9.7.1. Магнітні диски

Магнітні диски - це набір металевих або пластмасових пластин, покритих магнітним матеріалом, на якому зберігається інформація. Запис та зчитування інформації прово­диться за допомогою головки запису-зчитування, яка є електромагнітною котушкою, причому в процесі запису-зчитування диск обертається відносно нерухомої головки.

При записі на головку подаються електричні імпульси, що намагнічують ділянку по­верхні магнітного матеріалу під нею, причому характер намагніченості поверхні різний залежно від напряму струму в котушці. Зчитування базується на електричному струмі, що наводиться в котушці головки, коли під нею проходить ділянка магнітного матеріалу поверхні диска, причому в котушці наводиться струм тієї ж полярності, що використо­вувався для запису інформації. Не дивлячись на різноманітність типів магнітних дисків, принципи 'їх організації зазвичай однотипні.

Дані на диску організовані у вигляді набору концентричних кіл, названих доріжками (рис. 9.26). Кожна з них має ту ж ширину, що і головка. Сусідні доріжки розділені про­міжками. Це запобігає помилкам із-за зсуву головки або із-за інтерференції магнітних полів. Як правило, для спрощення електроніки приймається, що на всіх доріжках може зберігатися однакова кількість інформації. Таким чином, щільність запису збільшується від зовнішніх доріжок до внутрішніх.

Обмін інформацією між ОП і магнітним диском здійснюється блоками. Розмір блоку зазвичай є меншим ємності доріжки, і дані на доріжці зберігаються у вигляді послідов­них областей - секторів, розділених між собою проміжками. Розмір сектора рівний мі­німальному розміру блоку.

340

Типове число секторів на доріжці коливається від 10 до 100. При такій організації повинні бути задані точка відліку секторів і спосіб визначення початку і кінця кожного сектора. Все це забезпечується за допомогою форматування, в ході якого на диск зано­ситься службова інформація, недоступна користувачу і використовувана тільки апара­турою дискової пам'яті.

Приклад розмітки магнітного диску показаний на рис. 9.33.

Тут кожна доріжка включає ЗО секторів по 600 байт в кожному. Сектор зберігає 512 байт даних і керуючу інформацію, потрібну для контролера диска. Поле заголовка міс­тить інформацію, що служить для ідентифікації сектора. Байт синхронізації є характер­ним кодом, що дозволяє визначити початок поля. Номер доріжки визначає доріжку на поверхні. Якщо в накопичувачі використовується декілька дисків, то номер головки ви­значає потрібну поверхню. Поле заголовка і поле даних містять також код циклічного контролю, що дозволяє виявити помилки. Зазвичай цей код формується послідовним додаванням за модулем 2 всіх байтів, що зберігаються в полі.

В даний час у комп'ютерах використовується широкий спектр дискових систем: з фіксованою та рухомою головкою зчитування, яка може контактувати з магнітним ма­теріалом, або бути від нього на деякій відстані, із знімними та фіксованими дисками, з одним та багатьма дисками, причому магнітний матеріал може бути нанесеним як на одну сторону диска, так і на обидві.

У дисковій системі з фіксованими головками на кожну доріжку приходиться по од­ній головці запису-зчитування. Головки змонтовані на жорсткому важелі, що перетинає всі доріжки диска. У дисковій системі з рухомими головками є тільки одна головка, також встановлена на важелі, проте важіль здатний переміщатися в радіальному напрямі над поверхнею диска, забезпечуючи можливість позиціювання головки на будь-яку доріжку.

Диски з магнітним носієм встановлюються в дискову систему, що складається з важе­ля, шпинделя, що обертає диск, і електронних схем, потрібних для введення і виведення двійкових даних. Незнімний диск зафіксований в дисковій системі. Знімний диск може бути вийнятий і замінений на інший аналогічний диск. Перевага системи із знімними

341

дисками - можливість зберігання необмеженого об'єму даних при обмеженому числі дискових пристроїв. Крім того, такий диск може бути перенесений з одного комп'ютера на інший.

Більшість дисків мають магнітне покриття з обох сторін.

На осі може розташовуватися один, або декілька (рис. 9.34) дисків. У останньому ви­падку використовують термін дисковий пакет.

Залежно від вживаної головки запису-зчитування можна виділити три типи диско­вої пам'яті. У першому варіанті головка встановлюється на фіксованій дистанції від по­верхні так, щоб між ними залишався повітряний проміжок. Другий варіант - це коли в процесі зчитування і запису головка і диск знаходяться у фізичному контакті. Такий спосіб використовується, наприклад, у накопичувачах на гнучких магнітних дисках (дискетах).

Для правильного запису і зчитування головка повинна генерувати і сприймати маг­нітне поле певної інтенсивності, тому чим вужча головка, тим ближче повинна вона роз­міщуватися до поверхні диска (вужча головка означає і вужчі доріжки, а значить, і велику місткість диска). Проте наближення головки до диска означає і більший ризик помилки за рахунок забруднення і дефектів. В процесі вирішення цієї проблеми був створений диск типу вінчестер. Головки вінчестера і диски поміщені в герметичний корпус, що за­хищає їх від забруднення. Крім того, головки мають дуже малу вагу й аеродинамічну форму. Вони спроектовані для роботи значно ближче ло поверхні диска, ніж головки в звичайних жорстких дисках, тим самим підвищується щільність зберігання даних. При зупиненому диску головка прилягає до його поверхні. Тиску, що виникає при обертанні диска, достатньо для підйому головки над поверхнею. В результаті створюється некон­тактна система з вузькими головками запису-зчитування, що забезпечує щільніше при­лягання головки до поверхні диска, ніж у звичайних жорстких дисках.