Сравнительный анализ и оценка возможностей НГМД и НЖМД
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
?ма его работы, а для накопителей с интерфейсом SCSI - и перемычки, отвечающие за управление резисторной сборкой (стабилизирующей нагрузкой в цепи) .
1.3. Хранение информации на магнитных дисках
Дисковые накопители имеют своей основной механизм, схематически представлены в приложении 1.
Носителем информации является диск (один или несколько), на который нанесен слой вещества, способного намагничиваться (чаще всего ферромагнитный). Хранимую информацию представляет состояние намагниченности отдельных участков рабочей поверхности. Диски вращаются с помощью двигателя шпинделя (spindel motor), обеспечивающего требуемую частоту вращения в рабочем режиме. На диске имеется индексный маркер, который, проходя мимо специального датчика, отмечает начало каждого оборота диска. Информация на диске располагается на концентрических треках (дорожках), нумерация которых начинается с внешнего трека (track 00). Каждый трек разбит на секторы (sector) фиксированного размера. Сектор и является минимальным блоком информации, который может быть записан на диск или считан с него. Нумерация секторов начинается с единицы и привязывается к индексному маркеру. Каждый сектор имеет служебную область, содержащую адресную информацию, контрольные коды и некоторую другую информацию, и область данных, размер которой традиционно составляет 512 байт [6]. Если накопитель имеет несколько рабочих поверхностей (на шпинделе может быть размещен/ пакет дисков, а у каждого диска могут использоваться обе поверхности), то совокупность всех треков с одинаковыми номерами составляет цилиндр (cylinder). Для каждой рабочей поверхности в накопителе имеется своя головка (head), обеспечивающая запись и считывание информации. Головки нумеруются, начиная с нуля. Для того чтобы произвести элементарную операцию обмена запись или чтение сектора, шпиндель должен вращаться с заданной скоростью, блок головок должен быть подведен к требуемому цилиндру, и только когда нужный сектор подойдет к выбранной головке, начнется физическая операция обмена полезными данными между головкой и блоком электроники накопителя. Кроме того, головки считывают служебную информацию (адресную и сервисную), позволяющую определить и установить их текущее местоположение. Для записи информации на носитель используются различные методы частотной модуляции, позволяющие кодировать двоичную информацию, намагничивая зоны магнитного слоя, проходящие под головкой. Перемагничивание зоны происходит лишь в том случае, если магнитное поле в ней преодолеет некоторый порог (коэрцитивную силу), свойственный данному носителю. При считывании намагниченные зоны наводят в головке электрический сигнал, из которого декодируется ранее записанная информация. Контроллер накопителя выполняет сборку и разборку блоков информации (секторов или целых треков), включая формирование и проверку контрольных кодов, осуществляет модуляцию и демодуляцию сигналов головок и управляет всеми механизмами накопителя.
Несмотря на кажущуюся простоту конструкции записать и потом достоверно считать информацию с диска не так-то просто. Для записи данных необходимо сформировать последовательный код, который должен быть самосинхронизирующимся: при последующем считывании из него должны извлекаться и данные, и синхросигнал, что позволяет восстановить записанную цепочку битов (этим занимается сепаратор данных узел дискового контроллера). Кроме того, напомним, что индуктивные считывающие головки воспринимают только факты изменения намагниченности участков трека. Также учтем, что физическое исполнение магнитные свойства носителя, конструкция головок, скорость движения, высота полета головок и т. п. задает предельно достижимую плотность изменения состояния намагниченности (flux density), которую хотелось бы использовать максимально эффективно. Эта плотность измеряется в количестве зон с различным состоянием намагниченности на дюйм длины трека FCI (Flux Changes per Inch изменений потока на дюйм) и в современных накопителях достигает десятков тысяч [20]. Для записи на диск применяют различные схемы кодирования (data encoding scheme), отличающиеся по сложности реализации и эффективности работы. В первых моделях накопителей использовалась частотная модуляция (Frequency Modulation, FM). Здесь для каждого бита данных на треке отводится ячейка с окнами для представления бита и синхросигнала, что весьма неэффективно расходует предел FCI. Более эффективна модифицированная частотная модуляция (Modified Frequency Modulation, MFM), при которой синхросигнал вводится только в процессе кодирования следующих подряд нулевых битов, что позволяет удвоить плотность записи при той же плотности изменения потока. Обе схемы (FM и MFM) являются схемами с побитным кодированием. Более эффективны схемы группового кодирования, при которых цепочка байтов данных (сектор) предварительно разбивается на. группы по несколько битов, кодирующихся по определенным правилам. Схема кодирования RLL (Run Length Limited), как это следует из названия (length limited ограниченная длина), построена на ограничении длины не перемагничиваемых участков трека. Наиболее популярна схема RLL 2.7 в ней число не перемагничиваемых ячеек лежит в диапазоне от 2 до 7. Для накопителей с высокой плотностью используется схема RLL 1.7, обеспечивающая большую надежность считывания. Существует и схема ARLL (Advanced RLL) малораспространенный вариант схемы RLL 3.9. Схемы RLL стали работоспособными только при определенном уровне качества (стабильности характеристик), достигнутом