Лекция 8 – Внешние запоминающие устройства

В настоящее время распространены три типа накопителей с магнитной записью информации: на жестких (несъемных) магнитных дисках (НЖМД, или винчестеры), на гибких магнитных дисках (НГМД, или флоппи-дисководы) и на магнитной ленте (НМЛ, или стримеры).

Накопители на жестких магнитных дисках. Это основное устройство для долговременного хранения больших объемов данных и программ.

Основными элементами накопителя являются несколько круглых алюминиевых или некристаллических стекловидных пластин. В отличие от гибких дисков (дискет) их нельзя согнуть; отсюда и появилось название жесткий диск (рис. 4.2).

В винчестерах данные записываются и считываются универсальными головками чтения/записи с поверхности вращающихся магнитных дисков, разбитых на дорожки и секторы (512 байт каждый), как показано на рис. 4.3, а.

В накопителях обычно устанавливается несколько дисков и данные записываются на обеих сторонах каждого из них. В большинстве накопителей содержится по меньшей мере два-три диска (что позволяет выполнять запись на четырех или шести сторонах), но существуют также устройства, содержащие до 11 дисков и более. Однотипные (одинаково расположенные) дорожки на всех сторонах дисков объединяются в цилиндр (рис. 4.3, б). Для каждой стороны диска предусмотрена своя дорожка чте-

Рис. 4.2. Вид накопителя на жестких магнитных дисках со снятой верхней

крышкой

Рис. 4.3. Элементы накопителя на жестких магнитных дисках: а — дорожки и секторы; б — цилиндр ния/записи, но при этом все головки смонтированы на общем стержне, или стойке, поэтому головки не могут перемещаться независимо друг от друга и двигаются только синхронно.

Жесткие диски вращаются намного быстрее, чем гибкие. Частота их вращения даже в большинстве первых моделей составляла 3600 об/мин, т. е. в 10 раз больше, чем в накопителе на гибких дисках, но в настоящее время заметно возросла. Например, в портативном компьютере Toshiba диск объемом 200 Гб вращается с частотой 7200 об/мин, но уже существуют модели с частотами 10 000 и даже 15 000 об/мин. Скорость работы того или иного жесткого диска зависит от частоты его вращения, скорости перемещения системы головок и количества секторов на дорожке.

При нормальной работе жесткого диска головки чтения/за- писи не касаются (и не должны касаться) дисков, но при выключении питания и остановке дисков они опускаются на поверхность. Во время работы устройства между головкой и поверхностью вращающегося диска образуется очень малый воздушный зазор (воздушная подушка). Если в этот зазор попадет пылинка или по какой-либо причине произойдет встряска и головка столкнется с диском, вращающимся «на полном ходу», то достаточно сильный удар приведет к поломке головки, что в результате закончится либо потерей нескольких байтов данных, либо выходом из строя накопителя. Поэтому в большинстве накопителей поверхности магнитных дисков легируют и покрывают специальными смазками, что позволяет устройствам выдерживать ежедневные «взлеты» и «приземления» головок, а также более серьезные встряски.

«Кольцо» данных на одной стороне диска называется дорожкой. Дорожка записи на диске слишком велика, чтобы использовать ее в качестве единицы хранения информации. Во многих накопителях ее емкость превышает 100 000 байт, и отводить такой блок для хранения небольшого файла крайне расточительно, поэтому дорожки на диске разбивают на нумерованные отрезки, называемые секторами.

Количество секторов может быть разным в зависимости от плотности дорожек и типа накопителя. Например, дорожка гибких дисков может содержать от 8 до 36 секторов, а дорожка жесткого диска — от 380 до 700. Секторы, создаваемые с помощью стандартных программ форматирования, имеют емкость 512 байт, но не исключено, что эта величина изменится.

