Навигация
Метод записи данных на жесткий магнитный диск
43737
знаков
1
таблица
0
изображений
2. Метод записи данных на жесткий магнитный диск
Для записи на ЖМД используются методы ЧМ, модифицированной частотной модуляции (МЧМ) и RLL-метод, при котором каждый байт данных преобразуется в 16-битовый код.
П
ри
методе МЧМ
плотность
записи данных
возрастает
вдвое по сравнению
с методом ЧМ.
Для этого метода
(рис. 14.2), если
записываемый
бит данных
является единицей,
то стоящий
перед ним бит
тактового
импульса не
записывается.
Если записывается
«0»,
а предыдущий
бит был «1»,
то синхросигнал
также не записывается,
как и бит данных.
Но если перед
«0»
стоит бит «0»,
то синхросигнал
записывается.
3. Формат записи информации на жестком магнитном диске
В НЖМД обычно используются форматы данных с фиксированным числом секторов на дорожке (17, 34 или 52) и с объемом данных в одном секторе 512 или 1024 байта. Секторы маркируются магнитным маркером.
Конкретный формат данных определяется внутренней программной конфигурацией ПЭВМ и техническими характеристиками адаптера накопителя. Структура формата (рис. 14.3) подобна структуре, применяемой в НГМД.
Начало каждого сектора обозначается адресным маркером. В начале идентификатора и поля данных записываются байты синхронизации, служащие для синхронизации схемы выделения данных адаптера НЖМД. Идентификатор сектора содержит адрес диска в пакете, представленный кодами номеров цилиндра, головки и сектора. В отличие от НГМД в НЖМД в идентификатор дополнительно вводят байты сравнения и флага. Байт сравнения представляет одинаковое для каждого сектора число, с помощью которого осуществляется правильность считывания идентификатора. Байт флага содержит флаг - указатель состояния дорожки (основная или запасная, исправная или дефектная).
Контрольные байты записываются в поле идентификатора один раз при записи идентификатора сектора, а в поле данных - каждый раз при каждой новой записи данных. Контрольные байты в НЖМД предназначены не только для определения, но и для коррекции ошибок считывания. Наиболее часто используются полиномные корректирующие коды; использование конкретных кодов зависит от схемной реализации адаптера.
Перед использованием НЖМД производится его начальное форматирование - процедура, выполняемая под управлением специальной программы, при работе которой на дисковый пакет записывается служебная информация и проверяется пригодность полей данных.
Пять различных интервалов в НЖМД используются для синхронизации электронных процессов чтения-записи и управления работы электромеханических узлов накопителя.
В результате начального форматирования определяется расположение секторов, и устанавливаются их логические номера. Поскольку скорость вращения диска очень большая, для обеспечения минимального числа оборотов диска при обращении к последовательным секторам, секторы с последовательными номерами размещаются через N физических секторов друг от друга (рис. 14.4).
Кратность расположения секторов задается при форматировании диска. Коэффициенты чередования бывают 6:1, 3:1, и 1:1. Новейшие модели НЖМД используют коэффициенты 1:1, а их контроллеры считывают с диска за одно его обращение информацию с целой дорожки и затем хранят ее в буферной памяти. При запросе из буферной памяти передается информация уже из требуемых секторов.
Каждая дорожка диска разделяется на одинаковое число секторов, поэтому сектора на дорожках, которые находятся ближе к нулевой дорожке, имеют меньший размер. Для записи таких секторов используются магнитные поля большей интенсивности (компенсация записи). Число поверхностей диска (головок), число цилиндров (дорожек) и точка, с которой начинается компенсация записи, являются параметрами для настройки контроллера НЖМД.
Среднее время доступа к информации на НЖМД составляет
tср=tn+0,5/F+tобм , (14.1)
где tn - среднее время позиционирования; F - скорость вращения диска; tобм - время обмена. Время обмена зависит от технических средств контроллера и типа его интерфейса, наличия встроенное буферной кэш-памяти, алгоритма кодирования дисковых данных и коэффициента чередования.
