1.1.2 Жесткий и гибкий диски

Жесткий диск

У оперативной памяти есть два важных недостатка. Первый -- это цена. Сегодня цена одного мегабайта не слишком высока (равна примерно доллару), но, тем не менее, хранение одного качественного видеофильма в кристаллическом носителе стоило бы сегодня около пяти тысяч долларов.

Второй недостаток связан с тем, что оперативная память полностью очищается при выключении компьютера, то есть ее нельзя использовать для длительного хранения программ и данных. Поэтому для длительного хранения больших объемов информации нужны другие носители. В качестве таких носителей используют магнитные, оптические, магнитооптические и другие. Скорость обращения к данным у них в тысячи раз меньше, чем у оперативной памяти, но зато во столько же раз меньше цена хранения одного мегабайта и намного меньше проблем с сохранностью информации при выключении компьютера.

В основе действия всех внешних накопительных устройств лежит принцип механического перемещения носителя относительно устройства, выполняющего считывание и запись информации. Чем выше скорость движения, тем быстрее работает устройство. Для достижения сверхвысоких скоростей требуется высочайшая точность изготовления механических частей и герметичное исполнение прибора, исключающее попадание пыли, дыма, влаги и прочего мусора. Пока этим требованиям в наибольшей степени удовлетворяют так называемые жесткие диски (HDD -- Hard Disk Drive).

Три основных требования к жесткому диску -- это емкость, быстродействие и минимальные габариты. Емкость жестких дисков измеряется в гигабайтах (Гбайт).

Требование емкости напрямую противоречит требованию минимальных габаритов. Это противоречие снимается благодаря непрерывному улучшению технологии изготовления. Сегодня жесткий диск - это прецизионный прибор, изготовленный с привлечением самых последних достижений технологической науки. Он хрупок, не выносит ударов и требует предельной аккуратности в обращении. По этим причинам жесткий диск стационарно помещается внутри корпуса системного блока и в отличие от своих собратьев (гибких, лазерных, магнитооптических и прочих дисков) рассматривается как внутреннее, а не как внешнее устройство.

Жесткий диск представляет собой несколько соосных магнитных дисков, постоянно вращающихся с высокой скоростью. Каждый из отдельных дисков имеет две стороны с магнитным покрытием, и всю конструкцию условно рассматривают как один диск, имеющий много поверхностей. Над каждой поверхностью располагается считывающая головка. При высоких скоростях вращения дисков головки "парят" над их поверхностями на воздушной подушке.

Сегодня их два. Они отличаются методом управления и связью с остальными участниками компьютерной системы (принято говорить: интерфейсом). В компьютерах общего назначения наиболее часто применяются жесткие диски с интерфейсом IDE (под этим типом часто понимают его улучшенную версию EIDE). В некоторых устройствах этот интерфейс может именоваться как АТА пли АТАРI. Жесткие и другие диски дисковода, соответствующие стандарту EIDE, подключаются к специальному дисковому контроллеру. На современных компьютерах контроллеры дисков входят в состав материнской платы, и их не надо приобретать и устанавливать отдельно. Достаточно подключить диск к соответствующему разъему. Стандарт EIDE позволяет подключать до четырех устройств этого типа.

Намного более производительны устройства, соответствующие стандартам SCS1 и SCSI_2, хотя они стоят заметно дороже. Кроме повышенной производительности этот стандарт имеет то преимущество, что позволяет одновременно подключать до 16 устройств, что важно для специализированных рабочих станций, файловых и сетевых серверов.

Чтобы записать и потом найти информацию, причем быстро и безошибочно, на жестком диске создается специальная структура для хранения данных - форматирование диска. После форматирования каждый файл, записанный на диск, может иметь собственный адрес, выраженный в числовой форме.

Несмотря на то, что физически жесткий диск состоит из п дисков и имеет 2п поверхностей, для изучения его структуры нам достаточно рассмотреть только одну поверхность. Эта поверхность разбивается на концентрические дорожки. В зависимости от конструкции диска таких дорожек может быть больше или меньше, и каждая дорожка имеет свой уникальный номер.