Нумерация секторов на дорожке начинается с единицы, в отличие от головок и цилиндров, отсчет которых ведется с нуля. Например, дискета HD (High Density) формата 3,5″ (емкостью 1,44 Мб) содержит 80 цилиндров, пронумерованных от 0 до 79, в дисководе установлены две головки (с номерами 0 и 1) и каждая дорожка цилиндра разбита на 18 секторов (1—18).

При форматировании диска в начале и конце каждого сектора создаются дополнительные области для записи их номеров, а также служебной информации, благодаря которой контроллер идентифицирует начало и конец сектора. Это позволяет отличать неформатированную и форматированную емкости диска. После форматирования емкость диска уменьшается, поскольку для обеспечения нормальной работы накопителя некоторое пространство на диске должно быть зарезервировано для служебной информации.

В начале каждого сектора записывается его заголовок (или префикс — prefix portion), по которому определяется начало и номер сектора, а в конце — заключение (или суффикс — suffix portion), в котором находится контрольная сумма (checksum), необходимая для проверки целостности данных. В большинстве дисководов вместо заголовка используется так называемая запись No-ID, вмещающая больший объем данных. Помимо указанных областей служебной информации каждый сектор содержит область данных емкостью 512 байт.

Для наглядности можно представить секторы в виде страниц книги. На каждой странице содержится текст, но им заполняется не все пространство страницы, так как у нее есть поля (верхнее, нижнее, правое и левое). На полях помещается служебная информация, например названия глав (соответствует номерам дорожек и цилиндров) и номера страниц (соответствует номерам секторов). Области на диске, аналогичные полям на странице, создаются во время форматирования диска; в них записывается и служебная информация, а области данных каждого сектора заполняются фиктивными значениями. Отформатировав диск, можно записывать информацию в области данных. Информация, которая содержится в заголовках и заключениях сектора, не меняется во время обычных операций записи данных. Изменить ее можно, только переформатировав диск.

Форматирование диска. Различают два вида форматирования диска: физическое, или форматирование низкого уровня, и логическое, или форматирование высокого уровня.

Более того, для жесткого диска существует и третья операция, выполняемая между двумя вышеуказанными, — разбивка на разделы. Создание разделов необходимо в том случае, если предполагается использовать на одном компьютере несколько операционных систем. Физическое форматирование всегда выполняется одинаково, независимо от свойств операционной системы и параметров форматирования высокого уровня (которые могут быть различными для разных операционных систем).

При организации нескольких разделов на одном накопителе каждый из них может использоваться для работы под управлением своей операционной системы либо представлять отдельный том (volume), или логический диск (logical drive), которому система присваивает буквенное обозначение.

Форматирование низкого уровня. В процессе форматирования низкого уровня дорожки диска разбиваются на секторы. При этом записываются заголовки и заключения секторов (префиксы и суффиксы), а также формируются интервалы между секторами и дорожками. Область данных каждого сектора заполняется фиктивными значениями или специальными тестовыми наборами данных. В накопителях на гибких дисках количество секторов на дорожке определяется типом дискеты и дисковода; количество секторов на дорожке жесткого диска зависит от интерфейса накопителя и контроллера.

Практически во всех накопителях IDE и SCSI используется так называемая зонная запись с переменным количеством секторов на дорожке. Дорожки, наиболее удаленные от центра, а значит, наиболее длинные, содержат большее число секторов, чем близкие к центру. Один из способов повышения емкости жесткого диска заключается в разделении внешних цилиндров на большее количество секторов по сравнению с внутренними цилиндрами. Теоретически внешние цилиндры могут содержать больше данных, так как имеют большую длину окружности. Однако в накопителях, не использующих метод зонной записи, все цилиндры содержат одинаковое количество данных, несмотря на то, что длина окружности внешних цилиндров может быть вдвое больше, чем внутренних. В результате теряется пространство внешних дорожек, так как оно используется крайне неэффективно (рис. 4.4, а).

При зонной записи цилиндры делятся на группы, которые называются зонами, причем по мере продвижения к внешнему

Рис. 4.4. Виды записи на жесткий диск:

а — стандартная запись — количество секторов одинаково на всех дорожках; б — зонная запись — количество секторов на дорожках изменяется по мере перемещения от центра диска к периферии

краю диска дорожки разбиваются на все большее число секторов. Во всех цилиндрах, относящихся к одной зоне, количество секторов на дорожках одинаковое. Возможное количество зон зависит от типа накопителя; в большинстве устройств их бывает 10 и более (рис. 4.4, б).

Еще одно свойство зонной записи состоит в том, что скорость обмена данными с накопителем может изменяться и зависит от зоны, в которой в конкретный момент располагаются головки. Происходит это потому, что секторов во внешних зонах больше, а угловая скорость вращения диска постоянна (т. е. линейная скорость перемещения секторов относительно головки при считывании и записи данных на внешних дорожках оказывается выше, чем на внутренних).

Организация разделов на диске. При разбивке диска на области, называемые разделами, в каждой из них может быть создана файловая система, соответствующая определенной операционной системе. Сегодня в работе операционных систем чаще других используются три файловые системы.

• 1. FAT (File Allocation Table — таблица размещения файлов). Это стандартная файловая система для DOS, Windows 9х и Windows NT. В разделах FAT под DOS допустимая длина имен файлов — 11 символов (8 символов собственно имени и 3 символа расширения), а объем тома (логического диска) — до 2 Гб. Под Windows 9х и Windows NT 4.0 и выше допустимая длина имен файлов — 255 символов.
• 2. ГАТ32 (File Allocation Table, 32-bit — 32-разрядная таблица размещения файлов). Используется с Windows 95 OSR2 (OEM Service Release 2), Windows 98 и Windows 2000. В таблицах FAT 32 ячейкам размещения соответствуют 32-разрядные числа. При такой файловой структуре объем тома (логического диска) может достигать 2 Тб (2048 Гб).
• 3. NTFS (Windows NT File System — файловая система Windows NT). Доступна только в операционной системе Windows NT/2000. Длина имен файлов может достигать 256 символов. NTFS обеспечивает дополнительные возможности, не предоставляемые другими файловыми системами, например средства безопасности.

Наибольшее распространение в настоящее время получила файловая система FAT, поскольку именно она поддерживается большинством существующих операционных систем.

Создание разделов на диске выполняется с помощью поставляемой с операционной системой программы FDISK, используя которую можно выбрать (как в мегабайтах, так и в процентном выражении) размер основного и дополнительного разделов. Жестких указаний по созданию разделов на диске не существует — необходимо учитывать объем диска, а также устанавливаемую операционную систему.

После создания разделов необходимо выполнить форматирование высокого уровня с помощью средств операционной системы.

Форматирование высокого уровня. При форматировании высокого уровня операционная система (Windows 9х, Windows NT или DOS) создает структуры для работы с файлами и данными. В каждый раздел (логический диск) заносится загрузочный сектор тома (Volume Boot Sector — VBS), две копии таблицы размещения файлов (FAT) и корневой каталог (Root Directory). С помощью этих структур данных операционная система распределяет дисковое пространство, отслеживает расположение файлов и даже «обходит» дефектные участки на диске во избежание проблем.

В сущности, форматирование высокого уровня — это не столько форматирование, сколько создание оглавления диска и таблицы размещения файлов. Настоящее форматирование — это форматирование низкого уровня, при котором диск разбивается на дорожки и секторы. С помощью DOS-команды FORMAT для гибкого диска осуществляются сразу оба типа форматирования, а для жесткого — только форматирование высокого уровня. Для того чтобы выполнить низкоуровневое форматирование жесткого диска, необходима специальная программа, обычно предоставляемая производителем диска.