4. Адаптер накопителей на жестких магнитных дисках
В НЖМД используются два вида электронных схем: один для управления магнитными головками, двигателем и дисками; и другой для управления данными. Конструктивно электронное оборудование адаптера НЖМД, также как и адаптера НГМД, может быть размещено или на системной плате ПЭВМ, или на плате модуля расширения совместно с адаптером НГМД.
Типичный адаптер НЖМД выполняет следующие основные функции по командам ЦП: поддерживает требуемый формат данных, размещаемых на дисках; передает данные в режиме ПДП или программного ввода-вывода; осуществляет поиск и проверку требуемых цилиндров; производит переключение головок; обнаруживает и корректирует ошибки в считанных данных; организует последовательность считываемых секторов в соответствии с коэффициентом чередования; генерирует прерывание. Если адаптер использует RLL-метод кодирования, то требуется специальный накопитель, рассчитанный на данный способ кодирования.
На рис. 14.5 приведена обобщенная структура адаптера НЖМД.
Программы управления микропроцессором записываются в ПЗУ. Различные программы предназначены для различных операций обмена. Адаптер НЖМД имеет собственную локальную оперативную память, которая разделяется на рабочую область для микропроцессора и буфер данных для хранения одного сектора. Регистры ввода-вывода предназначены для ввода-вывода данных, сброса и выбора адаптера, записи состояния и типа накопителя, разрешения ПДП и прерывания. Контроллер ПДП управляет обменом данными между адаптером и НЖМД, между адаптером и ОЗУ ПЭВМ.
Команды ЦП подаются на адаптер в режиме программного ввода-вывода в виде блока, включающего код операции, адрес сектора, номера байтов обмена, номер накопителя и др.
Основными командами являются команды чтения, записи, форматирования и позиционирования. Для проверки состояния НЖМД и адаптера служат диагностические команды. Командный блок записывается в локальную память адаптера.
Д
анные
с системной
шины при записи
в НЖМД поступают
в регистры
ввода-вывода
побайтно и
преобразуются
в вид для записи
в секторный
буфер. Под
управлением
контроллера
ПДП или программного
режима ввода-вывода
данные поступают
на сериализатор,
преобразующий
байты в последовательный
код. Кодер кодирует
данные по методу
МЧМ. Одновременно
с преобразованием
данные поступают
на блок контроля
и коррекции.
Затем данные
и контрольные
байты записываются
в НЖМД.
При чтении данных сепаратор отделяет синхроимпульсы, данные декодируются и преобразуются десериализатором в параллельный код. Под управлением контроллера ПДП байты данных помещаются в ОЗУ и через регистры ввода-вывода выдаются на системную шину. Адаптер выдает ЦП параметры выполнения команды.
Недостатком такой структуры адаптера является то, что параметры диска записаны в его ПЗУ, поэтому адаптер может работать только с определенной моделью диска. В других конструкциях НЖМД дисковые параметры хранятся на самом диске и загружаются в адаптер при работе.
Вопросы к лекции
1. Почему среднее время доступа к НГМД и НЖМД зависит от разных величин?
2. Запишите любое двоичное число при помощи метода МЧМ.
3. Нарисуйте подробную схему взаимодействия программных и аппаратных компонент и блоков ПЭВМ при выполнении операций чтения и записи на НЖМД.
________________________________________________________________________________________________
Курс «Периферийные устройства»
(лекции)
-8-
Лекция 15
Накопители на оптических дисках
План
1. Основы оптической записи.
2. Формат записи информации на оптическом диске.
3. Обобщенная структура накопителя на оптических дисках.
1. Основы оптической записи
Методы оптической записи на поверхности подвижного носителя основаны на способности некоторых материалов изменять отражательные свойства на участках, которые подвергались тепловому, магнитному или комбинированному воздействию.
Основой оптического диска служит круглая подложка из полимеров, обладающая механической прочностью. В качестве информационного носителя используются многослойные пленочные структуры. На исходную подложку наносится отражающий слой, затем слой диэлектрика, информационный слой и защитное покрытие.
