Išorinių atminčių sistema magnetinių diskų kaupiklio sandara
5 (100%) 1 vote

Išorinių atminčių sistema magnetinių diskų kaupiklio sandara

Turinys

1. Šiuolaikiniai diskiniai kaupikliai

2. Kaupiklių sandara

3. Duomenų magnetinis įrašymas ir diskinių kaupiklių komponentės

4. Magntinės galvutės

5. EIDE ir SCSI sąsajos

6. Naujausi diskiniai kaupikliai

7. Terabitų talpos standžiojo disko kaupiklis

8. Literatūra

Šiuolaikiniai diskiniai kaupikliai

Diskinis kaupiklis yra pagrindinis PK kaupiklis, skirtas dideliems informacijos kiekiams saugoti. Per 15 metų, prabėgusių nuo IBM XT su 10 MB talpos diskų pasirodymo, disko talpa padidėjo maždaug 2000 kartų. Dabar gaminami diskiniai kaupikliai, kuriuose telpa 3-20 GB infor¬macijos ir kurių darbo trukmė siekia iki 800000 val., t.y. 100 metų.

1. pav. Diskinio kaupiklio mechanizmas.

Diskiniai kaupikliai ne tik talpesni, bet ir daug spartesni už disketinius. Jų informacijos perdavimo sparta gali būti didesnė kaip 20 MB/s, o vidutinė kreipimosi trukmė gali būti trumpesnė nei 2 ms. Kabinetiniams PK daugiausia naudojami 3,5 colio, o nešiojamiesiems – 2,5 colio kaupikliai. Gaminami ir mažesni kelių GB talpos kaupikliai.

Informacija į sparčiai sukamus diskinio kaupiklio magnetinius diskelius įrašoma panašiai kaip ir į disketę. Ją įrašo skaitymo ir rašymo galvutės, kurias stumdo žingsninis variklis arba specialus elektromagnetas. Diskeliai dažniausiai gaminami iš stiklo ir keramikos mišinio. Jų paviršiai padengiami feromagnetine medžiaga informacijai įrašyti. Diskeliuose informacijos įrašymo tankis yra daug didesnis, kaupiklio mechanika daug tikslesnė negu disketinių kaupiklių. Kaupiklio diską dažniausiai sudaro du arba trys diskeliai, turintys bendrą ašį. Variklis juos suka pastoviu 4500, 5400, 7200 arba 10000 apsukų per minutę (rpm – Rotations per Minute) greičiu. Iš abiejų kiekvieno diskelio pusių yra rašymo – skaitymo galvutės (2 pav.). Jos pritvirtintos prie bendro laikiklio ir juda visos kartu. Nuo diskelių paviršiaus galvutes skiria tik besisukančių diskelių kuriama milimetro dalių storio dujų pagalvė. Patekusi į šį tarpą net mažiausia dulkė sužalotų diskelio paviršių, todėl dujos kaupiklio viduje turi būti labai švarios. Dėl tos pačios priežasties diski¬niams kaupikliams labai pavojingi sutrenkimai ir vibracijos.

Diskeliai bei skaitymo ir rašymo galvutės yra amortizuotoje hermetiš¬koje dėžutėje, pripildytoje švarių išretintų inertinių dujų.

Informacija į diskelį įrašoma elektromagnetine rašymo galvute (2 pav.)

2. pav. Skaitymo ir rašymo galvutė

permagnetinant jo paviršiaus taškus. „1″ ar „0″ įrašyta diskelio paviršiaus taške, priklauso nuo taško įmagnetinimo krypties. Kad būtu galima rasti tam tikrą diskelio paviršiaus vietą, į jį įrašomos specialios žymos (diskas formuojamas). Informacija kiekviename diskelyje rašoma į apskritiminius takelius, kurie sudaro vadinamuosius diskinio kaupiklio cilindrus (Cylinders). Takeliai, o kartu ir cilindrai (1 pav.) yra padalyti į sektorius po 512 baitu. Informacija į diską įrašoma porcijomis į klasterius. Skaitant arba rašant informaciją į cilindrą, galvutės nejuda, jos pastumiamos tik pereinant prie kito cilindro. Sparčiausiai skaitoma ir rašoma informacija, esanti išoriniuose disko takeliuose. Todėl, norint padidinti informacijos perdavimo spartą, kaip tik šiuose takeliuose išsaugomi dažniausiai naudojami failai.