Основные узлы накопителей на жестких дисках. Существует множество различных типов накопителей на жестких дисках, но практически все они состоят из одних и тех же узлов. Конструкции этих узлов и качество используемых материалов могут различаться, но их рабочие характеристики и принципы функционирования одинаковы. К основным элементам конструкции типичного накопителя на жестком диске (рис. 4.5) относятся следующие:

• • диски;
• • головки чтения/записи;
• • механизм привода головок;
• • двигатель привода дисков;
• • печатная плата со схемами управления;
• • кабели и разъемы;
• • элементы конфигурации (перемычки и переключатели).

Диски, двигатель привода дисков, головки и механизм привода головок обычно размещаются в герметичном корпусе, который называется HDA (Head Disk Assembly — блок головок и дисков). Обычно этот блок рассматривается как единый узел; его почти никогда не вскрывают. Узлы, не входящие в блок HDA (печатная плата, лицевая панель, элементы конфигурации и монтажные детали), являются съемными.

Диски. Обычно в накопителе содержится один или несколько магнитных дисков. Производителями установлен ряд стандартных размеров накопителей, которые определяются в основном размерами дисков, а именно:

• • 5,25″ (в действительности — 130 мм, или 5,12″);
• • 3,5″ (в действительности — 95 мм, или 3,74″);
• • 2,5″ (в действительности — 65 мм, или 2,56″);
• • 1″ (в действительности — 34 мм, или 1,33″).

Существуют также накопители с дисками больших размеров,

например 8, 14 дюймов и даже больше, но, как правило, эти устройства в персональных компьютерах не используются. Сейчас в настольных и некоторых портативных моделях чаще всего применяются накопители формата 3,5″, а малогабаритные устройства (формата 2,5″ и меньше) — в портативных системах.

В большинстве накопителей устанавливаются минимум два диска, хотя в некоторых малых моделях бывает и по одному. Ко-

Рис. 4.5. Основные узлы накопителя на жестком диске личество дисков ограничивается физическими размерами накопителя, в частности высотой его корпуса. Самое большое количество дисков в накопителях формата 3,5″ равно 11.

Рабочий слой диска. Независимо от того какой материал используется в качестве основы диска, он покрывается тонким слоем вещества, способного сохранять остаточную намагниченность после воздействия внешнего магнитного поля. Этот слой называется рабочим или магнитным, и именно в нем сохраняется записанная информация. Наиболее распространенными являются оксидный и тонкопленочный типы рабочего слоя.

Оксидный слой представляет собой полимерное покрытие с наполнителем из окиси железа. Тонкопленочный слой имеет меньшую толщину, он прочнее и качество его покрытия гораздо выше. Эта технология легла в основу производства накопителей нового поколения, в которых удалось существенно уменьшить величину зазора между головками и поверхностями дисков, что позволило повысить плотность записи.

Тонкопленочный гальванизированный рабочий слой получают путем электролиза почти так же, как при хромировании бампера автомобиля. Алюминиевую подложку диска последовательно погружают в ванны с различными растворами, в результате чего она покрывается несколькими слоями металлической пленки. Рабочим служит слой из сплава кобальта толщиной всего около 1 микродюйма (приблизительно 0,025 мкм).

Головки чтения/записи. В накопителях на жестких дисках для каждой из сторон каждого диска предусмотрена собственная головка чтения/записи. Все головки смонтированы на общем подвижном каркасе и перемещаются одновременно.

Стандартная конструкция механизма привода головок с подвижной катушкой показана на рис. 4.6.

Когда накопитель выключен, головки касаются дисков под действием пружин. При раскручивании дисков аэродинамическое давление под головками повышается, и они отрываются от рабочих поверхностей («взлетают»). Когда диск вращается на полной скорости, зазор между ним и головками может составлять 0,01—0,5 мкм и даже больше.

Механизмы привода головок. Пожалуй, еще более важной деталью накопителя, чем сами головки, является механизм, который устанавливает их в нужное положение, — привод головок. Именно с его помощью головки перемещаются от центра к краям диска и устанавливаются на заданный цилиндр. Существует

Рис. 4.6. Конструкция механизма привода головок

много конструкций механизмов привода головок, но их можно разделить на два основных типа: с шаговым двигателем; с подвижной катушкой.

