Основы файловой организации данных, страница 2

Для снижения стоимости винчестерских дисков в расчете не единицу хранения информации необходимо повышать их емкость. Повышение емкости требует уменьшения размера частиц в магнитном покрытии, уменьшения толщины защитного и магнитного слоев, толщины пластин и зазора между диском и магнитными головками, повышения  чувствительности магнитных головок. Уменьшение размеров намагниченного участка определяется размерами частиц в магнитном покрытии диска и имеет предел, начиная которого теряются магнитные свойства намагниченного участка  – участок с ферромагнитного состояния переходит в парамагнитное.  Парамагнитный предел ограничивает достижимый уровень плотности записи. В настоящее время таким пределом считается величина, равная 300 Гбайт/кв. дюйм. Такая высокая плотность записи возможна при переходе от горизонтального способа записи к вертикальному (направление намагничивания перпендикулярно пластине) и применении новых туннельных магниторезистивных головок.

Реально достигнутые в промышленности плотности записи в настоящее время достигают 20 Гбайт/ кв. дюйм (30 Гбайт на 3,5 дюймовую пластину), стоимость в расчете на 1 Мбайт записи составляет  около  цента.

Так как винчестерский диск может содержать несколько пластин, то максимальное количество пластин в жестком диске  определяет максимальную емкость диска. Количество пластин в жестком диске определяется типом интерфейса диска – «винчестеры» со SCSI-интерфейсом способны содержать 10-12 пластин, интерфейс ATA максимально поддерживает  диски с 4 пластинами. Чем меньше пластин (и соответственно магнитных головок), тем дешевле получается винчестерский диск. Поэтому производители жестких дисков с целью уменьшения стоимости (особенно массовых моделей)  стремятся к увеличению плотности записи, чтобы свести количество пластин и магнитных головок к минимуму. Жесткие диски последних поколений для массовых ПК с интерфейсом ATA имеют плотность записи 20-30 Гбайт/пластину. Жесткие диски с интерфейсом SCSCI, для которых приоритетными является надежность и скорость доступа, имеют несколько меньшие емкости – 18 Гбайт/пластину.

Дорожки и секторы. Чтение и запись информации на диск производится только при определенном фиксированном положении головки чтения/записи, поэтому рабочая поверхность диска разбивается на концентрические кольцевые поверхности диска, называемые дорожками. Совокупность дорожек на различных пластинах винчестерского диска, расположенных на одном расстоянии от оси вращения, называется цилиндром. Количество дорожек (цилиндров) на дискете составляет от 40 до 80, на жестком диске количество цилиндров может быть более тысячи. В пределах дорожки информация записывается в блоки фиксированной величины (обычно 512 байт). Такие блоки называются секторами или физическими записями. При операции записи информации или считывания сектор записывается или считывается целиком. На каждой дорожке, как правило, не зависимо от ее расположения относительно оси вращения находится одинаковое количество секторов. Таким образом, рабочая поверхность, номер цилиндра и сектора представляют набор координат в своеобразной системе координат, которые определяют положение на диске блока информации.

Несколько расположенных смежно секторов образуют кластер – единицу хранения информации на диске (не может быть информации меньше чем файл и файл не может занимать места на диске меньше, чем один кластер). Все кластеры в пределах одного диска имеют одинаковый размер.

Интерфейсы винчестерских дисков. В настоящее время для НМД используются интерфейсы ATA и SCSI. Рассмотрим краткие их характеристики.

·  ATA  (Advanced DriveAttachment) – 16-разрядный параллельный интерфейс, который иногда называют интерфейсом IDE (Integrated Drive Electronics). ATA-интерфейс возник вместе в жесткими дисками и первоначально обеспечивал скорость передачи данных 3,3 Мбайт/с. Под управлением ATA-интерфейса первоначально передача данных осуществляется в двух режимах: 1) PIO (Processor Input/Output) -  через МП; 2) DMA (Direct Memory Access) – посредством прямого доступа к памяти. Появившиеся в последнее время новые режимы передачи данных основаны на DMA- способе, так как режим PIO  приводит к излишней нагрузке на МП. Скорость передачи за время существования данного интерфейса многократно удваивалась и в настоящее  время существуют следующие стандарты: