Накопители на сменных носителях

Если технологическому феномену — винчестерам — уделяется много внимания, то приводы флоппи-дисков мы редко замечаем. Как ни парадоксально, эти медленные и малоемкие устройства если и не забыты вовсе, то лишь оттого, что представляют самые распространенные на ПК устройства внешней памяти (УВП).

С 1996 года ниша устройств внешней памяти переноса файлов и резервного копирования данных начала постепенно заполняться накопителями на сменных магнитных дисках (НСМД). Подобные устройства способны хранить большие массивы мультимедиа-информации, что очень важно для пользователей, которые занимаются дизайном, журналистикой или работают в издательстве. В этом случае важно располагать резервной копией материалов, которые часто обновляются. Дискеты для подобных документов заняли бы десятки боксов. Разумней работать с одним картриджем, обладающим высоким ресурсом использования и надежностью.

Современные накопители на сменных дисках (НСД) отличаются большим разнообразием. Они могут работать с гибкими (floppy) и негнущимися жесткими (rigid) носителями, помещенными в твердый прямоугольный контейнер — картридж, либо конверт. Картридж винчестером не назовешь, он должен храниться вне дисковода и призван защитить поверхность носителя от царапин, пыли и прочих механических повреждений. Вместе с тем, он не предохраняет магнитную запись от воздействия электромагнитных полей. В отличии от них, диски комбинированной, т. е. магнитооптической технологии (МО-диски), обладают более высокой надежностью. Если срок хранения информации на магнитных носителях порядка 10 — 20 лет, то МО-диски сохраняют информацию 100 лет.

Существуют две технологии производства НСД — флоптиковая и винчестерная, устройства которых очень похожи. Флоптиковая технология предполагает работу привода с гибким носителем, а винчестерная — с жестким. Традиционный накопитель на гибких магнитных дисках (НГМД) — это типичное флоптиковое устройство.

Между этими технологиями существуют некоторые отличия. В частности, угловая скорость вращения шпиндельного двигателя диска НГМД порядка 400 об/мин. На подобной скорости головка записи/считывания привода не способна создавать аэродинамический момент и «парить» над диском, в силу чего она контактирует с толстым магнитным слоем диска. Этим объясняется, что условия, связанные с наличием в окружающем головку пространстве НГМД слоя пыли, менее жесткие, чем для винчестера.

В винчестерной технологии пакет жестких дисков раскручивается как минимум до скорости 3600 об/мин. Благодаря специальным аэродинамическим элементам легкая головка записи/считывания летит над поверхностью тонкого высококоэрцитивного магнитного покрытия жесткого диска. Это позволяет достичь высокой продольной и поперечной плотности записи информации на диске и способствует повышению внутреннего быстродействия дисковода. Толщина зазора между головкой и диском винчестера составляет микроны. Вот почему поверхность диска должна быть идеально чистой, как и окружающая воздушная среда.

В НГМД головка позиционируется посредством очень медленного шагового двигателя, который поступательно перемещает головки, позволяя позиционировать их на нужных дорожках (треках). Поскольку продольная и поперечная плотность размещения элементов на НГМД невысоки, то механический люфт и перекосы в области контакта головки не мешают точному считыванию информации с диска.

В винчестерной технологии высоких скоростей и сверхмалых расстояний необходимо точно позиционировать головку на узкую дорожку. Такую операцию выполняет следящий сервопривод с контуром обратной связи. Он постоянно держит в «своем поле зрения» положение головки относительно записи на дорожке и мгновенно реагирует на малейшие отклонения гоЛовки в ту или иную сторону.

При необходимости сервосистема позволяет исполнительному устройству накопителя откорректировать положение головки относительно трека. Блок головок приводится в движение не шаговым двигателем, а высокоточным электромеханическим соленоидным приводом. Винчестерная система позиционирования головки на поверхности диска повышает точность позиционирования и уменьшает время доступа к записи на диске.

Большинство современных НСМД — это устройства винчестерной технологии, независимо от того, работают они с гибкими или жесткими дисками.

