Реферат: Сравнительный анализ и оценка возможностей НГМД и НЖМД

Форма 09-д

СовременнАЯгуманитарнАЯ АКАДЕМИЯ

Направление подготовки /специальность                      ДОПУСКК ЗАЩИТЕ:

информатика и ВТ                                                            Приказ СГА № _______

                                                                                  от«____»______200__г.

Бакалаврская работа

Тема:___Сравнительный анализ и оценка возможностей НГМД и НЖМД _______________________________________________________________

_______________________________________________________________

Студент:_Худенко Юрий Владимирович / ______________ /

Ф.И. О.                                                                         подпись

№контракта 20600010601017    Группа ЗИн-009-101

Руководитель:_Лещенко Ирина Николаевна / ______________ /

Ф. И. О.                                                   подпись

Дата представления работы «_1 »__июня__ 2005г.

Москва <st1:metricconverter ProductID=«2005 г» w:st=«on»>2005 г</st1:metricconverter>.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение                                                                                                           3

1.Теоретическая глава. Характеристика накопителей на гибких ижестких магнитных дисках                                                                                            6

1.1. Накопитель на ГМД                                                                                  6

<span Times New Roman",«serif»; color:black;font-weight:normal;mso-bidi-font-weight:bold">1.2. Накопители нажестких дисках                                                                        11

1.3. Хранение информации на магнитных дисках                                        14

1.4. Интерфейсгибких и жестких магнитных дисков                                             19

1.5. Контроллерыгибких и жестких магнитных дисков                              27

2. Практическая глава. Общие свойства  магнитныхносителей                  37

2.1. Принцип функционирования накопителя  на<span Time Roman";color:black">

гибких<span Time Roman";color:black">и<span Time Roman";color:black">жестких <span Time Roman";color:black"> магнитных<span Time Roman";color:black"> дисках                                                                                             37<span Time Roman";color:black">2.2. Работанакопителя                                                                                            40

2.3. Типы ипараметры дискет и дисководов                                                44

2.4.Описание жестких магнитных дисков                                                    46

Заключение                                                                                                     57

Список сокращений                                                                                       60

Библиографический список литературы                                                               61

Приложение                                                                                                   64

ВВЕДЕНИЕ

Помимо оперативной памяти, компьютеру необходимо устройство, для долговременногоразмещения и хранения программ,  данных.В персональных компьютерах используют различного рода накопители, общая емкостькоторых, как правило, в сотни, раз превосходитемкость оперативной памяти,и последствия его выхода изстроя зачастую оказывается катастрофическими. Для правильной эксплуатации илимодернизации компьютера необходимо хорошо представлять себе, что же это такое –накопитель. Накопитель устройства хранения данных, они позволяют сохранятьинформацию для последующего ее использования независимо от состояния (включенили выключен) компьютера.

Накопители на жесткихдисках (Hard Disk Drive)  так называемые– винчестеры, по сравнению с дискетами имеют несколько преимуществ: объемзаписываемой информации многократно превосходит возможности гибких дисков.Скорость чтения/записи также намного больше, высокая надежность. HDD существуютв виде внутренних и внешних (переносных) устройств.  Физические размеры  винчестеровстандартизированы параметром, называемым форм-фактор. HDD с форм-фактором <st1:metricconverter ProductID=«3,5”» w:st=«on»>3,5”</st1:metricconverter> имеют стандартные размеры корпуса41.6х101х146 мм. Также они имеют несколько стандартных значений высоты <st1:metricconverter ProductID=«2,6”» w:st=«on»>2,6”</st1:metricconverter>, <st1:metricconverter ProductID=«1”» w:st=«on»>1”</st1:metricconverter>,3/4”, <st1:metricconverter ProductID=«0,5”» w:st=«on»>0,5”</st1:metricconverter>.

Емкость винчестера, объемданных, которые можно записать должен быть не менее 4-5 Гб, но требованияпрограммного обеспечения постоянно растут, поэтому жесткий диск придется менятьраз в 1-2 года в зависимости от  того насколькоинтенсивно и с какими целями используется компьютер. Производители даютгарантию надежности устройства, которая обычно составляет 20000-500000 часов.Наработка винчестера за год составит 8760 часов, что делает этот параметр неважным, так как винчестер морально устареет раньше, чем физически.

Съемные/внешние/переносныежесткие диски по характеристикам не отличаются от обычных. Альтернативой имслужат накопители со сменными дисками, в отличии от съемных винчестеровподвижным является лишь непосредственно носитель информации, функциональнонапоминают накопители на жестких дисках, но существенно превосходят их похарактеристикам. Объем записываемой информации помещается от 100 Мб, до 1 Гб,среднее время доступа 10-30 мс, средняя скорость обмена 4-6 Мб/сек.

Накопители на гибкихдисках, являются старейшими периферийными

устройствами  РС и позволяют переносить документы ипрограммы с одного компьютера на другой, хранить информацию, неиспользуемую  постоянно

на компьютере, делать архивные копиипрограммных продуктов, содержащихся на жестком диске. НГМД применялись с первыхмоделей РС, у которых они были единственным средством хранения и переносаинформации. С тех пор эти устройства претерпели изменения, размер дискетыуменьшился почти в два раза, а емкость возросла.

Гибкиемагнитные дискиявляютсянаиболее распространенными носителями информации. Наиболее популярны гибкиедиски размером 3,5" (дюйма), (3-дюймовые). Диски называются гибкимипотому, что пластиковый диск, расположенный внутри защитного конверта,действительно гнется. Именно поэтому защитный конверт изготовлен из твердогопластика.

Цель данной работы –ответить на ряд вопросов, и сделать сравнительный анализ и оценку применительнок накопителям на жестких и гибких дисках.

Сравнив эти накопителиможно сказать, что основным свойством и назначением накопителей информацииявляется хранение и воспроизведение информации, задача жестких накопителейбыстро передавать, информацию Ниже приведеныкритерии, по которым обычно оценивают качество жестких дисков.

·<span Times New Roman"">       

Надежность.

·<span Times New Roman"">       

Быстродействие.

·<span Times New Roman"">       

Противоударнаяподвеска.

·<span Times New Roman"">       

Стоимость.

Задачанакопителей :

·<span Times New Roman"">       

хранениеинформации в виде файлов.

·<span Times New Roman"">       

непрерывностьучастка дисковой памяти

·<span Times New Roman"">       

высокаяскорость доступа.

Высокаянадежность, компактность, небольшие габариты, удобство в эксплуатации и низкаястоимость хранения единицы информации являются отличительными особенностяминаиболее широко используемых в ПК трех основных типов накопителей: накопителина гибких магнитных дисках (НГМД), накопители на жестких магнитных дисках(НЖМД) типа «винчестер» и накопители на компакт-дисках CD-ROM.

При написании выпускнойквалификационной работы основными источниками литературы были:

Гук М. Аппаратные средства IBM PC., Скотт Мюллер Модернизацияи ремонт ПК, ЛеонтьевВ. П. «Новейшая энциклопедия персонального компьютера».

1.ТЕОРЕТИЧЕСКАЯГЛАВА

ХАРАКТЕРИСТИКАНАКОПИТЕЛЕЙ НА ГИБКИХ И ЖЕСТКИХ МАГНИТНЫХ ДИСКАХ

1.1. Накопитель на ГМД

УстройствоНГМД включает гибкий магнитный диск, пять основных систем (приводной механизм,механизм позиционирования, механизм центрирования и крепления, системууправления и контроля, систему записи и считывания) и три специальных датчика. Существуютразличные виды НГМД. Наиболее широко распространены устройства с диаметромносителя 203мм (8") 133мм (5,25") и 89мм (3,5"). Впрофессиональных ПЭВМ наиболее часто используют НГМД с диаметром диска 133 и89мм. Применяются НГМД с односторонней и двусторонней записью. ГДМ представляютсобой гибкую пластиковую пластину, на поверхность которой нанесен ферромагнитныйматериал. Для защиты от механических повреждений и пыли гибкий диск диаметром89мм помещается в пластиковую кассету, а диаметром 133мм — в картонную или изжесткого синтетического материала. Центральным отверстием дискета одевается наусеченный конусообразный вал шпиндель (ступицу), который вращается с постояннойскоростью. В кассете имеется окно овальной формы — отверстие головки вытянутоев радиальном направлении. Через это отверстие магнитная головка прижимается кдиску, производя в необходимых местах его поверхности запись — считываниеданных контактным способом. Магнитная головка перемещаясь в прорези кассетыпозволяет записывать электромагнитным способом данные в виде последовательностибит на концентрические окружности — дорожки. Два небольших выреза на кромкекассеты расположенные симметрично относительно окна головки обеспечивают еепозиционирование и фиксацию в НГМД. Справа от них на кассете имеетсяпрямоугольный вырез, заклеенный специальной светонепроницаемое полоской,который запрещает запись и непреднамеренное стирание. В НГМД имеетсяспециальный датчик обнаруживающий наличие данного выреза.

Гибкийноситель 89мм дискеты помещен в жесткую оболочку из пластмассы. Доступмагнитных головок записи/считывания к носителю осуществляется через скользящуюметаллическую заслонку на корпусе дискеты. Когда дискета вставляется в дисководзаслонка автоматически смещается. Конструкция данной дискеты имеет ключ(срезанный угол корпуса), предотвращающий ее некорректную установку в дисковод.Приспособление для защиты от записи размещено нижней части дискеты. Дляидентификации параметров плотности записи на дискете с левой сторонырасполагается квадратное отверстие.

Полезнаяповерхность диска, предназначенная для записи/считывания информации,представляет собой набор дорожек расположенных с определенным шагом. На 133ммдискетах располагаются 40 или 80 дорожек. Нумерация дорожек начинается свнешней стороны (нулевой дорожки) и заканчивается последней внутренней. Позициядорожки 00 определяется в накопителе с помощью специального фотоэлектрическогодатчика. Сама дорожка разбивается на отдельные секторы. У 133мм дискеты обычно8, 9 или 16 секторов на дорожке. Информационная емкость сектора 128, 256, 512или 1024 байт[7]. Начало участков записи определяется имеющемсяна диске и в кассете специальным круглым индексным.отверстием. Когдаиндексное отверстие при вращении проходит под соответствующим отверстиемкассеты еще один специальный фотоэлектрический датчик вырабатывает короткийэлектрический сигнал, по которому обнаруживается позиция начала дорожки.Дисководы 3,5" работают с двухсторонними дискетами емкостью 512 байт по 9или 18 секторов на дорожку. Обычно на диске используется 80 дорожек.

Типичный приводноймеханизм гибкого магнитного диска содержит микродвигательпостоянного тока вращения диска и шпиндель. Обычно скорость вращения 300 или360 оборотов в минуту (об/мин)[16]. Вращение диска с нужнойскоростью обеспечивается сервосистемой.

Позиционирующая системаслужит для установки магнитной головки точно надопределенной дорожкой на поверхности носителя. Перемещение каретки с магнитнойголовкой в радиальном направлении осуществляется с помощью первичной передачишагового двигателя при подаче на последний импульсного напряжения.

Механизм центрированияи крепления обеспечивает крепление и прецизионноецентрирование дискета с помощью корпусного замка.

Механическаячастьсистемы записи/считываниясостоит из магнитных головок с устройствами прижима головок, расположенных наподвижной каретке [18]. Устройства прижима механически осуществляют прижимдискеты к головке. Возможен вариант, когда головка прижимается к дискета спомощью соленоида.

Системой управления и контроляуправляются и контролируются отдельныемеханические узлы накопителя, процесс записи/считывания и связи с адаптеромНГМД. Обычно в профессиональной ЭВМ к одному адаптеру можно подключитьнесколько НГМД [8].

Дляподключения определенных НГМД применяются микропереключатели. Контрольные иуправляющие логические схемы служат для сбора информации о характеристикахрабочих состояний НГМД и выдачи соответствующих сообщений.

Электронныесхемы системы позиционирования обеспечивают оптимальное по временипозиционирование подвижной каретки с магнитной головкой относительнонеобходимой дорожки.

Дляуправления двигателями служат электронные схемы регулирования и усилениясигналов, подаваемых на двигатели: шаговый (для привода каретки) и постоянныйток (для привода дискеты). Усилители записи предназначены для усиления сигналовзаписи, подаваемых на магнитные головки, а усилители считывания используютсядля усиления считываемых магнитной головкой сигналов и для подготовки их кдальнейшей обработке.

