"Externer Speicher ein
magnetbänder und -scheiben "
Externer Speicher ............................................................................................................................................. 3
Magnetische Medien .................................................................................................................... 3
Flexible Magnetplatten (HMD) .................................................................................................................. 4
Feste Magnetplatte (HDD) ) ................................................................................................................ 5
Magnetband ............................................................................................................................................ 6
Schreiben und Lesen von Informationen von einer Magnetplatte ......................................................................... 7
Externer Speicher
Externer (nichtflüchtiger) Speicher ist ein Speicherort für Daten, die derzeit nicht im Arbeitsspeicher des Computers verwendet werden. Externe Laufwerke verfügen über ein eigenes Gehäuse und ein eigenes Netzteil. Dies spart Platz im Computergehäuse und entlastet das Netzteil.
Externer Speicher billiger als die interne, in der Regel auf der Basis von Halbleitern erstellt. Darüber hinaus können die meisten externen Speichergeräte von einem Computer auf einen anderen übertragen werden. Ihr Hauptnachteil ist, dass sie langsamer als interne Speichergeräte sind.
Traditionell können Speichersysteme in die folgenden drei Klassen unterteilt werden:
1. Schnelle Systeme mit wahlfreiem Zugriff. Diese "Festplatten" haben die kürzeste Zugriffszeit und die höchsten Speicherkosten.
- Relativ langsame sequentielle Zugriffssysteme. Dies sind eigenständige Bandlaufwerke, Bandbibliotheken. Sie haben die höchste Zugriffszeit, die höchste Kapazität und die niedrigsten Stückkosten für die Datenspeicherung. Sie werden auch in hierarchischen Datenspeichersystemen verwendet.
- Systeme mit wahlfreiem Zugriff, die in Bezug auf Kapazität, Kosten und Geschwindigkeit eine Zwischenposition einnehmen. Hierbei handelt es sich um Systeme, die auf Magnetooptik-, DVD- und CD-Technologien (R, RW) basieren. Gegenwärtig werden sie zur Organisation kleiner Archive und zur Zwischenspeicherung in hierarchischen Datenspeichersystemen verwendet.
Magnetische Medien
Das häufigste externe Speichergerät auf modernen Computern sind Magnetplattenlaufwerke (MMD) oder Diskettenlaufwerke.
Ein Plattenlaufwerk ist ein Gerät zum Schreiben und Lesen von Informationen auf eine Magnetplatte.
Festplatten sind unterteilt in:
Disketten (Disketten) oder einfach nur Disketten;
Festplatte (HDD) oder auf andere Weise Festplatte.
Die Anzahl der Sektoren pro Spur wird durch den Festplattentyp und das Format bestimmt. Alle Sektoren auf einer Festplatte haben eine feste Größe. PCs können mit verschiedenen Sektorgrößen arbeiten - von 128 bis 1024. Der Standard ist 512 Byte.
Alle Arbeiten zum Lesen und Schreiben von Daten auf Datenträgern werden nur in vollständigen Sektoren ausgeführt. Sektoren einer Spur werden wie die Spuren selbst auf jeder Seite der Platte durch zugewiesene Nummern gekennzeichnet, die nicht bei Null beginnen, sondern bei Eins (der Nullsektor ist zu Identifikationszwecken reserviert, nicht zum Speichern von Daten).
Es bilden sich Tracks mit den gleichen Nummern auf verschiedenen Oberflächen der Disc (im allgemeinen Fall eines Disc-Packs) zylinderDer Zugriff auf die in einem Zylinder aufgezeichneten Daten erfolgt ohne Bewegung der Magnetköpfe, weil Die Festplatte selbst dreht sich im Laufwerk - die Köpfe bewegen sich nicht entlang der Schienen.
Es ist interessant zu wissen, dass sich eine Diskette nur dreht, wenn auf sie zugegriffen wird. Im Gegensatz zu einer Diskette dreht sich eine Festplatte kontinuierlich.
Die Kombination all dieser Dimensionen gibt uns kapazität (Speichergröße) scheibe.
Eine Diskette desselben Typs kann unterschiedliche Formate haben.
Das Verfahren zum Markieren von MD in Spuren und Sektoren wird aufgerufen formatierung
Scheibe.
Flexible Magnetplatten (HMD)
Eine Diskette oder Diskette ist ein kompaktes Medium mit niedriger Geschwindigkeit und geringer Kapazität zum Speichern und Übertragen von Informationen.
Diskettenlaufwerke Mit (Diskettenlaufwerk) können Sie Dokumente und Programme von einem Computer auf einen anderen übertragen und nicht verwendete Informationen speichernständig Erstellen Sie auf einem Computer Archivierungskopien der auf der Festplatte enthaltenen Softwareprodukte.
