Характеристики и особенности использования современных носителей информа-ции

1. Классификация современных носителей информации

1.1. Основные типы современных носителей информации.

Носители информации по принципу функционирования делят на электронные, магнитные, оптические и смешанные (например, магнитооптические) носители. Электронные носители представляю собой особые электронные схемы, приспособленные для хранения информации в отсутствие источника питания. В магнитных носителях для хранения информации используется некая поверхность, покрытая материалом, обладающим магнитными свойствами. В оптических носителях для считывания и записи информации используется лазерный луч.

Для того чтобы составить список современных носителей информации каждого из перечисленных выше типов, достаточно заглянуть в прайс-лист любого компьютерного магазина. Рынок современных носителей информации весьма обширен. После того, как дискета перестала быть самым популярным устройством для переноса информации, производители начали борьбу за пользователя, что привело к росту видов носителей информации. Разнообразные устройства с различными интерфейсами, которые появились и продолжают появляться на рынке, вступают в соревнование за обретение статуса нового промышленного стандарта в этой области.

1.2. Магнитные носители информации.

В настоящее время используются 2 вида магнитных носителей: накопители на гибких магнитных дисках (FDD) и накопители на жестких магнитных дисках (HDD). Принцип работы у них одинаков, главным отличием является совмещение у жёстких дисков в одном корпусе устройств для хранения и считывания/записи информации. Для работы с гибкими дисками дискетами требуется дополнительно устройство для считывания и записи.

1.2.1. Накопители на гибких дисках.

Как уже отмечалось выше, для работы с дискетами требуется устройство для считывания и записи дисковод. Основными внутренними элементами дисковода являются дискетная рама, шпиндельный двигатель, блок головок с приводом и плата электроники.

Шпиндельный двигатель плоский многополюсный, с постоянной скоростью вращения 300 об/мин. Двигатель привода блока головок шаговый, с червячной, зубчатой или ленточной передачей.

Для опознания свойств дискеты на плате электроники возле переднего торца дисковода установлено три механических нажимных датчика: два под отверстиями защиты и плотности записи, один за датчиком плотности для определения момента опускания дискеты. Вставляемая в щель дискета попадает внутрь дискетной рамы, где с нее сдвигается защитная шторка, а сама рама при этом снимается со стопора и опускается вниз — металлическое кольцо дискеты при этом ложится на вал шпиндельного двигателя, а нижняя поверхность дискеты на нижнюю головку. Одновременно освобождается верхняя головка, которая под действием пружины прижимается к верхней стороне дискеты. На большинстве дисководов скорость опускания рамы никак не ограничена, из-за чего головки наносят ощутимый удар по поверхностям дискеты, а это сильно сокращает срок их надежной работы. В некоторых моделях предусмотрен замедлитель-микролифт для плавного опускания рамы. Для продления срока службы дискет и головок в дисководах без микролифта рекомендуется при вставлении дискеты придерживать пальцем кнопку дисковода, не давая раме опускаться слишком резко. На валу шпиндельного двигателя имеется кольцо с магнитным замком, который в начале вращения двигателя плотно захватывает кольцо дискеты, одновременно центрируя ее на валу. В большинстве моделей дисководов сигнал от датчика опускания дискеты вызывает кратковременный запуск двигателя с целью ее захвата и центрирования.

Дисковод соединяется с контроллером при помощи 34-пpоводного кабеля, в котором четные провода являются сигнальными, а нечетные общими. Общий вариант интерфейса предусматривает подключение к контроллеру до четырех дисководов, вариант для IBM PC до двух. В общем варианте дисководы подключаются полностью параллельно друг другу, а номер дисковода (0.3) задается перемычками на плате электроники; в варианте для IBM PC оба дисковода имеют номер 1, но подключаются при помощи кабеля, в котором сигналы выбора (провода 10.16) перевернуты между разъемами 2 дисководов. Иногда на разъеме дисковода удаляется контакт 6, играющий в этом случае роль механического ключа. Интерфейс дисковода достаточно прост и включает сигналы выбора устройства (четыре устройства в общем случае, два — в варианте для IBM PC), запуска двигателя, перемещения головок на один шаг, включения записи, считываемые/записываемые данные, а также информационные сигналы от дисковода — начало дорожки, признак установки головок на нулевую (внешнюю) дорожку, сигналы с датчиков и т. п. Вся работа по кодированию информации, поиску дорожек и секторов, синхронизации, коррекции ошибок выполняется контроллером.

Дискета или гибкий диск — компактное низкоскоростное малой ёмкости средство хранение и переноса информации. Различают дискеты двух размеров: 3.5, 5.25, 8 (последние два типа практически вышли из употребления).