Принцип работы магнитных запоминающихустройств основаны на способах хранения информации с использованием магнитныхсвойств материалов. Как правило, магнитные запоминающие устройства состоят изсобственно устройств чтения/записи информации и магнитного носителя, накоторый, непосредственно, осуществляется запись и с которого считываетсяинформация. Магнитные запоминающие устройства принято делить на виды в связи сисполнением, физико-техническими характеристиками носителя информации и т.д…Наиболее часто различают: дисковые и ленточные устройства. Общая технологиямагнитных запоминающих устройств состоит в намагничивании переменным магнитнымполем участков носителя и считывания информации, закодированной как областипеременной намагниченности. Дисковые носители, как правило, намагничиваютсявдоль концентрических полей – дорожек, расположенных по всей плоскости диско идеальноговращающегося носителя. Запись производится в цифровом коде. Намагничиваниедостигается за счет создания переменного магнитного поля при помощи головокчтения/записи. Головки представляют собой два или более магнитных управляемыхконтура с сердечниками, на обмотки которых подается переменное напряжение.Изменение полярности напряжения вызывает изменение направления линий магнитнойиндукции магнитного поля и, при намагничивании носителя, означает сменузначения бита информации с 1 на 0 или с 0 на 1[23].

Дисковые устройства делят на гибкие (Floppy Disk) и жесткие (Hard Disk) накопители и носители.Основным свойством дисковых магнитных устройств является запись информации наноситель на концентрические замкнутые дорожки с использованием физического илогического цифрового кодирования информации. Плоский дисковый носительвращается в процессе чтения/записи, чем и обеспечивается обслуживание всейконцентрической дорожки, чтение и запись осуществляется при помощи магнитныхголовок чтения/записи, которые позиционируют по радиусу носителя с однойдорожки на другую. Дисковые устройства, как правило, используют метод записиназываемый методом без возвращения к нулю с инверсией (Not Return Zero – NRZ). Запись по методу NRZ осуществляется путем изменения направления токаподмагничивания в обмотках головок чтения/записи, вызывающее обратное изменениеполярности намагниченности сердечников магнитных головок и соответственнопопеременное намагничивание участков носителя вдоль концентрических дорожек стечением времени и продвижением по окружности носителя [3]. При этом,совершенно неважно, происходит ли перемена магнитного потока/ от положительного направления котрицательному или обратно, важен только сам факт перемены полярности.

Для записи информации, как правило,используют различные методы кодирования информации, но все они предполагаютиспользование в качестве информационного источника не само направление линиймагнитной индукции элементарной намагниченной точки носителя, а изменениенаправления индукции в процессе продвижения по носителю вдоль концентрическойдорожки с течением времени. Такой принцип требует жесткой синхронизации потокабит, что и достигается методами кодирования. Методы кодирования данных невлияют на перемены направления потока, а лишь задают последовательность их распределенияво времени (способ синхронизации потока данных), так, чтобы, при считывании,эта последовательность могла быть преобразована к исходным данным.

<span Times New Roman",«serif»;color:black">1.2. Накопители на жесткихдисках<span Times New Roman",«serif»;color:black"><span Times New Roman",«serif»;color:black">

Накопители на жестких дискахобъединяют в одном корпусе носитель (носители) и устройство чтения/записи, атакже, нередко, и интерфейсную часть, называемую собственно контроллеромжесткого диска. Типичной конструкцией жесткого диска является исполнение в видеодного устройства — камеры, внутри которой находится один или более дисковыхносителей насажанных на один шпиндель и блок головок чтения/записи с их общимприводящим механизмом. Обычно, рядом с камерой носителей и головокрасполагаются схемы управления головками, дисками и, часто, интерфейсная часть иликонтроллер. На интерфейсной карте устройства располагается собственно интерфейсдискового устройства, а контроллер с его интерфейсом располагается на самомустройстве. С интерфейсным адаптером схемы накопителя соединяются при помощикомплекта шлейфов.

Информация заносится наконцентрические дорожки, равномерно распределенные по всему носителю. В случаебольшего, чем один диск, числа носителей все дорожки, находящиеся одна поддругой, называются цилиндром. Операции чтения/записи производятся подряд надвсеми дорожками цилиндра, после чего головки перемещаются на новую позицию.

Герметичная камера предохраняетносители не только от проникновения механических частиц пыли, но и отвоздействия электромагнитных полей. Необходимо заметить, что камера не являетсяабсолютно герметичной т.к. соединяется с окружающей атмосферой при помощиспециального фильтра, уравнивающего давление внутри и снаружи камеры. Однако,воздух внутри камеры максимально очищен от пыли, т.к. малейшие частички могутпривести к порче магнитного покрытия дисков и потере данных и работоспособностиустройства [9].

Диски вращаются постоянно, а скоростьвращения носителей довольно высокая (от 4500 до 10000 об/мин), чтообеспечивает высокую скорость чтения/записи. По величине диаметра носителя чащедругих производятся 5.25,3.14,2.3 дюймовые диски. На диаметр носителейнесменных жестких дисков не накладывается никакого ограничения со сторонысовместимости и переносимости носителя, за исключением форм-факторов корпусаПК, поэтому, производители выбирают его согласно собственным соображениям.

В настоящее время, дляпозиционирования головок чтения/записи, наиболее часто, применяются шаговые илинейные двигатели механизмов позиционирования и механизмы перемещения головокв целом.

В системах с шаговым механизмом идвигателем головки перемещаются на определенную величину, соответствующуюрасстоянию между дорожками. Дискретность шагов зависит либо от характеристикшагового двигателя, либо задается серво- метками на диске, которые могут иметьмагнитную или оптическую природу [4]. Для считывания магнитных метокиспользуется дополнительная серво головка, а для считывания оптических — специальные оптические датчики.

В системах с линейным приводомголовки перемещаются электромагнитом, а для определения необходимого положенияслужат специальные сервисные сигналы, записанные на носитель при егопроизводстве и считываемые при позиционировании головок. Во многих устройствахдля серво- сигналов используется целая поверхность и специальная головка илиоптический датчик. Такой способ организации серво-данных носит названиевыделенная запись серво- сигналов. Если серво- сигналы записываются на те жедорожки, что и данные и для них выделяется специальный серво- сектор, а чтениепроизводится теми же головками, что и чтение данных, то такой механизмназывается встроенная запись серво- сигналов.Выделенная запись обеспечивает более высокое быстродействие, а встроенная — повышает емкость устройства.

Линейные приводы перемещают головкизначительно быстрее, чем шаговые, кроме того они позволяют производитьнебольшие радиальные перемещения «внутри» дорожки, давая возможностьотследить центр окружности серво- дорожки [1]. Этим достигается положениеголовки, наилучшее для считывания с каждой дорожки, что значительно повышаетдостоверность считываемых данных и исключает необходимость временных затрат напроцедуры коррекции. Как правило, все устройства с линейным приводом имеютавтоматический механизм парковки головок чтения/записи при отключении питанияустройства.

Парковкойголовокназывают процессих перемещения в безопасное положение. Это — так называемое«парковочное» положение головок в той области дисков где ложатсяголовки. Там, обычно, не записано никакой информации, кроме серво — этоспециальная «посадочная зона» (Landing Zone). Для фиксации приводаголовок в этом положении в большинстве ЖД используется маленький постоянныймагнит, когда головки принимают парковочное положение — этот магнитсоприкасается с основанием корпуса и удерживает позиционен головок от ненужныхколебаний. При запуске накопителя схема управления линейным двигателем«отрывает» фиксатор, подавая на двигатель, позиционирующий головки,усиленный импульс тока. В ряде накопителей используются и другие способыфиксации — основанные, например, на воздушном потоке, создаваемом вращениемдисков. В запаркованном состоянии накопитель можно транспортировать придостаточно плохих физических условиях (вибрация, удары, сотрясения), т.к. нетопасности повреждения поверхности носителя головками. В настоящее время на всехсовременных устройствах парковка головок накопителей производится автоматическивнутренними схемами контроллера при отключении питания и не требует для этогоникаких дополнительных программных операций, как это было с первыми моделями.

Во время работы все механическиечасти накопителя подвергаются тепловому расширению, и расстояния междудорожками, осями шпинделя и позиционером головок чтения/записи меняется. Вобщем случае это никак не влияет на работу накопителя, поскольку длястабилизации используются обратные связи, однако некоторые модели время отвремени выполняют рекалибровку привода головок, сопровождаемую характернымзвуком, напоминающим звук при первичном старте, подстраивая систему кизменившимся расстояниям.