HMDs bestehen aus einem sehr weichen und flexiblen Material, einem milden Kunststoff mit einer magnetisch empfindlichen Eisenoxidbeschichtung. Übrigens wissen nur wenige, dass sich die erste (funktionierende) Seite einer einseitigen Diskette auf der Unterseite der Diskette befindet und nicht auf der Oberseite, auf der sich der Aufkleber befindet.
KMTes gibt zwei Arten:
5,25 Zoll;
3,5 Zoll
In Computern der letzten Jahre der Veröffentlichung wurden Laufwerke für Disketten mit einer Größe von 89 mm (3,5 Zoll) und Kapazitäten von 0,7 und 1,44 MB verwendet. Der Übergang zu ihrer Verwendung war in erster Linie mit der raschen Entwicklung tragbarer Computer verbunden, bei denen es aufgrund der Größe der letzteren unmöglich war, die alten Laufwerke zu verwenden.
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Eine runde Diskette mit einem Durchmesser von 3,5 Zoll im Gegensatz zu 5,25 Zoll ist in einer starren Plastikhülle eingeschlossen, was die Zuverlässigkeit und Haltbarkeit erheblich erhöht und außerdem einen erheblichen Komfort beim Transport, bei der Lagerung und beim Gebrauch schafft.
Mit dem Diskettenprinzip können Sie ein bestimmtes Segment einer Aufnahme fixieren, ohne den Rest der Oberfläche zu beeinträchtigen. Aus diesem Grund kann die Aufnahme auf einer Disc in Blöcken erfolgen, die jeweils an einer geeigneten Stelle eingelegt werden. Die einzige zusätzliche Anforderung besteht darin, dass sich das Inhaltsverzeichnis auf der Disc ändert, um den auf dieser Disc vorgenommenen Änderungen zu entsprechen.
Feste Magnetplatte (HDD) )
Das Festplattenlaufwerk ist eines der fortschrittlichsten und fortschrittlichsten Geräte im modernen Personal Computer. Die Festplatten können viele Megabyte an Informationen aufnehmen, die mit enormer Geschwindigkeit übertragen werden. Während fast alle Elemente eines Computers leise arbeiten, knurrt und quietscht die Festplatte, was sie zu einem der wenigen Computergeräte macht, die sowohl mechanische als auch elektronische Komponenten enthalten. .
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Festplatten sind nicht nur eine Festplatte, sondern ein Paket von Festplatten aus Aluminiumlegierung. Dieses Paket ist zusammen mit den Lese- / Schreibköpfen in einem versiegelten Gehäuse enthalten. Daher ist es zuverlässig vor Staub und Schmutz geschützt, in das Laufwerk integriert und im Gegensatz zu Disketten nicht entfernbar. Durch die Versiegelung können gute technische Eigenschaften erzielt werden - große Kapazität (von Hunderten von MB bis zu mehreren GB) und hohe Leistung für externen Speicher. |
Die Anzahl der Festplatten in einem Paket kann unterschiedlich sein - von eins bis fünf ist die Anzahl der Arbeitsflächen doppelt so groß (zwei auf jeder Festplatte). Letzteres bestimmt (wie das für die Magnetbeschichtung verwendete Material) die Kapazität der Festplatte. Manchmal werden die Außenflächen der Außenscheiben (oder einer von ihnen) nicht verwendet, wodurch die Höhe des Laufwerks verringert werden kann. Die Anzahl der Arbeitsflächen nimmt jedoch ab und kann sich als ungerade herausstellen.
Frühe Festplatten wurden wie Disketten mit sauberen magnetischen Oberflächen hergestellt. Das anfängliche Markup (Formatieren) wurde vom Verbraucher nach eigenem Ermessen vorgenommen und konnte beliebig oft durchgeführt werden. Bei modernen Modellen erfolgt die Kennzeichnung während des Herstellungsprozesses. Gleichzeitig werden Servoinformationen auf den Scheiben aufgezeichnet - spezielle Markierungen, die zur Stabilisierung der Drehzahl, zur Suche nach Sektoren und zur Verfolgung der Position von Köpfen auf Oberflächen erforderlich sind.
Informationen zu externen Medien hat dateistruktur .
Datei- Dies ist dieselbe Art von Informationen, die auf einem externen Medium gespeichert und durch einen gemeinsamen Namen vereint sind.
Der Dateiname muss eindeutig sein, d.h. sollte nicht für verschiedene Dateien wiederholt werden. Die Liste der Dateien auf der Festplatte wird aufgerufen katalog oder verzeichnis ... Neben dem Dateinamen enthält das Verzeichnis Informationen zu Größe, Datum und Uhrzeit der Erstellung. Das Verzeichnis kann angezeigt werden, sodass der Benutzer leicht herausfinden kann, ob sich die gewünschte Datei auf der angegebenen Festplatte befindet.
