111111 / Тех. Средства / зачет №1 / Тех[1].Средства - Ответы

(1) Запись

При записи и создаётся внешнее магнитное поле, которое действует на магнитный слой и ориентирует магнитные поля доменов (область, где только один вектор магнитной направленности материала) в соответствии направлении силовых линий внешнего магнитного поля. После прекращения воздействия поля на поверхности остаются зоноостаточные намагниченности. Изменения направления тока записи вызывает соответствующие изменение направления магнитного тока в сердечнике головки и приводит к появлению на головке носителя зон с противоположным ориентиром магнитных диполей. Таким образом, на диске сохраняется информация под действием Магнитного поля.

• Чтение

При чтении с диска считывающая головка проходит над намагниченной областью, под действием остаточного магнитного поля в ней возникает электрическая сила. Изменение направления ЭДС в течении некоторого времени отождествляется двойной единицей, не изменение ЭДС отождествляется нулём.

2. Организация дисковой памяти

Жёсткие диски называются устройствами с прямым доступом Благодаря разбиению на дорожки и сектора, в любой момент времени можно обратиться к любой части диска для чтения или записи.

Дорожки – круговая последовательность битов записи за один оборот.

Сектор – участок фиксированной длинны. Сектор содержит 512 байт.

Перед дорожкой устанавливается preambe , после данных – код с исправлением ошибок. Между секторами – межсекторный интервал.

Цилиндр - совокупность дорожек расположенных на одном расстоянии от центра.

CHS – цилиндр, головка, сектор.

LBA – los block addressiny

(3) Материалы для HDD. Типы рабочих слоёв.

Носителями информации в винчестере являются 1 или несколько алюминиевых (стеклянных) дисков с магнитным слоем, размещённом на шпинделе.

Сначала диски изготавливали из алюминия, но по мере возрастания требований (ёмкости) стали изготавливать из стекла или керамики. Керамические диски более прочные и менее восприимчивы к колебанию температуры. Почти не изменяют размер при нагревании и охлаждении.

Типы рабочих слоёв:

• Оксидный – предусматривает собой полимерное покрытие с наполнителем из оксида железа.

• На основе тонких плёнок – имеет меньшую толщину и более прочен, а качество его поверхности гораздо лучше.

Головки чтения и записи

За всю историю развития жёстких дисков было придумано 4 вида головок.

1)Ферритовая – сердечник выполнен из спрессованного оксида железа. М.П. возникает при прохождении электрического тока, они универсальные.

2) С металлом в зазоре – Суть этого изобретения в том, что оно напыляет магнитный сплав для повышения магнитной индукции, в рабочем зазоре.

Т.е увеличивается магнитная сила, увеличивается скорость записи и чтения.

3)Тонкоплёночная – Технология похожа на технологию производства микросхем. На подложку фотолиграфическим способом наносится тонкий слой (плёнки), будущие фрагменты головки , которая в результате лёгкой и миниатюрной .Очень высокая плотность записи. Чем меньше головка тем больше плотность.

4)Магнитно-рзистовая – Лучшая на сегодняшний день. Принцип работы основан на том, что при считывании данных реактивное сопротивление обмотки головки оказывается различным , при прохождении над участками с различным значением остаточной намагниченности. В отличие от предыдущих типов, конструкция МР головки включает дополнительную обмотку, через которую протекает постоянный измерительный ток. По мере продвижения над поверхностью носителя изменяется сопротивление обмотки и соответственно падение напряжения в ней. Т.О. МР головки представляют собой резистовый датчик магнитного поля , а не генератор ЭДС , как предыдущие типы, т.е. такая головка может работать только на считывании информации , а для записи используется дополнительная тонкоплёночная головка.

(4) Интерфейс – коммутационное устройство или протокол обмена , позволяющий одному устройству взаимодействовать с другими и устанавливать соответствие между выходом одного и входом другого.

Основная функция – передача данных из системы в накопитель и обратно.

Типы винчей

От типа интерфейса будет зависеть с какой скоростью будут передаваться данные.

IDE – официальное название АТА – АТ Attelhment

Главное достоинство дешевизна и быстродействие.

SATA – Serial ATA – пропускная способность 150 мб\сек, последовательный, устойчив к помехам.

5. Основная идея RAID-массива

На протяжении многих лет разным людям приходила мысль сделать чтобы устр-во ввод/вывод тоже работали параллельно. И вот в 1988г Паттерсон Гибсон и Катс в своей статье предложили 6 разных типов организации дисков, которые могли использ. Для увеличения производит. И Надежности. На сегодняшний день сущ 9 уровней RAID массивов; кроме того есть возможность комбинировать некоторые из них.

Основная идея RAID состоит в следующем: Несколько дисков объединенных вместе могут не только увеличить объём накопителя, но и повысить надёжность хранения и скорость передачи данных. Программное обеспечение воспринимает RAID-массив, как 1 большой диск

(6) RAID 0 & 1

RAID 0 представляет собой виртуальный диск разделённый на полосы и зоны по несколько секторов.

Последовательно записывает полосы по кругу – это называется разметкой. Лучше работает с большими запросами. Если полос при запросе больше чем дисков в RAID-массиве, то некоторые диски получают по нескольку запросов. Задача контроллера в том чтоб разделить запрос данным образом, а потом записать и воспроизвести правильно. Нет выигрыша в производительности, если данные считываются по 1 сектору за раз.

Низкая надёжность, если сломался хоть 1 диск, то теряются все данные.

RAID 1 – дублирует все диски при записи , каждая полоса записывается дважды. При считывании используется любая из двух копий. Увеличенное количество диодов считывания. Производительность как у RAID 0 . Но При считывании в 2 раза выше. Если ломается один из дисков то в место него заполняется его же копия.(100% над-ть)

(7) RAID 2 и 3

RAID 2 – Имеет дело со словами. Для каждого слова по алгоритму Хэмминга Вычисляется значение коректируещего кода ЕСС, закодированные слова разбиваются на биты, биты последовательно записываются на диски.

Требования RAID2 - синхронизация по вращению и позиции рычага и вращения.

Общая производительность не зависит от размера запроса и возрастает при увеличении количества дисков в массиве. При утрате одного из дисков в проблем не возникает, то есть это означает потерю всего 1 бита в 1 слове и легко восстанавливается кодом Хэмминга.

Недостатки – Большая нагрузка на контролёр, необходимость синхронизации.

RAID 3 – упрощённая версия RAID 2. Здесь для каждого слова вычисляется 1 бит чётности м записывается на диске чётности . Диски также должны быть синхронизированы. Если происходит сбой на диске, бит чётности обеспечивает исправление однобитной ошибки т.к. позиция непрерывности бита известна. Если сбой на диске, то контроллер выдаёт информацию, что все биты, равны «0» . Если в слове возникает ошибка, то бит чётности с диска, на котором произошла ошибка, должен быть равен 1 , следовательно, он исправлен.

(8) RAID 4 и 5

RAID 4 и 5 – Работает с полосами секторов как RAID 0 и 1. Не требует синхронизирующих дисков. У RAID 4 имеется специальный диск чётности, который записывает полосы чётности, если происходит сбой, то утраченные данные могут восстановиться с диска чётности. А в RAID 5 диски чётности распространены равномерно.