Тип привода во многом определяет быстродействие и надежность накопителя, достоверность считывания данных, его температурную стабильность, чувствительность к выбору рабочего положения и вибрациям. Следует отметить, что накопители с приводами на основе шаговых двигателей гораздо менее надежны, чем устройства с приводами от подвижных катушек.

Привод с шаговым двигателем. Шаговый двигатель — это электродвигатель, ротор которого может поворачиваться только ступенчато, т. е. на строго определенный угол. Если покрутить его вал вручную, то можно услышать негромкие щелчки (или треск при быстром вращении), которые возникают в тот момент, когда ротор проходит очередное фиксированное положение.

Привод с подвижной катушкой. Привод с подвижной катушкой применяется практически во всех современных накопителях. В отличие от систем с шаговыми двигателями, в которых перемещение головок осуществляется вслепую, в приводе с подвижной катушкой используется сигнал обратной связи, чтобы можно было точно определить положение головок относительно дорожек и скорректировать их в случае необходимости. Такая система позволяет обеспечить более высокое быстродействие, точность и надежность, чем традиционный привод с шаговым двигателем.

Привод с подвижной катушкой работает по принципу электромагнетизма. Механизмы привода головок с подвижной катушкой бывают двух типов: линейный и поворотный.

Эти типы отличаются только физическим расположением магнитов и катушек.

Линейный привод перемещает головки по прямой, строго вдоль линии радиуса диска. Катушки располагаются в зазорах постоянных магнитов. Главное достоинство линейного привода состоит в том, что при его эксплуатации не возникают азимутальные погрешности, характерные для поворотного привода. (Под азимутом понимается угол между плоскостью рабочего зазора головки и направлением дорожки записи.) При перемещении с одного цилиндра на другой головки не поворачиваются и их азимут не изменяется.

Однако линейный привод имеет существенный недостаток: его конструкция слишком массивна. Для того чтобы повысить производительность накопителя, нужно снизить массу приводного механизма и самих головок. Чем легче механизм, тем с большими ускорениями он может перемещаться с одного цилиндра на другой. Линейные приводы намного тяжелее поворотных, поэтому в современных накопителях они не используются.

Поворотный привод работает по тому же принципу, что и линейный, но в нем к подвижной катушке крепятся концы рычагов головок. При движении катушки относительно постоянного магнита рычаги перемещения головок поворачиваются, передвигая головки к оси или к краям дисков. Благодаря небольшой массе такая конструкция может двигаться с большими ускорениями, что позволяет существенно сократить время доступа к данным. Быстрому перемещению головок способствует и тот факт, что плечи рычагов делаются разными: то, на котором смонтированы головки, имеет большую длину.

К недостаткам этого привода следует отнести то, что головки при перемещении от внешних цилиндров к внутренним поворачиваются и угол между плоскостью магнитного зазора головки и направлением дорожки изменяется. Именно поэтому ширина рабочей зоны диска (зоны, в которой располагаются дорожки) оказывается зачастую ограниченной (для того чтобы неизбежно возникающие азимутальные погрешности оставались в допустимых пределах). В настоящее время поворотный привод используется почти во всех накопителях с подвижной катушкой.

Автоматическая парковка головок. При выключении питания рычаги с головками опускаются на поверхности дисков. Накопители способны выдержать тысячи «взлетов» и «посадок» головок, но желательно, чтобы они происходили на специально предназначенных для этого участках поверхности дисков, на которых не записываются данные. При этих взлетах и посадках происходит износ (абразия) рабочего слоя, так как из-под головок вылетают «клубы пыли», состоящие из частиц рабочего слоя носителя; если во время взлета или посадки произойдет сотрясение накопителя, то вероятность повреждения головок и дисков существенно возрастет.

