Класифікація носіїв інформації

Носій інформації — матеріальний предмет, на якому (або в якому) можливо розмістити інформацію і згодом передати її в оперативну пам'ять комп'ютера.

Типи цифрових носіїв інформації

Магнітні носії:

• стримери (магнітна стрічка)

• флопі-диски

• вінчестери (HDD)

• zip-диски

• D-VHS

Магнітооптичні системи:

• Магнітооптичний диск (Mini Disk)

Оптичний запис:

• CD

• DVD

• Blue-Ray DVD

• HD-DVD

Flash-пам'ять:

• Флеш-пам'ять

Фізичні носії:

• Перфокарти

• Перфострічки

Принципи роботи накопичувачів на жорстких дисках

У накопичувачах на жорстких дисках дані записуються і прочитуються універсальними головками читання/запису з поверхні магнітних дисків, що обертаються, розбитих на доріжки і сектори (512 байт кожен).

Мал. 10.1. Вид накопичувача на жорстких дисках із знятою верхньою кришкою

У накопичувачах звичайно встановлюється декілька дисків, і дані записуються на обох сторонах кожного з них. У більшості накопичувачів є щонайменше два або три диски (що дозволяє виконувати запис на чотирьох або шести сторонах), але існують також пристрої, що містять до 11 і більш дисків. Однотипні (однаково розташовані) доріжки на всіх сторонах дисків об'єднуються в циліндр. Для кожної сторони диска передбачена своя доріжка читання/запису, але при цьому всі головки змонтовані на загальному стержні, або стійці. Тому головки не можуть переміщатися незалежно один від одного і рухаються тільки синхронно.

Жорсткі диски обертаються набагато швидше, ніж гнучкі. Частота їх обертання навіть в більшості перших моделей складала 3 600 об/хв (тобто в 10 разів більше, ніж в накопичувачі на гнучких дисках) і до останнього часу була майже стандартом для жорстких дисків. Але в даний час частота обертання жорстких дисків зросла. Наприклад, в портативному комп'ютері Toshiba диск об'ємом 3,3 Гбайт обертається з частотою 4 852 об/хв, але вже існують моделі з частотами 5 400, 5 600, 6 400, 7 200, 10 000 і навіть 15 000 об/хв. Швидкість роботи того або іншого жорсткого диска залежить від частоти його обертання, швидкості переміщення системи головок і кількості секторів на доріжці.

При нормальній роботі жорсткого диска головки читання/записи не торкаються (і не повинні торкатися!) дисків. Але при виключенні живлення і зупинці дисків вони опускаються на поверхню. Під час роботи пристрою між головкою і поверхнею диска, що обертається, утворюється дуже малий повітряний зазор (повітряна подушка). Якщо в цей зазор потрапить порошинка або відбудеться струс, головка "зіткнеться" з диском, що обертається "на повному ходу". Якщо удар буде достатньо сильним, відбудеться поломка головки. Наслідки цього можуть бути різними — від втрати декількох байтів даних до виходу з ладу всього накопичувача. Тому в більшості накопичувачів поверхні магнітних дисків легують і покривають спеціальними мастилами, що дозволяє пристроям витримувати щоденні "зльоти" і "приземлення" головок, а також серйозніші потрясіння.

Мал. 10.2. Доріжки і сектори накопичувача на жорстких дисках

Оскільки пакети магнітних дисків містяться в щільно закритих корпусах і їх ремонт не передбачений, густина доріжок на них дуже висока — до 30 000 і більш на дюйм. Блоки HDA (Head Disk Assembly — блок головок і дисків) збирають в спеціальних цехах, в умовах практично повної стерильності. Обслуговуванням HDA займаються лічені фірми, тому ремонт або заміна яких-небудь деталей усередині герметичного блоку HDA обходиться дуже дорого. Вам доведеться змиритися з думкою, що рано чи пізно накопичувач вийде з ладу, і питання тільки в тому, коли це відбудеться і чи встигнете ви зберегти свої дані.