Die Verbindung zwischen einem Festplattenlaufwerk und einem antiken Jagdgewehr ist äußerst illusorisch und beruht lediglich auf einem Zusammentreffen von Bezeichnungen. Tatsache ist, dass die erste versiegelte Festplatte, die 1973 von IBM entwickelt wurde, 30 Zylinder (30 Spuren auf jeder Oberfläche) und jede Spur 30 Sektoren hatte. Deshalb wurde der erste Antrieb 30/30 als Kaliber des Winchester-Gewehrs bezeichnet.
Magnetband
Fahren Fürmagnetisch Band (Streamer) besteht aus einem Streifen dichter Substanz, auf den eine Schicht Ferromagnete gesprüht wird. Auf dieser Ebene werden Informationen „gespeichert“.
Bandkassetten sehen ähnlich aus wie Audiokassetten, sind jedoch für die digitale Aufnahme ausgelegt. Ihre Aufnahmedichte ist höher als die von Audiokassetten, und die Bänder werden speziellen Tests unterzogen. Sie werden beim Erstellen von Backups für Systeme auf Festplatten verwendet. Digitale Audiobänder werden auch als Sicherungsmedien verwendet. Gleichzeitig kann eine Kassette, die kleiner als eine Audiokassette ist, bis zu eine Milliarde Datenbytes speichern. Alle Arten von Bandspeichervorrichtungen haben einen Hauptnachteil - den sequentiellen Betrieb, d.h. Das Band muss zum gewünschten Element scrollen, was zeitaufwändig ist. Die Notwendigkeit, Zeit zu sparen, zwingt den Benutzer, sich einem anderen, beliebteren Speichermedium für kleine Computer zuzuwenden - einer Diskette oder einer Diskette.
Der Aufnahmevorgang ähnelt dem Aufzeichnungsprozess auf Schallplatten - mit magnetischer Induktion anstelle eines speziellen Geräts.
An den Kopf wird ein Strom angelegt, der den Magneten antreibt. Der Ton wird aufgrund der Wirkung des Elektromagneten auf dem Band auf dem Band aufgezeichnet. Das Magnetfeld eines Magneten ändert sich zeitlich mit Schallschwingungen, und aufgrund dessen beginnen kleine magnetische Partikel (Domänen), ihre Position auf der Oberfläche des Films in einer bestimmten Reihenfolge zu ändern, abhängig von der Wirkung des vom Elektromagneten auf sie erzeugten Magnetfelds.
Und während der Wiedergabe der Aufnahme wird der umgekehrte Aufnahmevorgang beobachtet: Das magnetisierte Band regt elektrische Signale im Magnetkopf an, die nach der Verstärkung weiter in den Lautsprecher gelangen.
In der Computertechnologie verwendete Daten werden auf die gleiche Weise auf magnetischen Medien aufgezeichnet, mit dem Unterschied, dass Daten weniger Bandplatz als Ton benötigen. Es ist nur so, dass alle Informationen, die auf einem magnetischen Träger in Computern aufgezeichnet sind, in einem binären System aufgezeichnet werden. Wenn der Kopf beim Lesen von einem Träger „fühlt“, dass sich eine Domäne darunter befindet (die Domäne ist ein Partikelpfeil der magnetischen Beschichtung), bedeutet dies, dass der Wert dieses Datenteilchens „ 1 “, wenn es sich nicht„ anfühlt “, ist der Wert„ 0 “. Und dann wandelt das Computersystem die im Binärsystem aufgezeichneten Daten in ein verständlicheres System für den Menschen um.
Traditionell waren und sind Magnetbänder die kostengünstigsten und zuverlässigsten (mehr als 30 Jahre alten) Medien für die Organisation von Archiven und die Datensicherung. Ihre Schwäche ist jedoch der konsequente Zugang zu Informationen.
Trotz der Tatsache, dass es viele Magnetbandlaufwerke und Kassetten mit unterschiedlichen Designs gibt, werden in allen Geräten nur zwei grundlegende Technologien verwendet. Das lineare Aufnahme (Aufnahme mit festem Magnetkopf) und kursivschrift... Beide Methoden stammten aus der analogen Magnetaufzeichnung.
Das lineare Aufzeichnungssystem hat seine eigenen spezifischen Merkmale. Um die erforderliche Aufzeichnungsdichte bereitzustellen, muss sich das Band mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 70 cm / s am Magnetkopf vorbei bewegen. Je schneller die Betriebsgeschwindigkeit des Riemens erreicht ist, desto weniger Verzögerungen bei der unvermeidlichen Start-Stopp-Bewegung des Riemens. Je schneller der Bandantriebsmechanismus ist, desto größer ist daher die mechanische Belastung des Bandes, und die Verwendung moderner dünner AME-Bänder ist in diesem Fall nicht akzeptabel.
Die kursive Notation erschien später als die lineare. Daher wurden von Anfang an fortschrittlichere technologische Lösungen in die Basis gelegt. Infolgedessen werden die gleichen Volumina auf einer viel kleineren Bandoberfläche aufgezeichnet. Die Vorteile von Geräten, die auf Kursivschrift basieren, bestehen darin, dass die Geräte selbst kompakter sind, die Kassetten kleiner sind und ein fortschrittlicheres Magnetband verwendet wird, mit dem Sie mehr Daten für eine längere Zeit speichern können.
Schreiben und Lesen von Informationen von einer Magnetplatte
Das Schreiben und Lesen von Informationen wird ausgeführt unter Verwendung schwimmender Magnetköpfe. Sie sind an Hebeln montiert, die sich mit einem speziellen Mitnehmer entlang des Radius der Scheibe bewegen.
Aufnahmedichte Ist die Anzahl der binären Speicherelemente pro Längeneinheit des Mediums.
Die Aufzeichnungsdichte wird durch die Größe des Spaltes zwischen der Scheibe und dem Magnetkopf bestimmt, und die Qualität der Aufzeichnung (Ablesung) hängt von der Stabilität des Spaltes ab. Um die Aufzeichnungsdichte zu erhöhen, ist es notwendig, den Spalt zu verringern, dies erhöht jedoch die Anforderungen an die Arbeitsfläche der Platten erheblich. Mit einer kleinen Lücke und großen Fehlern in der Makrogeometrie der Oberfläche gibt es signifikante Schwankungen in der Amplitude des Wiedergabesignals. Für einen zuverlässigen Betrieb eines Diskettenlaufwerks ist es erforderlich, eine Oberflächenrauheit von nicht mehr als Ra \u003d 0,22 μm und minimale mikrogeometrische Abweichungen sicherzustellen. Der Schlag der Scheibe während der Drehung mit einer Sauberkeit von 30 U / s sollte 0,3 mm und die spezifische Unebenheit von 0,7 μm über eine Länge von 10 mm nicht überschreiten. Die Erfüllung dieser Anforderungen ist mit erheblichen Schwierigkeiten verbunden.
Die Hauptschritte des technologischen Prozesses zur Herstellung einer Magnetscheibe sind das Erhalten eines Werkstücks, die Oberflächenvorbereitung, das Nivellieren, das Drehen, das Aufbringen einer magnetischen Beschichtung, das Auswuchten und die Steuerung.
Festplattenlaufwerke kombinieren ein Medium, einen Leser / Schreiber und eine Schnittstelle, die als Festplattencontroller bezeichnet wird, in einem einzigen Gehäuse. Ein typisches Design einer Festplatte ist die Ausführung in Form eines Geräts - einer Kamera, in der sich ein oder mehrere Festplattenmedien auf einer Spindel und ein Block von Lese- / Schreibköpfen mit ihrem gemeinsamen Antriebsmechanismus befinden (Abbildung 1). Neben der Medien- und Kopfkamera befinden sich die Steuerkreise für Kopf und Platte sowie der Schnittstellenteil. Die Schnittstellenkarte des Geräts enthält die Schnittstelle des Plattengeräts, und der Controller mit seiner Schnittstelle befindet sich auf dem Gerät selbst. Die Ansteuerschaltungen werden über eine Reihe von Schleifen mit dem Schnittstellenadapter verbunden.
Abbildung 1. Festplattenlayout
Informationen werden auf konzentrischen Spuren aufgezeichnet, die gleichmäßig im Medium verteilt sind. Bei mehr als einer Disc die Anzahl der Medien, werden alle Spuren untereinander als Zylinder bezeichnet. Lese- / Schreibvorgänge werden nacheinander über alle Spuren des Zylinders ausgeführt, wonach sich die Köpfe in eine neue Position bewegen.
Die versiegelte Kammer schützt Medien nicht nur vor dem Eindringen mechanischer Staubpartikel, sondern auch vor den Auswirkungen elektromagnetischer Felder. Die Kammer ist nicht vollständig abgedichtet verbindet sich mit der umgebenden Atmosphäre mit einem speziellen Filter, der den Druck innerhalb und außerhalb der Kammer ausgleicht. Die Luft in der Kammer ist so staubfrei wie möglich. Selbst kleinste Partikel können die magnetische Beschichtung der Discs beschädigen und Daten und Gerätefunktionen beschädigen.
Festplatten drehen sich kontinuierlich mit Mediengeschwindigkeiten von 4500 bis 10.000 U / min für hohe Lese- / Schreibgeschwindigkeiten. Durch die Größe des Mediendurchmessers werden am häufigsten 5,25,3,14,2,3-Zoll-Platten hergestellt.
Derzeit die am häufigsten verwendeten Schritt- und Linearmotoren von Positionierungsmechanismen und Mechanismen zum Bewegen von Köpfen im Allgemeinen.
In Systemen mit einem Schrittmechanismus und einem Motor bewegen sich die Köpfe um einen bestimmten Betrag, der dem Abstand zwischen den Spuren entspricht. Die Diskretion der Schritte hängt entweder von den Eigenschaften des Schrittmotors ab oder wird durch Servomarkierungen auf der Platte festgelegt, die magnetischer oder optischer Natur sein können.
In Systemen mit Linearantrieb werden die Köpfe von einem Elektromagneten bewegt. Zur Bestimmung der erforderlichen Position werden spezielle Service-Signale verwendet, die während der Herstellung auf dem Medium aufgezeichnet und bei der Positionierung der Köpfe ausgelesen werden. Viele Geräte verwenden eine ganze Oberfläche und einen speziellen Kopf oder optischen Sensor für Servosignale.
Linearantriebe bewegen Köpfe viel schneller als Schrittantriebe und ermöglichen auch kleine radiale Bewegungen "innerhalb" der Spur, wodurch die Mitte des Umfangs der Servospur verfolgt werden kann. Dadurch wird die beste Position des Kopfes zum Lesen von jeder Spur erreicht, was die Zuverlässigkeit der gelesenen Daten erheblich erhöht und die Notwendigkeit zeitaufwändiger Korrekturverfahren beseitigt. In der Regel verfügen alle Linearantriebsgeräte über einen automatischen Lese- / Schreibkopf-Parkmechanismus, wenn das Gerät ausgeschaltet ist.
Prinzipien der magnetischen Festplattenaufzeichnung
Das Prinzip der magnetischen Aufzeichnung elektrischer Signale auf einem sich bewegenden magnetischen Medium basiert auf dem Phänomen der remanenten Magnetisierung magnetischer Materialien. Das Aufzeichnen und Speichern von Informationen auf einem magnetischen Medium erfolgt durch Umwandlung elektrischer Signale in die entsprechenden Änderungen des Magnetfelds, die das magnetische Medium beeinflussen und Spuren dieser Effekte im magnetischen Material aufgrund des Phänomens des Restmagnetismus für lange Zeit bewahren. Die Wiedergabe elektrischer Signale erfolgt durch Rückwärtsumwandlung. Das magnetische Aufzeichnungssystem besteht aus einem Aufzeichnungsmedium und mit ihm wechselwirkenden Magnetköpfen (Abbildung 2).
Abbildung 2. Das Prinzip des Aufzeichnens und Lesens von Informationen von einem magnetischen Medium
Bei der digitalen Magnetaufzeichnung wird dem Magnetkopf ein Strom zugeführt, bei dem das Aufzeichnungsfeld in regelmäßigen Abständen seine Richtung in die entgegengesetzte Richtung ändert. Infolgedessen tritt unter der Wirkung des Streufeldes des Magnetkopfes eine Magnetisierung oder Magnetisierungsumkehr einzelner Abschnitte des sich bewegenden Magnetträgers auf.
Bei einer periodischen Änderung der Richtung des Aufzeichnungsfeldes in der Arbeitsschicht des Trägers entsteht eine Kette von Abschnitten mit entgegengesetzter Magnetisierungsrichtung, die mit denselben Polen miteinander in Kontakt stehen. Die betrachtete Art der Aufzeichnung, wenn Abschnitte der Arbeitsschicht des Trägers entlang seiner Bewegung magnetisiert werden, wird als Längsaufzeichnung bezeichnet (Abbildung 3).
Wechselnde Bereiche mit unterschiedlichen Magnetisierungsrichtungen, die in der magnetischen Beschichtung entstanden sind, sind magnetische Domänen (Bitzellen). Je kleiner die Zellengröße ist, desto höher ist die Informationsaufzeichnungsdichte. Mit abnehmender Zellengröße nimmt jedoch die gegenseitige Beeinflussung ihrer Entmagnetisierungsfelder, die in die der Magnetisierung in den Zellen entgegengesetzte Richtung gerichtet sind, zu, was zu einer spontanen Entmagnetisierung führt, wenn die Bitzelle unter den kritischen Wert fällt.
Abbildung 3. Abfolge von Schnitten mit entgegengesetzter Magnetisierungsrichtung
Für die magnetische Aufzeichnung werden Medien in Form von Magnetplatten (Scheiben) verwendet. Die Wafer werden hergestellt, indem mehrere Metallfilme und eine Schutzschicht auf ein sehr flaches, fehlerfreies Glas- oder Aluminiumsubstrat gesputtert werden. Die Informationen werden in Form konzentrischer Kreise platziert, die als Spuren bezeichnet werden (Abbildung 4). In modernen Festplattenlaufwerken erreicht die Spurdichte 4,3 * 104 Spuren pro Zentimeter des Radius der Platte.
Abbildung 4. Platzieren von Spuren auf der Plattenoberfläche
Magnetplatten Computer werden zur Langzeitspeicherung von Informationen verwendet (sie werden beim Ausschalten des Computers nicht gelöscht). In diesem Fall können während des Betriebs Daten gelöscht werden, während andere geschrieben werden können.
Es gibt Festplatten und Disketten. Disketten werden heute jedoch nur noch sehr selten verwendet. Disketten waren in den 80er und 90er Jahren des letzten Jahrhunderts besonders beliebt.
Disketten (Disketten), manchmal auch als Disketten (Disketten) bezeichnet, sind Magnetplatten, die in quadratischen Plastikkassetten mit einer Größe von 133 mm (5,25 Zoll) oder 89 mm (3,5 Zoll) eingeschlossen sind. Mit Disketten können Sie Dokumente und Programme von einem Computer auf einen anderen übertragen, Informationen speichern und Archivkopien der auf einer Festplatte enthaltenen Informationen erstellen.
Informationen auf einer Magnetplatte werden von Magnetköpfen entlang konzentrischer Spuren geschrieben und gelesen. Beim Schreiben oder Lesen von Informationen dreht sich die Magnetscheibe um ihre Achse, und der Kopf wird mithilfe eines speziellen Mechanismus auf die gewünschte Spur gebracht.
Die 3,5-Zoll-Disketten haben eine Kapazität von 1,44 MB. Diese Art von Diskette ist derzeit am weitesten verbreitet.
Im Gegensatz zu Disketten festplatte ermöglicht es Ihnen, große Mengen an Informationen zu speichern. Die Kapazität von Festplatten in modernen Computern kann Terabyte betragen.
Die erste Festplatte wurde 1973 von IBM erstellt. Es ermöglichte das Speichern von bis zu 16 MB an Informationen. Da diese Scheibe 30 Zylinder hatte, die in 30 Sektoren unterteilt waren, wurde sie als 30/30 bezeichnet. In Analogie zu automatischen Gewehren mit einem Kaliber von 30/30 hat diese Scheibe den Spitznamen "Winchester" erhalten.
Die Festplatte ist eine versiegelte Eisenbox, in der eine oder mehrere Magnetplatten zusammen mit einer Lese- / Schreibkopfbaugruppe und einem Elektromotor untergebracht sind. Wenn der Computer eingeschaltet ist, dreht der Elektromotor die Magnetplatte mit einer hohen Geschwindigkeit (mehrere tausend Umdrehungen pro Minute) und die Platte dreht sich weiter, solange der Computer eingeschaltet ist. Spezielle Magnetköpfe "schweben" über der Festplatte, die Informationen wie auf Disketten schreiben und lesen. Die Köpfe schweben aufgrund ihrer hohen Drehzahl über der Scheibe. Wenn die Köpfe die Scheibe berühren, würde die Reibungskraft schnell zum Versagen der Scheibe führen.
Die folgenden Konzepte werden beim Arbeiten mit Magnetplatten verwendet.
Spur - ein konzentrischer Kreis auf einer Magnetplatte, der die Grundlage für die Aufzeichnung von Informationen bildet.
Zylinder Befindet sich ein Satz Magnetspuren übereinander auf allen Arbeitsflächen der Festplatten.
Sektor - ein Abschnitt der Magnetspur, der eine der Haupteinheiten der Informationsaufzeichnung darstellt. Jeder Sektor hat seine eigene Nummer.
Cluster - das minimale Element einer Magnetplatte, das vom Betriebssystem beim Arbeiten mit Platten betrieben wird. Jeder Cluster besteht aus mehreren Sektoren.
Informationen werden auf magnetischen Medien entlang konzentrischer Spuren aufgezeichnet. Die Spuren sind in Sektoren unterteilt (512 Bytes für eine Diskette). Der Datenaustausch zwischen NMD und RAM erfolgt nacheinander sektoren (Cluster).
Die Festplattenoberfläche wird als dreidimensionale Matrix betrachtet, deren Abmessungen Oberflächennummern, Zylindernummer (Spurnummer) und Sektornummer sind. Unter einem Zylinder wird ein Satz aller Spuren verstanden, die zu verschiedenen Oberflächen gehören und sich in gleichem Abstand von der Drehachse befinden. Die Daten, auf denen eine bestimmte Datei auf die Festplatte geschrieben wird, werden im Systembereich der Festplatte gespeichert.
Jede Festplatte kann in zwei Bereiche unterteilt werden: systemisch und daten .
I. Der Systembereich der Disc besteht aus drei Abschnitten:
1. Master Boot Record (MBR - Master Boot Record), der allererste Sektor der Festplatte, der die Struktur der Festplatte beschreibt: Welche Partition (logische Festplatte) ist die Systempartition, wie viele Partitionen auf dieser Festplatte, wie groß sie sind;
2. Dateizuordnungstabelle (FAT - File Allocation Table). Die Anzahl der FAT-Zellen entspricht der Anzahl der Cluster auf der Festplatte (sie sind von 2 bis N + 1 nummeriert, wobei N die Gesamtzahl der Cluster auf der Festplatte ist). Die Werte der Zellen sind ein hexadezimaler Code, anhand dessen der Status des Clusters beurteilt werden kann: Entweder ist er fehlerhaft (Code FFF1-FFF7) oder er ist frei (0000) oder wird von der Datei verwendet (der Code entspricht der Nummer des Clusters, in dem die aktuelle Datei 0002-FFF0 fortgeführt wird) oder enthält der letzte Teil der Datei (FFF8-FFFF).
3. Das Stammverzeichnis der Festplatte - eine Liste der Dateien und Unterverzeichnisse mit ihren Parametern.
II. Im Datenbereich Unterverzeichnisse und Daten selbst befinden sich. Auf einer Festplatte wird auf jeder logischen Festplatte ein Systembereich erstellt.
Auf der Festplatte cluster ist das minimal adressierbare Element. Die Clustergröße ist im Gegensatz zur Sektorgröße nicht streng festgelegt (von 512 Byte bis 64 KB). Dies hängt normalerweise von der Art des verwendeten Dateisystems und der Kapazität der Festplatte ab. Die Cluster sind in einer linearen Reihenfolge nummeriert (vom ersten Cluster des Lead-In bis zum letzten Cluster des letzten Tracks).
Physikalisch können sich Cluster, die einer einzelnen Datei zugeordnet sind, auf einem beliebigen freien Speicherplatz befinden und sind nicht unbedingt zusammenhängend. Dateien, die in über die Festplatte verteilten Clustern gespeichert sind, werden als fragmentiert bezeichnet.
Beispielsweise kann File_1 die Cluster 34, 35 und 47, 48 belegen, und File_2 kann die Cluster 36 und 49 belegen.
Für die beiden oben diskutierten Dateien hat die FAT-Tabelle von der 1. bis zur 54. Zelle beispielsweise die folgende Form:
Die Zuordnungskette für die Datei File_1 sieht folgendermaßen aus: Die erste 34. Zelle von FAT speichert die Adresse des nächsten Clusters (35), die nächste 35. Zelle speichert 47, 47 - 48, 48 - Dateiende (ZU).
Betriebssysteme MS-DOS, OS / 2, Windows 95 und andere verwenden ein Dateisystem, das auf Dateizuordnungstabellen (FAT) basiert Dateizuordnungstabelle) bestehend aus 16-Bit-Feldern. Dieses Dateisystem heißt FAT16. Sie können in FAT-Tabellen nicht mehr als 65.536 Datensätze (2 16) über den Standort von Datenspeichereinheiten einfügen. Für Festplatten mit 1 GB bis 2 GB beträgt die Clusterlänge 32 KB (64 Sektoren). Dies ist keine völlig rationale Nutzung des Arbeitsbereichs, da jede Datei (auch eine sehr kleine) den gesamten Cluster vollständig belegt, dem nur ein Adresseintrag in der Dateizuordnungstabelle entspricht. Selbst wenn die Datei groß genug ist und sich in mehreren Clustern befindet, befindet sich am Ende noch ein gewisser Rest, der den gesamten Cluster irrational verschwendet.
Mit ... anfangen Windows 98familienbetriebssysteme Windows (Windows 98, Windows Me, Windows 2000, Windows XP)unterstützung einer verbesserten Version des Dateisystems basierend auf FAT-Tabellen - FAT32mit 32-Bit-Feldern in der Dateizuordnungstabelle. Für Festplatten bis zu 8 GB bietet dieses System eine Clustergröße von 4 KB (8 Sektoren).
Betriebssystem WindowsNT und Windows XPin der Lage, ein völlig anderes Dateisystem zu unterstützen - NTFS.Darin ist die Speicherung von Dateien unterschiedlich organisiert - Serviceinformationen werden in der Haupttabelle der Dateien gespeichert (MFT).Im System NTFSdie Clustergröße hängt nicht von der Festplattengröße ab. und möglicherweise sollte dieses System bei sehr großen Festplatten eine bessere Leistung als aufweisen FAT32.Unter Berücksichtigung der typischen Eigenschaften moderner Computer kann man jedoch sagen, dass derzeit die Effizienz FAT32und NTFSungefähr gleich.
Magnetplatten (MD) sind magnetische Speichermedien. Als Speichermedium verwenden sie magnetische Materialien mit besonderen Eigenschaften (mit einer rechteckigen Hystereseschleife), die es ermöglichen, zwei magnetische Zustände aufzuzeichnen - zwei Magnetisierungsrichtungen. Jedem dieser Zustände werden Binärziffern zugewiesen: 0 und 1. MD-Laufwerke (CDM) sind die am häufigsten verwendeten externen Speichergeräte in einem PC. Festplatten sind starr und flexibel, entfernbar und in einen PC integriert. Ein Gerät zum Lesen und Schreiben von Informationen auf einer Magnetplatte wird als Plattenlaufwerk bezeichnet.
Alle Scheiben: sowohl magnetische als auch optische, zeichnen sich durch ihren Durchmesser oder mit anderen Worten durch den Formfaktor aus. Am weitesten verbreitet sind Magnetplatten mit einem Formfaktor von 89 mm (3,5 ") und optische Platten mit einem Formfaktor von 133 mm (5,25").
Informationen über die MD werden von Magnetköpfen entlang konzentrischer Kreise - Spuren - aufgezeichnet und gelesen. Die Anzahl der Spuren auf der MD und ihre Informationskapazität hängen von der Art der MD, dem Design des Laufwerks auf der MD, der Qualität der Magnetköpfe und der Magnetbeschichtung ab.
Jede MD-Spur ist in Sektoren unterteilt. Ein Sektor einer Spur kann 128, 256, 512 oder 1024 Bytes enthalten, normalerweise jedoch 512 Bytes Daten. Der Datenaustausch zwischen der LMD und dem Hauptspeicher erfolgt sequentiell mit einer ganzzahligen Anzahl von Sektoren. Ein Cluster ist die kleinste Informationseinheit auf einer Festplatte, die aus einem oder mehreren zusammenhängenden Sektoren einer Spur besteht.
Beim Schreiben und Lesen von Informationen dreht sich der MD um seine Achse, und der Steuermechanismus des Magnetkopfs bringt ihn zu der Spur, die zum Schreiben oder Lesen von Informationen ausgewählt wurde.
Daten auf Datenträgern werden in Dateien gespeichert, die normalerweise mit einem Speicherabschnitt (Bereich, Feld) auf diesen Speichermedien gekennzeichnet sind.
Datei ist ein benannter Bereich des externen Speichers, der zum Speichern des angegebenen Arrays zugewiesen wird.
Dem Speicherfeld für die erstellte Datei wird ein Vielfaches einer bestimmten Anzahl von Clustern zugewiesen. Cluster, die einer einzelnen Datei zugeordnet sind, können sich auf einem beliebigen freien Speicherplatz befinden und sind nicht unbedingt zusammenhängend. Dateien, die in über die Festplatte verteilten Clustern gespeichert sind, werden als fragmentiert bezeichnet.
Für Pakete von Magnetscheiben (Scheiben sind auf einer Achse montiert) und für doppelseitige Scheiben wird das Konzept des "Zylinders" eingeführt. Ein Zylinder ist ein Satz von MD-Spuren, die sich im gleichen Abstand von seiner Mitte befinden.
4.2. Diskettenlaufwerke
Auf einer Diskette (Diskette) wird eine magnetische Schicht auf eine flexible Basis aufgebracht. HMDs werden in modernen PCs verwendet und haben einen 3,5-Zoll-Formfaktor. Sie werden in eine Hartplastikkassette eingelegt, um sie vor Staub und mechanischen Beschädigungen zu schützen. Der Schreibsperrmodus dieser Disketten wird durch einen speziellen Schalter in der unteren linken Ecke der Diskette eingestellt.
Jede neue Diskette sollte zu Beginn der Arbeit damit formatiert werden. Durch das Formatieren einer Diskette wird eine Struktur zum Aufzeichnen von Informationen auf ihrer Oberfläche erstellt: Markieren von Spuren, Sektoren, Aufzeichnen von Markierungen und anderen Dienstinformationen.
Grundregeln für den Umgang mit einer Diskette:
biegen Sie die Diskette nicht.
berühren Sie die magnetische Beschichtung der Disc nicht mit Ihren Händen.
setzen Sie die Diskette keinen Magnetfeldern aus.
sie müssen die Diskette bei einer positiven Temperatur lagern.
sie müssen die Diskette entfernen, bevor Sie den PC ausschalten.
legen Sie eine Diskette in das Laufwerk ein und entfernen Sie sie nur, wenn die Warnleuchte zum Einschalten des Laufwerks aus ist.