Одним из преимуществ привода с подвижной катушкой является автоматическая парковка головок. Когда питание включено, головки позиционируются и удерживаются в рабочем положении за счет взаимодействия магнитных полей подвижной катушки и постоянного магнита. При выключении питания поле, удерживающее головки над конкретным цилиндром, исчезает, и они начинают бесконтрольно скользить по поверхностям еще не остановившихся дисков, что может стать причиной повреждений.

Для того чтобы предотвратить возможные повреждения накопителя, поворотный блок головок подсоединяется к возвратной пружине. Когда компьютер включен, магнитное взаимодействие обычно превосходит упругость пружины. Но при отключении питания головки под воздействием пружины перемещаются в зону парковки до того, как диски остановятся. По мере уменьшения частоты вращения дисков головки с характерным потрескиванием «приземляются» именно в этой зоне. Таким образом, чтобы в накопителях с приводом от подвижной катушки привести в действие механизм парковки головок, достаточно просто выключить компьютер; никакие специальные программы для этого не нужны. В случае внезапного исчезновения питания головки паркуются автоматически.

Двигатель привода дисков. Двигатель, приводящий во вращение диски, часто называют шпиндельным (spindle). Шпиндельный двигатель всегда связан с осью вращения дисков, никакие приводные ремни или шестерни для этого не используются. Двигатель должен быть бесшумным: любые вибрации передаются дискам и могут привести к ошибкам при считывании и записи.

Частота вращения двигателя должна быть строго определенной. Обычно она колеблется от 3600 до 7200 об/мин или больше, а для ее стабилизации используется схема управления двигателем с обратной связью (автоподстройкой), позволяющая добиться высокой точности.

Плата управления. В каждом накопителе, в том числе и на жестких дисках, есть хотя бы одна плата. На ней монтируются электронные схемы для управления шпиндельным двигателем и приводом головок, а также для обмена данными с контроллером (представленными в заранее оговоренной форме). В накопителях IDE контроллер устанавливается непосредственно в накопителе, а для SCSI необходимо использовать дополнительную плату расширения.

Кабели и разъемы накопителей. В большинстве накопителей на жестких дисках предусмотрено несколько интерфейсных разъемов для подключения к системе, подачи питания, а иногда и для заземления корпуса. Известны по меньшей мере три типа разъемов:

• • интерфейсный разъем (или разъемы);
• • разъем питания;
• • разъем или зажим для заземления.

Наибольшее значение имеют интерфейсные разъемы, потому что через них передаются данные и команды в накопитель и обратно. Многие стандарты интерфейсов предусматривают подключение нескольких накопителей к одному кабелю (шине). Естественно, в этом случае их должно быть не меньше двух; в интерфейсе SCSI допускается подключение до семи накопителей к одному кабелю (Wide SCSI-2 поддерживает до 15 устройств). В некоторых стандартах (например, в ST-506/412 или ESDI) для данных и управляющих сигналов предусмотрены отдельные разъемы, поэтому накопитель и контроллер соединяются двумя кабелями, однако большинство современных устройств ISE и SCSI подключаются с помощью одного кабеля.

Разъемы питания накопителей на жестких дисках обычно такие же, как и у дисководов для гибких дисков. В большинстве накопителей используются два напряжения питания (5 и 12 В), но малогабаритным моделям, разработанным для портативных компьютеров, достаточно напряжения 5 В.

Характеристики накопителей на жестких дисках. Рассмотрим критерии, по которым обычно оценивают качество жестких дисков:

• • надежность;
• • быстродействие;
• • противоударная подвеска;
• • стоимость.

Надежность. В описаниях накопителей можно встретить такой параметр, как среднестатистическое время между сбоями (Mean Time Between Failures — MTBF), которое обычно колеблется от 20 до 500 000 ч и более.

S.M.A.R.T. (Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology — технология самотестирования, анализа и отчетности) — это новый промышленный стандарт, описывающий методы предсказания появления ошибок жесткого диска. При активизации системы S.M.A.R.T. жесткий диск начинает отслеживать определенные параметры, чувствительные к неисправностям накопителя или указывающие на них. В результате такого отслеживания можно предсказать сбои в работе накопителя.

