількох Мбайт/с. Продовжуючи порівняння з дискетою, необхідно відзначити високу надійність зберігання даних на CD: він достатньо добре переносить і велику кількість подряпин на поверхні і удари, його не ушкоджує магнітне поле і т.д. Крім того, найважливішим чинником є і ціна, яка у CD–ROM–Drive хоч і вище, ніж у дисковода, але цілком прийнятна. Виходить, що CD–ROM за всіма параметрами перевершує дискету.Компакт–диски виготовляють із прозорого пластику діаметром 120 мм і товщиною 1,2 мм. На пластикову поверхню напилюється шар алюмінію або сплаву. В умовах фабричного виробництва запис інформації на диск відбувається шляхом витиснення на поверхні доріжки, у вигляді ряду заглиблень. Такий підхід забезпечує двійковий запис інформації.

Заглиблення (pit – піт), поверхня (land – ленд). Логічний нуль може бути представлений як пітом, так і лендом. Логічна одиниця кодується переходом між пітом та лендом. Від центру до краю компакт–диску нанесена єдина доріжка у виглядіспіралі шириною 4 мкм із кроком 1,4 мкм. Поверхня диска розбита на три ділянки. Початкова (Lead–In) розташована в центрі диска і зчитується першою. В ній записано вміст диска, таблиця адрес всіх записів, мітка диска й інша службова інформація. Середня ділянка містить основну інформацію і займає більшу частину диска. Кінцева ділянка (Lead–Out) містить мітку кінця диску. Для штампування існує спеціальна матриця–прототип (мастер–диск) майбутнього диска, яка витискує доріжки на поверхні. Після штампування, на поверхню диска наносять захисну плівку з прозорого лаку. При читанні CD поверхня алюмінію сканується лазерним променем, а потім аналізується світло лазера, відбите від поверхні диска, на підставі чого відтворюється картина заглиблень на диску і таким чином зчитується записана інформація. Привід CD–ROM містить: електродвигун, що обертає диск; оптичну систему, яка складається з лазерного випромінювача, оптичних лінз та датчиків і призначена для зчитування інформації з поверхні диска; мікропроцесор, що керує механікою приводу, оптичною системою і декодує прочитану інформацію у двійковий код.

Компакт–диск розкручується електродвигуном. На поверхні диска за допомогою приводу оптичної системи фокусується промінь із лазерного випромінювача. Промінь відбивається від поверхні диска і крізь призму подається на датчик. Світловий потік перетворюється в електричний сигнал, який поступає у мікропроцесор, де він аналізується й перетворюється у двійковий код.

Основними характеристиками CD–ROM є:

 швидкість передачі даних – вимірюється в кратних долях швидкості програвача аудіо компакт–дисків (150 кбайт/с) і характеризує максимальну швидкість з якою накопичувач пересилає дані в оперативну пам’ять комп’ютера, наприклад, 2–швидкісний CD–ROM (2x CD–ROM) буде зчитувати дані зі швидкістю 300 кбайт/с, 50–швидкісний (50x) – 7500 кбайт/с;

 час доступу – час, потрібний для пошуку інформації на диску, вимірюється у мілісекундах.

У наш час застосовують такі види дисків:

– CD–ROM (Read Only Memory) – диск, який записано на спеціальних пристроях штамповочним методом (найчастіше на таких дисках записано фільми, музичні альбоми виконавців, програмне забезпечення);

– CD–R (Record) –диск для одноразового запису;

– CD–RW (Read–Writeble)– диск для багаторазового перезапису (до 1000 раз).

Основний недолік стандартних CD–ROM – неможливість записування даних, але існують пристрої записування на CD–R та CD–RW диски.

