Дисковые накопители информации

Выпускаемые накопители информации представляют собой гамму запоминающих устройств с различным принципом действия, физическими и технически-эксплуатационными характеристиками. Основным свойством и назначением накопителей информации является ее хранение и воспроизведение. Запоминающие устройства принято делить на виды и категории в связи с их принципами функционирования, эксплуатационно-техническими, физическими, программными и другими характеристиками. Так, например, по принципам функционирования различают следующие виды устройств: электронные, магнитные, оптические и смешанные – магнитооптические. Каждый тип устройств организован на основе соответствующей технологии хранения/воспроизведения/записи цифровой информации. Поэтому, в связи с видом и техническим исполнением носителя информации различают: электронные, дисковые и ленточные устройства.

Обратим особое внимание на дисковые магнитные накопители. Основным свойством дисковых магнитных устройств является запись информации на носитель с концентрическими замкнутыми дорожками. Плоский дисковый носитель вращается в процессе чтения/записи, чем и обеспечивается обслуживание всей концентрической дорожки, чтение и запись осуществляется при помощи магнитных головок чтения/записи, которые позиционируют по радиусу носителя с одной дорожки на другую. Дисковые устройства делят на гибкие (Floppy Disk) и жесткие (Hard Disk) накопители и носители.

1. НГМД

Накопитель на гибких магнитных дисках (НГМД) служит для чтения/записи информации на носители, называемые дискетами или флоппи-дисками. Сам накопитель часто называют просто дисководом и обозначается аббревиатурой FDD (Floppy Disk Drive).

Дискета представляет собой магнитный диск, упрятанный в тонкий пластиковый корпус. Дисковод содержит магнитную головку, которая вплотную касается магнитного диска при считывании информации. Из-за прямого касания возникает сила трения, поэтому диск вращается с достаточно маленькой скоростью.

Благодаря невысокой стоимости и повсеместной распространенности дисководов, дискеты являются одним из самых простых способов переноса программ и данных с одного компьютера на другой. Однако, емкость дискет очень маленькая, стандартный объем: 1,44 Мб. Иногда приходится использовать несколько дискет для того, чтобы записать ту или иную программу. Кроме того, считывание с дискеты и запись на нее выполняется очень долго.

2. НЖМД

Самый первый накопитель на жестком диске был разработан на фирме IBM в самом начале 70-х годов. Этот четырнадцатидюймовый диск хранил по 30 Мбайт информации на каждой стороне, что нашло отражение в названии «винчестер», позже прочно закрепившимся за накопителями на жестких дисках. Дело в том, что емкость диска 30/30 перекликается с названием известного ружья фирмы «Winchester». Этот накопитель до сих пор используется на некоторых вычислительных центрах в качестве столика для чая. Первый серийный накопитель на жестких дисках - 3340 - был создан фирмой IBM в 1973 году. Он имел емкость 140 Мбайт и стоил 8600 американских долларов. Эти накопители предназначались для использования на больших универсальных ЭВМ.

При разработке первой модели компьютера IBM PC в нем не был предусмотрен встроенный винчестер, однако уже в следующей модели он был установлен (20 Мб). В компьютере PC AT винчестер уже являлся основным средством повышения эффективности компьютера - пользователям не требовалось больше загружать операционную систему с дискет и искать каждый раз новую дискету при начале работы с какой-либо программой. Возможность хранения на встроенном диске больших объемов данных и программ значительно расширила диапазон использования персональных компьютеров.

Накопители на жестких дисках объединяют в одном корпусе носитель (носители) и устройство чтения/записи, а также, нередко, и интерфейсную часть, называемую собственно контроллером жесткого диска. Типичной конструкцией жесткого диска является исполнение в виде одного устройства - камеры, внутри которой находится один или более дисковых носителей, закрепленных на одной оси, и блок головок чтения/записи с их общим приводящим механизмом. Обычно рядом с камерой носителей и головок располагаются схемы управления головками, дисками и, часто, интерфейсная часть и/или контроллер. На интерфейсной карте устройства располагается собственно интерфейс дискового устройства, а контроллер с его интерфейсом располагается на самом устройстве. С интерфейсным адаптером схемы накопителя соединяются при помощи комплекта шлейфов.

Информация заносится на концентрические дорожки, равномерно распределенные по всему носителю. В случае большего, чем один диск, числа носителей все дорожки, находящиеся одна под другой, называются цилиндром. Операции чтения/записи производятся подряд над всеми дорожками цилиндра, после чего головки перемещаются на новую позицию.

Герметичная камера предохраняет носители не только от проникновения механических частиц пыли, но и от воздействия электромагнитных полей. Необходимо заметить, что камера не является абсолютно герметичной, т.к. соединяется с окружающей атмосферой при помощи специального фильтра, уравнивающего давление внутри и снаружи камеры. Однако воздух внутри камеры максимально очищен от пыли, т.к. малейшие частички могут привести к порче магнитного покрытия дисков и потере данных и работоспособности устройства.

Диски вращаются постоянно, а скорость вращения носителей довольно высокая (от 4500 до 10000 об/мин), что обеспечивает высокую скорость чтения/записи. По величине диаметра носителя чаще других производятся 5.25, 3.14, 2.3 дюймовые диски. На диаметр носителей несменных жестких дисков не накладывается никакого ограничения со стороны совместимости и переносимости носителя, за исключением форм-факторов корпуса ПК, поэтому производители выбирают его согласно собственным соображениям.

Жесткий диск установлен внутри системного блока и закреплен винтами. Предполагается, что жесткий диск предназначен только для хранения данных на конкретном компьютере, а не для переноса данных с одного компьютера на другой, но, если возникла необходимость перенести данные большого объема, можно отключить жесткий диск от одного компьютера и подключить к другому. Однако следует быть очень осторожным: жесткий диск очень хрупок и даже несильного удара достаточно, чтобы вывести его из строя.

Для удобства хранения информации пространство жесткого диска делится на несколько областей, которые называют логическими дисками или логическими разделами, которые можно сравнить с отдельными полками в шкафу. Важно заметить, что количество логических дисков никак не связано с количеством физических дисков. Для названия дисков используются буквы латинского алфавита, к которым добавляется двоеточие. Таким образом, максимальное количество дисков – 26: от A: до Z:, в то время как физических дисков обычно подключают не более двух.

Обозначения A: и B: зарезервированы для дисководов. Если компьютер имеет только один дисковод, то диск B: не используется. Обозначения от C: до Z: могут использоваться для логических разделов жесткого диска, привода CD-ROM, сетевых дисков и т.д.