ناقل اطلاعات الکترونیکی نوری مغناطیسی. انواع حامل های اطلاعات ، طبقه بندی و مشخصات آنها. ابعاد و قابلیت های HDD مدرن

ضبط مغناطیسی

ضبط مغناطیسی دیجیتالی روی مواد حساس به مغناطیسی ساخته شده است ، که شامل برخی از انواع اکسیدهای آهن ، نیکل ، کبالت ، ترکیبات نادر خاکی با کبالت ، مغناطوپلاستیک و مغناطیس با پیوند پلاستیک و لاستیک ، مواد مغناطیسی میکروپودر است. بسته به محتوای اکسیدهای آهن ، رنگ ماده مغناطیسی می تواند یک رنگ مشخص قهوه ای تیره داشته باشد. روکش مغناطیسی بسیار نازک است (چند میکرومتر) و هرچه نازک تر باشد ، کیفیت ضبط مغناطیسی بالاتر است. این پوشش روی یک بستر غیر مغناطیسی اعمال می شود ، که از پلاستیک های مختلفی برای نوار مغناطیسی و فلاپی دیسک ها و محافل آلومینیومی یا شیشه ای برای درایوهای سخت استفاده می کند. اندازه (فاکتورهای فرم) هارد دیسک (به آن هارد دیسک ها نیز گفته می شود): 3.5 اینچ (شکل 1.9 در سمت چپ) ، 2.5 اینچ (برای لپ تاپ ها ، شکل 1.9 در سمت راست) ،) ، 1 اینچ ("میکرودریو" - برای تجهیزات عکاسی ، رایانه های شخصی جیبی ، آی پاد ، و غیره).

شکل. 1.9 وینچستر 3.5 اینچی سامسونگ SpinPoint T133 (400 گیگابایت ، 3 پلاتر ، سمت چپ) و 2.5 اینچی وینچستر سامسونگ SpinPoint M60 (120 گیگابایت ، 1 پلات ، راست)

برای افزایش ظرفیت هارد دیسکها ، توصیه می شود تعداد سطوح و هدهای مغناطیسی را افزایش ندهید (این باعث افزایش نویز در هنگام کار ، گرمایش و درصد خطاها هنگام نوشتن و خواندن داده ها می شود) بلکه از اندازه ذرات فرومغناطیسی کاسته می شود. به عنوان مثال ، سامسونگ درایوهایی با ظرفیت 400 گیگابایت (شکل 1.19 در سمت چپ) را برای دسک تاپ و سرورها و ظرفیت 120 گیگابایت برای لپ تاپ ها (شکل 1.19 در سمت راست) ، با استفاده از سرهای TMR مغناطیسی مبتنی بر فناوری Tunneling Magneto Resistanse (TMR) ایجاد کرده است. ...

پوشش دیسک ها شامل بسیاری از حوزه های مغناطیسی بسیار ریز است - مناطق مغناطیسی یکنواخت ، که با لایه های انتقال نازک (مرزهای دامنه) از مناطق مجاور جدا می شوند. در شکل 1.10 توزیع ناقلهای القایی مغناطیسی اتمها در حوزه فرومغناطیس را نشان می دهد. با کاهش اندازه فرومغناطیس ، ارتعاشات حرارتی مولکول ها منجر به از دست دادن خود به خود جهت گیری دامنه ها می شود ؛ از یک بستر ضد فرومغناطیسی برای کاهش این اثر استفاده می شود. در یک ضد قطب مغناطیسی ، لحظات مغناطیسی اتمهای همسایه به صورت ضد قطبی هدایت می شوند ، به طور کلی لحظه مغناطیسی هر منطقه صفر است. حداکثر ظرفیت عملی یک صفحه (3.5 اینچ) با جهت گیری طولی دامنه ها (شکل 1.11 سمت چپ) 150-200 گیگابایت است.

تراکم ضبط بالاتر با ترتیب عرضی دامنه ها فراهم می شود (شکل 1.10 و 1.11 در سمت راست). اولین دیسک های سخت (دیسک های سخت) با استفاده از ضبط عمود در سال 2005 ایجاد شدند.
(شکل 1.22). فناوری ذخیره سازی جهانی Hitachi قصد دارد ظرفیت درایوهای 3.5 اینچی را به 1TB (1TB \u003d 1000GB) افزایش دهد.

شکل. 1.10 توزیع بردارهای القایی مغناطیسی در حوزه فرومغناطیس

شکل. 1.11 طرح ضبط طولی (چپ) و عرضی (راست) بر روی دیسک مغناطیسی: A - لایه فرومغناطیسی ، B - بستر ضد فرومغناطیسی ، C - سر الکترومغناطیسی. ...

