Главная arrow Операционные системы arrow Устройство винчестера
Как начинался компьютер
Компьютерная революция
Двоичный код
Разработки военных лет
Интегральные микросхемы
Микрокомпьютер
Персоны
Сеть
Язык компьютера
Развитие ПО
Гибкие системы
Средства разработки
Информатика
Вычислительная наука
Операционные системы
Искусственный интеллект
Предыстория
Поиск
Знания и рассуждения
Логика
Робототехника
 

 
Устройство винчестера Печать

Организация дисков

Как жесткие диски, так и дискеты работают аналогично старомодному устройству, называемому "проигрывателем", с вращающимся диском и иглой для проигрывания музыки. Преобразующие элементы (головки чтения/записи), используемые в дисках, аналогичны головкам чтения/записи, которые используются в видеомагнитофонах и кассетных стереомагнитофонах.

В жестких дисках информация хранится на вращающейся металлической или стеклянной пластине, покрытой магнитным материалом. Как правило, диск состоит из нескольких пластин, соединенных общим стержнем или шпинделем (spindle). Каждая пластина аналогична пластинке с записью, которая воспроизводится проигрывателем, но информация обычно хранится на обеих сторонах этой пластины.

Когда диск вращается, элемент, называемый головкой, считывает или записывает двоичные данные на магнитный носитель. Существует множество методов кодирования данных на диске, включая модифицированное кодирование частотной модуляцией (modified frequency modulation, MFM) и кодирование с ограничением длины поля записи (run-length encoding, RLL). Контроллер диска определяет используемый метод кодирования и плотность записи данных на диске.

Некоторые современные диски имеют по головке на каждую дорожку и, следовательно, не тратят время на перемещение головок к нужной дорожке для считывания информации. Эти диски существенно дороже и, как правило, устанавливаются только на миникомпьютерах и мейнфреймах.

Самые современные диски не имеют ни пластин, ни головок. Вместо них используется энергонезависимая память (NVRAM). Микрокод контроллера организует память, имитируя логические цилиндры, головки, дорожки и секторы, обеспечивая непротиворечивый интерфейс с операционной системой. Время доступа к таким дискам измеряется наносекундами (для сравнения - при использовании традиционных технологий оно измеряется в миллисекундах).

Каждый диск состоит из пакета пластин. На каждой стороне каждой пластины имеются концентрические кольца, называемые дорожками (tracks) и секторы (sectors), представляющие собой фрагменты дорожек. Сектор представляет собой наименьшую физическую единицу на диске, которая почти всегда имеет объем 512 байт.

Дорожки и цилиндры

Данные на жестких дисках хранятся на тонких концентрических круговых зонах, называемых дорожками (tracks). На жестком диске размером 3,5 дюйма может быть более тысячи дорожек. Дорожки представляют собой скорее логическую, чем физическую структуру и устанавливаются при низкоуровневом форматировании жесткого диска. Нумерация дорожек начинается с 0, и дорожка 0, как правило, является ближайшей к внешнему краю диска. Дорожка с самым высоким номером находится ближе всех к шпинделю или оси. Если геометрия диска подвергается преобразованиям (используется коэффициент трансляции), то, как правило, наивысший номер дорожки равен 1023.

Головки чтения-записи

Головка представляет собой миниатюрный преобразователь, который может позиционироваться над дорожкой диска с помощью соленоида или серводвигателя. Перемещаясь над магнитным слоем, головка может изменять его свойства.

На каждую сторону пластины имеется по одной головке. Как правило, все головки закреплены на едином механизме перемещения головок, и поэтому все они движутся в унисон. Все головки всегда располагаются над одной и той же логической дорожкой на каждой стороне каждой пластины.

Поскольку дорожки представляют собой концентрические круговые зоны, головки должны перемещаться к дорожке, на которой содержатся данные. Перемещение головок от текущей дорожки к дорожке, которая содержит следующую порцию данных, называется поиском (seeking). Головки перемещаются над поверхностью диска небольшими приращениями, которые называются шагами (steps). Каждый шаг соответствует одной дорожке.