Плата электроники современногонакопителя на жестких магнитных дисках представляет собой самостоятельныймикрокомпьютер с собственным процессором, памятью, устройствами ввода/вывода ипрочими традиционными атрибутами присущими компьютеру. На плате могутрасполагаться множество переключателей и перемычек, однако не все из нихпредназначены для использования пользователем. Как правило, руководствапользователя описывают назначение только перемычек, связанных с выборомлогического адреса устройства и режима его работы, а для накопителей синтерфейсом SCSI — и перемычки, отвечающие за управление резисторной сборкой(стабилизирующей нагрузкой в цепи).

1.3.Хранение информации на магнитных дисках

Дисковые накопители имеют своей основноймеханизм, схематически представлены в приложении 1.

Носителем информации является диск (одинили несколько), на который нанесен слой вещества, способногонамагничиваться (чаще всего ферромагнитный). Хранимую информацию представляет состояниенамагниченности отдельных участков рабочейповерхности. Диски вращаются с помощью двигателяшпинделя (spindelmotor), обеспечивающеготребуемую частоту вращения в рабочем режиме. На диске имеется индексный маркер, который, проходямимо специального датчика, отмечает начало каждого оборотадиска. Информация на диске располагается на концентрических треках (дорожках), нумерация которыхначинается с внешнего трека (track00). Каждый трек разбит на секторы (sector) фиксированного размера.Сектор и является минимальным блоком информации, которыйможет быть записан на диск или считан с него. Нумерация секторов начинаетсяс единицы и привязывается к индексному маркеру. Каждый сектор имеет служебнуюобласть, содержащую адресную информацию, контрольные коды и некоторуюдругую информацию, и область данных, размер которой традиционно составляет 512байт [6]. Если накопитель имеет несколько рабочих поверхностей (на шпинделеможет быть размещен/пакет дисков, а у каждогодиска могут использоваться обе поверхности), то совокупностьвсех треков с одинаковыми номерами составляет цилиндр (cylinder). Для каждой рабочейповерхности в накопителе имеется своя головка (head),обеспечивающая запись и считывание информации. Головки нумеруются,начиная с нуля. Для того чтобы произвести элементарную операциюобмена — запись или чтение сектора, шпиндель должен вращатьсяс заданной скоростью, блок головок должен быть подведен к требуемому цилиндру, и только когданужный сектор подойдет к выбранной головке, начнется физическая операция обмена «полезными» данными между головкой и блоком электроники накопителя. Кроме того,головки считывают служебную информацию (адресную и сервисную), позволяющуюопределить и установить их текущее местоположение. Для записи информации наноситель используются различные методы частотной модуляции, позволяющиекодировать двоичную информацию,намагничивая зоны магнитного слоя, проходящие под головкой. Перемагничивание зоны происходит лишь в томслучае, если магнитное поле в ней преодолеет некоторый порог (коэрцитивнуюсилу), свойственный данному носителю.При считывании намагниченные зоны наводят в головке электрический сигнал, из которого декодируется ранеезаписанная информация. Контроллернакопителя выполняет сборку и разборку блоков информации (секторов или целых треков), включая формирование и проверкуконтрольных кодов, осуществляет модуляцию и демодуляцию сигналов головок иуправляет всеми механизмаминакопителя.

Несмотря на кажущуюся простоту конструкциизаписать и потом достоверно считать информацию с диска не так-то просто. Длязаписи данных необходимо сформировать последовательный код, который должен бытьсамосинхронизирующимся: при последующем считывании из негодолжны извлекаться и данные, и синхросигнал, что позволяетвосстановить записанную цепочку битов (этим занимается сепаратор данных— узел дискового контроллера). Кроме того, напомним, что индуктивныесчитывающие головки воспринимают только факты изменениянамагниченности участков трека. Также учтем, что физическое исполнение— магнитные свойства носителя, конструкция головок, скорость движения,«высота полета» головок и т. п. — задает предельно достижимую плотностьизменения состояния намагниченности (fluxdensity), которую хотелось бы использовать максимальноэффективно. Эта плотность измеряется в количестве зон с различнымсостоянием намагниченности на дюйм длины трека — FCI(FluxChangesperInch— изменений потока на дюйм) и всовременных накопителях достигает десятков тысяч [20]. Длязаписи на диск применяют различные схемы кодирования (dataencodingscheme), отличающиеся по сложности реализациии эффективности работы. В первых моделях накопителей использовалась частотная модуляция (FrequencyModulation, FM). Здесь для каждого бита данных натреке отводится ячейка с окнами для представления бита и синхросигнала, чтовесьма неэффективно расходует предел FCI. Более эффективна модифицированнаячастотная модуляция (ModifiedFrequencyModulation, MFM), при которойсинхросигнал вводится только в процессе кодирования следующих подряд нулевыхбитов, что позволяет удвоить плотность записи при той же плотностиизменения потока. Обе схемы (FMи MFM) являются схемами спобитным кодированием. Более эффективны схемы групповогокодирования, при которых цепочка байтов данных (сектор) предварительноразбивается на.группы по несколько битов, кодирующихся поопределенным правилам. Схема кодирования RLL(RunLengthLimited), как это следует изназвания (lengthlimited—ограниченная длина), построена на ограничении длины не перемагничиваемыхучастков трека. Наиболее популярна схема RLL2.7 — в ней число не перемагничиваемыхячеек лежит в диапазоне от 2 до 7. Для накопителей с высокой плотностью используетсясхема RLL1.7, обеспечивающая большую надежность считывания. Существуети схема ARLL(AdvancedRLL) — малораспространенныйвариантсхемы RLL3.9. Схемы RLLстали работоспособными только приопределенном уровне качества (стабильности характеристик), достигнутомв области технологии создания магнитных накопителей. По этимсхемам происходит упаковка данных и исключение избыточныхсинхросигналов. Кстати сказать, FMи MFMявляютсяразновидностями RLL: FMэквивалентна RLLO.I; MFM— RLL1.3. Соотношение полезнойплотности записи BPI(BitPerInch— битов на дюйм) приодинаковой плотности FCIвпопулярных схемах кодирования следующее: FM: MFM: RLL1.7: RLL2.7=1:2:2,54:3 [10].

Из-за того что линейная скорость носителяотносительно головки на внутренних цилиндрах меньше, чем на внешних, дляобеспечения нормальной записи при меньшей скорости приходитсяприменять предварительную компенсацию записи. Для жестких дисков вCMOSSetupимеется параметр WPcom(WritePrecompensation) — номер цилиндра, начинаяс которого контроллер должен вырабатывать сигнал предварительнойкомпенсации. Для накопителей со встроенным контроллером этот параметригнорируется, поскольку они сами «знают», как работать со своими дисками.

Как уже говорилось,информация на дисках записывается и считывается по секторам, и каждый секторимеет определенную структуру (формат).Вначале каждого сектора имеется заголовок, за которым следует поледанных и поле контрольного кода. В заголовкеимеется поле идентификатора, включающее номер цилиндра,головки и собственно сектора. В этом же идентификаторе можетсодержаться и пометка о дефектности сектора, служащая указанием наневозможность его использования для хранения данных.Достоверность поля идентификатора проверяется с помощью контрольногокода заголовка. Заголовки секторов записываются только во время операциинизкоуровневого форматирования, причем для всего трека сразу. Приобращении к сектору по чтению или записи заголовок только считывается. Поле данных сектора отделено отзаголовка небольшим зазором (gap),необходимым для того, чтобы при операции записи головка (точнее,обслуживающая ее схема) могла успеть переключиться из режимачтения (заголовка) в режим записи (данных). Сектор завершается контрольным кодом поля данных — CRC(CyclicRedundancyCheck— контроль с помощьюциклического, избыточного кода) или ЕСС (ErrorCheckingandCorrecting—обнаружение и коррекция ошибок). CRC-кодпозволяет только обнаруживать ошибки, ,аЕСС- код — еще и исправлять ошибки небольшой кратности [24]. В межсекторныхпромежутках может размещаться серво- информация, служащая дляточного наведения головки на трек.

Современные жесткие диски внутренне могутбыть организованы несколько иначе, чем в вышеописанной схеме.Индексные датчики теперь не используются — начало трекаопределяется из считываемого сигнала. Физическая разб