تحت تأثیر یک میدان مغناطیسی خارجی ، میدان های مغناطیسی ذاتی حوزه ها مطابق با جهت خطوط میدان مغناطیسی جهت گیری می شوند. پس از قطع تأثیر میدان بیرونی ، مناطقی از آهنربایی باقیمانده روی سطح دامنه تشکیل می شود - اطلاعات مربوط به میدان مغناطیسی در حال کار روی دیسک ذخیره می شود. تغییر در جهت جریان نوشتن باعث تغییر متناسب در جهت شار مغناطیسی در هسته سر می شود که منجر به ظهور در سطح حامل مناطقی با مغناطش مخالف می شود (شکل 1.13).

شکل. 1.12 Winchester Momentos 5400.3 (2.5 اینچ ، 160 GB ، سرعت چرخش درایو 5400 دور در دقیقه) با ضبط عمود تولید شده توسط Seagate

شکل. 1.13 تغییر جهت شار مغناطیسی در سیم پیچ سر خواندن / نوشتن

هنگامی که دیسک در برابر شکاف مغناطیسی می چرخد \u200b\u200b، چنین مناطقی در هنگام خواندن ، یک نیروی الکتروموتور (مثلاً) را در آن القا می کند. تغییر در جهت emf برای یک دوره زمانی مشخص ، با یک باینری مشخص می شود ، و عدم وجود این تغییر - با صفر. مدت زمان مشخص شده واحد کمی گفته می شود.

برای ضبط صحیح اطلاعات ، قالب بندی اولیه لازم است - تقسیم منطقی دیسک به آهنگ ها و بخش ها (شکل 1.14 در سمت چپ) با استفاده از برچسب هایی که به یافتن موقعیت های ضبط لازم کمک می کنند. دسترسی سریع به هر قسمت از سطح فلاپی یا هارد دیسک با چرخاندن آن و حرکت دادن سر خواندن / نوشتن مغناطیسی در امتداد شعاع دیسک فراهم می شود (شکل 1.14 در سمت راست).

شکل. 1.14 آهنگ ها و بخش های یک دیسک مغناطیسی (سمت چپ) و سازمان دسترسی مستقیم به اطلاعات (سمت راست)

به دلیل چرخش سریع دیسک ، تاخیر هنگام حرکت از یک نقطه از هر قسمت از دور دیسک به قسمت دیگر اندک است. سرعت چرخش یک فلاپی دیسک (فلاپی دیسک) 300-360 دور در دقیقه ، دیسک های سخت 5400 و 7200 دور در دقیقه است.

دیسک های مغناطیسی به عنوان حامل های داده با دسترسی مستقیم طبقه بندی می شوند ، زیرا می توانید مستقیماً به بخشی از داده های ضبط شده دسترسی پیدا کنید (شکل 1.24). سطح دیسک به حلقه های متحدالمرکز تقسیم می شود - آهنگ های ضبط (شکل 1.24) ، از لبه بیرونی شروع می شود. در فلاپی دیسک ها (3.5 "، 1.44 مگابایت) تعداد آهنگ ها 80 است و در هارد دیسک ها از چند صد تا چند هزار متغیر است. آهنگ ها توسط یک عدد مشخص می شوند (آهنگ بیرونی دارای عدد صفر است) حلقه یک آهنگ به بخش ها تقسیم می شود (معمولاً 17-18) به نام بخشها (شکل 1.24) به عنوان استاندارد ، اندازه ی 512 بایت اتخاذ شده است. سکتورها در یک مسیر به شماره هایی اختصاص داده می شوند که از 0 شروع می شود. بخش با عدد صفر در هر آهنگ برای شناسایی اطلاعات در حال نوشتن محفوظ است و نه برای ذخیره کردن داده ها کوچکترین ناحیه دیسک که سیستم عامل در هنگام اختصاص فضای لازم برای نوشتن پرونده فعالیت می کند ، خوشه ای نامیده می شود. این شامل چندین بخش است. یک هارد دیسک (هارد دیسک) معمولاً یک بسته (مونتاژ) از چند دیسک است (شکل 1.19 سمت چپ) طرفین دیسک ها مشخص می شوند. اعداد ، از صفر (سمت بالا) شروع می شود. کلیه آهنگهایی که به طور همزمان در زیر سر خواندن / نوشتن قرار دارند ، یک استوانه خوانده می شوند. دو طرف دیسک به مرکز آهنگ های سمت پایین جبران می شود.

در سال 2002-2003 ، انتقال از رابط دیسک موازی EIDE ، یا ATA (PATA) به سریال (Serial ATA 1.0 ، SATA) آغاز شد و اولین درایوها با این رابط ، کارتهای کنترلر PCI و چیپستها با کنترلگرهای SATA یکپارچه منتشر شدند. از آن زمان ، هارد دیسک ها و درایوهای نوری با این رابط به طور فزاینده ای جایگزین دستگاه های PATA می شوند. در سال 2006 ، کاهش شدید تولید درایوهای سخت ATA پیش بینی شده است. نسل بعدی سریال ATA II شامل هشت ویژگی جدید از جمله الگوریتم بهینه سازی Native Command Queaching (NCQ) و حداکثر 3 گیگابیت بر ثانیه (300 مگابایت در ثانیه) است که در بسیاری از مدل ها موجود است. نمونه این هارد درایوهای Samsung SATA 3Gb / s است که در شکل نشان داده شده است. 1.19 ، که همچنین با یک رابط موازی Ultra ATA / 100 برای سازگاری با رایانه های قدیمی موجود است. براساس نتایج آزمایش توسط مجله سخت و نرم ، بهترین عملکرد در سال 2005 توسط دیسک های 3.5 اینچی سامسونگ SpinPoint P120S (250 و 200 گیگابایت ، 2 پلاتتر) با رابط SATA 3 Gb / s و پشتیبانی از فناوری NCQ و هزینه 0/5 در گیگابایت نشان داده شده است.