Быстродействие. Важным параметром накопителя на жестком диске является его быстродействие. Этот параметр для разных моделей может варьироваться в широких пределах, и как часто бывает, лучшим показателем быстродействия накопителя является его цена. Здесь вполне справедливы слова, сказанные по поводу гоночных автомобилей: «Скорость стоит денег. Насколько быстро вы хотите ездить?»

Быстродействие накопителя можно оценить по двум параметрам:

• • среднестатистическому времени поиска (average seek time);
• • скорости передачи данных (data transfer rate).

Под среднестатистическим временем поиска, которое измеряется в миллисекундах, подразумевается среднее время перемещения головок с одного цилиндра на другой (причем расстояние между этими цилиндрами может быть произвольным). Измерить этот параметр можно, выполнив достаточно много операций поиска случайно выбранных дорожек, а затем разделив общее время, затраченное на эту процедуру, на количество совершенных операций. В результате будет получено среднее время однократного поиска.

Противоударная подвеска. Несмотря на высочайшую надежность, современные жесткие диски иногда выходят из строя. Очень часто причиной нарушения работы жесткого диска является удар, полученный им в процессе сборки или в результате небрежного обращения.

Что же происходит при ударе жесткого диска? Механизм наиболее типичного повреждения (когда дисковод роняют или ударяют) получил название «head slap» (шлепок головки). Если направление удара перпендикулярно плоскости диска-носителя информации, то головка при ударе сначала удаляется от его поверхности, затем быстро возвращается назад, подпрыгивает и резко сближается с ней, ударяясь всей плоскостью. Головка, ударившись о диск, пробивает магнитное покрытие и образовавшиеся мельчайшие частицы и обломки рассеиваются по его поверхности. Из-за намагниченности они крепко удерживаются диском и удалить их практически невозможно.

Для исключения вероятности повреждения диска в результате удара производители используют различные методы:

• • фирма Quantum применяет технологию, практически исключающую воможность кратковременного удара головки о поверхность диска. С этой целью ее подвеска выполнена таким образом, что заметное смещение головки в направлении, перпендикулярном плоскости диска, за короткий промежуток времени (менее 1 мс) исключено;
• • фирма Seagate разработала специальную конструкцию внутренних компонент, благодаря которой удалось подавить резонансные колебания, возникающие внутри диска при ударе, добиться синхронной реакции каждой компоненты на перегрузку и резко снизить вероятность шлепка головки о пластину. Этому способствовали как уменьшенные масса и размер головки, замена проволочной подвески гибкой системой Flex-on Suspension, помогающей управлять положением головки над пластиной, так и доработка подвески, кронштейна с головкой и пластин (снижен их резонанс);
• • система Impact Guard от фирмы Samsung включает четыре особенности конструкции кронштейна с головкой для снижения вероятности их контакта с диском: конструкция основания кронштейна ограничивает перемещения диска, введены ограничители колебаний дисков и гибкой подвески головок, а новая подвеска дополнительно стабилизирует головку.

Таким образом, при выборе жесткого диска рекомендуется учесть реализованную производителем систему защиты от ударов. Это позволит дольше сохранить диск в рабочем состоянии.

Стоимость. В последнее время «удельная стоимость» накопителей на жестких дисках упала до 2 центов за мегабайт (и даже ниже). Стоимость накопителей продолжает снижаться, и через некоторое время вам покажется, что даже пол цента за мегабайт — это слишком дорого. Именно из-за снижения цен накопители емкостью менее 1 Гб сейчас практически не выпускаются, а оптимальным выбором будет диск емкостью более 100 Гб.

Емкость. В рекламе накопителя может фигурировать одна из четырех цифр:

• • неформатированная емкость в миллионах байтов;
• • форматированная емкость в миллионах байтов;
• • неформатированная емкость в мегабайтах;
• • форматированная емкость в мегабайтах.