Модернизированные флоппиподобные дисководы принадлежат к числу устройств не флоптиковой, а именно винчестерной технологии. Для примирения этих технологий шпиндельный двигатель флоппи-дисковода раскручивается до угловой скорости порядка 3000 об/мин. Центробежная сила «прессует» диск, делая его жестким. Благодаря этому поверхность гибкого диска становится ровной и жесткой, что обеспечивает бесконтактный способ считывания информации. Плотность записи, а также ресурс работы головки и диска резко возрастают. В модернизированных флоппиподобных дисководах используется механизм позиционирования головок, устроенный аналогично электромеханизму винчестера.

Рис. 2. Схема флоппи-дисковода

В настоящее время НГМД и дискеты форматом 5,25 дюймов в ПК не используются. Дискета диаметром 3,5 дюйма содержится в жестком пластиковом конверте, который предохраняет дисковые поверхности от механических повреждений, перепадов температур, влаги, пыли и грязи.

Доступ к диску осуществляется через специальное отверстие в металлической заслонке. В левом нижнем углу конверта расположено окошко. Если оно открыто, то дискета защищена от записи. Дискеты, которые поставляются с записанными на них программами, обычно не содержат окна защиты записи.

Флоппи-диски удобно использовать для быстрого хранения небольшого объема важной информации, которую можно со временем удалить, а также для разнообразной работы, связанной с частыми операциями записи и удаления данных.

Поэтому для переноса данных и оперативной работы с различной информацией в конце 90-х годов было разработано множество накопителей на сменных магнитных дисках (гибких и жестких). Удельный вес разработок устройств на жестких дисках значительно превышает НГМД. Это, разумеется, связано с более высокой надежностью жестких дисков.

Накопители на сменных дисках (НСД) трудно систематизировать, поскольку они работают с гибкими и жесткими дисками, на магнитной и оптической основе, бывают внутренними и внешними, с параллельным портом, интерфейсами SCSI, IDE, USB, высокой и средней емкости, миниатюрными и сверхминиатюрными и т. д.

Дисковод Zip не имеет выдающихся показателей, однако информационная емкость его картриджа и быстродействие вполне приемлемы для использования в качестве накопителя для переноса и резервирования данных.

Накопитель Zip был разработан на базе накопителя Bernoulli фирмы Iomega. Он выпускается в виде встраиваемого (внутреннего) IDEи SCSI-модуля, а также в виде автономных устройств, подключаемых к параллельному порту, портам USB и к PCMCIA.

Эти накопители могут хранить до 750 Мбайт данных на картриджах, напоминающих дискету формата 3,5 дюйма, обеспечивают время доступа 29 мс и скорость передачи данных, составляющую 7,5 Мбайт/с при использовании интерфейса USB 2.O.

Аналогичную Zip-технологию бесконтактного метода записи поддерживает другой дисковод — UHC-130 (Ultra High Capacity). Накопитель UHC-130 также содержит аналогичный диску Бернулли механизм, который может работать и по контактной технологии, что делает его более универсальным, чем дисковод Zip. UHC-130 способен работать с флоппи-дискетами как обычный НГМД.

Примером другой интересной технологии флоппилодобных дисководов может служить накопитель LS-120 SuperDisk, продвигаемый на рынок усилиями консорциума в составе Compaq, Matsushita, Kotobuki и Imation. Устройства на базе подобной технологии создаются многими компаниями: QPS, Addonics, O.R. Technology (a:drive, SLS-120) и т. д. Дисковод LS-120 может работать как с обычными 3,5-дюймовыми дискетами, так и с дискетами емкостью 120 и 240 Мбайт.

Дисководы типа Iomega Jaz, SyQuest, Orb работают с жесткими дисками, заключенными в картриджи, которые несовместимы с дискетами НГМД или картриджами флоппиподобных устройств. Накопители Iomega Jaz емкостью 1 и 2 Гбайт могут быть подключены только через интерфейс SCSI, в то время как SyQuest позволяют работать" через параллельный интерфейс, а также ATA IDE.

Принцип действия НСМД имеет очень много общего с НЖМД. В накопителях использованы магниторезистивные головки, а для позиционирования применяется соленоидный двигатель. Скорость вращения шпиндельного двигателя составляет 5400 об/мин, время доступа колеблется в пределах от 10 до 12 мс, а скорость записи — от 5,4 Мбайт/с до 40 Мбайт/с.