Adresas (cilindras ir sektorius), kur bus rašomas failas, įrašomas į failų adresų lentelę (FAT).

3 pav. Diskinio kaupiklio cilindrai.

Ieškodama failo, kompiuterio operacinė sistema pirmiausiai joje susiranda informaciją apie failą, paskui perduoda komandas kaupiklio valdikliui, kuris pastumia galvutę iki reikiamo cilindro ir perskaito jame įrašytos informacijos porciją. Kaupiklio veikimui paspartinti jame yra 64 – 1000 KB kaupyklė (buferis). Į ją pirmiausiai perduodama iš disko palyginti lėtai nuskaitoma informacija, o kaupyklei užsipildžius -informacija sparčiai perduodama kompiuteriui. Išsaugant informaciją diske, ji pirmiausia iš kompiuterio sparčiai perduodama į kaupyklę, o paskui lėčiau įrašoma į diską.

Kadangi dirbdamas diskinis kaupiklis šyla, kinta elementų matmenys, jis turi nuolat save koreguoti. Dėl to gali atsirasti duomenų perdavimo pauzių. Pauzės ypač nepageidautinos žiūrint vaizdo įrašus ir klausantis muzikos.

Kaupiklio sparta labai priklauso nuo disko sukimosi greičio, nes jis lemia duomenų skaitymo cilindre spartą. Taip pat ji priklauso nuo skaitymo ir rašymo galvučių inertiškumo: kuo sparčiau jos juda, tuo greičiau surandamas reikiamas cilindras. Informacijos perdavimo iš kaupiklio į kompiuterio operatyviąją atmintinę ar iš jos į kaupiklį spartai (Data Transfer Rate) didelę įtaką turi įtaiso kaupyklės talpa, taip pat kompiuterio procesorius, BIOS ir RAM.

Kaupiklių sandara

Informacijos nešiklio sluoksnis yra diskų darbiniuose sluoksniuose. 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 koncentraciniuose tekeliuose (track), kurių numeracija prasideda nuo išorinio (track 00). Kiekvienas takelis suskaidytas į fiksuoto dydžio sektorius (sektors). 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 išdėstyti 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 informacija – 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 elektroninių schemų prasidės keitimasis duomenimis.

Duomenų magnetinis įrašymas ir diskinių kaupiklių komponentės

Įrašinėjant kiekvieną duomenų bitą magnetiniame diske formuojasi skirtingo įmagnetinimo atkarpė 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 formuojasi 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).

Medžiaga, iš kurios pagamintos diskų plokštės (platter) turi užtikrinti geometrinių matmenų stabilumą. Diskų plokštės gaminamos iš aliuminio. Plokštelių paviršiuje sudaromas darbinis magnetinis sluoksnis (geležies oksidas). Nuo darbinio sluoksnio medžiagos kokybės priklauso didžiausias leistinas informacijos įrašymo tankis.

Magnetinės galvutės

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 (pav.3.) Kai įmagnetintos darbinio paviršiaus atkarpos praeina pro skaitymo galvutę, joje generuojami evj impulsai (e = dL/dt), kurių poliškumas priklauso nuo įmagnetinimo krypties pokyčio. Taigi skaitymo signalo forma yra rašymo signalo išvestinė. Konstrukcijos reikalavimai, keliami rašymo ir skaitymo galvutėms, skiriasi, todėl universalios galvutės yra tam tikras kompromisas tarp jų. Pirmosios indukcinės galvutės buvo vyniojamos, vėliau galvutes pradėta gaminti pagal plonų plėvelių technologiją (TF – Thin Film). Moderniuosiuose kaupikliuose naudojamos magnetorezistyvinės galvutės, kurių veikimas pagrįstas puslaidininkių varžos anizotropija magnetiniame lauke (AMR – Anisotropic MegnetoResistance). Jose magnetorezistyviniu jutikliu teka tam tikra matavimo srovė, kurios stiprumo kitimas proporcingas darbinio paviršiaus atkarpos įmagnetinimui. Skirtingai nuo indukcinių galvučių magnetorezistyvinė generuoja signalą, proporcinga įrašymo signalui, o ne jo išvestinei. Magnetorezistyvinės skaitymo galvutės kombinuojamos su indukcinėmis rašymo galvutėmis.

Šiuo metu Jūs matote 34% šio straipsnio.
Matomi 1238 žodžiai iš 3607 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.