Первоначально для оптической записи использовалось свойство лазерного луча прожигать отверстия в тонком слое металла (рис. 15.1, а, б). Прожженное отверстие (пит) является оптическим отпечатком, который может быть распознан с помощью лазерного луча считывания меньшей мощности и фотодетектора. В зависимости от интенсивности отраженного луча формируется электрический сигнал, соответствующий наличию или отсутствию отпечатка. Такой способ записи используется для НОД с однократной записью.
Возможность многократной записи обеспечивается при использовании магнитооптических носителей. Под воздействием магнитного поля нагретые участки изменяют состояние намагниченности (рис. 15.1, в, г).Для считывания на поверхность носителя направляется пучок поляризованного света. Намагниченные участки изменяют угол поляризации, по которому и воспринимаются. Стирание информации происходит аналогично записи, однако направление магнитного поля при этом должно быть противоположным.
По способу организации записи-считывания НОД могут быть разделены на три больших класса:
1) постоянные НОД, с которых возможно только считывание информации (CD ROM);
2) НОД с однократной записью и многократным считыванием. Запись на такие НОД может сделать пользователь, но только один раз;
3) НОД, допускающие стирание и многократную перезапись.
Для НОД применяются несколько способов записи: абляционный - путем прожигания отверстий в непрозрачной среде носителя; с помощью локального изменения коэффициента отражения среды; перевод запоминающей среды из кристаллической фазы в аморфную и наоборот; трансформирование магнитного состояния структуры; изменение цвета локальной области. Первые два способа используются при «не стираемой» записи, а остальные - для многократной перезаписи информации на НОД.
Для кодирования информации используются специальные коды, например, Рида - Соломона. Для записи используется метод БВН.
В отличие от НМД оптический диск, имеет всего одну физическую дорожку в форме непрерывной спирали, идущей от внутреннего диаметра к наружному. Но физическая дорожка может быть разбита на несколько логических. Если для НМД возможна запись на разные дорожки, то запись на оптические диски происходит последовательно по спирали.
Все магнитные диски вращаются с постоянным числом оборотов в минуту, т.е. с неизменной угловой скоростью. Оптический диск вращается с переменной угловой скоростью, чтобы обеспечить постоянную линейную скорость при чтении. Чтение внутренних секторов осуществляется с увеличенным, а наружных – с уменьшенным числом оборотов. Поэтому у НОД низкая скорость доступа к данным.
Обычно НОД подсоединяются через параллельные интерфейсы SCSI и IDE.
Похожие работы
... метод доступа с передачей полномочия. Охарактеризовать метод множественного доступа с разделением частоты. Какие существуют варианты использования множественного доступа с разделением во времени? Лекция 5.ЛВС и компоненты ЛВС Компьютерная сеть состоит из трех основных аппаратных компонент и двух программных, которые должны работать согласованно. Для корректной работы устройств в сети их нужно ...
... одним из синонимов научно-технического прогресса. Слово это появилось в начале 60-х годов во французском языке для обозначения автоматизированной обработки информации в обществе. Информатика (от французского information - информация и automatioque -автоматика) - область научно-технической деятельности, занимающаяся исследованием процессов получения, передачи, обработки, хранения, представления ...
... ? 8. Какими программами можно воспользоваться для устранения проблем и ошибок, обнаруженных программой Sandra? Раздел 3. Автономная и комплексная проверка функционирования и диагностика СВТ, АПС и АПК Некоторые из достаточно интеллектуальных средств вычислительной техники, такие как принтеры, плоттеры, могут иметь режимы автономного тестировании. Так, автономный тест принтера запускается без ...
... концентратора, требуется также сетевой кабель, так называемый двужильный провод Ethernet RJ-45 (10BaseT или 100BaseT), который немного больше обычного телефонного кабеля. 3. Создание локальной сети 1. Обнаружение параметров сети. 2. Выбираем параметры настроек. 3. Задание корня DNS-имени ZALMAN. local. 4. Настраиваем IP-адрес и адрес DNS-сервера. 5. Локальные ...
0 комментариев