Твърди дискове


Категория на документа: Информатика


Бургаски Свободен Университет

Курсова работа

по

Компютърни Системи

на

Кристиан Николов
08311030

Тема:
Твърди дискове

Твърдият диск ( хард диск, hdd ) е устройство в което се запазва дигитална информация. Състои се от поне един твърд въртящ се диск (плоча) покрит с магнитен материал и магнитни глави наредени така че да могат да четат или пишат данни на дисковете. Хард дисковете се определят като енергонезависими, random access, дигитални магнитни устройства за съхранение на информация. Представени са от IBM през 1956 година и от тогава насам цената и физическият им размер намаляват постоянно, докато капацитета и скоростта нарастват значително.

Структура на твърдите дискове

Хард дис се състои от мотор, шпиндел, плочи ( дискове ), глави за четене и писане, актуатор, рамка, въздушен филтър и електроника.

> Рамка - на нея се монтират механичните части на устройството които после се покриват от предпазен капак. Пкритата част се нарича Hard Disk Assembly (HDA).

> Електроника - състои се от една или повече платки монтирани на дъното на HDA. Тук се намира и конектора за съответния интерфейс, захранващия конектор и джъмперите ако има такива.

> Шпиндел - на него са закрепени плочите

> Мотор - свързан е със шпиндела и посредством него върти плочите. Скоростите варират от 4200 до 15 000 оборота в минута. Мотора се контролира от електрониката. Високи скорости на въртене могат значително да намалят времето за достъп, запис и четене.

> Плоча - на нея се съдържат записаните данни и е може би най-сложната част на хард диска. Направени са от не-магнетични материали като стъкло, керамика или алуминиеви сплави. Покрити са с тънък слой магнитен материал, с дебелина 10 до 20 нанометра и външен карбонов слой за предпазване. Плочата е разделена на пътечки, като всяка пътечка от своя страна е разделена на равни дъги наречени сектори. Операционната система може да групира няколко сектора в група наречена клъстер за по опростен , но не винаги по ефективен достъп.

Съответните сектори от всички пътечки образуват сектор от плочата (геометричен сектор).
На плочата се намира и специален код наречен сив код. Това е двуичен код при който следващите стойности се различават само по един бит. Има много схеми но обикновено сивият код е записан в началото на всеки сектор образувайки серво сектори. Пистите имат строго определен брой серво сектори. Шаблонът на разположението е постояннен и неможе да се променя чрез записване на данни или форматиране от ниско ниво.

> Акуратор - той движи главите по повърхността на плочите. Повечето нови хард дискове имат акуратори базирани на гласова намотка. Името идва от това на намотките използвани във високо-говорители. Състои се от много силен магнит с форма подобна на тази на дъга и намотка от фина жица закрепена за движещата се ръка на която стои главата за четене и запис и пружина. Ръката е закрепена на ос. Когато се подаде напрежение към намотката тя реагира с магнита и се отмества. Пружината служи за връщане на ръката в начална позиция. Така главите се наместват в зона на плочата наречена зона за приземяване.

Схема на акуратора и ръката

Движение на главите върху плочата

> Глави за четене и писане - както името подсказва това е частта от устройството която всъщност чете и пише от и на плочите. Главите представляват изключително малки електро магнити с площ около един квадратен милиметър. Главите всъщност летят над или под плочите и не ги докосват при четене или запис. Този ефект се получава от движението на въздуха в сглобката на хард диска, породено от бързото въртене на плочите. Следната фигура представлява опростена схема на глава за четене и писане.

Стек от глави свързани със акуратор

Запис и четене

Хард диска записва посредством магнетизиране на тънко феромагнитно покритие положено върху плочите. Данните са кодирани в RLL и записани като шаблон от последователни магнитни преходи върху диска. Данните представляват времето между преходите. Данните се четат от плочата като се засича това време и после се декодира RLL.
Концептуално, магнитните плочи са разделени на много и малки магнитни региони наричани магнитни домейни. Магнитните домейни са изградени от магнитни зърна с размер от 10 нано метра. Всяко зърно формира един магнитен домейн.
Плочите се въртят с висока скорост от мотора. За всяка повърхност от плочите има отделна глава. Главите се позиционират от акуратора върху нужните области от плочите. Сивият код се използва за правилното позициониране на главите. Главите тогава магнетизират райнона със силно локално магнитно поле. Ранните хард дискове използвали електромагнити както за магнетизиране така и за прочитане на полето използвайки електромагнитна индукция. По късни версии използвали MIG глави. С нарастването на плътността на плочите започнали да се използват магнитно-резистивни глави (MR). При тях електрическото съпротивление на главата се променя според силата на магнетизма на региона от плочата под нея. В днешните глави обикновено четящите и пишещите елементи са отделни но в голяма близост един до друг.




Сподели линка с приятел:





Яндекс.Метрика
Твърди дискове 9 out of 10 based on 2 ratings. 2 user reviews.