Diskiniai kaupikliai
5 (100%) 1 vote

Diskiniai kaupikliai

Diskiniai kaupikliai

Padare:

Tikrino:

Vilnius 2006.01.05

Turinys

1) Bendrosios žynios 2

2) Kompiuterio išorinė atmintis 2

3) Diskiniai kaupikliai 3

4) Duomenų magnetinis įrašymas 4

5) Diskinių kaupiklių komponentės 4

6) Kompiuterio išorinė atmintis 5

7) Elektroniniai kaupikliai 7

8) Didelio kiekio atminties įtaisai 7

9) Magnetiniai diskai 7

10) Magneto-optiniai diskai 8

11) Optiniai diskai (CD-ROM) 9



Bendrosios žinios

Skirtingai nuo kaupiklių lanksčiuose diskuose ir jų kontrolierių, griežtai standartizuotų ir todėl lengvai keičiamų, PC naudojama daugybė tipų kietųjų diskų kaupiklių tipų, jų interfeisų ir kontrolierių besiskiriančių ir konfigūracijų galimybėmis.

Kietųjų magnetinių diskų kaupikliai (KMDK), jie gi HDD (Hard Disk Drive), pasirodė su PK/XT mašinomis. Pirmieji kaupikliai turėjo interfeisą, kuris iš tikro buvo išplėstas LMDK interfeisas, ir jungėsi prie specialios kontrolieriaus plokštės su papildomu BIOS moduliu, platinančiu kietojo disko diskines serviso funkcijas. Visa informacija apie nustatytus kietuosius diskus laikoma kontrolieriaus plokštėje. AT klasės mašinose standartinį kontrolieriaus palaikymą įjungė į sisteminį BIOS, o kietojo disko naudojamus parametrus ėmė saugoti CMOS atmintyje. Toliau kaip tik ir rašoma apie AT mašinų diskus.

Tradicinės BIOS versijos palaiko iki dviejų kietųjų diskų kaupiklių ir saugo jų parametrus ląstelinėje CMOS atmintyje. Išplėstos BIOS versijos šiuolaikiniams dviemkanaliams kontrolieriams ATA palaiko 4 kietuosius diskus ir saugo jų parametrus. Standartiškai daugumai BIOS versijų saugomas kiekvieno disko tipo numeris (1 – 46), numerių tipų atitikmuo geometriniams parametrams (cilindrų, galvučių ir sektorių skaičius), nors būna ir išimčių. 47 tipas (USER TYPE) leidžia užduoti laisvus parametrus, jis taip pat naudojamas ir automatiniam diskų parametrų nustatymui IDE opcijai IDE Autodetection utilėtai BIOS Setup. Diskams su skirtingais interfeisais tipas užduodamas skirtingai.

Diskams su ST-506/412 interfeisu paprastai užduodavo atitinkamą numerio tipą su fiksuotais parametrais, praktiškai visi atitinkami kaupikliai buvo talpinami standartinėje lentelėje. Norint tuos pačius parametrus buvo galima įvesti ir per 47 tipą.

Kompiuterio išorinė atmintis

Išorinės atminties įrenginiuose informacija saugoma autonomiškai nepriklausomai nuo to, ar kompiuteris įjungtas. Šiuose įrenginiuose informacijai saugoti naudojami įvairūs metodai -magnetinis, optinis, elektroninis arba jų derinys. Pagal kreipties į išorinėje atmintyje saugomą informaciją būdą jos įrenginiai skirstomi į tiesioginės ir nuosekliosios kreipties. Išorinės atminties įrenginiams būdinga tai, kad visi jie operuoja informacijos blokais, bet ne baitais, žodžiais arba bitais. Paprastai šie blokai būna fiksuotojo dydžio.

Tiesioginė kreiptis {direct access} – kreipiasi į informacijos blokus pagal jų adresus laisva tvarka. Paprastai tiesioginės kreipties įrenginiai – įvairūs diskiniai kaupikliai (būgninių kaupiklių jau niekas nebeprisimena), todėl „diskas“ arba „diskinis įrenginys“ {disk device} sąvoka dažnai turi tiesioginės kreipties „išorinės atminties“ prasmę. Pvz., virtualusis diskas operatyviojoje atmintyje arba elektroninis diskas vadinamojoje „fleš“ {flash} atmintyje neturi sukimosi detalių, tačiau tai vis tiek tiesioginės kreipties išoriniai įrenginiai.