Диск CD–RW має активний шар з сплаву Ag–In–Sb–Te (срібло–індій–сурьма–телур). Такий шар при нагріванні до 500–700*С розплавляється, втрачаючи відбиваючі властивості, у такий спосіб можна здійснити запис інформації. При нагріванні ж до температури близько 200*С здатність шару відбивати промінь відновлюється, у такий спосіб запис на такий носій можна робити багаторазово. Відповідно, пристрої запису на CD–RW можуть ще і записувати CD–R та зчитувати звичайні алюмінієві. Пристрій характеризують вже трьома швидкостями, наприклад: 4х/10х/32х, що означає перезапис на 4х швидкості, запис CD–R на 10х швидкості, читання на 32х швидкості.

Однак не всі CD–ROM–Drive будуть читати CD–RW диски. Справа в тому, що стандарт CD–ROM вимагає, щоб здатність відбиваючої поверхні CD не нижче 70%, а поверхня штрихів, що відбиває – не більш 28%. Здатність поверхні, що відбиває, CD–RW – близько 25%, але різниця між здатністю поверхні, що відбиває, диска і штрихів досить велика (тому такий диск і можна використовувати для збереження даних).

Однак, не всі старі CD–ROM–Drive можуть читати такі CD–RW диски, це стосується тільки дуже старих 1х–8х швидкісних пристроїв. Тому згодом були виготовлені CD–RW–Drive.

Дані на компакт–дисках записуються з використанням технології CLV (Constant Linear Velocity – запис з постійною лінійною швидкістю). Це означає, що запис і зчитування даних з компакт–диску відбувається з постійною лінійною швидкістю переміщення доріжки щодо пристрою, що зчитує. Іншими словами, при зчитуванні інформації з внутрішніх доріжок диск повинний обертатися швидше, а при зчитуванні з зовнішніх –повільніше. Цей спосіб застосовується тому, що спочатку компакт–диски були призначені для відтворення звуку, при якому була потрібна постійна швидкість зчитування даних. У зв’язку з цим спіраль компакт–диску розбивається на блоки (сектори), частота проходження яких при записі і відтворенні складає 75 блоків за секунду. Це означає, що при повному часі зчитування, рівному 74 хв, на диску розташовується 333 тис. блоків (секторів).

Нові пристрої CD–ROM використовують диски, записані з застосуванням технології CLV, але зчитують їх з постійною кутовою швидкістю – САV (Constant Angular Velocity). При цьому доріжки з даними зчитуються лазером з різною швидкістю, залежно від фізичного розташування на диску (внутрішня або зовнішня). Цей тип накопичувачів зчитує доріжки на краю диска швидше, ніж у центрі, оскільки диск обертається з постійною швидкістю.

Але, тут є особливість, адже існує 2 методи роботи з дисками CLV і CAV. З огляду на те, що практично всі сучасні CD–ROM–Drive працюють за принципом CAV, це значить, що заявлена швидкість (наприклад 50х) досягається тільки на самих крайніх доріжках, на яких максимальною є лінійна швидкість обертання. На середніх і внутрішніх доріжках швидкість читання істотно нижча та зменшується в середньому в два–три разу в міру віддалення від краю диска.

Накопичувачі DVD

Зовні DVD–диск схожий на звичайний CD–диск(діаметр – 120 мм, товщина 1,2 мм), однак відрізняється від нього тим, що на одній стороні DVD–диску може бути записано до 4,7 Гбайт, а на обох – до 9,4 Гбайт. У разі використання двошарової схеми запису на одному його боці можна розмістити вже до 8,5 Гбайт інформації, відповідно на обох боках – близько 17 Гбайт. Подібно до CD випускають DVD–диски (DVD –RОМ, DVD –R, DVD –RW).

Застосовуючи механізм стискування за стандартом MPEG–2, на DVD–диску можна розмістити 135 хвилин відео –повнометражний повноекранний фільм з повною кількістю кадрів, із трьома каналами якісного звуку і чотирма каналами субтитрів. Значення об’єму диска не випадкове: стандарт створювався під егідою кіноіндустрії, що давно шукала недорогу і надійну заміну відеокасетам.недорогу і надійну заміну відеокасетам.

В пристроях зчитування DVD використовується лазер з меншою довжиною хвилі, що дозволяє зчитувати коротші штрихи.

Поиск по сайту: