1. Was ist eine Festplatte?

Festplatte(oft als Festplatte bezeichnet) – ein Gerät zur Langzeitspeicherung von Informationen. Im Gegensatz zu RAM (RAM oderRAM ), die beim Ausschalten Informationen verlieren, speichert die Festplatte Informationen dauerhaft. Die Festplatte ist oft größer als der RAM.

1.1. Die Hauptkomponenten und wie die Festplatte funktioniert

Festplatte besteht aus hDA und gebühren mit elektronischen Elementen. Die gesamte Steuerelektronik befindet sich auf der Platte, mit Ausnahme des Vorverstärkers im HDA in unmittelbarer Nähe der Köpfe. Alle mechanischen Teile befinden sich in der HDA:platten (Scheiben), Spindel (Achse), magnetische Lese- / Schreibköpfe, Motor.

Teller sind scheibenförmig und bestehen aus Metall (meistens wird Aluminium verwendet), Keramik oder Glas. Beide Seiten jeder Platte sind mit einer dünnen Schicht aus magnetisierbarem Material beschichtet. In jüngerer Zeit wurde hierfür Chromoxid verwendet, das eine höhere Verschleißfestigkeit aufweist als die in frühen Modellen verwendete Eisenoxidbeschichtung. Die Anzahl der Platten bestimmt das physische Volumen des Laufwerks.

Die Platten sind auf einer Mittelachse oder montiert spindel. Die Spindel dreht alle Platten mit der gleichen Geschwindigkeit.

Auf der linken oder rechten Seite der Spindel befindet sich eine Drehung stellungsregleretwas an einen Turmkran erinnernd: Auf einer Seite der Achse befinden sich dünne, lange und leichte tragende Teile magnetköpfeund andererseits eine kürzere und massivere Rückenwicklung des elektromagnetischen Antriebs. Jede Platte hat zwei Kipphebel, die sich auf verschiedenen Seiten befinden. Somit entspricht ein Lese- / Schreibkopf jeder Seite jeder Platte.

Je kleiner der Kopf und je tiefer er über der Oberfläche der Disc schwebt, desto weniger magnetische Bereiche können aufgezeichnet werden, und desto mehr Daten können auf die Disc geschrieben werden. Der Lese- / Schreibkopf ähnelt einem Hufeisenmagneten, da er durch entgegengesetzte Pole des Magneten gebildet wird, die sich durch einen engen Spalt gegenüberstehen. Diese Lücke wird extrem eng gemacht, so dass zu jedem Zeitpunkt der Drehung nur sehr kleine Bereiche der Plattenoberfläche vom Feld betroffen sind, was zu einer Erhöhung der Aufzeichnungsdichte führt.

Beim Drehen der Kipphebel des Positionierers bewegen sich die Köpfe in einem Bogen zwischen der Mitte und dem Umfang der Platten. Diese Bewegung ermöglicht zusammen mit der Drehung der Platte den Köpfen den Zugang zur gesamten Oberfläche der Platte. Der Winkel zwischen den Achsen des Positionierers und der Spindel und der Abstand von der Achse des Positionierers zu den Köpfen werden so gewählt, dass die Achse des Kopfes beim Drehen so wenig wie möglich von der Tangente zur Spur abweicht.

In früheren Modellen wurde der Kipphebel an der Achse eines Schrittmotors befestigt, und der Abstand zwischen den Spuren wurde durch die Schrittgröße bestimmt. In modernen Modellen werden Magnetpositionierer mit einem Linearmotor verwendet, der keine Diskretion aufweist, und die Installation auf der Spur wird gemäß den auf den Platten aufgezeichneten Signalen durchgeführt, was eine signifikante Erhöhung der Genauigkeit des Antriebs und der Antriebe ergibt Aufzeichnungsdichte auf Festplatten.

Die Positionierwicklung ist von einem Stator umgeben, der ein Permanentmagnet ist. Wenn ein bestimmter Wert und eine bestimmte Polarität an die Wicklung angelegt werden, beginnt sich der Kipphebel mit einer entsprechenden Beschleunigung in die entsprechende Richtung zu drehen. Durch dynamisches Ändern des Stroms in der Wicklung ist es möglich, den Positionierer auf eine beliebige Position einzustellen. Ein solches Antriebssystem heißt VoiceCoil (Schwingspule) - ähnlich einem Lautsprecherdiffusor. Wenn der Schrittmotorpositionierer die Köpfe über eine lange Strecke bewegt, bewegt er sie schrittweise von Spur zu Spur. Im Gegenteil, Magnetsysteme müssen den Wert des Magnetfelds nur einmal ändern, und die Köpfe bewegen sich direkt zu ihrem Ziel. Diese Eigenschaft ermöglicht es Magnetsystemen, wesentlich schneller als Schrittmotorsysteme zu arbeiten.

Der Schaft hat normalerweise eine sogenannte Magnetverriegelung - einen kleinen Permanentmagneten, der an der äußersten inneren Position der Köpfe (Landezone) von der Statoroberfläche angezogen wird und den Kipphebel in dieser Position fixiert. Bei einigen Modellen ist ein spezieller Elektromagnet zum Befestigen des Positionierers vorgesehen, dessen Anker in der freien Position die Bewegung des Arms blockiert. Informationen werden nicht in der Disc-Landezone aufgezeichnet.

Motorrotierende Scheiben, die sich unter den Scheiben befinden oder in die Spindel eingebaut sind. Beim Einschalten der Prozessor festplatte führt einen Elektroniktest durch und gibt dann einen Befehl zum Einschalten des Spindelmotors aus. Wenn eine bestimmte kritische Rotationsgeschwindigkeit der Scheiben erreicht ist, wird die Dichte der von den Oberflächen der Scheiben mitgerissenen Luft ausreichend, um die Kraft zu überwinden, die Köpfe auf die Oberfläche zu drücken und sie auf eine Höhe von Bruchteilen bis zu mehreren Mikrometern über den Oberflächen der Platten anzuheben - die Köpfe "schweben". Von diesem Moment an, bis die Geschwindigkeit unter den kritischen Punkt fällt, werden die Köpfe auf einem Luftkissen gehalten, ohne die Oberflächen der Scheiben zu berühren.

Nachdem die Scheiben die Drehzahl nahe dem Nennwert erreicht haben, werden die Köpfe aus der Parkzone entfernt und die Suche nach Servomarkierungen beginnt, die Drehzahl genau zu stabilisieren. Anschließend werden Informationen aus dem Servicebereich gelesen (insbesondere die Fehlerzuordnungstabelle). Am Ende der Initialisierung wird der Positionierer getestet, indem die angegebene Spurfolge durchlaufen wird. Wenn der Test erfolgreich ist, setzt der Prozessor das Bereitschaftszeichen an der Schnittstelle und wechselt in den Schnittstellenbetriebsmodus.

Während des Betriebs arbeitet das System zur Verfolgung der Position des Kopfes auf der Scheibe ständig: Aus dem kontinuierlich gelesenen Signal wird ein Fehlersignal extrahiert, das einer Rückkopplungsschaltung zugeführt wird, die den Strom in der Positionierwicklung steuert.

Wenn die Stromversorgung ausgeschaltet wird, gibt der Prozessor unter Verwendung der in den Kondensatoren der Platine verbleibenden Energie oder zur Entnahme von Energie aus den Motorwicklungen, die gleichzeitig als Generator fungieren, einen Befehl aus, um den Stellungsregler auf die Parkposition zu stellen. Bei einigen Festplatten wird dies durch eine federbelastete Wippe erleichtert, die zwischen den Scheiben angeordnet ist und ständig Luftdruck ausgesetzt ist. Wenn der Luftstrom geschwächt ist, drückt der Kipphebel den Stellungsregler zusätzlich in die Parkposition, wo er mit einem Riegel verriegelt wird.

Hermetischer Block gefüllt mit gewöhnlicher staubfreier Luft bei atmosphärischem Druck. Durch Drehen der Scheiben wird ein starker Luftstrom erzeugt, der um den HDA-Umfang zirkuliert und ständig von einem Filter gereinigt wird, der an einer seiner Seiten installiert ist. In den Deckblättern einiger HDA festplatte Es werden speziell kleine Löcher hergestellt, die mit einem dünnen Film versiegelt sind und dazu dienen, den Druck im Inneren auszugleichen. Bei einigen Modellen wird das Fenster mit einem atmungsaktiven Filter geschlossen.

Im Inneren befindet sich auch der Thermoblock vorverstärkersignal von den Köpfen und ihrem Kommutator genommen. Der Positionierer ist über ein flexibles Flachbandkabel mit der Vorverstärkerplatine verbunden. Bei einigen Festplatten (insbesondere bei einigen Maxtor AV-Modellen) wird die Wicklungsleistung jedoch von separaten einadrigen Kabeln geliefert, die während des aktiven Betriebs zum Brechen neigen.

Bei einigen Windenmodellen sind Spindeln und Positionierer nur an einer Stelle befestigt - dem Gehäuse der Festplatte, bei anderen sind sie zusätzlich mit Schrauben am HDA-Deckel befestigt. Die letzteren Modelle sind empfindlicher gegenüber Mikroverformungen während der Befestigung - die Befestigungsschrauben werden ausreichend fest angezogen, um inakzeptable Fehlausrichtungen zu erzeugen. In einigen Fällen kann es schwierig werden, eine solche Vorspannung umzukehren, oder sie kann vollständig irreversibel sein.

Elektronikplatine - abnehmbar, über ein oder zwei Anschlüsse unterschiedlicher Bauart mit dem Thermoblock verbunden. Die Karte enthält den Hauptprozessor der Festplatte, den ROM (Nur-Lese-Speicher) mit dem Programm und den Arbeitsspeicher, der normalerweise als Plattenpuffer verwendet wird (der Puffer wird benötigt, um die Datenflussraten auf Lese- / Schreibebene und der externen Schnittstelle abzugleichen, wird fälschlicherweise häufig als Cache bezeichnet). einen digitalen Signalprozessor (DSP) zum Vorbereiten der geschriebenen und verarbeitenden Lesesignale und eine Schnittstellenlogik. Auf einigen Festplatten ist das Prozessorprogramm vollständig im ROM gespeichert, auf anderen wird ein bestimmter Teil davon im Servicebereich der Festplatte aufgezeichnet. Die Festplatte kann auch Laufwerksparameter enthalten (Modell, Seriennummer, Konfigurationssektoren, Fehlertabellen usw.). Einige Festplatten speichern diese Informationen in einem elektrisch programmierbaren ROM (EEPROM).

Viele Festplatten verfügen über eine spezielle technologische Schnittstelle mit einem Anschluss auf der Elektronikplatine, über den Sie mithilfe von Bankgeräten verschiedene Wartungsvorgänge mit dem Laufwerk ausführen können - Testen, Formatieren, Neuzuweisen fehlerhafter Bereiche usw.

Die Festplatte ist über ein Flachbandkabel (40 oder 80 Adern) mit dem Motherboard oder einem separaten Controller verbunden.

1.2. Speichern, Schreiben und Lesen von Daten

Oberfläche hart Die Scheibe enthält magnetisierte Metallpartikel. Jedes Teilchen hat einen Nord- und Südpol. Der Lese- / Schreibkopf kann ein Magnetfeld an eine kleine Gruppe dieser Partikel anlegen und deren Polarität so ändern, dass aus Norden Süd wird und umgekehrt. Die minimale Oberfläche einer Scheibe, die solche Änderungen des Magnetflusses beibehalten kann, wird als magnetisch bezeichnet domain... Wenn sich die Scheibe unter dem Kopf dreht, kehrt sie kontinuierlich die Polarität des Magnetfelds um, wodurch eine Folge von Polaritätsumkehrungen auf der Scheibe erzeugt wird.

Daten auf der Festplatte werden als Folge von binären (binären) Bits aufgezeichnet (Bit ist eine Ziffer im Binärzahlensystem, dh "0" oder "1"). Jedes Bit wird als magnetische Ladung (positiv oder negativ) auf der magnetischen Schicht der Platte gespeichert. Beim Schreiben von Informationen werden die Daten als Folge von Bits an die Festplatte gesendet. Nachdem die Disc Daten empfangen hat, werden die magnetischen Aufzeichnungsköpfe verwendet. Zu diesem Zeitpunkt erzeugt der Kopf einen Strom magnetischer Impulse, die Daten auf der Oberfläche der Scheibe codieren. Eine Änderung der Polarität entspricht dem Wert „1“ und keine Änderung eines Werts von „0“. Informationen werden nicht unbedingt nacheinander gespeichert. Beispielsweise können Daten aus einer Datei an verschiedenen Stellen auf verschiedenen Platten geschrieben werden.

Wenn der Computer auf der Festplatte gespeicherte Daten anfordert, beginnen sich die Platten zu drehen, und die Köpfe bewegen sich, bis der Bereich mit den angeforderten Informationen gefunden wird. Der Kopf "schwebt" passiv über der Oberfläche der Scheibe, und wenn mikroskopische Magnete, die magnetische Domänen bilden, darunter passieren, beeinflussen sie das Magnetfeld des Kopfes. Die Elektronik des Laufwerks verstärkt diese schwachen Störungen um ein Vielfaches und wandelt sie in Folgen von Einsen und Nullen um, die dann in die Speicherchips des Computers eingespeist werden.

Es scheint, dass ein Satz von acht "Einsen" und "Nullen", die ein Datenbyte bilden, einfach als acht aufeinanderfolgende magnetische Domänen entlang einer Spur auf der Platte geschrieben wird. Dies ist ziemlich weit vom wahren Stand der Dinge entfernt. Zu viele Daten werden auf kleinem Raum gepackt, und wenn den Daten keine zusätzlichen Informationen hinzugefügt worden wären, besteht eine zu große Fehlerwahrscheinlichkeit. Die Steuerelektronik muss einen schwierigen Job machen. Woher weiß der Controller, wie viel von der Disc durch die Überschriften geht? Wenn er trotz der Position einer magnetischen Domäne einen Fehler macht, kann dies zu unvorhersehbaren Konsequenzen führen.

Die Antwort ist, dass sich der Controller am Anfang der Sektoren orientiert und die speziellen Informationen liest, die beim Formatieren der Festplatte geschrieben wurden. Wenn der Kopf jedoch über die Sektordaten fliegt, muss der Controller Tausende von Domänen verfolgen, bis er erneut auf Formatinformationen stößt. Wenn sich der Magnetfluss regelmäßig ändert, kann der Controller dies leicht zu verfolgen die Position des Lese- / Schreibkopfes. Der Sektor kann jedoch mit Nullen gefüllt werden, während Tausende von magnetischen Domänen ohne eine einzige Änderung des Magnetflusses durchlaufen werden und ein Fehler mit Sicherheit auftreten wird. Aus diesem Grund müssen die Daten so codiert werden, dass nicht zu viele Nullen hintereinander auftreten (keine Änderung des Magnetflusses).

Bei der anfänglichen Frequenzmodulationsmethode (FM) wurde jede zweite magnetische Domäne auf den Synchronisationsimpuls umgeleitet. Die Hälfte des Speicherplatzes ging verloren. Dann entstand die Idee, die Änderungen des magnetischen Flusses in Bezug auf das vorherige Bit zu codieren. mit FM-Codierung. Es gibt auch eine RLL-Codierung (Run Length Limited). Wiederholungsbeschränkte Codierung übersetzt Daten in spezielle Codesequenzen. Diese Codes werden für bestimmte numerische Merkmale ausgewählt, insbesondere für die mögliche Anzahl kontrahierter Nullen. Dahinter steckt eine sehr komplexe Logik, aber das Ergebnis ist sehr einfach: Es ist möglich, große Datenmengen auf die Festplatte zu packen.

2. Was ist Formatierung?

Der Computer muss schnell auf die benötigten Informationen zugreifen können. Selbst die kleinsten Festplatten können jedoch Millionen und Abermillionen von Bits speichern. Woher weiß der Computer, wo er die benötigten Daten findet? Um dieses Problem zu lösen, wird die Festplatte in Teile geteilt, sodass Informationen leichter zu finden sind. Die Grundform der Festplattenorganisation wird aufgerufen formatierung... Durch die Formatierung wird die Festplatte zum Lesen und Schreiben von Daten vorbereitet. Es gibt zwei Arten der Formatierung: physisch und logisch.

2.1. Physische Formatierung

Die Festplatte muss vor der logischen Formatierung physisch formatiert werden. Frühere Modelle von Festplatten wie Disketten wurden mit sauberen magnetischen Oberflächen hergestellt. Das anfängliche Layout (physische Formatierung oder Formatierung auf niedriger Ebene) wurde vom Verbraucher nach eigenem Ermessen vorgenommen und konnte beliebig oft durchgeführt werden. Bei modernen Modellen erfolgt der Aufschlag während des Herstellungsprozesses. servoinformationen - spezielle Markierungen, die zur Stabilisierung der Drehzahl, zur Suche nach Sektoren und zur Verfolgung der Position von Köpfen auf Oberflächen erforderlich sind. Spezielle Sensoren am Lese- / Schreibkopf überwachen diese Markierungen. Wenn sie eine starke Änderung im Feld feststellen, weiß der Controller, dass sich der Kopf von der Mitte der Spur entfernt, und ändert die Strommenge im Magneten entsprechend.

Bisher wurde häufig eine separate Servofläche (DSS - dedizierte Servofläche, dediziert) verwendet, um Servoinformationen aufzuzeichnen, während die gesamte Seite einer der Platten für Servodaten angegeben ist. Die Köpfe aller anderen Oberflächen wurden entlang dieser Oberfläche eingestellt. Ein solches System erforderte eine hohe Steifigkeit der Befestigung der Köpfe, so dass nach der anfänglichen Markierung keine Diskrepanzen zwischen ihnen auftreten würden. Jetzt werden Servoinformationen in den Lücken zwischen den Sektoren aufgezeichnet (eingebettet - eingebaut), wodurch Sie die Einschränkung der Steifigkeit des sich bewegenden Systems aufheben können. Einige Modelle verwenden ein kombiniertes Tracking-System - eingebaute Servoinformationen in Kombination mit einer ausgewählten Oberfläche; die Grobeinstellung erfolgt auf der ausgewählten Oberfläche und fein - auf den eingebauten Markierungen.

Da es sich bei den Servoinformationen um das Referenzlayout der Festplatte handelt, kann der Festplattencontroller sie im Schadensfall nicht selbst wiederherstellen. Beim programmgesteuerten Formatieren einer solchen Festplatte können nur Header und Prüfsummen von Datensektoren überschrieben werden.

Bei der Erstkennzeichnung und Prüfung einer modernen Festplatte im Werk werden fast immer fehlerhafte Sektoren gefunden, die in eine spezielle Neuzuordnungstabelle eingetragen werden. Während des normalen Betriebs ersetzt der Festplattencontroller diese Sektoren durch Ersatzsektoren, die speziell für diesen Zweck auf jeder Spur, Gruppe oder jedem dedizierten Bereich der Festplatte reserviert sind. Dank dieser Tatsache scheint auf der neuen Festplatte keine Oberflächenfehler mehr vorhanden zu sein, obwohl dies fast immer der Fall ist.

Die physische Formatierung unterteilt Festplattenplatten in grundlegende Elemente: Spuren, Sektoren und Zylinder. Diese Elemente bestimmen die Adressen, an denen Daten physisch gelesen und geschrieben werden.

Jede Seite der Platte ist konzentrisch aufgeteilt spur... Die Fahrspuren sind beginnend mit dem Einlauf an der Außenseite der Platte durch Nummern gekennzeichnet.

Die Tracks sind unterteilt in sektorenwird zum Speichern einer festen Datenmenge verwendet. Sektoren enthalten normalerweise 528 Bytes an Informationen. 16 Bytes sind für Serviceinformationen (Adressinformationen und Prüfsumme) reserviert, und die restlichen 512 Bytes sind für Daten reserviert. Die Anzahl der Sektoren pro Spur ist aufgrund unterschiedlicher Radien und Aufzeichnungsmethoden nicht festgelegt. Da der physische Spurradius vom kleinsten inneren Spurradius zum größten äußeren Spurführungsradius variiert, nimmt die Anzahl der Sektoren in einer Spur allmählich von kleineren inneren Spuren zu größeren äußeren Spuren zu. Diese Änderung ist jedoch nicht linear.

Spuren in gleichem Abstand von der Mitte auf allen Plattenoberflächen werden zu kombiniert zylinder... Beispielsweise befinden sich die dritten Spuren auf jeder Seite jedes Einsatzes im gleichen Abstand von der Spindel. Wenn Sie sich vorstellen, dass alle diese Schienen vertikal verbunden sind, hat ihre Vereinigung die Form eines Zylinders.

Zonen - Gruppen von Zylindern mit jeweils der gleichen Anzahl von Spuren, die wiederum die gleiche Anzahl von Sektoren haben. Um Verluste zu minimieren, kann die Anzahl der auf einer Festplatte installierten Zonen 10 oder mehr betragen.

Um auf einen bestimmten Sektor zugreifen zu können, benötigen Sie Folgendes:

1) bewegen Sie die Köpfe in den gewünschten Abstand von der Mitte, dh positionieren Sie sie auf einem bestimmten Zylinder.

2) starten Sie die Anzeige der Spur auf der gewünschten Platte, indem Sie den entsprechenden Kopf aktivieren.

3) lesen Sie alle Informationen, bis der Sektor-Header angezeigt wird, dessen Nummer (die Nummer ist in diesem Header enthalten) mit der für den Lese- oder Schreibvorgang erforderlichen übereinstimmt.

In Übereinstimmung mit diesem Schema zum Auffinden der erforderlichen Informationen auf der Festplatte wird diese Adressierungsmethode als CHS-Adressierung (Zylinderkopfsektor) bezeichnet. Seiten und Köpfe sind ab 0 nummeriert. Die Spurennummerierung beginnt ebenfalls bei 0. Dementsprechend besteht Zylinder 0 aus den äußersten Spuren aller Platten. Seltsamerweise beginnt die Sektornummerierung bei 1.

Computerhardware und -software arbeiten häufig mit Zylindern. Wenn Daten in einem Zylinder auf die Festplatte geschrieben werden, kann auf sie zugegriffen werden, ohne die Lese- / Schreibköpfe zu bewegen. Und die Bewegungen der Köpfe sind langsam in Bezug auf die Drehung der Scheibe und das Umschalten zwischen den Köpfen. Das Speichern von Informationen auf Zylindern erhöht daher die Produktivität erheblich.

Ein wichtiges Konzept ist zylinderdichte... Die Dichte eines Zylinders gibt die Anzahl der in einem Zylinder enthaltenen Sektoren an. Dies entspricht der Anzahl der Sektoren pro Spur multipliziert mit der Anzahl der Seiten der Platten. Scheiben mit hoher Dichte werden bevorzugt, da sie eine große Feile auf weniger Zylindern aufnehmen können. Gleichzeitig sind beim Lesen einer Datei weniger Kopfbewegungen erforderlich, und das Laufwerk arbeitet schneller. Hersteller erhöhen die Zylinderdichte, indem sie Laufwerke mit mehr Platten erstellen oder Beschichtungen und Elektronik verwenden, um höhere Datendichten zu erzielen, was zu mehr Sektoren pro Spur führt.

Nach der physikalischen Formatierung der Festplatte können sich die magnetischen Eigenschaften der Oberfläche der Platten allmählich verschlechtern. Infolgedessen wird es immer schwieriger, Daten aus den betroffenen Bereichen zu lesen und Daten in die betroffenen Bereiche zu schreiben. Sektoren, die nicht mehr zum Speichern von Informationen verwendet werden können, werden aufgerufen fehlerhaft (schlechtsektoren).

In anderen Fällen können sich die betroffenen Bereiche bilden. Starke Vibrationen oder mechanische Fehler können den Lese- / Schreibkopf gegen die Oxidbeschichtung stoßen und eine Vertiefung darin hinterlassen. Der Impuls der rotierenden Platten macht diese Kollision ziemlich energisch. Zum Zeitpunkt des Kopfaufpralls können die Daten nicht mehr geschrieben werden, und wenn dieser Ort Daten enthält, gehen sie verloren. Schlimmer noch, Partikel aus magnetischem Material werden beim Aufprall freigesetzt und können sich frei im Laufwerk bewegen. Diese Partikel können viel größer sein als der Spalt zwischen den Köpfen und den Oberflächen der Platten; Wenn Sie auf ein solches Partikel treffen, fliegt der Kopf nach oben und zerstört beim Zurückfallen ein neues Datenelement. Manchmal haften Partikel am Kopf und stören sein Magnetfeld.

Die meisten modernen Computer können fehlerhafte Sektoren identifizieren. Solche Sektoren werden einfach markiert und nicht mehr verwendet.

2.2. Boolesche Formatierung

Nach der physischen Formatierung muss die Festplatte logisch formatiert werden. Durch die logische Formatierung wird ein Dateisystem auf der Festplatte eingerichtet, das Betriebssysteme (zDOS, OS / 2, Windows, Linux ) Verwenden Sie den verfügbaren Speicherplatz zum Speichern und Zugreifen auf Daten. Unterschiedliche Betriebssysteme verwenden unterschiedliche Dateisysteme. Die Art der logischen Formatierung hängt also vom Betriebssystem ab, das Sie installieren möchten.

3. Diskette

Disketten funktionieren nach dem gleichen Prinzip wie Festplatten, unterscheiden sich jedoch geringfügig. Die Lese- / Schreibköpfe werden bei geschlossener Laufwerkstür leicht gegen die Oberfläche der Festplatte gedrückt. Die Abdeckung der Scheibe ist verdickt, um Reibung zwischen den Köpfen und der Schutzhülle zu widerstehen. Da Disketten flexibel sind, neigen sie zur Verformung. Die Größe der Festplatte ändert sich ständig mit Temperatur und Luftfeuchtigkeit. Und weil Disketten auf einem dünnen Hub in das Laufwerk passen, verlieren sie ihre genaue Ausrichtung. Aus diesen Gründen werden die Spurpositionen nicht so genau bestimmt wie auf einer Festplatte. Diskettenlaufwerke verwenden Kopfpositionierer mit einem Schrittmotor, der die Position der Spuren nicht verfolgt, sondern den Kopf einfach dorthin bewegt, wo die Spur sein soll. Um diese Mängel zu beseitigen, werden viel weniger Spuren auf der Diskette platziert und die Spurbreite ist breiter.

Warum haben Disketten keinen Kopfabsturz? Tatsächlich befinden sich Disketten in einem permanenten Notfallzustand, da die Köpfe beim Drehen die ganze Zeit auf der Oberfläche liegen. Die Diskette dreht sich langsam, die Köpfe sind groß und die Diskette selbst ist flexibel. Beim Einwirken auf das Laufwerk nimmt die auf den Kopf übertragene Kraft aufgrund der Drehung der Diskette nicht zu. es bedeckt eine große Fläche, und die Diskette selbst wird unter dem Schlag des Kopfes zugeführt. Das Ergebnis ist praktisch keine Beschädigung. Obwohl keine Disketten vorhanden sind, unterliegen sie einem Verschleiß durch Reibung zwischen dem Kopf und der Schutzhülle, in der sich die Diskette befindet. Aus diesem Grund befindet sich die Biegung nicht in einem konstanten Rotationszustand.

Wie Festplatten erhalten Disketten den Hauptkapazitätsgewinn nicht durch das Packen von mehr Daten pro Spur, sondern durch das Packen von mehr Spuren auf eine Diskette. Paradoxerweise ist die Spurdichte umso höher, je kleiner die Diskette ist. Das Verringern des Durchmessers bedeutet eine geringere Verformung der Diskette. Eine Nabe in einem Hartplastikumschlag kann dabei helfen, die Diskette genauer zu zentrieren. Der Umschlag selbst glättet die Diskette beim Drehen, sodass sie sich nicht stark von den Köpfen ablenkt.

Zusammenfassend können wir sagen, dass Festplatten die Basis des Sekundärspeichers bleiben. Sie sind immer schneller und enthalten immer mehr Daten. Und sie fügen viele Funktionen hinzu, die ihre Zuverlässigkeit und Leistung erhöhen, aber leider stellen sie immer noch eine Bedrohung für die Datenintegrität dar. Da Festplatten noch lange bei uns sein werden, werden Sie klug handeln, indem Sie sie gut verstehen.

Abschnitt 3. Speichermedien.

Informationsspeicherung- ein Gerät zum Aufzeichnen, Wiedergeben und Speichern von Informationen und speichermedium- Dies ist ein Element, auf dem Informationen aufgezeichnet werden (Festplatte, Band, Solid-State-Medien).

Informationsspeicher können nach folgenden Kriterien klassifiziert werden:

Informationsspeicherverfahren: magnetoelektrisch, optisch, magnetooptisch;

Art des Informationsträgers: Disketten- und Festmagnetplatten, optische und magnetooptische Platten, Magnetband, Festkörperspeicherelemente;

Die Art und Weise, den Zugang zu Informationen zu organisieren - Laufwerke
direkter, sequentieller und Blockzugriff;

Speichergerätetyp - eingebettet (intern), extern, eigenständig, mobil (tragbar) usw.

Ein wesentlicher Teil der derzeit verwendeten Informationsspeichergeräte basiert auf magnetischen Medien.

Die physikalischen Grundlagen für die Aufzeichnung und Wiedergabe von Informationen auf magnetischen Medien wurden in den Arbeiten der Physiker M. Faraday () und () gelegt. In magnetischen Speichermedien erfolgt die digitale Aufzeichnung auf magnetisch empfindlichem Material. Diese Materialien umfassen einige Arten von Eisenoxiden, Nickel, Kobalt und seinen Verbindungen, Legierungen sowie Magnetoplaste und Magnetoelasten mit einer Bindung aus Kunststoffen und Gummi sowie magnetische Mikropulvermaterialien.

Die magnetische Beschichtung ist mehrere Mikrometer dick. Die Beschichtung wird auf ein nicht magnetisches Substrat aufgebracht, das verschiedene Kunststoffe für Magnetbänder und Disketten sowie Aluminiumlegierungen und Verbundwerkstoffe für Festplatten verwendet. Die magnetische Beschichtung der Scheibe hat eine Domänenstruktur, d. H. Sie besteht aus vielen magnetisierten winzigen Teilchen. Magnetische Domäne (von lat. dominium - Besitz) ist ein mikroskopisch kleiner, gleichmäßig magnetisierter Bereich in ferromagnetischen Proben, der durch dünne Übergangsschichten (Domänengrenzen) von benachbarten Bereichen getrennt ist. Unter dem Einfluss eines externen Magnetfeldes werden die intrinsischen Magnetfelder der Domänen entsprechend der Richtung der Magnetfeldlinien ausgerichtet. Nach Beendigung der Wirkung des äußeren Feldes bilden sich auf der Oberfläche der Domäne Zonen remanenter Magnetisierung. Aufgrund dieser Eigenschaft werden Informationen über das angelegte Magnetfeld auf dem Magnetträger gespeichert. Bei der Aufzeichnung von Informationen wird mit einem Magnetkopf ein externes Magnetfeld erzeugt. Beim Lesen der Informationen induziert die dem Magnetkopf gegenüberliegende remanente Magnetisierungszone beim Lesen eine elektromotorische Kraft (EMF). Das Schema zum Schreiben und Lesen von einer Magnetplatte ist in Fig. 4 gezeigt. 3.1. Die Änderung der Richtung der EMF über einen bestimmten Zeitraum wird mit einer binären Einheit identifiziert, und das Fehlen dieser Änderung wird mit Null identifiziert. Der angegebene Zeitraum wird als Biteinheit bezeichnet.

Zahl: 3.1... Schreiben und Lesen von Daten von einer Magnetplatte

Die Oberfläche eines magnetischen Mediums wird als eine Folge von gepunkteten Positionen betrachtet, von denen jede mit einer Information verbunden ist. Da die Position dieser Positionen ungenau ist, sind für die Aufzeichnung vorgedruckte Markierungen erforderlich, um die gewünschten Aufnahmepositionen zu lokalisieren. Um solche Synchronisationsmarkierungen anzuwenden, muss die Festplatte in Spuren und Sektoren unterteilt werden. formatierung.

Die Organisation des schnellen Zugriffs auf Informationen auf der Festplatte ist eine wichtige Phase der Datenspeicherung. Der Online-Zugriff auf einen beliebigen Teil der Plattenoberfläche erfolgt zum einen durch eine schnelle Drehung und zum anderen durch Bewegen des magnetischen Lese- / Schreibkopfs entlang des Radius der Platte. Die Diskette dreht sich mit 300-360 U / min, während sich die Festplatte mit 3600-7200 U / min dreht.

Thema 3.1. Magnetantriebe.

Planen:

Diskettenlaufwerke. Festplatten

2.1 Aufbau und Funktionsprinzip.

2.2 Schnittstellen von Festplatten.

2.3 Hauptmerkmale.

1. Diskettenlaufwerke.

Diskettenlaufwerke sind Langzeitspeichergeräte. Die erste flexible Magnetplatte (HMD) wurde 1971 im IBM-Labor unter der Leitung von A. Shugart hergestellt und hatte einen Durchmesser von 8 Zoll. Seit 1975 begann die Serienproduktion von 5,25-Zoll-Laufwerken, und 1981 wurden sie zum Standard Festplatten 3,5 " 44 MB Toshiba entwickelte 1989 neue 2,88 MB-Laufwerke. Heute sind 3,5-Zoll-Laufwerke am beliebtesten.

PC-Peripheriegeräte werden zum Schreiben und Lesen von Informationen aus dem GMD verwendet - diskettenlaufwerke (Floppy Dick Fahrt - FDD).

Strukturell besteht der Antrieb aus mechanischen und elektronischen Baugruppen: einem Arbeitsmotor, einem Arbeitskopf, einem Schrittmotor und einer Steuerelektronik.

Arbeitsmotorwird eingeschaltet, wenn eine Diskette in das Laufwerk eingelegt wird. Der Motor bietet eine konstante Drehzahl der Diskette: für ein 3,5-Zoll-Diskettenlaufwerk - 300 U / min. Die Motorstartzeit beträgt ca. 400 ms.

Arbeitsköpfe werden zum Lesen und Schreiben von Informationen verwendet und befinden sich über der Arbeitsfläche der Diskette. Da Disketten normalerweise doppelseitig sind, dh zwei Arbeitsflächen haben, ist ein Kopf für die Oberseite und der andere für die Unterseite der Diskette.

Schrittmotoren sorgen für Positionierung und Bewegung der Arbeitsköpfe. Sie geben bereits beim Einschalten des PCs einen charakteristischen Ton ab und bewegen die Köpfe, um die Leistung des Laufwerks zu überprüfen.

Elektronische Elemente steuern Das Laufwerk befindet sich meistens auf der Unterseite. Sie übernehmen die Funktionen der Signalübertragung an die Steuerung, dh sie sind für die Umwandlung der Informationen verantwortlich, die die Köpfe lesen oder schreiben.

Für 3,5 "- und 2,88 MB-Disketten, sogenannte ED-Disketten (Extra Hoch Dichte), es wurde ein spezieller Diskettenstandard entwickelt, da gewöhnliche Disketten solche Disketten nicht verarbeiten können. Darüber hinaus stehen spezielle Laufwerke für die Installation in kleinen Gehäusen zur Verfügung ( Schlank 3,5 "Diskettenlaufwerke),die eine geringere Höhe (19,5 mm) im Vergleich zum herkömmlichen 3,5 "FDD (25,4 mm) haben.

Die Steuerung fungiert als Vermittler zwischen dem Laufwerk und dem PC. In modernen PCs ist der Controller bereits auf Motherboards installiert. Es ist in einen der Chipsatz-Chips integriert, und das Motherboard verfügt über einen speziellen Anschluss zum Anschließen von Kabeln. Moderne Controller unterstützen zwei FDDs und bieten Datenaustauschraten von bis zu 62 Kb / s für Standard-3,5-Zoll-Laufwerke.

Disketten (Floppe Scheibe Treiber, abgekürzt Floppy) 3,5 "-Format sind die modernen Medien für FDD-Laufwerke.

In Abb. 3.2 zeigt das Gerät einer 3,5 "-Diskette.
Zahl: 3.2. 3,5 "Disketten-Design

Im Inneren des Gehäuses (Körpers) befindet sich eine Kunststoffscheibe mit einer Magnetschicht - eine Magnetscheibe. Alle Gehäuse haben einen Ausschnitt, der durch einen leicht zu bewegenden Verschluss geschützt ist, um die Disc vor mechanischen Beschädigungen zu schützen. Nach dem Einlegen einer Diskette in das Laufwerk verschiebt sich der Verschluss automatisch und bietet Lese- / Schreibköpfen Zugriff auf die Diskette. Da sich die Platte selbst im Inneren des Gehäuses ständig dreht, "scannen" die Köpfe den gesamten Bereich der Diskette, während sie in ständigem Kontakt mit ihrer Oberfläche stehen. Die Diskette hat eine Öffnung mit einer verschiebbaren Plastikverriegelung. Wenn der Riegel das Loch nicht abdeckt, ist die Diskette schreibgeschützt. Hauptsächlich Computer verwenden Laufwerke auf 3,5-Zoll-Disketten mit einer Kapazität von 1,44 MB - HD-Standard (Hoch Dichte), Ältere PCs verwenden 720-KB-Laufwerke - DD-Standard (Doppelt Dichte). Die neuesten 3,5-Zoll-Laufwerke haben eine Größe von 2,88 MB, ein ED-Standard mit ultrahoher Dichte.

Magnetplatten werden als Direktzugriffsspeichermedien bezeichnet, da es aufgrund der Drehung der Platte mit hoher Geschwindigkeit möglich ist, einen beliebigen Teil davon unter die Lese- / Schreibköpfe zu bewegen. Somit können Sie direkt auf einen beliebigen Teil der aufgezeichneten Daten verweisen. Dies wird durch eine spezielle Organisation des Plattenspeichers erleichtert, nach der der Informationsraum der Platte formatiert wird, dh in bestimmte Abschnitte unterteilt wird: Spuren und Sektoren.

Aufnahmespur (Spur) wird jeder der konzentrischen Ringe der Platte genannt, auf der die Daten aufgezeichnet sind. Die Oberfläche der Disc ist ab der Außenkante in Spuren unterteilt. Die Anzahl der Spuren hängt vom Disc-Typ ab.

Bei 3,5-Zoll-Disketten mit einer Kapazität von 1,44 MB beträgt die Anzahl der Spuren 80. Die Spuren werden unabhängig von der Anzahl durch eine Nummer identifiziert (die äußere Spur hat die Nummer Null). Die Anzahl der Spuren auf einer Standardplatte wird durch die Aufzeichnungsdichte bestimmt, dh durch die Menge an Informationen, die sein können Für Magnetplatten werden zwei Arten der Aufzeichnungsdichte definiert - radial (quer) und linear (längs). Die transversale Aufzeichnungsdichte wird anhand der Anzahl der auf einem 1 "breiten Plattenring befindlichen Spuren und der linearen Dichte anhand der Anzahl der Datenbits gemessen. die auf einer Spur von Längeneinheit aufgezeichnet werden kann.

Jeder Ring der Spur ist in Abschnitte unterteilt, die als bezeichnet werden sektoren... Beispielsweise kann eine 3,5-Zoll-Diskette 18 Sektoren pro Spur (1,44 MB Festplattenkapazität) oder 36 Sektoren (2,88 MB Festplattenkapazität) aufweisen.

Zahl: 3.3. Partitionieren einer Magnetplatte in Spuren und Sektoren. beim Formatieren

Die Sektorgröße verschiedener Festplatten kann zwischen 128 und 1024 Byte liegen, die Sektorgröße beträgt jedoch standardmäßig 512 Byte. In Abb. 3.3 zeigt die Aufteilung von Magnetplatten in Spuren und Sektoren. Sektoren auf einer Spur werden ab Null nummeriert. Der Sektor mit der Nummer Null auf jeder Spur ist zum Identifizieren der aufgezeichneten Informationen reserviert, jedoch nicht zum Speichern von Daten.

Die Kapazität einer Diskette wird nach folgender Formel berechnet:

diskettenkapazität \u003d Anzahl der Seitenx Anzahl der Fahrspuren pro Seitex Anzahl der Sektoren pro Spurx die Anzahl der Bytes im Sektor.

2. Festplatten

Erste Festplatte ( Hart Scheibe Fahrt - Festplatte) wurde 1973 von IBM Technology entwickelt und hatte die Code-Bezeichnung "30/30" (doppelseitige Platte mit einer Kapazität von 30 + 30 MB), die mit dem Namen des berühmten Winchester-Jagdgewehrs zusammenfiel, das bei der Eroberung des Wilden Westens verwendet wurde. Aus diesem Grund werden Festplatten als "Festplatten" bezeichnet. 1979 organisierten F. Conner und A. Shugart die Produktion der ersten 5-Zoll-Festplatten mit einer Kapazität von 6 MB.

Im Vergleich zu Disketten bieten Festplatten die folgenden Vorteile: Deutlich höhere Kapazität (eine Festplatte oder etwa 290 3,5-Zoll-HD-Disketten sind zum Speichern von 420 MB Daten erforderlich) und Zugriffszeit für NDDs, die um eine Größenordnung geringer ist als für Diskettenlaufwerke.

2.1. Design und Funktionsprinzip

Trotz der Vielzahl von Festplattenmodellen sind das Funktionsprinzip und die Hauptstrukturelemente gleich. In Abb. 3.4 zeigt die wichtigsten Strukturelemente eines Festplattenlaufwerks:

Magnetplatten;

Lese- / Schreibköpfe;

Kopfantriebsmechanismus;

Festplattenmotor;

CD-ROM-Laufwerke können sowohl mit Standard-IDE- (E-IDE) als auch mit Hochgeschwindigkeits-SCSI-Schnittstellen arbeiten.

Die beliebtesten CD-ROM-Laufwerke in Russland sind Produkte mit den Marken Panasonic, Craetive, Samsung, Pioneer, Hitachi, Teac, LG.

2. Einmalige LaufwerkeCD- WURM / CD- R. und mehrfache Aufzeichnung von InformationenCD- RW

Speichergeräte CD- WURM (Schreiben Einmal Lesen Viele) oder CD-R (CD- Aufnehmbar) bereitstellung einer einmaligen Aufzeichnung von Informationen auf einer Disc und anschließendes mehrmaliges Lesen dieser Informationen, während CD-RW-Laufwerke (CD- Re Schreibbar - wiederbeschreibbar) Ermöglichen mehrere Aufnahmen auf optischen Discs.

Zahl: 3.9. CD-ROM- und CD-R / CD-WR-Disc-Struktur

Zum einmal schreibenes werden Scheiben verwendet, bei denen es sich um eine gewöhnliche CD handelt, deren reflektierende Schicht in der Regel aus Gold- oder Silberfilm besteht. Zwischen ihm und der Polycarbonatbasis befindet sich eine Aufzeichnungsschicht (Abb. 3.9) aus organischem Material, die beim Erhitzen dunkler wird. Während des Aufzeichnungsprozesses erwärmt der Laserstrahl, dessen Wellenlänge wie beim Lesen 780 nm beträgt und dessen Intensität mehr als zehnmal höher ist, einzelne Bereiche der Aufzeichnungsschicht, die das Licht verdunkeln und streuen und Bereiche bilden, die Pits ähnlich sind. Das Reflexionsvermögen der Spiegelschicht und die Klarheit der Vertiefungen auf CD-R-Scheiben sind jedoch geringer als auf kommerziell hergestellten CD-ROMs.

BEIM wiederbeschreibbare DiscsDie CD-RW-Aufzeichnungsschicht besteht aus organischen Verbindungen, die als Cyanin und Phtalocyanin bekannt sind und die die Eigenschaft haben, ihren Phasenzustand von amorph zu kristallin und zurück zu ändern, wenn sie einem Laserstrahl ausgesetzt werden. Diese Änderung des Phasenzustands geht mit einer Änderung der Transparenz der Schicht einher. Wenn das Material der Aufzeichnungsschicht durch einen Laserstrahl über eine bestimmte kritische Temperatur erwärmt wird, geht es in einen amorphen Zustand über und verbleibt nach dem Abkühlen darin. Wenn es auf eine Temperatur erhitzt wird, die deutlich unter der kritischen Temperatur liegt, stellt es seinen ursprünglichen (kristallinen) Zustand wieder her. Bei wiederbeschreibbaren Discs besteht die Aufzeichnungsschicht normalerweise aus Gold, Silber, manchmal Aluminium und seinen Legierungen.

Bestehende wiederbeschreibbare CD-RW-Discs können mehrere tausend bis zehntausend Umschreibzyklen aushalten. Ihr Reflexionsvermögen liegt jedoch weit unter den gestempelten CD-ROMs und CD-Rs. In dieser Hinsicht wird zum Lesen von CD-RW in der Regel ein spezielles Laufwerk mit automatischer Verstärkungsregelung des Fotodetektors verwendet. Es gibt jedoch Modelle von CD-ROM-Laufwerken mit der Bezeichnung Multiread, die CD-RW-Discs lesen können.

Der Vorteil von CD-R / RW-Discs besteht darin, dass sie langsamer als gewöhnlich verblassen und versagen, da die reflektierende Schicht aus Gold und Silber bei den meisten gestempelten CD-ROMs weniger oxidationsanfällig ist als Aluminium. Nachteile von CD-R / RW-Discs - Das Material der Aufzeichnungsschicht von CD-R / RW-Discs ist lichtempfindlicher und auch anfällig für Oxidation und Zersetzung. Darüber hinaus befindet sich der Aufzeichnungsfilm in einem halbflüssigen Zustand und ist daher sehr empfindlich gegenüber Stößen und Verformungen der Platte.

Informationen auf CD-Rs können auf verschiedene Arten geschrieben werden. Die gebräuchlichste Methode zum Einbrennen einer Disc einem Durchgang (scheibe- beim- einmal) Wenn eine Datei von der Festplatte direkt in einer Sitzung aufgezeichnet wird und das Hinzufügen von Informationen zur Festplatte nicht möglich ist. Im Gegensatz dazu der Weg multisessionaufzeichnungen (spur- beim- einmal) Mit dieser Option können Sie einzelne Abschnitte (Titel) aufnehmen und die Informationsmenge auf der Disc schrittweise erhöhen.

Wie alle Laufwerke sind CD-R und CD-RW in zwei Versionen erhältlich: mit einer Standardschnittstelle zum Anschließen an einen Anschluss IDE (E.- IDE) und mit einer HSCSI. Externe CD-RW-Laufwerke sind mit SCSI- und USB-Schnittstellen erhältlich.

Die Größe des eingebauten Cache-Speichers ist für Aufzeichnungsgeräte wichtig, da sich darin die von der Festplatte kommenden Daten ansammeln. Die durchschnittliche Cache-Größe beträgt 2 - 4 MB.

Die beliebtesten Laufwerke auf dem russischen Markt sind Markenlaufwerke Panasonic, Sony, Ricoh, Teac, Yamaha... Die hochwertigsten und teuersten Modelle werden von Firmen hergestellt Plextor und Hewlett- Packard... Unter preiswerten IDE-Laufwerken sind Modelle beliebt Mitsumi.

Dank der Weiterentwicklung der CD-Technologien erschien:

· Modifizierte CD-R-Discs mit einer Kapazität von bis zu 870 MB - 1 GB, herausgegeben von Traxdata, Philips und Sony;

· Von Sony vorgeschlagener CD-Standard mit doppelter Dichte für Discs aller Modifikationen (CD, CD-R, CD-RW), mit dem die Geschwindigkeit herkömmlicher CDs auf bis zu 1,3 GB oder 150 Minuten Audioinformationen erhöht werden kann;

· FMD-ROM-Festplatte mit bis zu 100 Arbeitsschichten, deren Gesamtkapazität mindestens 140 GB beträgt. Jede Schicht einer solchen Scheibe enthält eine Lumineszenzsubstanz, die unter der Wirkung eines Auslesestrahls Licht emittiert. Jede Schicht leuchtet anders, ist aber gleichzeitig für Laserstrahlen perfekt durchlässig, wodurch Informationen aus mehreren Schichten gleichzeitig gelesen werden können.

3. LagerungDVD

Die Lösung des Problems der Erhöhung der Kapazität optischer Medien auf der Grundlage einer Verbesserung der Technologie zur Herstellung von CDs und Laufwerken sowie bestehender wissenschaftlicher und technischer Lösungen auf dem Gebiet hochwertiger digitaler Videos hat zur Schaffung von CD-Disks mit erhöhter Kapazität geführt. 1995 boten die CD-Hersteller ihre CD-Standards mit erhöhter Kapazität an. Einer dieser Standards ist der SD ( Super Dichte). Um Vielfalt und Inkompatibilität von Standards zu vermeiden, schlug Sony im September 1995 in Zusammenarbeit mit acht anderen Unternehmen ein neues universelles Format für die Aufzeichnung von Daten auf CD-DVD vor ( Digital Vielseitig Scheibe). Dieses Format, das die Anforderungen für die Videowiedergabe und Datenspeicherung erfüllt, wurde von führenden CD-Herstellern stark unterstützt.

Die Qualität des im DVD-Format gespeicherten Bildes ist vergleichbar mit der von professionellen Studio-Videos, und die Tonqualität entspricht auch der von Studioaufnahmen. Audioinformationen im DVD-Format werden mit 384 Kb / s ausgelesen, wodurch Mehrkanal-Audio organisiert werden kann.

Solche Fähigkeiten von DVD-Discs sind auf die verbesserten Parameter der Arbeitsfläche der Discs zurückzuführen. In Abb. 3.10 zeigt die Parameter der Elemente der Arbeitsfläche von Discs, die im CD- und DVD-Format aufgenommen wurden. DVDs haben wie CDs einen Durchmesser von 120 mm. Das DVD-Laufwerk verwendet einen Halbleiterlaser mit einer sichtbaren Wellenlänge von 0,63 bis 0,65 um. Diese Verringerung der Wellenlänge (im Vergleich zu 0,78 um bei einem herkömmlichen CD-Laufwerk) ermöglichte es, die Größe der Aufnahmehübe (Pit) um fast die Hälfte und den Abstand zwischen den Aufnahmespuren von 1,6 auf 0,74 um zu verringern. Die Pits sind wie bei Vinyl-LPs spiralförmig angeordnet.

Zahl: 3.10... Elemente der Arbeitsfläche von CDs und DVDs

DVD-Discs sind einseitig und doppelseitig, einlagig und mehrschichtig ausgeführt, wie in Abb. 1 dargestellt. 3.11. Die einseitige Single-Layer-DVD hat eine Kapazität von 4,7 GB und die Dual-Layer-Disc eine Kapazität von 8,5 GB. Eine doppelseitige DVD besteht aus zwei 0,6 mm dicken Discs, die eng miteinander verbunden sind. Ein Video in voller Länge (bis zu 135 Minuten lang) mit drei Kanälen mit hochwertigem Soundtrack und vier Kanälen mit Untertiteln kann mithilfe der MPEG-2-Komprimierung auf eine DVD gelegt werden.

Zahl: 3.11. DVD-Optionen

DVD-Laufwerke verwenden einen schmaleren Laserstrahl als CD-ROM-Laufwerke, wodurch sich die Dicke der Schutzschicht der Disc halbiert hat: von 1,2 mm auf 0,6 mm. Da die Gesamtdicke der Scheibe unverändert bleiben musste (1,2 mm), wurde eine Verstärkungsschicht unter die Schutzschicht gelegt.

Die Verstärkungsschicht begann auch, Informationen aufzuzeichnen, was zum Aufkommen von Doppelschicht-DVDs führte. Das sequentielle Lesen von Informationen aus jeder Schicht wird durch Ändern der Fokusposition bereitgestellt. Wenn die auf der ersten Schicht in der Tiefe der Platte aufgezeichneten Informationen von einem fokussierten Laserstrahl gelesen werden, passiert der Strahl ungehindert den halbtransparenten Film, der die zweite Schicht bildet. Am Ende der Informationsauslesung aus der ersten Schicht ändert sich die Fokussierung des Laserstrahls auf Befehl der Steuerung. Der Strahl wird in der Ebene der zweiten (äußeren) halbtransparenten Schicht fokussiert, und das Lesen der Daten wird fortgesetzt. Das zweischichtige, einseitige Laufwerksdesign bietet 8,5 GB Speicherkapazität.

Der nächste Schritt bei der Entwicklung der DVD-Technologie war die Erstellung von doppelseitigen Discs, sowohl Single-Layer- als auch Double-Layer-Discs, mit einer Kapazität von 9,4 bzw. 17 GB und einer Wiedergabedauer der darauf aufgezeichneten Informationen von 4,5 bzw. 8 Stunden.

Um zu vermeiden, dass eine doppelseitige Disc manuell umgedreht werden muss, um auf Daten auf der zweiten Seite zuzugreifen, sind DVD-Laufwerke mit zwei unabhängigen Lesesystemen am beliebtesten.

DVD-ROM-Laufwerke werden sowohl mit einem Hardware-MPEG-2-Decoder in Form einer PCI-Erweiterungskarte als auch mit einem Software-Decoder geliefert. DVD-R-Brenner und DVD-RW-Brenner können einschichtige einseitige Discs mit einer Schreibgeschwindigkeit von etwa 1 MB / s von bis zu 4,7 bis 5,2 GB verarbeiten.

4. Laufwerke auf magnetooptischen Datenträgern

Ein magnetooptischer (MO) Antrieb ist eine Informationsspeichervorrichtung, die auf einem magnetischen Träger mit optischer (Laser-) Steuerung basiert.

Die magnetooptische Technologie wurde Anfang der 1970er Jahre von IBM entwickelt. Die ersten Prototypen magnetooptischer Speichergeräte wurden Anfang der 1980er Jahre vorgestellt. Sony. Anfangs waren die ersten magnetooptischen Speichergeräte aufgrund ihrer hohen Kosten und Komplexität nicht gefragt, aber als sich die Technologie entwickelte und die Preise fielen, begannen sie, ihren Platz auf dem Markt für technische Informatisierungsmittel einzunehmen. In Abb. 3.12 zeigt die Vorrichtung einer typischen magnetooptischen Platte mit einer Arbeitsfläche. Magnetooptische Scheiben werden mit zwei Arbeitsflächen in zwei Hauptgrößen hergestellt - 3,5 "und 5,25". Eine einseitige magnetooptische Scheibe ist eine Folge von Schichten: schützend, dielektrisch, magnetooptisch, dielektrisch, reflektierend und Substrat.

Die Herstellungstechnologie der magnetooptischen Platte ist wie folgt. Eine Aluminium- (oder Gold-) Beschichtung wird auf das Glasfasersubstrat aufgebracht, um den Laserstrahl zu reflektieren. Dielektrische Schichten, die die magnetooptische Schicht auf beiden Seiten umgeben, bestehen aus einem transparenten Polymer und schützen die Scheibe vor Überhitzung, erhöhen die Empfindlichkeit beim Schreiben und das Reflexionsvermögen beim Lesen von Informationen. Die magnetooptische Schicht wird auf der Basis eines Pulvers einer Legierung aus Kobalt, Eisen und Terbium erzeugt. Die Eigenschaften einer solchen Beschichtung ändern sich sowohl bei Temperatureinwirkung als auch bei Einwirkung eines Magnetfeldes. Wenn die Scheibe über eine bestimmte Temperatur erhitzt wird, kann die magnetische Polarisation durch ein kleines Magnetfeld geändert werden. Die obere Schutzschicht aus transparentem Polymer, hergestellt nach der Methode der UV-Härtung, schützt die Arbeitsfläche vor mechanischer Beschädigung. Dank dieser Technologie und der Platzierung in einer speziellen Plastikhülle - einer Patrone - haben magnetooptische Festplatten eine erhöhte Zuverlässigkeit und haben keine Angst vor widrigen Umgebungsbedingungen.

Zahl: 3.12. Die Struktur der magnetooptischen Scheibe

Die Daten werden mit Lasertechnologie auf die MO-Disk geschrieben. Ein auf die Oberfläche der magnetooptischen Schicht fokussierter Laserstrahl in einen Punkt mit einem Durchmesser von ca. 1 μm wird in die magnetooptische Schicht gerichtet und am Fokussierpunkt auf die Curie-Punkttemperatur (ca. 200 ° C) erwärmt (Abb. 3.13, a). Bei dieser Temperatur fällt die magnetische Permeabilität stark ab und die Änderung des magnetischen Zustands der Teilchen wird durch ein relativ kleines Magnetfeld des Magnetkopfes durchgeführt. Nach dem Abkühlen des Materials bleibt die magnetische Orientierung der Domänen an dieser Stelle erhalten. Abhängig von der magnetischen Ausrichtung eines magnetischen Materialstücks wird es als logische Null oder als logische Eins interpretiert. Daten werden in Blöcken von 512 Bytes geschrieben.

Um einen Teil der Informationen im Block zu ändern, muss sie vollständig neu geschrieben werden. Daher wird während des ersten Durchgangs der gesamte Block initialisiert (aufgewärmt), und wenn sich der Sektor dem Magnetkopf nähert, werden neue Daten geschrieben.

Die Daten werden mit einem polarisierten Laserstrahl geringer Leistung von der Disc gelesen, was nicht ausreicht, um die Arbeitsschicht aufzuwärmen: Die Laserleistung beim Lesen beträgt 25% der Laserleistung beim Schreiben. Der Einfluss des Strahls auf die Ordnung der Magnetpartikel der Scheibe, die während der Datenaufzeichnung orientiert sind, führt zu der Tatsache, dass ihr Magnetfeld die Polarisation des Strahls unwesentlich ändert, d. H. Der Kerr-Effekt wird beobachtet. In Abb. 3.13, bbogenpfeile zeigen herkömmlicherweise eine unterschiedliche Polarisation des reflektierten Lichts.

Zahl: 3.13. Schaltungen zum Aufzeichnen und Lesen von Informationen in einem magnetooptischen Laufwerk

Das reflektierte Licht trifft auf einen lichtempfindlichen Detektor, mit dessen Hilfe die Änderung des Polarisationszustands bestimmt wird. Abhängig davon sendet das lichtempfindliche Element eine binäre Eins oder eine binäre Null an die Steuerung des magnetooptischen Laufwerks.

Im Gegensatz zu einer CD können Daten auf einer MO-Platte theoretisch unbegrenzt aufgezeichnet werden, da im Material des Trägers keine irreversiblen Prozesse auftreten. Wenn Sie alte Daten löschen müssen, reicht es aus, die entsprechenden Spuren (Sektoren) mit einem Laserstrahl zu erwärmen und mit einem externen Magnetfeld zu entmagnetisieren.

Standardkapazitäten für MO-Festplatten:einseitige 3,5-Zoll-Laufwerke - 128, 230 und 640 MB, doppelseitig - 600 und 650 MB. 5,25-Zoll-Laufwerke sind mit Kapazitäten von 1,7 bis 4,6 GB erhältlich.

Maxell stellt 12-Zoll-Einmal-Discs mit 3,5 GB einseitig und 7 GB doppelseitig her. Die Laufwerke für diese riesigen Archivierungslaufwerke werden von Hitachi hergestellt.

Geschwindigkeit von MO-Laufwerkenniedriger als Laufwerke mit austauschbaren magnetischen Medien, obwohl die Geschwindigkeit neuer Modelle stetig zunimmt. Einer der Gründe für die relativ geringe Leistung von MO-Laufwerken ist, dass die Drehzahl der Platte nur 2000 U / min beträgt. Darüber hinaus verwenden MO-Laufwerke einen ziemlich massiven Lese- / Schreibkopf, der optische und magnetische Einheiten in einem Gerät kombiniert.

Die durchschnittliche Zugriffszeit auf Daten in MO-Laufwerken beträgt ca. 30 ms, und die Garantiezeit (mittlere Zeit zwischen Ausfällen) beträgt h.

Die magnetooptische Aufzeichnungstechnologie wird ständig verbessert. Mehrere Unternehmen stellen MO-Laufwerke mit einer Drehzahl einer MO-Scheibe von 3600 U / min her, aber ihre Kosten sind recht hoch. Die Marktführer für Laufwerke auf MO-Disks sind die Unternehmen Sony, Fujitsu undHewlett- Packard.

Magnetooptische Festplatten und Laufwerke der meisten Hersteller erfüllen die Anforderungen internationaler Standards und sind sowohl in Form von eingebetteten Geräten als auch in einem externen eigenständigen Design mit IDE- und SCSI-Schnittstellen erhältlich.

Neben herkömmlichen Laufwerken sind sogenannte optische Bibliotheken mit automatischen Plattenwechslern weit verbreitet, deren Kapazität Hunderte von Gigabyte und sogar mehrere Terabyte erreicht. Die Zeit für den automatischen Plattenwechsel beträgt einige Sekunden, und die Zugriffszeit und die Datenübertragungsrate sind dieselben wie bei herkömmlichen Laufwerken.

Kontrollfragen.

1. Führen Sie die wichtigsten Schritte beim Erstellen einer CD auf.

2. Was sind die strukturellen Teile eines CD-ROM-Laufwerks? Ihr Zweck.

3. Wie sind die Daten auf der CD-ROM organisiert? Grundlegende CD-Formate

4. Geben Sie die Hauptmerkmale wiederbeschreibbarer Festplatten an.

5. Wie werden Informationen auf CD-WORM-, CD-R- und CD-RW-Discs aufgezeichnet?

6. Was ist der Hauptvorteil von DVD-Laufwerken? Wie werden Informationen von einer Dual-Layer-DVD gelesen?

7. Wie erfolgt das Aufzeichnen und Lesen von Informationen von magnetooptischen Platten? Ihre Eigenschaften.

Thema 3.3. Andere Arten von Laufwerken.

Planen:

Magnetbandlaufwerke.

Externe Speichergeräte.

Flash ist ein Speichergerät.

1. Bandlaufwerke

Bandlaufwerke werden in Systemen verwendet kopie reservieren... Das Sichern von Daten ist erforderlich, wenn die Kapazität des verwendeten Festplattenlaufwerks gering ist und gleichzeitig viele Programme enthält. Die Ergebnisse der Arbeit werden in großen Datenmengen dargestellt. Auf der Festplatte ist kein freier Speicherplatz vorhanden.

Rollen-zu-Rollen-Speichergeräte, ähnlich wie Haushalts-Band-Rekorder, wurden ursprünglich als Geräte zum Aufzeichnen von Daten auf Magnetbändern (Streamern) verwendet. 1972 entwickelte ZM die erste 15 x 10 x 1,6 cm große Kassette zur Datenspeicherung. In der Kassette befanden sich zwei Rollen, auf die das Band während des Lese- / Schreibvorgangs vom Bandlaufwerk gewickelt wurde. 1983 wurde der erste Standard veröffentlicht QIC (Quartal- Zoll- Catridge - bandlaufwerk) mit einer Kapazität von 60 MB. Die Daten wurden auf neun Spuren aufgezeichnet, und das Magnetband hatte eine Länge von etwa 90 m. Später wurde ein Standard für Minikassetten (MC-Format) entwickelt. Die Abmessungen der Minikassette betragen nach dieser Norm 8,25 x 6,35 x 1,5 cm. Die Magnetschicht der QIC-Bänder basiert auf Eisenoxid.

Am weitesten verbreitet sind die Magnetbandlaufwerke QIC-40 und QIC-80 im MC-Format mit einer Kapazität von 40 bzw. 80 MB. Informationen werden auf einer QIC-40-Kassette in 20 Spuren aufgezeichnet, die Datenaufzeichnungsdichte beträgt Bit / Zoll.

Die Vorteile dieser Laufwerke bestehen darin, dass die Stückkosten für das Speichern von Daten auf Band (pro MB) erheblich niedriger sind als bei Diskettenlaufwerken. Darüber hinaus sind Bandlaufwerke einfach zu verwenden und zuverlässig.

Die Nachteile von QIC-40- und QIC-80-Kassettenlaufwerken sind ihre geringe Leistung, da sie an eine Schnittstelle für Diskettenlaufwerke angeschlossen sind. In diesem Fall werden Daten mit einer Geschwindigkeit von 250 bis 500 Kbit / s aufgezeichnet. Das Formatieren einer Kassette vor der Datenaufzeichnung nimmt ebenfalls viel Zeit in Anspruch (zum Beispiel dauert das Formatieren einer 60 MB QIC-40-Standardkassette etwa anderthalb Stunden).

Die Weiterentwicklung von Magnetbandlaufwerken folgte dem Weg, die Kapazität von Kassetten zu erhöhen und die Dichte der Datenaufzeichnung zu erhöhen. Es wurden Standards für Backup-Systeme mit Kassettenkapazitäten von 86 MB bis 13 GB entwickelt. In solchen Geräten beträgt die Dichte der Datenaufzeichnung auf Band svys / inch. Die Aufnahme erfolgt auf 144 Spuren. Die Kompatibilität verschiedener Kassettentypen ist ein äußerst wichtiger Faktor, der bei der Auswahl eines Sicherungsgeräts für Informationen auf einem Magnetband berücksichtigt werden muss, da Bänder in ihren magnetischen Eigenschaften nicht immer kompatibel sind.

Neben den derzeit weit verbreiteten Geräten und der Sicherung der QIC-Formate werden andere Geräte zum Kopieren auf Magnetband immer beliebter, insbesondere in Computernetzwerken, die große Datenmengen verarbeiten.

Die folgenden Standards existieren für die Aufzeichnung von Daten auf Magnetbändern.

Sony beherrscht die Produktion von Geräten, die 4 mm breite Magnetbänder für die digitale Tonaufnahme verwenden DAT (Digital Audio Band) und 8 mm Band für die Videoaufnahme. Darüber hinaus wurde ein Standard zum Speichern von Daten in digitaler Form entwickelt. DDS (Digital Daten Lager). Bei der Aufzeichnung von Daten auf Magnetband wird die Schräglinientechnologie verwendet, bei der fast die gesamte Oberfläche des Bandes verwendet wird (im Gegensatz zu anderen Methoden, bei denen die Spuren durch Lücken getrennt sind).

Mitte der neunziger Jahre. Es ist eine neue Technologie entstanden, die eine höhere Kapazität, Datenübertragungsgeschwindigkeit und Backup-Zuverlässigkeit ermöglicht - Technologie DLT (Digital Linear Band), das gilt als eines der beliebtesten. DLT-Laufwerke können 20 bis 40 GB Daten speichern und Datenübertragungsraten von 1,5 bis 3,0 MB / s bereitstellen. Bei DLT-Laufwerken passiert das in parallele horizontale Spuren unterteilte Magnetband beim Lesen / Schreiben den stationären magnetoresistiven Kopf mit einer Geschwindigkeit von 2,5 bis 3,7 m / s, was die Zuverlässigkeit des Kopfes erhöht und einen geringen Verschleiß der Magnetschicht des Bandes gewährleistet ... Die geschätzte Lebensdauer des Bandes beträgt 500.000 Rückspulen. DLT-Laufwerke sind für die Verwendung in Netzwerkservern als automatisierte Bandsicherungssysteme konzipiert.

Der TRAVAN-Kassettenstandard wurde von ZM entwickelt. TRAVAN-Laufwerke sind in einem 3,5-Zoll-Laufwerksschacht untergebracht. Sie können sowohl die Original-TRAVAN-Minikassetten als auch die QIC-Kassetten aufnehmen. Die TRAVAN-Kassette (oder Kassette) enthält ein 225 Meter langes 8 mm breites Magnetband. Heute gibt es vier Kassettentyp und TRAVAN-Laufwerke (TR-1, -2, -3, -4) Die Kapazitäten von TRAVAN-Minikassetten (gemäß Typ 1, 2, 3 oder 4) betragen 400, 800, 1000 bzw. 4000 MB. TRAVAN-Laufwerke bieten eine 2: 1-Hardwaredatenkomprimierung, die die Kapazität der Kassetten verdoppelt. Das TR-4-Laufwerk kann bis zu 8 GB an Informationen speichern. TR-1-, -2-, -3-Laufwerke sind normalerweise über die Laufwerkssteuerung mit dem System verbunden Diskette oder paralleler Anschluss, und der TR-4 verwendet die SCSI-2-Schnittstelle.

Der derzeitige Entwicklungsstand der Computertechnologie ist durch ein stetiges Wachstum der auf Servern gespeicherten Datenmenge gekennzeichnet. Backup-Technologien treten in den Vordergrund, da die Kosten für die Wiederherstellung verlorener Daten zu hoch sind.

Aus der Entwicklung technischer Mittel werden viele neue Möglichkeiten erwartet. Am vielversprechendsten ist das DAT DDS-3-Format - für kleine Unternehmen mit einem Gesamtdatenvolumen von bis zu 10 GB und der DLT-Standard - für große Magnetbandlaufwerke. Der DLT-Standard entwickelt sich derzeit in zwei Richtungen: die Erstellung DLT 4000 (schnittstelleSCSI-2 Schnell) - für ein Datenvolumen von 20 GB und DLT 7000 (SCSI-2-SchnittstelleSchnell/ Breit) - für ein Datenvolumen von 35 GB. Die Datenübertragungsrate für DLT 7000 beträgt 5-10 MB / s. Das amerikanische Unternehmen ADIC kündigte in naher Zukunft die Veröffentlichung von Laufwerken zur Datensicherung auf Magnetbändern von 11 bis 55 TB an. Die garantierte Speicherdauer für Informationen beträgt 30 Jahre.

Um eine garantierte Speicherung besonders wichtiger Daten in den Originallaufwerken zu gewährleisten, wurden ein neuer Magnetkopf und eine MLR-RWR-Aufzeichnungstechnologie ( Multi- kanal Linear Aufzeichnung- Lesen Während Schreiben), bestehend aus der Tatsache, dass gleichzeitig mit der Aufzeichnung von Informationen über mehrere Kanäle diese gelesen und mit dem Original verglichen und gegebenenfalls korrigiert werden.

2. Externe Speichergeräte

Mit modernen Bänden software Aufgrund der Größe der Dateien kann das Speichermedium auf Disketten mit einer Kapazität von nur 1,44 MB keinen Datenaustausch zwischen PCs ermöglichen und kann außerdem nicht zum Speichern von Sicherungen und Archiven verwendet werden.

Die Lösung für dieses Problem ist mit der Erstellung von Laufwerken wie z LS-120, SyQuest, Postleitzahl, Jaz, MO,ORB usw. Der wichtigste Parameter für die Bewertung dieser Geräte ist die FDD-Kompatibilität, dh die Fähigkeit des Geräts, Daten auf eine 3,5-Zoll-Diskette mit einer Kapazität von 1,44 MB zu lesen und zu schreiben. Alle diese Geräte sind nicht mit FDD kompatibel, da sie nur mit ihren eigenen Festplatten funktionieren. Eine Ausnahme bildet das LS-120-Laufwerk, das zusätzlich zu seinen 120 MByte Standard-1,44-MB-Disketten lesen kann.

LS-120-Laufwerke werden von Unternehmen als externe Geräte mit LPT-Schnittstelle oder interne Geräte mit IDE-Schnittstelle hergestellt. Der zweifelsfreie Vorteil des LS-120-Laufwerks ist die hohe Kapazität einer Diskette (120 MB) zu einem relativ niedrigen Preis des Laufwerks mit der IDE-Schnittstelle. Gleichzeitig ist die Lese- / Schreibgeschwindigkeit um ein Vielfaches höher als die von FDD (80-100 KB / s unter DOS und 200-300 KB / s unter Windows im Vergleich zu 60 KB / s unter FDD). LS-120-Laufwerke sind magnetantriebe Informationen und haben die gleichen Nachteile wie alle magnetischen Speichermedien: Empfindlichkeit gegenüber Magnetfeldern, Staub und mechanischer Verformung.

Wechselbare Festplatten werden verwendet, wenn große Datenmengen auf kleinen Medien abgelegt werden müssen. Bei einer austauschbaren Festplatte ist nicht nur das Speichermedium tragbar, sondern auch die gesamte Festplatte, die aus ihren Führungen im PC-Gehäuse entfernt wird. Meistens handelt es sich dabei um IDE-Festplatten, die im Computergehäuse installiert sind. Auf der Vorderseite befindet sich ein Griff zum Entfernen des Laufwerks. Auf der Rückseite befindet sich ein Adapter, der normalerweise die Stromversorgung und Kommunikation zum Empfangen / Senden von Daten bereitstellt. Die Verwendung einer solchen austauschbaren Festplatte für den häufigen Informationsaustausch zwischen Remote-PCs führt aufgrund des unzureichenden Schutzes vor äußeren Einflüssen, die während des Transports auftreten, nicht zu den gewünschten Ergebnissen. Es wird empfohlen, austauschbare Festplatten hauptsächlich für Datenarchivierungszwecke zu verwenden.

Betrachten wir einzelne Modelle von Laufwerken auf Wechseldatenträgern.

SyQuest ist ein Wechseldatenträger mit einer Kapazität von mehr als 2 GB. Diese Laufwerke werden nur mit SCSI-Schnittstelle hergestellt. Das Gerät verwendet die Magnetmedientechnologie mit eingebauten Köpfen, dh die Leseköpfe befinden sich in der Kassette. Die maximale Übertragungsrate liegt über 10,6 MB / s und die Zugriffszeit beträgt ca. 12 ms. SyQuest-Laufwerke sind für den Einsatz in Unternehmensnetzwerken und professionellen Videostudios konzipiert.

Speichermedium SyJet Enthält Kassetten mit Festplatten mit einer Kapazität von 1,5 GB. Die Kassette hat zwei Scheiben, vier Oberflächen und die Leseköpfe befinden sich außerhalb, d. H. Im Laufwerk. Die Verwendung solcher Kassetten ermöglichte es, eine hohe Leistung des Laufwerks zu erzielen: maximale Datenaustauschrate - mehr als 10 MB / s, durchschnittliche Übertragungsrate - 7 MB / s und Datenzugriffszeit - 11 ms.

SparQ - 3,5-Zoll-Laufwerk mit austauschbaren 1-GB-Kassetten. Verfügbar mit LPT-, EIDE- und USB-Schnittstellen. Bietet eine Zugriffszeit von 12 ms. Durchschnittliche Übertragungsrate 3,7 - 6,9 MB / s.

EZFlaer - 3,5-Zoll-Laufwerk mit 30-MB-Kassette. Basierend auf Festplattentechnologie. Verfügbar mit SCSI (intern und extern), LPT und EIDE. Bei einer Drehzahl von 3600 U / min und einer durchschnittlichen Zugriffszeit von 13,5 ms Bietet Datenübertragungsraten von bis zu 16,6 MB / s.

Aktoren Jaz und Postleitzahl Die Entwicklungen von iOmega übertreffen die auf dem Markt vorhandenen Wechselmedienlaufwerke aufgrund ihres guten Preis-Leistungs-Verhältnisses. Diese Geräte verwenden die traditionelle Magnetmedientechnologie, jedoch mit verbesserter Lese- / Schreibkopfpositionierung und zuverlässiger Antriebsmechanik. Das Jaz-Laufwerk verwendet eine Festplatte als Medium, und das Zip-Laufwerk verwendet eine Diskette, ähnlich wie herkömmliche Disketten. Die Kapazität der Zip 250-Kassette beträgt 250 MB, die Jaz-Kassetten 540 und 1070 MB und die Jaz 2-Kassette 2 GB.

Jaz-Laufwerke und Zi p-Laufwerke gibt es in zwei Varianten - intern und extern. Das interne Laufwerk ist in einem der Laufwerksschächte installiert. Ein SCSI-Adapter ist in einem solchen Gerät enthalten. Das externe Zip-Laufwerk wird direkt an den parallelen Anschluss des PCs angeschlossen. Das Jaz-Laufwerk ist ein SCSI-Gerät, das einen SCSI-Adapter enthält.

Das Zip-Laufwerk kann im Multimedia-Zeitalter effektiv als Diskettenlaufwerk verwendet werden: Es kann zum Übertragen großer Dateien verwendet werden, da das Gewicht des Zip-Laufwerks nur 450 g beträgt und die Gesamtabmessungen 3,7 x 13,6 x 18,0 cm betragen. zum Speichern von Sicherungskopien von Dateien, die auf der Festplatte aufgezeichnet sind. Zip kann effektiv verwendet werden, wenn mit vertraulichen Informationen gearbeitet wird, da das Gerät selbst eine Funktion zur Eingabe eines Passworts bietet.

ORB ist ein Wechseldatenträger, der auf fortschrittlicher MR-Technologie basiert ( Magneto Resistiv) von Intel. Der Datenträger ist eine austauschbare 3,5-Zoll-Festplatte, die in einer Kassette eingeschlossen ist. Mithilfe der MR-Technologie (magnetoresistive Köpfe und spezielles magnetisches Material) und eines digitalen Signalprozessors konnte ein austauschbares Laufwerk mit einer Kapazität von 2,2 GB (mehr, als das Jaz 2-Laufwerk) mit einer Drehzahl von 5400 U / min und einer maximalen Datenübertragungsrate von 12,2 MB / s Aufgrund des optimalen Qualitäts- / Preisverhältnisses konkurriert das ORB-Laufwerk erfolgreich mit Geräten ähnlichen Zwecks.

3. Flash-Laufwerk.

Speicherkarte- tragbarer Datenträger mit USB-Schnittstelle. Eines der ersten Produkte auf dem heimischen Markt war das MAXIMUS Flash USB Drive (von der koreanischen Firma Jung MyungTelecom). Genau genommen ist das Wort Laufwerk im Namen des koreanischen Flash-Laufwerks eine Marketing-Übertreibung - es gibt dort kein Laufwerk sowie keine beweglichen Teile. Tatsächlich spiegelten die Entwickler im Namen einfach das Verfahren für die Arbeit mit MAXIMUS Flash USB Drive wider, wie bei jedem externen Laufwerk (CD-RW, Zip, Festplatte). Tatsächlich besteht die "Pseudo-Disk" aus einem Flash-ROM-Chip, einem speziellen Controller und einer USB-Schnittstelle.

Diese Art von Speicher hat viele Vorteile:

· Schnelle Zugriffszeit;

· Hohe Zuverlässigkeit (aufgrund des Fehlens beweglicher Teile);

· Kompaktheit;

· Haltbarkeit.

Geräte werden durch Betrieb unterstützt windows-Systeme 2000 und XP, ohne dass spezielle Treiber installiert werden müssen.

Wenn das Gerät an die Steckdose angeschlossen ist, wird es vom System automatisch erkannt und registriert. Am Ende der Arbeit muss das Gerät getrennt werden. Danach wird es aus dem System entfernt und kann entfernt werden.

Abbildung 6.11. USB-Stick.

Bis vor kurzem wurden Flash-Speicherkarten hauptsächlich in Taschencomputern und Digitalkameras verwendet. Und hier haben wir eine Kombination aus zwei fortschrittlichen Technologien: USB-Bus und Flash-Speicher - USB-Laufwerk von J. M. Tek (Abb. 6.11). Das Gerät ist klein (mit einem Feuerzeug), der USB-Anschluss ist mit einer Schutzkappe mit einem Riegel zum Befestigen in einer Tasche abgedeckt. Am Ende befindet sich ein Mikroschalter zum Schutz der Disc vor versehentlicher Aufnahme und eine Kontrollanzeige für den Betriebsmodus. Im Schreibmodus leuchtet es gelb, im Lesemodus grün.

Geräteeigenschaften: Festplattenkapazität - 32 MB; Schnittstelle - USB 1.1; Lesegeschwindigkeit - 800 KB / s; Schreibgeschwindigkeit - 500 KB / s; Betriebstemperatur -0 ... + 45 0С; Luftfeuchtigkeit - 5-95%; Lebensdauer - 10 Jahre; Abmessungen - 54 x 20 x 10 mm; Gewicht - 15 g.

Kontrollfragen

1. Listen Sie die Anwendungen, Vor- und Nachteile von Bandlaufwerken auf.

2. Welche externen Speichergeräte gibt es? Ihre Eigenschaften.

3. Welche Designmerkmale und Eigenschaften hat ein Flash-Laufwerk?

Es gibt zwei Hauptaufzeichnungsmethoden im Diskettenlaufwerk: die Frequenzmodulationsmethode (FM) (Abbildung 13.2) und die modifizierte FM-Methode. In der Steuerung (Adapter) des Diskettenlaufwerks werden die Daten im Binärcode verarbeitet und im sequentiellen Code an das Diskettenlaufwerk übertragen.

Frequenzmethode Modulation ist Doppelfrequenz. Bei der Aufnahme zu Beginn des Taktintervalls wird der Strom auf den MG umgeschaltet und die Richtung der Oberflächenmagnetisierung ändert sich. Das Umschalten des Schreibstroms markiert den Beginn der Schreibzyklen und wird während des Lesens zur Erzeugung von Synchronisationssignalen verwendet. Somit hat diese Methode die Eigenschaft selbstsynchronisation... Das Schreiben von "1" und "0" wird in der Mitte des Taktintervalls ausgeführt, und beim Schreiben von "1" in der Mitte des Taktintervalls wird der Strom invertiert, und beim Schreiben von "0" - nicht. Beim Lesen in der Mitte des Taktintervalls wird das Vorhandensein eines Signals beliebiger Polarität bestimmt. Das Vorhandensein eines Signals in diesem Moment entspricht "1" und das Fehlen - "0".

3. Format zum Aufzeichnen von Informationen auf einer Diskette

Die Organisation des Platzierens von Informationen auf einer Diskette setzt den Speicherort der Benutzerdaten zusammen mit den Serviceinformationen voraus, die zum Nummerieren, Trennen einzelner Bereiche, zur Informationskontrolle usw. erforderlich sind.

BEIM Festplatten verwenden Standardinformationsformate zur Vereinheitlichung (Verallgemeinerung) von Festplatten und ihren Adaptern. Jeder Titel auf einer Diskette ist in Sektoren unterteilt. Die Sektorgröße ist das Hauptmerkmal des Formats und bestimmt die kleinste Datenmenge, die in einer einzelnen E / A-Operation geschrieben werden kann. Die im Diskettenlaufwerk verwendeten Formate unterscheiden sich in der Anzahl der Sektoren pro Spur und dem Volumen eines Sektors. Die maximale Anzahl von Sektoren pro Spur wird vom Betriebssystem festgelegt. Die Sektoren sind durch Intervalle voneinander getrennt, in denen keine Informationen aufgezeichnet werden. Das Produkt aus der Anzahl der Spuren, der Anzahl der Sektoren und der Anzahl der Seiten einer Diskette bestimmt ihre Informationskapazität.

Jeder Sektor (Abb. 13.3) enthält zwei Bereiche: ein Overhead-Feld und ein Datenfeld. Service Information bildet eine Sektor-ID, um sie von anderen zu unterscheiden.

Adressmarkierungist ein spezieller Code, der sich von Daten unterscheidet und den Beginn eines Sektors oder Datenfelds angibt. Kopfnummerzeigt einen der beiden MGs an, die sich auf den entsprechenden Seiten der Diskette befinden. Sektornummer ist ein logischer Sektorcode, der möglicherweise nicht mit seiner physischen Nummer übereinstimmt. Sektorlänge gibt die Größe des Datenfeldes an. Kontrollbytesdienen zur Kontrolle von Lesefehlern.

Durchschnittliche Zugriffszeit Die Festplatte in Millisekunden wird durch den folgenden Ausdruck geschätzt:

t cf \u003d (N-1)  t 1/3 + t 2, (17.1)

wobei N die Anzahl der Spuren auf der Arbeitsfläche des HDM ist; t 1 - Bewegungszeit von MG von Spur zu Spur; t 2 ist die Einschwingzeit des Positioniersystems.

4. Adapter für Diskettenlaufwerke

Der Diskettenlaufwerksadapter wandelt die vom BIOS-ROM kommenden Befehle in elektrische Signale um, die das Diskettenlaufwerk steuern, und wandelt auch den von der MG-Diskette gelesenen Impulsstrom in vom PC wahrgenommene Informationen um. Strukturell kann die elektronische Ausrüstung des Adapters auf der Hauptplatine des PCs platziert oder mit der Ausrüstung anderer Adapter auf einer separaten Platine von Erweiterungsmodulen kombiniert werden. Es ist möglich, die Länge des Datensatzes, die Geschwindigkeit des Übergangs von Spur zu Spur, die Zeit des Ladens und Entladens des MG sowie die Datenübertragung im DMA- oder Interrupt-Modus zu programmieren.

Eine der Optionen zum Erstellen eines Strukturdiagramms des Diskettenlaufwerksadapters ist in Abb. 1 dargestellt. 13.4.

Der Adressdecoder erkennt die Basisadressen der auf die Software zugänglichen Register des Adapters. Für die CPU ist der Diskettenadapter programmgesteuert über das Steuerregister und zwei Ports des Diskettencontrollers verfügbar - das Statusregister und das Datenregister. Die Werte der einzelnen Bits des Steuerregisters bestimmen die Wahl des Diskettenlaufwerks, den Controller-Reset, den Motorstart, die Interrupt-Freigabe und den RAP.

ÜBER der Hauptfunktionsblock des Diskettenlaufwerksadapters ist der Diskettenlaufwerkscontroller, der normalerweise strukturell in Form eines LSI (integrierte Schaltkreise 8272 Intel, 765 NEC usw.) implementiert ist. Dieser Controller steuert den Betrieb des Diskettenlaufwerks und bestimmt die Bedingungen für den Austausch mit dem Zentralprozessor. Funktionell ist die Steuerung der CPU untergeordnet und wird von dieser programmiert. Die Steuerung verfügt über ein Statusregister und ein Datenregister, in denen Daten, Befehle und Parameter zum Zustand des Diskettenlaufwerks gespeichert sind. Beim Schreiben wird das Datenregister als Puffer verwendet, in den Daten vom Prozessor byteweise eingespeist werden. Die Steuerung empfängt Daten aus dem Register und wandelt sie in einen Seriencode um, der bei der Frequenzaufzeichnungsmethode verwendet wird.

Der Diskettenlaufwerkscontroller führt die folgenden Schritte aus befehlssatz: Positionieren, Formatieren, Lesen, Schreiben, Überprüfen des Status des Diskettenlaufwerks usw. Jeder Befehl wird in ausgeführt drei Phasen: Vorbereitung, Ausführung und endgültig. BEIM vorbereitungsphaseDie CPU überträgt Steuerbytes an die Steuerung, die den Opcode und die zur Ausführung erforderlichen Parameter enthalten. Basierend auf diesen Informationen in ausführungsphasedie Steuerung führt die im Befehl angegebenen Aktionen aus. In der letzten Phase wird der Inhalt der Statusregister durch das Datenregister gelesen, in dem Informationen über das Ergebnis der Befehlsausführung und den Zustand des Diskettenlaufwerks gespeichert sind. Die Bedingungen zum Abschließen des Vorgangs werden an die CPU übergeben.

Tabelle 13.1

Der Zweck der Signale der HDD-Schnittstelle

Signalbezeichnung	Signalzuordnung	Richtung
	Index / Sektor
	Laufwerksauswahl 0
	Laufwerksauswahl 1
	Motor einschalten
	Schrittrichtung
	Daten aufzeichnen
	Aufnahmeauflösung
	Track 00
	Daten reproduziert
	Oberflächenauswahl
	Fahren Sie bereit

Die Aufzeiarbeitet unter der Steuerung der Steuerung und soll Informationsverzerrungen während der Aufzeichnung verhindern. Ein Phasendetektor, ein spannungsgesteuerter Oszillator (VCO), ein Tiefpassfilter (LPF) und eine Synchronisationseinheit bilden eine Schaltung zum Trennen von Synchronimpulsen - separator... Beim Lesen werden Daten vom Diskettenlaufwerk der Trennschaltung zugeführt und von der Steuerung empfangen, die sie decodiert und byteweise in einen parallelen Code umwandelt. Bytes werden im Datenregister gepuffert und in den RAM des PCs übertragen.

Der Austausch zwischen der CPU und dem Diskettenlaufwerksadapter wird von der Schnittstellenschaltung mit dem Systembus gesteuert. Der bidirektionale Datengenerator stimmt mit den elektrischen Parametern des Datenbusses des Systems und des internen Busses des Adapters überein. Der Informationsaustausch zwischen Adapter und CPU findet in statt zwei Modi: RAP und Interrupts. Die Softwareunterstützung für den Adapter wird vom im Betriebssystem enthaltenen Treiber bereitgestellt.

Die Schnittstelle zwischen dem Diskettenlaufwerk und dem Diskettenlaufwerkadapter ist mit einem flexiblen Kabel verbunden. Alle Signale der HDD-Schnittstelle haben einen Standard-TTL-Pegel (Tabelle 13.1).

Informationen werden auf magnetischen Medien entlang konzentrischer Spuren aufgezeichnet. Die Spuren sind in Sektoren unterteilt (512 Bytes für eine Diskette). Datenaustausch zwischen NMD und rAM nacheinander durchgeführt 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. Es erlaubt, in FAT-Tabellen nicht mehr als 65.536 Datensätze (2 16) über den Standort von Datenspeichereinheiten zu platzieren. 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 mit 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 - Dienstinformationen 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.

FM-, MFM- (Modified Frequency Modulation) und RLL-Methoden werden für die Aufzeichnung auf einem Festplattenlaufwerk verwendet, bei dem jedes Datenbyte in einen 16-Bit-Code konvertiert wird.

Bei der MFM-Methode verdoppelt sich die Datenaufzeichnungsdichte im Vergleich zur FM-Methode. Wenn bei dieser Methode (Abbildung 14.2) das zu schreibende Datenbit eins ist, wird das Taktbit davor nicht geschrieben. Wenn du schreibst " 0 "Und das vorherige Stück war" 1 ”, Das Synchronisationssignal wird nicht so gut wie das Datenbit aufgezeichnet. Aber wenn vorher " 0 "Ist ein bisschen" 0 ”, Das Synchronisationssignal wird aufgezeichnet.

Derzeit gibt es 3 Arten von Datensätzen:

Parallele Aufzeichnungsmethode

Derzeit ist dies die gängigste Technologie zum Aufzeichnen von Informationen auf einem Festplattenlaufwerk. Informationsbits werden mit einem kleinen Kopf aufgezeichnet, der über die Oberfläche einer rotierenden Scheibe Milliarden horizontaler diskreter Bereiche - Domänen - magnetisiert. Jeder dieser Bereiche ist je nach Magnetisierung logisch Null oder Eins. Heute werden Domänen so klein, dass sich die Frage nach ihrer Stabilität stellt. Die Weiterentwicklung dieser Technologie ist fraglich, viele halten diese Methode für erschöpft. Die Aufzeichnungsdichte unter Verwendung dieser Methode beträgt derzeit 150 Gb / in² (23 Gbps / cm²).

Senkrechte Aufzeichnungsmethode

Um das Problem der weiteren Erhöhung der Dichte zu lösen, erwägen viele Hersteller eine Technologie, bei der Informationsbits in vertikalen Domänen gespeichert werden. Dies verwendet stärkere Magnetfelder und verringert den Platzbedarf, der zum Aufzeichnen von 1 Bit erforderlich ist. Die Aufzeichnungsdichte des experimentellen Prototyps beträgt 31 Gbit / s / cm² (200 Gb / in²). In Zukunft ist geplant, die Dichte auf 60-75 Gbps / cm² (400-500 Gbps / in²) zu erhöhen.

Thermomagnetisches Aufzeichnungsverfahren

Die Methode der thermomagnetischen Aufzeichnung (Heat Assisted Magnetic Recording - HAMR) wird derzeit aktiv entwickelt. Bei dieser Methode wird die Scheibe punktuell erwärmt, wodurch der Kopf sehr kleine Bereiche seiner Oberfläche magnetisieren kann. Nachdem die Scheibe abgekühlt ist, ist die Magnetisierung „fest“. Dies ist die Methode, mit der Seagate und IBM eine Dichte von 4 Tbit / s pro Quadratmeter erreichen werden. 620 Gbit / s pro cm². Auf diese Weise kann eine 3,5-Zoll-Festplatte mit einer Kapazität von 25 TB hergestellt werden. Als maximale Dichtemarke wird der Wert von 100 Tbit pro Quadratmeter angegeben. Zoll (ungefähr 15 TB pro cm²), was einem Volumen von 0,65 PB (Petabyte) im 3,5-Zoll-Formfaktor entspricht.

Format zum Aufzeichnen von Informationen auf einer Festplatte

Festplatten verwenden normalerweise Datenformate mit einer festen Anzahl von Sektoren pro Spur (17, 34 oder 52) und 512 oder 1024 Bytes pro Sektor. Sektoren sind mit einem magnetischen Marker markiert.

Das spezifische Datenformat wird durch die interne Softwarekonfiguration des PCs und die technischen Eigenschaften des Laufwerksadapters bestimmt. Die Struktur des Formats (Abb. 14.3) ähnelt der im Diskettenlaufwerk verwendeten Struktur.

Der Anfang jedes Sektors wird durch eine Adressmarkierung angezeigt. Synchronisationsbytes werden am Anfang des Bezeichners und des Datenfelds geschrieben, die zum Synchronisieren des Datenzuordnungsschemas des Festplattenadapters verwendet werden. Die Sektor-ID enthält die Plattenadresse im Paket, die durch die Zylinder-, Kopf- und Sektorcodes dargestellt wird. Im Gegensatz zur Festplatte werden bei der Festplatte zusätzlich Vergleichs- und Flagbytes in die Kennung eingefügt. Das Vergleichsbyte repräsentiert für jeden Sektor die gleiche Nummer, mit deren Hilfe das korrekte Lesen der Kennung durchgeführt wird. Das Flag-Byte enthält ein Flag - eine Anzeige des Spurzustands (Haupt- oder Ersatz-, gut oder defekt).

Steuerbytes werden einmal in das Bezeichnerfeld geschrieben, wenn die Sektorkennung geschrieben wird, und in das Datenfeld - jedes Mal für jeden neuen Datenschreibvorgang. Die Steuerbytes in der Festplatte dienen nicht nur zum Ermitteln, sondern auch zum Korrigieren von Lesefehlern. Die am häufigsten verwendeten Korrekturcodes sind Polynome. Die Verwendung spezifischer Codes hängt von der Schaltungsimplementierung des Adapters ab.

Vor der Verwendung der Festplatte ist es anfängliche Formatierung - eine Prozedur, die unter der Kontrolle eines speziellen Programms durchgeführt wird, bei der Dienstinformationen in das Plattenpaket geschrieben und die Eignung der Datenfelder überprüft werden.

Vor kurzem haben Unternehmen verwendet adaptive Formatierung... Das Wesentliche ist, dass jedes Laufwerk werkseitig individuell konfiguriert wird, um die beste Leistung und Zuverlässigkeit zu erzielen. Zu diesem Zweck wird jedes Paar "Kopfplattenoberflächen" der zusammengebauten Scheibe getestet, um die Leistungsmerkmale zu bestimmen, und dann wird jede Seite der Magnetplatte einzeln formatiert (in Spuren und Sektoren markiert), um die beste Leistung bei der Arbeit mit diesem bestimmten Kopf zu erzielen. Infolgedessen fällt die lineare Aufzeichnungsdichte auf jeder Seite jeder Platte möglicherweise nicht mit der benachbarten zusammen

Fünf verschiedene Intervalle im Festplattenlaufwerk werden verwendet, um die elektronischen Lese- / Schreibvorgänge zu synchronisieren und den Betrieb der elektromechanischen Einheiten des Laufwerks zu steuern.

Als Ergebnis der anfänglichen Formatierung wird die Position der Sektoren bestimmt und ihre logischen Nummern werden festgelegt. Da die Drehzahl der Platte sehr hoch ist, werden Sektoren mit fortlaufenden Nummern N physische Sektoren voneinander entfernt angeordnet, um die minimale Anzahl von Plattenumdrehungen beim Zugriff auf sequentielle Sektoren sicherzustellen (Abb. 14.4).

ZU die Anzahl der Sektoren wird beim Formatieren der Festplatte festgelegt. Wechselverhältnisse sind 6: 1, 3: 1 und 1: 1. Die neuesten Modelle von Festplattenlaufwerken verwenden ein Verhältnis von 1: 1, und ihre Controller lesen in einem Aufruf Informationen von einer gesamten Spur von der Festplatte und speichern sie dann im Pufferspeicher. Bei der Anforderung aus dem Pufferspeicher werden Informationen aus den erforderlichen Sektoren übertragen.

Jede Spur der Disc ist in die gleiche Anzahl von Sektoren unterteilt, sodass die Sektoren auf den Spuren, die näher an der Nullspur liegen, kleiner sind. Solche Sektoren schreiben

magnetfelder größerer Intensität werden verwendet ( kompensation schreiben). Die Anzahl der Plattenoberflächen (Köpfe), die Anzahl der Zylinder (Spuren) und der Punkt, an dem die Schreibkompensation beginnt, sind parameter für die Anpassung Festplattencontroller.

Durchschnittliche Zugriffszeit Informationen zum Festplattenlaufwerk erhalten Sie

t cf \u003d t n + 0,5 / F + t obm, (14,1)

wobei t n die durchschnittliche Positionierungszeit ist; F ist die Drehzahl der Scheibe; t obm - Austauschzeit. Die Austauschzeit hängt von der Hardware des Controllers und der Art seiner Schnittstelle, dem Vorhandensein eines eingebauten Puffercaches, dem Algorithmus zur Codierung der Festplattendaten und dem Verschachtelungsfaktor ab.