4. Дисковая подсистема в архитектуре ibm pc.

Одной из наиболее важных подсистем компьютера является дисковая подсистема. Основным назначением этой подсистемы является хранение информации - программ и данных.

От эффективности и надежности работы дисковой подсистемы компьютера во многом зависит скорость работы программ и надежность хранения информации. Именно эти факторы, как правило, являются критичными в большинстве случаев использования компьютерной техники, будь то издательские системы или базы данных.

Из чего состоит дисковая подсистема компьютера

Дисковая подсистема включает в себя накопители на жестких и гибких магнитных дисках, а также контроллер диска. Накопители на жестких и гибких магнитных дисках хранят информацию, а контроллер диска предназначен для подключения дисковых накопителей к компьютеру.

В литературе встречаются различные термины для определения накопителей на жестких и гибких магнитных дисках. Накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД) называют жесткими дисками, винчестерами, а также используют аббревиатуру HDD (от названия Hard Disk Drive, что означает "дисковод для жесткого диска"). Накопители на гибких магнитных дисках (НГМД) называют дисководами для флоппи-дисков или используют аббревиатуру FDD (от английского Floppy Disk Drive, что означает "дисковод для флоппи-дисков").

Кроме привычных жестких магнитных дисков и дисководов, в последнее время появилось много новых устройств, которые можно отнести к дисковой подсистеме компьютера, например, устройства накопления информации на оптических и магнитооптических дисках, а также сменные жесткие диски и диски Бернулли.

Что такое контроллер диска

Контроллер диска - это специальное устройство, предназначенное для подключения жестких и гибких дисков к компьютеру. Контроллер выполняет всю работу по обмену данными между компьютером и дисками. Физически контроллер может быть выполнен в виде отдельной платы, вставляемой в слот расширения материнской платы компьютера, или может быть расположен непосредственно на материнской плате. В последнее время получили широкое распространение так называемые платы суперпортов или мультипортов. Суперпорт представляет из себя отдельную плату, вставляемую в слот расширения компьютера и содержащую контроллер дисковода, асинхронный последовательный адаптер, а также параллельный и игровой порты.

Обычно один контроллер диска можно использовать для подключения двух жестких и двух гибких дисков. Без использования дополнительных программных средств операционная система MS-DOS может задействовать два накопителя на жестких дисках и два накопителя на гибких дисках.

Какие бывают типы контроллеров диска

Существует несколько типов контроллеров диска, отличающихся по способу подключения к дисководам, протоколу обмена данными между контроллером и накопителем на магнитных дисках, скоростью передачи данных и другими характеристиками.

Наиболее распространены контроллеры и диски с интерфейсами ST506/412, SCSI, SCSI-II, ESDI и IDE. Контроллеры и диски с интерфейсами ST506/412, SCSI, SCSI-II, ESDI и IDE обладают различными характеристиками. Рассмотрим параметры каждого из этих интерфейсов.

Интерфейс ST506/412

Интерфейс ST506/412 используется преимущественно в компьютерах IBM XT и IBM AT с небольшой емкостью диска - от 20 до 40 мегабайт. Характерным признаком этого интерфейса является подключение жесткого диска к контроллеру при помощи двух плоских кабелей. Один кабель широкий, состоит из 34 жил, второй уже и состоит из 20 жил.

К одному контроллеру может быть подключено два жестких диска. В этом случае используется три кабеля - один широкий с двумя разъемами, и два узких. Каждый жесткий диск подключается к контроллеру отдельным узким кабелем. Широкий кабель только один.

Если ваш жесткий диск подключается к контроллеру таким способом и имеет емкость не более 40 мегабайт, то скорее всего у вас установлен контроллер с интерфейсом ST506/412. В настоящее время данный интерфейс устарел, вместо него используются IDE, ESDI или SCSI.

Интерфейс ESDI

Интерфейс ESDI обычно применяются в компьютерах IBM AT с тактовой частотой больше 16 мегагерц и с процессорами 80286 или 80386. Он обычно используется для подключения жестких дисков емкостью более 100 мегабайт. К одному контроллеру может быть подключено два жестких диска.

Контроллер ESDI подключается к жестким дискам двумя кабелями шириной 34 и 20 жил. Дополнительный признак, по которому можно отличить контроллер ESDI от контроллера ST506/412 - наличие на плате контроллера микросхемы постоянного запоминающего устройства. Эта микросхема, как правило, установлена на панельке.

Низкоуровневое форматирование жесткого диска, подключенного к контроллеру ESDI, должно выполняться с помощью программы, записанной в микросхеме ПЗУ контроллера, как описано в разделе "Как выполнить низкоуровневое форматирование жесткого диска".

Интерфейс SCSI

Интерфейс SCSI (читается "скази"), также как и ESDI, используется для подключения дисков большой емкости к высокопроизводительным компьютерам. Характерная особенность этого интерфейса - использование одного широкого кабеля (50 жил) для подключения всех дисковых накопителей.

При включении питания компьютера, оборудованного SCSI-контроллером, на экран выдается сообщение об инициализации контроллера. В этом сообщении есть слово "SCSI", по которому можно легко идентифицировать контроллеры с данным интерфейсом.

В настояшее время интерфейс SCSI используется не только для подключения жестких дисков. Данный интерфейс применяется для подключения к компьютеру таких устройств, как принтеры, сканеры, диски Бернулли, лазерные диски, перезаписываемые магнитооптические диски и т. д. Использование интерфейса SCSI позволяет подключить к компьютеру до семи дисков объемом 1 Гбайт и более.

Операционная система MS-DOS может задействовать только два накопителя на жестких магнитных дисках. Для использования остальных дисков необходимо использовать специальное программное обеспечение. Благодаря возможности подключения нескольких дисков большой емкости данный интерфейс подходит для использования в сетевых серверах.

Интерфейс SCSI-II

Интерфейс SCSI-II во многом соответствует SCSI, но обладает гораздо более высокой производительностью. Устройства, отвечающие стандарту SCSI-II, совместимы со стандартом SCSI.

Благодаря возможности подключения дисков большой емкости и высокой производительности данный интерфейс подходит для использования в сетевых серверах.

Интерфейс IDE

Интерфейс IDE имеет производительность, сравнимую с ESDI и SCSI. Этот интерфейс используется в большинстве современных компьютеров. Как правило, можно подключить один или два диска, причем, как и в случае контроллера SCSI, используется один широкий кабель. Этот кабель часто подключается непосредственно к разъему, расположенному на материнской плате компьютера.

К достоинствам интерфейса IDE можно отнести легкость подключения жесткого диска IDE к компьютеру и относительно невысокая стоимость.

Какие существуют типы накопителей на гибких дисках

Неотъемлемой частью практически каждого компьютера является накопитель на гибких магнитных дисках - НГМД. Он необходим для загрузки на компьютер программного обеспечения, обмена данными с другими компьютерами, а также для создания на дискетах архивов данных и для резервного копирования ценной информации.

Наиболее распространены на компьютерах типа IBM PC/XT/AT накопители на гибких магнитных дисках диаметром 5,25 и 3,5 дюйма.

Накопители на гибких магнитных дисках диаметром 5,25 дюйма бывают двух основных типов - двойной и высокой плотности. Первые позволяют записать на магнитный диск до 360 Кбайт, а вторые до 1,2 Мбайт информации.

Однако, даже используя дисковод с высокой плотностью записи, вы не сможете записать на любую дискету 1,2 Мбайт информации. Дискеты бывают двух типов - двойной и высокой плотности. Магнитное покрытие дискет с двойной плотностью записи отличается от магнитного покрытия дискет с высокой плотностью.

Дискеты с двойной плотностью записи можно отформатировать стандартными средствами MS-DOS только на 360 Кбайт, даже если вы используете дисковод с высокой плотностью записи.

Воспользовавшись специальными программными средствами, в дисководе с высокой плотностью записи можно отформатировать дискеты с двойной плотностью записи на 800 Кбайт.

Накопители на гибких магнитных дисках диаметром 3,5 дюйма также бывают двух основных типов - двойной и высокой плотности. Первые позволяют записать на магнитный диск 720 Кбайт, а вторые 1,44 Мбайт информации. В последенее время появились также 3,5 дюймовые дисководы сверхвысокой плотности, позволяющий хранить на дискете 2,88 Мбайт информации.

3,5 дюймовые дискеты бывают двух основных типов - двойной и высокой плотности. Дискеты с двойной плотностью записи можно отформатировать только на 720 Кбайт, даже если вы форматируете их в дисководе с высокой плотностью записи. Дискеты с высокой плотностью записи можно отформатировать на емкость 1,44 Мбайт. Кроме того, существуют дискеты сверхвысокой плотности, предназначенные для использования с дисководом сверхвысокой плотности. Они позволяют хранить 2,88 Мбайт.

В следующей таблице представлена таблица соответствия различных типов дискет и дисководов.

Дискеты\дисководы	5,25", DD	5,25", HD	3,5", DD	3,5", HD	3,5", HD2
5,25", DD	360K	360K	-	-	-
5,25", HD	360K	1,2М	-	-	-
3,5", DD	-	-	720К	720К	720К
3,5", HD	-	-	720К	1,44М	1,44М
3,5", HD2	-	-	720К	1,44М	2,88М

Чем отличаются дисководы с двойной и высокой плотностью записи

Дисковод с двойной плотностью записи позволяет разместить на дискете 40 дорожек, а дисковод с высокой плотностью записи - в два раза больше (80 дорожек). Это достигается за счет увеличения плотности записи на дискете. Следует заметить, что 80 дорожек можно разместить только на дискетах со специальным магнитным слоем - дискетах высокой плотности. Магнитный слой дискет двойной плотности позволяет разместить на них не более 40 дорожек.

Ширина дорожек, размечаемых дисководами высокой плотности меньше, чем у дисководов двойной плотности. Поэтому дисководы высокой плотности могут разметить в два раза больше дорожек, чем дисководы двойной плотности.

Из-за недостаточно качественного магнитного слоя, невозможно разметить дискеты двойной плотности на 1,2 Мбайта даже на дисководе высокой плотности. Стандартным образом дискеты двойной плотности можно разметить на дисководе высокой плотности только на 360 Кбайт. Будьте внимательны, из-за различной ширины дрожек, размеченные таким образом дискеты могут не читаться в дисководе двойной плотности.

Если вы размечаете дискеты двойной плотности на 360 Кбайт, то для форматирования желательно использовать дисковод двойной плотности.