Рекомендации по выбору накопителя. На сегодняшний день

имеет смысл рассматривать только три интерфейса накопителей: IDE, SCSI и SATA.

Интерфейс SCSI обладает большими возможностями, связанными с расширением системы, совместимостью с различными компьютерными платформами, предполагаемой емкостью накопителя, быстродействием и универсальностью. Интерфейс IDE дешевле, он не уступает по быстродействию SCSI, но возможности его расширения, совместимости и универсальности ограничены. Использование интерфейса SCSI дает некоторый выигрыш в производительности при работе в таких многозадачных операционных системах, как Windows NT/2000. Однако IDE сводит этот выигрыш на нет, поскольку стоимость устройств IDE значительно ниже и подключаются они непосредственно к локальной шине процессора.

Интерфейс SATA является заменой для устаревших стандартов АТА. Serial АТА адаптеры общаются с устройствами через высокоскоростной последовательный кабель.

SATA предлагает ряд убедительных преимуществ по сравнению с параллельным АТА-интерфейсом: уменьшение количества проводов и более компактный разъем (8 пин против 40 пин), более быстрая и более эффективная передача данных, а также возможность удалить или добавить устройство во время работы (горячая замена).

По состоянию на 2009 г. устройства с интерфейсом SATA практически полностью заменили интерфейс АТА (теперь часто называемый Parallel АТА или РАТА) в новых персональных компьютерах.

РАТА по-прежнему доминирует в промышленных и встраиваемых приложениях, зависящих от стандарта хранения СотpactFlash, хотя новый стандарт хранения CFast будет также основываться на SATA.

Существует огромное количество разных моделей жестких дисков многих фирм, таких как Seagate, Maxtor, Quantum, Fujitsu и т. д.

Накопители на гибких магнитных дисках. НГМД, или дисковод, вмонтирован в системный блок. Дискеты используются в основном для оперативного переноса небольших объемов информации с одного компьютера на другой. Данные, записанные на дискете, можно защитить от стирания или перезаписи, передвинув маленькую защитную задвижку в нижней части дискеты таким образом, чтобы образовалось открытое окошко. Для того чтобы разрешить запись, эту задвижку следует переместить назад и закрыть окошко.

Первая дискета диаметром 200 мм (8″) с соответствующим дисководом была представлена фирмой IBM в 1971 г. В первых моделях IBM PC использовались дискеты диаметром 133 мм (5 1/4″). В 1982 г. фирма Sony представила дискеты диаметром 90 мм (3 1/2″) и дисководы для них. Этот тип дискет получил широкое распространение в 1984 г., когда фирма Apple применила новый формат для компьютеров Macintosh. Фирма IBM приняла решение использовать 3,5″-дисководы только в 1987 г. в компьютерах серии PS/2.

Все дисководы для гибких дисков независимо от их типа состоят из нескольких основных частей (рис. 4.7).

Головки чтения/записи. Дисковод, как правило, имеет две головки для чтения и записи данных, т. е. является двусторонним. Для каждой стороны диска предназначено по одной головке; обе головки используются для чтения и записи на соответствующих поверхностях диска.

Головки приводятся в движение устройством, которое называется приводом головок. Они могут перемещаться по прямой и устанавливаться над различными дорожками; двигаются по касательной к дорожкам, которые они записывают на диск. Поскольку верхняя и нижняя головки монтируются на одном держателе (или механизме), они двигаются одновременно и не могут перемещаться независимо друг от друга. Головки представляют собой электромагнитные катушки с сердечниками из мягкого сплава железа, причем элемент чтения/записи расположен между двумя стирающими элементами в одном физическом устройстве.

Рис. 4.7. Стандартный дисковод

Носители на магнитной ленте. Носители на магнитной ленте, или стримеры (рис. 4.8), применяются в компьютерах с начала 1950-х гг.

Рис. 4.8. Стример с магнитной лентой