3.1.1. Принцип работы дисковых накопителей
Любой дисковый накопитель информации использует принцип независимого перемещения диска и головок считывания/записи. Диск имеет двустороннее ферромагнитное покрытие и вращается специальным двигателем со строго постоянной скоростью. С каждой стороны диска к ферромагнитному слою тесно прилегают по одной головке считывания/записи (см. рис.3.1).
Головки могут перемещаться в радиальном направлении отдельным шаговым приводом и фиксироваться в любом новом положении. Собственно говоря, только возможностью перемещения головок относительно диска дисковые накопители радикально отличаются от обычных бытовых магнитофонов, во всем остальном принципы их действия очень схожи:
головки взаимодействуют с вращающимся ферромагнитным слоем диска и записывают или считывают информацию подобно тому, как записывается или считывается звук на магнитной ленте. Однако в отличие от магнитофонов для поиска нужной информации на диске не требуется просматривать всю записанную информацию от самого начала, а достаточно
просто сместить головки к нужной дорожке. Такой способ доступа к информации называется произвольным, в то время как используемый в ленточных накопителях последовательный просмотр ленты для поиска информации называется последовательным способом доступа.
Рис.3.1. Головки и дорожки дискового накопителя
Головки взаимодействуют с покрытием только после прекращения радиального перемещения и фиксации в новом положении, поэтому каждое новое положение головки оставляет на поверхности вращающегося диска невидимые следы в виде концентрических окружностей. Эти следы называются дорожками. Каждая дорожка по окружности делится на одинаковое количество секторов, в пределах которых и осуществляется запись/считывание информации. Программы дисковой операционной системы MS-DOS записывают в любой сектор информацию объемом не более 512 байт. Таким образом, общая емкость D любого гибкого диска, используемого ДОС, составляет
D = 512*Nt*Ns*2 байта,
где Nt — количество дорожек, Ns — количество секторов на дорожке, а множитель 2 учитывает две поверхности дискеты. Например, для широко распространенных дискет диаметром 133 мм (5'/4 дюйма) для формата DSDD [Double Side, Double Density — две стороны, двойная плотность) Nt = 40, Ns = 9, поэтому емкость равна
D == 512*40*9*2 = 360*1024 = 360 Кбайт,
а для формата DSHD (Double Side, High Density — две стороны, высокая плотность) Nt = 80, Ns = 15 и емкость дискеты составляет
D = 512*80*15*2 = 1200*1024 1.2 Мбайт.
В конструктивном отношении различают накопители на гибких дискетах (ГД) и на жестких дисках (ЖД). Принцип действия обоих устройств одинаков, однако ЖД имеют значительно большую емкость и существенно меньшее время доступа (т.е. время поиска нужного сектора и обмена информации), чем ГД. С другой стороны, ГД могут легко выниматься и вставляться в накопитель, что делает их незаменимым средством обмена данными и программами между ПК. Увеличенная емкость ЖД достигается значительным по сравнению с ГД увеличением скорости вращения диска, что позволяет записывать на нем данные с большей плотностью. В результате ЖД обычно имеет больше дорожек и секторов. Кроме того, в накопителях этого типа, как правило, используется несколько дисков, закрепленных на одном шпинделе. С каждым диском взаимодействует своя пара головок (по Одной на каждую поверхность). Головки закрепляются на одном держателе и одновременно перемещаются в радиальном направлении. Совокупность всех дорожек на всех дисках для одного какого-либо положения головок называется цилиндром.
Перемещение головок и информационный обмен данными осуществляется под управлением специального устройства, называемого контроллером диска. Обычно в ПК используются два контроллера — для ГД и ЖД, иногда оба типа дисковых накопителей управляются общим контроллером.