Реальный жесткий диск имеет много поверхностей, то появится новый термин -- цилиндр. Дорожки с одинаковыми номерами, но принадлежащие разным поверхностям, образуют один цилиндр. Каждый цилиндр имеет номер, совпадающий с номером входящих в него дорожек.

Дорожки, в свою очередь, разбиваются на секторы. Длина каждого сектора равна 512 байтам. Таким образом, сектор - наименьший элемент структуры жесткого диска. Для того чтобы записать, а затем затребовать информацию, необходимо задать адрес, состоящий из трех чисел: номера цилиндра, номера поверхности и номера сектора.

Роль "реестра" на жестком диске выполняет специальная таблица, которая называется FAT-таблицей (по-русски: таблица размещения файлов). Она находится на служебной дорожке жесткого диска. Физическое повреждение секторов, в которых записана эта таблица, равносильно краху всей информации, хранящейся на жестком диске, поэтому эта таблица всегда продублирована, и операционная система компьютера бережно следит за тем, чтобы информация в разных экземплярах таблицы строго совпадала.

Кластер -- это минимальное адресуемое дисковое пространство, значит, ни один файл не может занимать меньше места, чем составляет кластер.

Размер кластера зависит от размера жесткого диска. Если диск имеет размер 1 Гбайт, то размер его кластера равен 16 Кбайт. Для дисков, имеющих размер 512 Мбайт, размер кластера равен 8 Кбайт, и так далее.

Самый простой метод борьбы с кластеризацией -- разбиение жесткого диска на разделы (логические диски). Эту операцию производят перед форматированием диска.

При разбиении жесткого диска на несколько логических дисков каждый вновь образующийся диск имеет собственную структуру и свою таблицу размещения файлов. поэтому чем меньше размеры полученных логических дисков, тем меньше и размеры их кластеров.

Гибкие диски

Для переноса информации между компьютерами, а также для хранения архивных копий ценных данных используют гибкие магнитные диски (дискеты). Типы гибких дисков различаются емкостью и линейными размерами, которые принято измерять в дюймах. В прошлом существовали типоразмеры: 8; 5,25; 3,5 и 3,0 дюйма. Сегодня в качестве стандартных утвердились гибкие диски высокой плотности размером 3,5 дюйма. В их маркировке должны быть указаны цифры (3,5) и две буквы (HD -- High Density -- высокая плотность). Емкость такого диска равна 1,44 Мбайт. Крайне редко встречаются диски высокой плотности размером 5,25 дюйма (емкость 1,2 Мбайт), прочие же типоразмеры можно встретить только в музеях.

Дисковод гибкого диска устанавливается в системном блоке и имеет выход на лицевую панель. Гибкий диск (дискета) вставляется в направлении, указанном стрелкой; при этом поверхность, на которой нарисована стрелка, должна находиться сверху. Для защиты ценной информации от непреднамеренного удаления дискета имеет контрольное окно, перекрываемое задвижкой с нижней стороны дискеты. Запись и удаление информации при открытом окне невозможны. Задвижку перемещают кончиком карандаша, шариковой авторучкой или другим заостренным предметом.

Несмотря на небольшую емкость, дискеты остаются важным средством обеспечения работоспособности компьютера. Это связано с тем, что в аварийных ситуациях, когда запуск компьютера с жесткого диска по каким-то причинам невозможен, можно выполнить запуск с гибкого диска, после чего перейти к локализации и устранению неисправности. Для этой цели необходимо иметь специальный системный диск, который должен быть создан заранее.

Основным недостатком гибких дисков является недостаточная надежность. Прежде всего, они страдают от внешних магнитных полей, а также не выносят пыли и влаги. Пакетики из полиэтиленового материала в несколько раз повышают срок эксплуатации дискеты. Специальное тефлоновое защитное покрытие в изделиях некоторых фирм также заметно повышает надежность.

При использовании дискет для хранения ценных архивных данных следует обязательно учитывать фактор недостаточной надежности и принимать следующие меры:

· особо ценная информация должна дублироваться, а два комплекта архивных копий данных должны храниться в разных местах, желательно в разных помещениях;

· при проведении архивного копирования данных на дискеты следует избирать такие методы архивации, при которых выход из строя одного гибкого диска не приводит к невозможности использования остальных дисков комплекта.