Розкривати накопичувач на жорстких дисках в "домашніх умовах" не рекомендується. Деякі виробники накопичувачів конструктивно виконують їх таким чином, що при розкритті обривається захисна стрічка. Розкривши самостійно накопичувач, ви тим самим розриваєте цю захисну стрічку і позбавляєтеся гарантійних зобов'язань виробника.

Основні вузли накопичувачів на жорстких дисках

Існує багато різних типів накопичувачів на жорстких дисках, але практично всі вони складаються з одних і тих же основних вузлів. Конструкції цих вузлів і якість використовуваних матеріалів можуть бути різними, але основні їх робочі характеристики і принципи функціонування однакові. До основних елементів конструкції типового накопичувача на жорсткому диску відносяться наступні:

• диски;

• головки читання/запису;

• механізм приводу головок;

• двигун приводу дисків;

• друкована плата з схемами управління;

• кабелі і роз'єми;

• елементи конфігурації (перемички і перемикачі).

Диски, двигун приводу дисків, головки і механізм приводу головок звичайно розміщуються в герметичному корпусі, який називається HDA (Head Disk Assembly — блок головок і дисків). Звичайно цей блок розглядається як єдиний вузол; його майже ніколи не розкривають. Інші вузли, що не входять в блок HDA (друкована плата, лицьова панель, елементи конфігурації і монтажні деталі) є знімними.

Механізми приводу головок

Мабуть, ще важливішою деталлю накопичувача, ніж самі головки, є механізм, який встановлює їх в потрібне положення і називається приводом головок. Саме з його допомогою головки переміщаються від центру до країв диска і встановлюються на заданий циліндр. Існує багато конструкцій механізмів приводу головок, але їх можна розділити на два основні типи:

• з кроковим двигуном;

• з рухомою котушкою.

Тип приводу багато в чому визначає швидкодію і надійність накопичувача, достовірність прочитування даних, його температурну стабільність, чутливість до вибору робочого положення і вібрацій. Скажемо відразу, що накопичувачі з приводами на основі крокових двигунів набагато менш надійні, ніж пристрої з приводами від рухомих котушок. Привід — найважливіша деталь накопичувача. У табл. 10.4 приведені два типи приводу головок накопичувача на жорстких дисках і показана залежність характеристик пристрою від конкретного типу приводу.

Отже, у накопичувачів з приводом на основі крокового двигуна середня швидкість доступу до даних достатньо низька (тобто великий час доступу), вони чутливі до коливань температури і вибору робочого положення під час операцій читання і записи, в них не здійснюється автоматична парковка головок (тобто переміщення їх на безпечну "посадочну смугу" при виключенні живлення). Крім того, звично один або двічі в рік їх доводиться переформатувати, щоб привести реальне розташування зон запису у відповідність з розміткою заголовків секторів. Цілком очевидно, що накопичувачі з приводом головок від крокових двигунів в усіх відношеннях поступаються пристроям, в яких використовуються приводи з рухомими котушками.

Таблиця 10.4. Залежність характеристик накопичувачів від типу приводу

Характеристика	Привід з кроковим двигуном	Привід з рухомою котушкою
Час доступу до даних	Велике	Мале
Стабільність температури	Низька (дуже!)	Висока
Чутливість до вибору робітника	Постійна	Відсутній
положення
Автоматична парковка головок	Виконується (не завжди)	Виконується
Профілактичне обслуговування	Періодичне переформатування	Не потрібен
Загальна надійність (відносна)	Низька	Висока

У накопичувачах на гнучких дисках для переміщення головок використовується привід з кроковим двигуном. Його параметрів (у тому числі і точність) виявляється цілком достатньо для дисководів цього типу, оскільки густина доріжок запису на гнучких дисках значно нижче (135 доріжок на дюйм), ніж в накопичувачах на жорстких дисках (більше 5 000 доріжок на дюйм). У більшості накопичувачів, що випускаються сьогодні, встановлюються приводи з рухомими котушками.