Накопитель на жестком магнитном диске

Накопитель на жестком магнитном диске (НМД) имеет тот же принцип действия, что
и накопитель на гибком магнитном диске (НГМД), но отличается тем, что в нем магнитный носитель информации является несъемным и состоит из нескольких пластин, закрепленных на общей оси (пакета магнитных носителей).

Каждую рабочую поверхность такой конструкции обслуживает своя головка. Если в НГМД головка во время работы соприкасается с поверхностью дискеты, то в НМД головки во время работы находятся на небольшом расстоянии от поверхности (десятые доли микрона). При устра-нении контакта головки с поверхностью диска появилась возможность увеличить скорость вращения дисков, а следовательно, повысить быстродействие внешнего запоминающего устройства.

Запись и чтение информации на жестком магнитном диске производятся с помощью магнит-ных головок, которые во время чтения-записи неподвижны. Магнитное покрытие каждой поверхности диска во время чтения-записи перемещается относительно головки. Магнитный «след» на поверхности диска, образовавшийся при работе головки на запись, образует кольцевую траекторию – дорожку(trek). Дорожки, расположенные друг под другом на всех рабочих поверхностях магнитного носителя, называются цилиндром.

В жестких магнитных дисках различных фирм используются разные материалы для магнит-ного покрытия: диски ранних конструкций имели оксидное покрытие (оксид железа), современные диски – кобальтовое покрытие. Кобальтовое покрытие наносится на поверхность диска методом напыления. При этом образуется тонкая магнитная пленка, на которую легче воздействовать для образования магнитных следов. Размеры магнитных следов уменьшились, что позволило увеличить продольную и поперечную плотности записи. Увеличение продольной плотности записи позволило увеличить емкость дорожки, а увеличение поперечной плотности записи – количество дорожек на поверхности диска. Диски той же емкости уменьшились в размерах.

При работе с жестким магнитным диском встроенная система управления решает вопросы физического размещения информации и зачастую недоступна для внешнего вмешательства. Например, наружные и внутренние дорожки магнитного диска имеют разную длину. Если их сделать одинаковой емкости и писать информацию с одинаковой плотностью записи, то на наруж-ных дорожках остается много свободного места. Некоторые фирмы при изготовлении жестких дисков делают дорожки различной емкости. Но для того чтобы стандартные операционные системы могли работать с такими дисками, встроенный в них контроллер осуществляет пересчет адресов; при этом физически на диске имеется меньшее количество дорожек, чем кажется операционной системе (так как операционная система настроена на работу с дорожками одинако-вой емкости).

Количество дисков, каждый из которых имеет по две рабочие поверхности, в накопителе может быть от 3 до 10 и более. В некоторых накопителях две крайние поверхности пакета (верхняя и нижняя) не являются рабочими – при этом сокращается размер дисковода (и емкость тоже). Иногда эти поверхности используются для размещения служебной информации.

Магнитные головки при работе НМД могут перемещаться, настраиваясь на требуемую дорожку.

Перед началом эксплуатации пакет магнитных дисков форматируется: на нем размечаются дорожки (ставится маркер начала дорожки и записывается ее номер), наносятся служебные зоны секторов на дорожках. Для записи-чтения информации контроллеру НМД передается адрес: номер цилиндра, номер рабочей поверхности цилиндра, номер сектора на выбранной дорожке. На основании этого магнитные головки перемещаются к нужному цилиндру, ожидают появления маркера в начале дорожки и появления требуемого сектора, после чего записывают или читают информацию из него. Несмотря на то, что все магнитные головки установлены на требуемый цилиндр, работает в каждый данный момент только одна головка.

Из-за малого расстояния между секторами и высокой скорости вращения пакета дисков схемы управления не всегда успевают переключиться на чтение-запись следующего сектора (если считываемые-записываемые сектора следуют один за одним). В этом случае после обработки одного сектора приходится ожидать, пока диск сделает целый оборот и к головкам подойдет требуемый сектор. Чтобы избежать этого, при форматировании используется чередование (interleaving) секторов: последовательность нумерации секторов на дорожке задается таким образом, что следующий по порядку номер сектора принадлежит не следующему по физическому размещению сектору, а через «k» секторов (где k – фактор чередования). Фактор чередования при форматировании задается таким образом, чтобы система управления НМД обеспечила обработку с последовательными номерами без длительного ожидания.

Основной характеристикой НМД является их емкость, которая в наибольшей степени зависит от плотности записи, в свою очередь в значительной степени зависящей от уровня технологии. Наиболее результативным для повышения плотности записи явилось применение магниторезистивных головок. Кроме увеличения емкости диска, повышение плотности записи приводит и к увеличению скорости считывания-записи данных при неизменных диаметре
и скорости вращения носителя.

Доступный сейчас уровень технологии позволяет за счет использования магниторезистивных головок производить на 3,5" НМД с интерфейсами EIDE и SCSI накопители емкостью 1,25; 1,7
и более Гбайтов и ставит на повестку дня увеличение их емкости до 64 Гбайт. Скорость передачи данных при использовании магниторезистивных головок возросла с обычной 3–5 Мбайт/с до
25 Мбайт/с.

Стример

Стример –внешнее устройство ПК для записи и воспроизведения цифровой информации на кассету с магнитной лентой. Основное их назначение – архивирование редко используемых больших массивов информации, резервное копирование. Это устройство называется floppy tape. Оно может подключаться к контроллеру НГМД. В стандарте QIC-40 емкость обычной видеокассеты составляет около 120 Мбайт, в стандарте QIC-80 – 250 Мбайт.

По конструктивному исполнению стримеры выпускаются внутренними и внешними. Программная поддержка этих стримеров позволяет сжимать информацию до 6 раз (в среднем –
в 2 раза).