Устройство жесткого диска.Первый ж/д появился на IBM PCI-X, который наряду с шиной ISA обеспечивали коммерческий успех. Объём ж/д – 10 Мбайт.
Принципы работы как у магнитофонов: информация считывалась при движении намагниченного участка на ж/д относительно считывающей головки ( проводника катушки индуктивности). При вращении дисков головка наводит переменный электрический ток (при чтении) и постоянный (при записи).
Сейчас в накопителях применяются магнитно-резистивные головки, в которых между катушками индуктивности стоят резисторы, изменяющие своё сопротивление в зависимости от напряжённости магнитного поля, что позволяет более точно считывать информацию. Сами диски – алюминиевые. Пластины – с тонким слоев магнитного материала. Используют обычно окись хлора, который является носителем информации. Диск находится в гермоблоке.
При подаче питания диск сильно раскручивается. При этом головки находятся у шпинделя регистра ( это то, на что мы надеваем диск) в так называемой безопасной зоне. После выхода диска на номинальную скорость вращения головка выходит из безопасной зоны и плавает над поверхностью диска, поддерживаемая потоком диска от вращающихся потоков. Расстояние между ж/д и головкой – несколько микронов, при этом головка никогда не касается ж/д => отсутствует физический контакт => отсутствуют износ головки и диска, что продлевает срок службы.
Гермоблок.
В гермоблоке находится блок железных дисков, блок головок, предварительный усилитель считываемого сигнала. С Гермоблока считывается электронный сигнал, поступающий на блок электроники. (???)
Блок электроники в зависимости от фирмы-производителя содержит много блоков различного назначения. Во всех есть блок цифровой обработки, интерфейсный блок, ПЗУ, буферная память, управляющий блок.
Блок цифровой обработки сигнала выделяет информацию из считываемого аналогового сигнала. Аналоговый сигнал подвергается обработке с целью очистки от нежелательных компонентов, таких как шум и электрические наводки. После обработки происходит декодирование сигнала – извлечение цифровой информации. Существуют разные методы в зависимости от ж/д: PRML ( Partial Response Maximum Likelihood) – максимальное правдоподобие при исполненном отклике. Оно заключается в сравнении принятого сигнала с образцами, из которых выбирают наиболее похожие (критерии похожести разные: форма, какие-то иные характеристики…).
Блок ПЗУ хранит идентификационную информацию ж/д – модель, ёмкость, геометрию, управляющие программы для блока цифровой обработки сигнала и блока управления. Блок управления преобразует принятые от управляющего контроллера или выдаваемые собственным блоком информационные электронные сигналы, позиционирование головок, коммутации информационных потоков с разлчных боков и прочее.
Интерфейсный блок – для сопряжения электроники ж/д с остальной системой. Виды: ATA (IDE) , SCSI
Буферная память – для выравнивания разности скоростей интерфейсной части и накопителя. Её увеличение ведёт к увеличению скорости работы накопителя, поскольку используется быстродействующая статическая память.
Интерфейс ATA (ранее называлась IDE) разрабатывался в 1989 в отличии от существующих тогда интерфейсов SCSI и ST-412. Вся управляющая электроника находилась на самом накопителе, также там была команды обработки для проводников..
Интерфейс – сток проводников, по которому определяются сигналы данных и управления.
В отличии от шины интерфейс включает в себя ПО и железо.
Интерфейс – шина 16 бит, 8 регистров, которые занимают пространство 8 адресов. Каждый канал АТА может быть подключен для двух устройств: master и Slave, сконфигурированных соответствующим образом.
Одновременно на канале может работать только одно устройство. Адресация данных не ж/д осуществляется при помощи двух схем: CHS ( Cylinder Head Sector), LBA (Logical Block Address). Адресация CAS – 3хмерная; нужный сектор на ж/д ищется по схеме: сначала блок головок устанавливает позицию на требуемую дорожку - cylinder, выбирается требуемая головка head для передачи данных, затем читается требуемый sector.
Данная схема адресации использовалась до 1995 года, после перестала удовлетворять ёмкостным требованиям по организации самого ж/д. Следовательно, адресация LBA преодолела ограничения и позволила адресовать все 128 Гбайт дискового пространства.
Для АТА накопителя стандартными являются 2 режима работы:
1) PIO – Programmable Input Output; 2) DMA – Director Memory Access.
PIO – при наполнении ж/д. Действия:
• Считывает Из регистра статус состояния накопителя: занят (такое – при позиционировании процесса с первой дорожки на последнего, что занимает 10 милисекунд; ошибка устройства (обычно – внутренняя ошибка накопителя, например данные считываемые с ошибкой), готов (с накопителем можно работать в данный момент времени). Может считываться N раз, пока не будет считано «готов»; • Записывается адрес сектора CHS или LBA трансляции в соответствующие регистры контроллера; • Посылают в регистры command соответствующую команду ( чтение / запись / идентификация); • Посылает / считывает из регистра Data данные; • Считывает из регистра статус состояния устройства. Если с ошибкой - цикл повторяется.
Интерфейс SCSI.
Использовался на серверах, сейчас уже везде. Похож на DMA в АТА, но SCSI может работать на только ж/д, а с любым устройством, на котором осуществляется данный интерфейс.
Интерфейс IEEE – 1394
Придумали другое название: FireWire. Для подключения внешних высокоскоростных устройств к ПК в тех случаях, когда не хватает производительности шины USB. Сокращение исла проводников делает соединение боле надёжным по сравнению с внешним интерфейсом SCSI.
| 
