Гибкий.ру Дисковая подсистема: контроллер диска
Контроллер диска — это специальное устройство, предназначенное для подключения жестких и гибких дисков к компьютеру. Контроллер выполняет всю работу по обмену данными между компьютером и дисками; конструктивно контроллер представляет собой отдельную плату, вставляемую в слот расширения материнской платы компьютера, или располагается непосредственно на системной плате. В последнее время получили широкое распространение так называемые платы суперпортов или мультипортов, вставляемые в слот расширения компьютера и содержащие контроллер дисковода, асинхронный последовательный адаптер, а также параллельный и игровой порты.
Обычно контроллер диска применяется для подключения двух жестких и двух гибких дисков, так как именно столько накопителей способна задействовать операционная система MS-DOS без использования дополнительных программных средств.
Существует несколько типов контроллеров диска, отличающихся по способу подключения к дисководам, протоколу обмена данными, скоростью передачи данных и другими характеристиками. Наиболее распространены контроллеры и диски с интерфейсами SCSI, SCSI-II, IDE и SATA.
Рассмотрим параметры каждого из этих интерфейсов.
Интерфейс SCSI. Используется для подключения дисков большой емкости к высокопроизводительным компьютерам.
Характерная особенность этого интерфейса — наличие одного широкого кабеля (50 жил) для подключения всех дисковых накопителей. При включении питания компьютера на экран выдается сообщение об инициализации контроллера.
В настоящее время интерфейс SCSI применяется не только для подключения жестких дисков, но и для таких устройств, как принтеры, сканеры, диски Бернулли, лазерные диски, перезаписываемые магнитооптические диски и т. д., до семи дисков объемом 1 Гб и более.
Для подключения нескольких дисков большой емкости с целью использования в сетевых серверах необходимо специальное программное обеспечение.
Интерфейс SCSI-II. Данный интерфейс идентичен интерфейсу SCSI, но обладает гораздо более высокой производительностью. Устройства, отвечающие стандарту SCSI-И, совместимы со стандартом SCSI. Благодаря возможности подключения дисков большой емкости и высокой производительности данный интерфейс используется в сетевых серверах.
Интерфейс IDE (Integrated Drive Electronics). Это название типа жестких дисков, имеющих интерфейс АТА (AT Attachment). Один канал АТА может поддерживать до двух дисков: первый диск — master и второй диск — slave. Данный интерфейс характеризуется производительностью, сравнимой с интерфейсами ESDI и SCSI. К достоинствам интерфейса IDE можно отнести и легкость подключения жесткого диска IDE к компьютеру и относительно невысокую стоимость, причем для подключения используется один широкий кабель, который зачастую подключается непосредственно к разъему, расположенному на материнской плате компьютера.
Интерфейс SATA (Serial АТА — SATA). Предназначен для замены интерфейсов Parallel АТА (например, IDE). Он был разработан по ряду причин, включающих возможность увеличения пропускной способности, кабели и требования к изменению напряжения. В интерфейсе SATA оказалось возможным объединить прозрачность для программного обеспечения, низкую стоимость, масштабируемость и универсальность конструкции.
Интерфейс SATA предназначен для подключения внутренних систем, версий для подключения внешних систем хранения данных не существует. Эта технология предназначена специально для устройств хранения данных и не поддерживает другие периферийные устройства, например камеры, сканеры или принтеры.
Спецификация Serial АТА 1.0 описывает такие преимущества, как возможность увеличения производительности: устройства с интерфейсом SATA обладают более высокой производительностью, чем аналогичные устройства АТА. В настоящее время пропускная способность устройств первого поколения составляет 150 Мб/с, во втором поколении пропускная способность составляет 300 Мб/с, а в соответствии с десятилетним планом развития ожидается увеличение пропускной способности до 600 Мб/с. Еще одним преимуществом интерфейса является прозрачность для ПО, аналогичная прозрачности для программ как в стандартных устройствах с интерфейсом Parallel АТА, что обеспечивает довольно простой и удобный переход на новую технологию.
Интерфейс и контроллер нгмд
Накопители на гибких магнитных дисках (НГМД).
Накопители на гибких магнитных дисках (НГМД), или дискетах, применялись с первых моделей персональных компьютеров, у которых они были единственным средством хранения и переноса информации.
Первые накопители использовали дискеты диаметром 5,25″ (133 мм), обозначаемые как 5″, упакованные в мягкие конвертыи имеющие 40 треков на рабочей поверхности. Для 5″ дискет наиболее распространены 40-дорожечные и 80-дорожечные дисководы.
По плотности записи (Density) различают следующие типы дискет:
· SD (Single Density) — одинарная плотность (давно устаревший тип для дискет 5″);
· DD (Double Density) — двойная продольная плотность (стандартные дискеты 5″ емкостью 360 Кбайт, 48TPI –);
· QD (Quadrate Density) — двойная продольная плотность с удвоенным количеством треков (дискеты 5″ и 3,5″ емкостью 720 Кбайт, 96 TPI);
· HD (High Density) — высокая плотность (стандартные дискеты 5″ емкостью 1,2 Мбайт, 96 TPI и 3,5″ емкостью 1,44 Мбайт,135 TPI);
· ЕНD (Extra High Density) — сверхвысокая плотность (дискеты 3,5″ емкоcтью 2,88 Мбайт,135 TPI).
Где TPI(trace per inch – трек на дюйм) – поперечная плотность измеряется количеством треков на дюйм.
Принцип записи и считывания магнитных дискет на 5” контроль оборотов осуществляется световым индексом, на 3,5’’ магнитным индексом. Намагниченность дискеты определяется положением элементных доменов в каждой зоне своего сектора. Для увеличения емкости дискеты используют перпендикулярную или вертикальную запись, такое расположение доменов требует специальных головок и специальных дискет, такой тип записи не получил распространения.
Дискеты приводились в движение тактовым двигателем (300 -360 оборотовмин.). Эта невысокая скорость вращения приводила к нестабильности записи, поэтому сектор делали с запасом, а увеличение скорости записи приводило к увеличению числа секторов, для привода головок считывания и записи использовались шаговые двигатели.
Если головка пропустила место, то она перемещается на 0 сектор.
Головки записи-считывания — индуктивные. Головка с нулевым номером располагается снизу диска, первая головка — сверху.
– Датчик индекса формирует выходной сигнал на каждый оборот диска. У дисководов 5″ он оптоэлектронный, работает на просвет индексного отверстия в носителе. У дисководов 3,5″ он магнитный, для него имеется отверстие в металлическом «пятачке» дискеты.
– Датчик защиты от записи – оптоэлектронный или механический, формирует выходной сигнал , когда на дискете 5″ окошко заклеено, а на дискете 3,5″ окошко открыто.
– Датчик нулевого трека – оптоэлектронный или механический, формирует выходной сигнал, когда головки достигают соответствующего положения (при движении от центра к краю).
В корпусе НГМД размещена плата, на которой расположены схемы управления двигателями, усилители-формирователи сигналов записи и считывания, сигналов датчиков. Контроллер гибких дисков обычно размещается на системной плате персонального компьютера или может быть вынесен на специальную карту расширения.
УД – усилитель двигателя;
ФИ – формирователь импульсов;
ШД – шаговый двигатель;
ИМ – исполнительный механизм;
ДГ – двигатель головки;
УФЗ – усилитель-формирователь записи;
УФСч – усилитель-формирователь считывания.
Все сигналы контроллера являются электрическими импульсами, которые получаются при движении дискеты мимо головки считывания (записи) из-за изменения направления намагничивания элементарной зоны трека дискеты. Амплитуда сигнала