Конструктивно дискета представляет собой гибкий диск с магнитным покрытием, заключенный в футляр. Дискета имеет отверстие под шпиль привода, отверстие в футляре для доступа головок записи-чтения (в 3.5 закрыто железной шторкой), вырез или отверстие защиты от записи. Кроме того, 5.25 дискета имеет индексное отверстие, а 3.5 дискета высокой плотности — отверстие указанной плотности (высокая/низкая). 5.25 дискета защищена от записи, если соответствующий вырез закрыт. 3.5 дискета наоборот — если отверстие защиты открыто. В настоящее время практически используются только 3.5 дискеты высокой плотности, но и они в ближайшем будущем выйдут из употребления из-за своей ненадежности, малой ёмкости и низкой скорости.

1.2.2. Накопители на жёстких дисках.

Накопители на жестких дисках объединяют в одном корпусе носитель (носители) и устройство чтения/записи, а также, нередко, и интерфейсную часть, называемую собственно контроллером жесткого диска. Типичной конструкцией жесткого диска является исполнение в виде одного устройства — камеры, внутри которой находится один или более дисковых носителей насаженных на один шпиндель и блок головок чтения/записи с их общим приводящим механизмом. Обычно, рядом с камерой носителей и головок располагаются схемы управления головками, дисками и, часто, интерфейсная часть и/или контроллер. На интерфейсной карте устройства располагается собственно интерфейс дискового устройства, а контроллер с его интерфейсом располагается на самом устройстве. С интерфейсным адаптером схемы накопителя соединяются при помощи комплекта шлейфов.

Информация заносится на концентрические дорожки, равномерно распределенные по всему носителю. В случае большего, чем один диск, числа носителей все дорожки, находящиеся одна под другой, называются цилиндром. Операции чтения/записи производятся подряд над всеми дорожками цилиндра, после чего головки перемещаются на новую позицию.

Герметичная камера предохраняет носители не только от проникновения механических частиц пыли, но и от воздействия электромагнитных полей. Необходимо заметить, что камера не является абсолютно герметичной т.к. соединяется с окружающей атмосферой при помощи специального фильтра, уравнивающего давление внутри и снаружи камеры. Однако, воздух внутри камеры максимально очищен от пыли, т.к. малейшие частички могут привести к порче магнитного покрытия дисков и потере данных и работоспособности устройства.

Диски вращаются постоянно, а скорость вращения носителей довольно высокая (от 4500 до 10 000 об/мин), что обеспечивает высокую скорость чтения/записи. По величине диаметра носителя чаще других производятся 5.25, 3.14, 2.3 дюймовые диски. На диаметр носителей несменных жестких дисков не накладывается никакого ограничения со стороны совместимости и переносимости носителя, за исключением форм-факторов корпуса ПК, поэтому, производители выбирают его согласно собственным соображениям.

В настоящее время, для позиционирования головок чтения/записи, наиболее часто, применяются шаговые и линейные двигатели механизмов позиционирования и механизмы перемещения головок в целом.

В системах с шаговым механизмом и двигателем головки перемещаются на определенную величину, соответствующую расстоянию между дорожками. Дискретность шагов зависит либо от характеристик шагового двигателя, либо задается серво-метками на диске, которые могут иметь магнитную или оптическую природу. Для считывания магнитных меток используется дополнительная серво-головка, а для считывания оптических специальные оптические датчики.

В системах с линейным приводом головки перемещаются электромагнитом, а для определения необходимого положения служат специальные сервисные сигналы, записанные на носитель при его производстве и считываемые при позиционировании головок. Во многих устройствах для серво-сигналов используется целая поверхность и специальная головка или оптический датчик. Такой способ организации серво-данных носит название выделенная запись серво-сигналов. Если серво-сигналы записываются на те же дорожки, что и данные и для них выделяется специальный серво-сектор, а чтение производится теми же головками, что и чтение данных, то такой механизм называется встроенная запись серво-сигналов. Выделенная запись обеспечивает более высокое быстродействие, а встроенная — повышает емкость устройства.

Линейные приводы перемещают головки значительно быстрее, чем шаговые, кроме того, они позволяют производить небольшие радиальные перемещения «внутри» дорожки, давая возможность отследить центр окружности серводорожки. Этим достигается положение головки, наилучшее для считывания с каждой дорожки, что значительно повышает достоверность считываемых данных и исключает необходимость временных затрат на процедуры коррекции. Как правило, все устройства с линейным приводом имеют автоматический механизм парковки головок чтения/записи при отключении питания устройства.