Nuoseklioji kreiptis {sequential access} – įrenginiuose kiekvienas informacijos blokas taip pat gali turėti savo unikalų adresą, tačiau į jį besikreipiant kaupiklis iš pradžių turi aptikti tomo (juostos) pradžios žymeklį, iš eilės skaitant visus blokus (dažniausiai juos tik skaičiuojant) surasti reikiamą ir tik tada pradėti keitimąsi duomenimis.

Pagrindiniai išorinės atminties įrenginių parametrai yra kreipties trukmė, duomenų perdavimo sparta ir savitoji duomenų saugojimo kaina.

Kreipties trukmė {access time} – gaunama kaip suvidurkintas laiko intervalas nuo užklausos siųsti duomenis atsiradimo iki faktiškos duomenų transliacijos pradžios. Įrenginiuose su judančiais nešikliais kreipties trukmė pagrindinai eikvojama nustatant galvučių padėtį {seek time} ir laukiant, kol reikalinga nešiklio sritis pasieks galvutes {iatency}. Diskiniuose kaupikliuose kreipties trukmė -nuo vienetų iki kelių šimtų milisekundžių.

Duomenų perdavimo (transliacijos) sparta {transfer speed, data transfer rate} – nustatoma kaip keitimosi duomenimis, kai jie jau aptikti, našumas. Kaupiklio buferinės atminties keitimosi duomenimis su vidiniu nešikliu sparta (vidinė sparta) ir kaupiklio išorinio interfeiso sparta gali labai skirtis. Išorinio interfeiso sparta ribojama elektroninių schemų veikimo spartos ir signalų siuntimo maksimalaus dažnumo. Vidinė sparta labiausiai priklauso nuo elektromechaninių įtaisų galimybių.

Informacijos saugojimo savitoji kaina suvokiama intuityviai ir čia komentuojama nebus.

Diskiniai kaupikliai

Duomenys bei programos kompiuteriuose saugomi įvairiuose kaupikliuose: lanksčiuosiuose diskuose {floppy disk}, standžiųjų diskų {hard disk}, juostiniuose {tapė} ir kituose kaupikliuose.

Šiame skyriuje daugiausia nagrinėsime standžiųjų diskų kaupiklių (toliau juos vadinsime tiesiog
diskiniais) konstrukciją, veikimo principą bei jų interfeisus.

Nepaisant didelės diskinių kaupiklių įvairovės ir informacijos rašymo bei skaitymo principų, pagrindinis jų mechanizmas yra toks, kaip supaprastintai pavaizduota 5.1 pav.

Informacijos nešiklio sluoksnis – magnetinis, optinis arba koks nors kitas – yra diskų darbiniuose paviršiuose. Diskus suka ašinis variklis {spindle motor}, užtikrinantis tam tikrą sukimosi greitį. Diske yra indeksų žymeklis, specialiu davikliu pažymintis kiekvieną disko apsisukimo pradžią. Informacija diskuose išdėstoma koncentriniuose takeliuose {tracks}, kurių numeracija prasideda nuo išorinio {track 00}. Kiekvienas takelis suskaidytas į fiksuotojo dydžio sektorius {sector}. Sektorius yra minimalus informacijos blokas, kuris gali būti įrašytas arba nuskaitytas iš disko. Sektorių numeracija prasideda vienetu ir derinama prie indeksų žymeklio. Kiekviename sektoriuje yra tam tikros tarnybinės informacijos apie jo adresą, kontrolinius kodus ir pan. bei duomenų sritis, kurios dydis paprastai 512 baitai. Jei kaupiklyje esti keli darbiniai paviršiai (ašyje gali būti išdėstytas diskų paketas ir kiekviename diske abu paviršiai gali būti darbiniai), tai to paties numerio takelių visuma sudaro šio numerio cilindrą {cylinder}. Kiekvienam disko darbiniam paviršiui skirta sava informaciją skaitanti ir rašanti galvutė {head}. Galvutės numeruojamos nuo nulio. Kad įvyktų elementari keitimosi duomenimis operacija – sektoriaus skaitymas arba rašymas – ašis turi suktis nustatytu greičiu, galvučių blokas turi būti pastumtas ties tam tikru cilindru ir tik tada, kai tam tikras sektorius priartės prie nurodytos galvutės, tarp galvutės ir kaupiklio elektrononių shemų prasidės keitimasis duomenemis.

Duomenų magnetinis įrašymas

Žinant kaip įrašinėjami ir saugomi duomenys magnetiniuose nešikliuose bus lengviau suprasti diskinių kaupiklių veikimą.

