Плотность размещения информации на магнитном диске (продольная, поперечная) ?

Плотность размещения информации на магнитном диске:

Максимальная плотность размещения информации на жестких дисках может удвоиться к 2016 году, по данным очередного исследования IHS iSuppli. Ранее с аналогичным прогнозом уже выступил производитель жестких дисков компания Seagate. По мнению аналитиков, это расширит возможности использования HDD в системах с большими объемами данных, в том числе аудио и визуальных системах. Увеличить плотность жестких дисков позволят ряд технологий, над которым сейчас работают вендоры, в частности, технология тепло-магнитной записи (heat-assisted magnetic recording, HAMR), которую Seagate запатентовала еще в 2006 году. Компания также заявила, что сможет выпустить 3,5-дюймовый диск на 60 Тб к 2016 году. Диски ноутбуков могут к этому же времени достичь уже 10-20 Тб, говорится в прогнозе IHS iSuppli. Аналитики также отмечают, что плотность записи вырастет до максимальных 1800 Гбит на квадратный дюйм к 2016 году, на 2011 год аналогичный показатель составлял 744 Гбит. По данным IHS iSuppli, плотность записи информации на диск увеличится к 2016 году до 1800 Гбит на квадратный дюйм с 744 Гбит в 2011 году. С 2011 по 2016 год увеличение плотности записи на HDD будет увеличиться в среднем на 19% в год. На данный момент HDD с максимальной плотностью выпущен Seagate в сентябре 2011 года: на нем помещается 4 Тб данных, размер диска – 3,5 дюйма. Плотность диска составляет 625 Гбит на квадратный дюйм.

 

Поперечная плотность записи - расстояние между дорожками - обусловлена шириной магнитных головок. При расположении головок в шахматном порядке поперечную плотность удается довести до одной дорожки на 1 мм.

Обычно эти устройства выполняются для работы при продольной плотности 8 32 и 63 бит / мм. В современных устройствах с магнитной лентой ширина дорожки составляет 1 09 мм, а поперечная плотность - примерно 0 8 бит / мм.

Пакеты содержат стандартные диски диаметром 356 мм, изготавливаемые из алюминиевого сплава и покрытые ферролаком. В первых двух устройствах установка головок на заданный цилиндр осуществляется разомкнутой системой позиционирования, точность работы которой зависит от точности изготовления узлов, фиксирующих положения блока магнитных головок, и не позволяет работать с поперечной плотностьюсвыше 4 - 5 дорожек / мм

 

При магнитной регистрации различают продольную и поперечную плотность записи. Продольная плотность записи характеризуется числом импульсов, записанным вдоль носителя на 1 мм. Поперечная плотность записи характеризуется расстоянием между дорожками и зависит от ширины магнитных головок. При расположении магнитных головок в шахматном порядке поперечную плотность удается довести до одной дорожки на 1 мм.

 

4. Логические области магнитного диска и их назначение (загрузочный сектор, таблица размещения файлов FAT, NTFS, корневой каталог, область данных)?

Загрузочный сектор, бутсектор (англ. boot sector) — это особый сектор на жёстком диске, дискете или другом дисковом устройстве хранения информации. (Для дискеты это первый физический сектор, для жесткого диска — первый физический сектор для каждого раздела) В процессе загрузки компьютера с дискеты он загружается в память программой POST (в компьютерах архитектуры IBM PC обычно с адреса 0000:7c00), ему передается управление командой long jump.

Загрузочный сектор, иногда называемый stage1, то есть первым этапом загрузки операционной системы, загружает программу второго этапа загрузки операционной системы stage2 (вторичный загрузчик, иногда в качестве stage2 загружается boot manager или программа авторизации и защиты доступа). В некоторых ОС роль stage1 выполняет MBR, и при загрузке ОС с жесткого диска загрузочный сектор не используется. На незагружаемых разделах жесткого диска загрузочные секторы также могут не содержать программу загрузки.

NTFS (от англ. New Technology File System — «файловая система новой технологии») — стандартная файловая система для семейства операционных систем Microsoft Windows NT. NTFS заменила использовавшуюся в MS-DOS и Microsoft Windows файловую систему FAT. NTFS поддерживает системуметаданных и использует специализированные структуры данных для хранения информации о файлах для улучшения производительности, надёжности и эффективности использования дискового пространства. NTFS хранит информацию о файлах в главной файловой таблице — Master File Table (MFT). NTFS имеет встроенные возможности разграничения доступа к данным для различных пользователей и групп пользователей (списки контроля доступа — Access Control Lists (ACL)), а также назначать квоты (ограничения на максимальный объём дискового пространства, занимаемый теми или иными пользователями). NTFS использует систему журналирования USN для повышения надёжности файловой системы.

