Вопрос 39. Логическая структура жесткого диска.

Для работы с жёстким диском его необходимо разбивать на логические участки, т.е. создавать на HDD логическую структуру. HDD представляет собой совокупность вложенных друг в друга концентрических дорожек. Емкость диска = число сторон * число дорожек * число секторов на дорожке * число байт в одном секторе.

Работа HDD основана на принципе намагничивания, информация записана в виде намагниченных доменов - ферромагнетиках.

Головка чтения-записи движется от внешнего края к центру диска, останавливаясь над нужной дорожкой и ждет когда нужный сектор окажется под ней за счёт вращения. Головок может быть несколько, пластины HDD, выполненные из алюминия, покрыты магнитным слоем.

Головки "парят" на так называемой воздушной подушке, а промежуток между головкой и магнитным слоем < 0,0001 мм (для сравнения, человеческий волос в 5 раз больше этого расстояния). Для работы дисковода имеется контроллер. Данные, которые поступают на контроллер, затем в буфер. Контроллер сразу посылает сигнал в ЦП о том, что можно начинать пересылку данных в ОЗУ.

Данные пересылаются в ОЗУ двумя способами:

· ПДП (прямой доступ к памяти - DMA - direct memory access).

· Данные попадают в буфер ОС, их число установлено пользователем.

В каждом буфере располагается 1 дисковый сектор, по мере чтения файла его секторы заполняют буферы в порядке FIFO. На заключительном этапе ОС извлекает данные из буферов и раскладывает их по конкретным адресам ОЗУ, запрошенным конкретной программой.

Запись данных

Когда PC записывает данные, все происходит наоборот. Прикладная программа говорит ОС, где можно найти данные, ОС перемещает их в свои буферы, а затем передает в буферы контроллера дисков. Контроллер определяет сектор, дорожку и сторону для записи, а также позиционирует головку чтения-записи.

Плотность данных

Плотность зависит:

· От количества магнитных доменов - на одной дорожке находится более 100 000 магнитных доменов. HDD пишет 10 000 доменов на 1” дорожки (т.о. за 1 секунду головка проходит не менее 10 млн. доменов при скорости 7200 обор/мин.

· От плотности цилиндра - число секторов, содержащихся на одной дорожке, т.е. оно равно числу секторов на одной дорожке * число сторон на пластине.

Использования дисков с высокой плотностью обусловлено тем что они могут разместить большие файлы на меньшем количестве цилиндров, следовательно будет меньше перемещений головки.

Самые сложные функции управления дисководом возлагаются на BIOS, той части ОС, которая находятся в ПЗУ.

Вопрос 40. Контроллеры дисков. Современные типы контроллеров HDD.

Плата контроллера является посредником при передаче данных между диском и ОЗУ, она содержит в себе микросхему, ответственную за позиционирование головки, за операции чтения/записи, за перевод битовых данных в реальные, за контроль ошибок. Все эти операции выполняются с огромной скоростью.

Современные типы контроллеров и интерфейсов

Контроллеры различаются способом кодирования данных, исправлением ошибок, проверкой CRC. Скорость передачи данных зависит от типа интерфейса дисковода.

Интерфейс – некоторая система обмена данными по определенным алгоритмам.

Типы интерфейсов:

· Интерфейс дискового уровня.

· Системного уровня.

Интерфейс IDE

Управляющая электроника расположена не в контроллере, а в HDD. Преимущества проявляются прежде всего при приеме и передаче информации. В таком типе интерфейсов сейчас оптимально согласованы операции приема и передачи данных.

HDD IDE обрабатывает данные совместно с системной шиной. Оптимально это возможно только тогда, когда частота тактового сигнала системной шины не превышает скорости обмена данных HDD. HDD IDE работает с тактовой частотой от 10 Мгц и выше. Эта частота не совпадает с тактовой частотой ЦП и всегда составляет ее часть. Преимущества: позволяет обеспечить работу HDD с большой емкостью.

Интерфейс SCSI

Все функции платы контроллера включены непосредственно в дисковод, он обеспечивает интерфейс системного уровня, который может одновременно обслуживать до семи устройств, одним из которых может быть интерфейс SCSI. Каждое ПУ имеет свой номер в этом устройстве.

Преимущества:

· SCSI HDD, как и другие устройства имеют самую высокую скорость обмена данными.

· Много ПУ может обслуживаться без занятия разъемов системного блока.