Įrašinėjant kiekvieną duomenų bitą magnetiniame diske formuojasi skirtingo Įmagnetinimo atkarpų seka. įrašymo takelio atkarpa, kurioje gali būti įrašyta viena įmagnetinimo ženklo keitimosi zona, vadinama perėjos ląstele {transition cell}, arba tiesiog bito ląstele. Tokios ląstelės geometriniai matmenys priklauso nuo įrašo signalo taktinio dažnio ir greičio, kuriuo diskas juda įrašymo galvutės atžvilgiu. Įrašinėjant atskirus duomenų bitus šiose ląstelėse iš ženklo keitimosi zonų fonuuojasi tam tikram informacijos kodavimo metodui būdingas „ornamentas“. Tai susiję su tuo, kad įrašymo signalas nėra tiksli išeities duomenų impulsų sekos kopija (prieš įrašant, duomenys tam tikru būdu koduojami).

Diskinių kaupiklių komponentės

Disku plokštelės {platter} gali būti lanksčios arba standžios, medžiaga, iš kurios jos pagamintos turi užtikrinti geometrinių matmenų stabilumą. Diskelių plokštelės gaminamos iš mailaro arba lavsano, standžiųjų diskų – pagrindinai iš aliuminio. Plokštelių paviršiuje sudaromas darbinis magnetinis sluoksnis (geležies oksidas). Nuo darbinio sluoksnio medžiagos kokybės priklauso didžiausiasis leistinas informacijos įrašymo tankis.

Informacijai rašyti ir skaityti naudojamos magnetinės galvutės, kurios iš esmės yra miniatiūrinės induktyvumo ritės su plyšiu magnetinėje šerdyje. Rašymo metu galvutė įmagnetina magnetinio sluoksnio atkarpą, Įmagnetinimo kryptis priklauso nuo įrašymo srovės krypties (5.2 ir 5.3 pav.). Kai įmagnetintos darbinio paviršiaus atkarpos praeina pro skaitymo galvutę, joje generuojami evj impulsai kurių poliškumas priklauso nuo įmagnetinimo krvpties pokvčio. Taigi skaitymo signalo forma yra rašymo signalo išvestinė. Konstrukcijos reikalavimai, keliami rašymo ir skaitymo galvutėms, skiriasi, todėl universaliosios galvutės yra tam tikras kompromisas tarp jų. Pirmosios indukcinės galvutės buvo vyniojamos, vėliau galvutes pradėta gaminti pagal plonų plėvelių echnologiją {TF — Thin Film}. Moderniuosiuose kaupikliuose naudojamos magnetorezistyvinės alvutės, kurių veikimas pagrįstas puslaidininkių varžos anizotropija magnetiniame lauke {AMR – nisotropic MagnetoResistance}. Jose magnetorezistyviniu jutikliu teka tam tikra matavimo srovė urios stiprio kitimas proporcingas darbinio paviršiaus atkarpos įmagnetinimui. Skirtingai nuo ndukcinių galvučių magnetorezistyvinė generuoja signalą, proporcingą įrašymo signalui, o ne jo švestinei. Magnetorezistyvinės skaitymo galvutės kombinuojamos su indukcinėmis rašymo alvutėmis. Diskų sukimosi greitis skirtinguose kaupikliuose skiriasi. Kaupikliuose su ianksciaisiais diskeliais sukimosi greitis 300…360 min“1, diskiniuose kaupikliuose – 3600 nūn“1. Sparčiuosiuose kaupikliuose sukimosi greitis gali būti 5400 min“1 ir net 7200 min“1. Tačiau esant dideliems sukimosi greičiams, kyla balansavimo, giroskopinio efekto ir galvučių aerodinamikos problemų.

Šiuo metu Jūs matote 34% šio straipsnio.
Matomi 1399 žodžiai iš 4157 žodžių.
Peržiūrėkite iki 100 straipsnių per 24 val. Pasirinkite apmokėjimo būdą:
El. bankininkyste - 1,45 Eur.
Įveskite savo el. paštą (juo išsiųsime atrakinimo kodą) ir spauskite Tęsti.
SMS žinute - 2,90 Eur.
Siųskite sms numeriu 1337 su tekstu INFO MEDIA ir įveskite gautą atrakinimo kodą.
Turite atrakinimo kodą?
Po mokėjimo iškart gausite atrakinimo kodą, kurį įveskite į laukelį žemiau:
Kodas suteikia galimybę atrakinti iki 100 straispnių svetainėje ir galioja 24 val.