NTFS разработана на основе файловой системы HPFS (от англ. High Performance File System — высокопроизводительная файловая система),создававшейся Microsoft совместно с IBM для операционной системы OS/2. Но, получив такие несомненно полезные новшества, как квотирование, журналируемость, разграничение доступа и аудит, в значительной степени утратила присущую прародительнице (HPFS) весьма высокую производительность файловых операций.

FAT. Используется в DOS и поддерживается любыми другими ОС. Она простая, надежная и занимает и использует мало места на диске.

VFAT. Это альтернатива FAT, доступная в старых версиях Windows(95 иNT 3.5). Такая система может использовать файлы и с более длинными названиями, чем в концепции «8.3»DOS. Файловая система VFAT хранит дополнительную информацию, тогда как каталоги систем DOSиOS/2 могут такие данные игнорировать.

HPFS. Используется в OS/2 и поддерживается в ОС Windows NT. Она обеспечивает лучшую производительность, чем FAT на больших объемах диска, а также поддерживает длинные названия файлов. Однако она требует больше памяти, чем FAT и не совсем подойдет для использования в системах, где объем RAM составляет всего 8 мегабайт.

– Таблица размещения файлов (File Allocation Table)

Вся область данных диска разделена на кластеры – блоки, размер которых задается при форматировании диска. На дискете, например, размер кластера равен 512-ти байтам. А на современных винчестерах с объемом диска более 32 Гб размер кластера равен 32 Кб. Каждый файл и каталог занимает один или несколько кластеров. Таким образом, образуются цепочки кластеров.

В таблице размещения файлов каждый кластер помечается специальным образом. Размер метки в битах для каждого кластера указывается в названии файловой системы. Т.е. для файловой системы FAT16 размер метки будет равен 16-ти байтам, для FAT32 – 32-м и т.д.

Всего существует три типа меток для кластеров:

Свободный кластер – кластер, в который будут записываться новые файлы и каталоги.

Занятый кластер – в метке указывается следующий кластер в цепочке. Если цепочка кластеров заканчивается, то кластер помечается особой меткой.

BAD-блок – кластер с ошибками доступа. Помечается при форматировании диска, что бы исключить в последующем доступ к нему.

Повреждение таблицы размещения файлов полностью уничтожает структуру файловой системы, поэтому на диске всегда хранится две копии таблицы.

– Корневой каталог

Область диска, в котором располагается информация о корневом каталоге. Размер ее ограничен, поэтому в корневом каталоге диска может находиться не более 512-ти файлов и подкаталогов.

– Область данных

Оставшаяся часть раздела, на которой размещается содержимое файлов и каталогов.

Структура

 

Схема устройства FDD?

Дисководы гибких дисков на сегодняшний момент можно сказать отмирают и полностью вытесняются другими носителями информации. К тому есть объективные причины – развитие более дешевых и совершенных средств для хранения и переноса информации, будь то оптические диски, флеш накопители и т.д. Разбор устройства накопителя гибких магнитных дисков представляет собой особый интерес тем, что конструктивно напоминает устройство накопителей на жестких магнитных дисках в самом начале своего развития.

На фото типичный 3,5 дюймовый дисковод гибких магнитных дисков, флопик, FDD.

На печатной плате размещен контролер интерфейса и прочие схемы управления:

 

 

Снимем крышку:

Видно, что дискета при загрузке попадает в своеобразный лафет, который опускаясь «насаживает» дискету центром на вал мотора, а головки через отодвинутую шторку прижимаются к магнитному диску. В отличие от жесткого диска движение головок осуществляется ходовым винтом, вращаемым шаговым двигателем. Данная конструкция обеспечивает жесткое позиционирование головки, что позволительно при низкой плотности записи (не сказывается температурное расширение).

Удалена верхняя часть лафета. Виден дополнительный штифт на валу привода диска.

Что бы устранить удар при загрузке дискеты применено демпфирование. Шайба с шестеренкой это масляный демпфер, лафет двигаясь вращает шестеренку, которая оказывает сопротивление вращению из-за вязкой жидкости внутри:

Головка крупным планом. Обратите внимание на устройство ее подвеса, которое обеспечивает плотное прилегание головки к поверхности диска при небольших отклонениях положения.

Двигатель привода диска бесколлекторный, трехфазный. Обратная связь осуществляется посредством датчика Холла, который фиксирует появление магнитного поля в окне при каждом полном повороте диска. Считывание окошечек в дискете производится механическими контактами, в то время как в некоторых моделях используются оптопары.