ضبط نوری

هنگام ضبط اطلاعات بر روی دیسک های نوری ، نواحی متناوب (سکته مغزی ، گودال ها) با خواص انعکاسی مختلف روی آن ایجاد می شود. دودویی یکی از دیسک ها به عنوان مرزی بین مناطقی است که نور را به خوبی و ضعیف منعکس می کنند ، و صفر دودویی را به عنوان مناطقی با همان بازتاب بازتاب می دهند. هنگامی که بخش های دیسک با پرتو لیزر نیمه هادی روشن می شوند و نور منعکس شده ضبط می شود ، اطلاعات خوانده می شوند. هنگام رمزگذاری 1 بایت (8 بیت) اطلاعات ، 14 بیت به اضافه 3 بیت ادغام در دیسک ضبط می شوند . واحد اطلاعات اصلی یک فریم (Frame) شامل 24 بایت کدگذاری شده یا 588 بیت (24 * (14 + 3) + 180 بیت برای تصحیح خطا) است. فریم های روی دیسک بخش ها و بلوک ها را تشکیل می دهند. این بخش شامل 3234 بایت کدگذاری شده (2352 بایت اطلاعاتی و 882 تصحیح خطا و کنترل بایت) است. چنین سازماندهی ضبط داده ها بر روی CD-ROM و استفاده از الگوریتم های تصحیح خطا امکان اطمینان از خواندن با کیفیت بالا از اطلاعات را با ضریب خطای 10-10 بیت در بیت فراهم می کند. مطابق با استانداردهای پذیرفته شده ، سطح دیسک به سه ناحیه تقسیم می شود (شکل 1.15):

· سرب را وارد کنید - ناحیه به شکل حلقه به عرض 4 میلی متر ، نزدیک به مرکز دیسک. خواندن اطلاعات از دیسک دقیقاً از فهرست ورودی شروع می شود ، که شامل جدول مطالب (جدول مطالب - TOC) ، آدرس سوابق ، تعداد عنوان ها ، کل زمان ضبط (حجم) ، نام دیسک (برچسب دیسک) است.

· منطقه اصلی داده ها ، یا سیستم پرونده ای (زنگ 33 میلی متر عرض).

دایرکتوری خروجی (سرب بیرون) با علامت پایان دیسک.

شکل. 1.15 سازمان داده CD-ROM

سکته ها در امتداد یک مسیر مارپیچ قرار گرفته اند ، فاصله بین چرخش های مجاور آن 1.6 میکرومتر است که مربوط به چگالی 16000 چرخش در اینچ (625 چرخش در میلی متر) است. طول خطوط در طول آهنگ ضبط از 0.8 تا 3.3 میکرومتر ، ظرفیت دیسک 4.72 اینچ 700 مگابایت است. چگالی ضبط بالاتر توسط فرمت DVD (Digital Versatle Disk) تهیه شده است ، که استاندارد آن در سال 1995 به تصویب رسیده است. پارامترهای عناصر سطح کار CD-ROM و DVD (دیسک دیسک دیجیتال دیسک) در شکل نشان داده شده است. 1.16 دیسک های یک طرفه و دو طرفه با ضبط یک و دو لایه از هر طرف وجود دارند و ظرفیت آنها به 17 گیگابایت می رسد.

با افزایش تعداد لایه ها (به زودی تا 4) و افزایش تراکم ضبط با نوشتن داده و خواندن با پرتو لیزر با طول موج کوتاهتر (نه تابش قرمز ، بلکه آبی-بنفش) می توان ظرفیت دیسک را افزایش داد. اکنون آماده سازی ها برای تولید انبوه دیسک ها در قالب های جدید در حال نهایی شدن است: پرتوی آبی (پرتوی آبی به دلیل خاصیت رنگی مشخص شده) از Sony و HD DVD (DVD با چگالی بالا - "DVD با چگالی بالا") از شرکت توشیبا. تفاوت های موجود بین قالب ها است. با توجه به محافظت بیشتر از قالب Blue Ray ، بدون توجه به ناراحتی آن در مصرف کنندگان ، از طرف شرکت های فیلم پشتیبانی می شود. برعکس ، DVD DVD با فرمت DVD موجود سازگار است. درایوهای رایانه ای در اواخر سال 2005 منتشر شد پرتوی آبی یکی از اولین مدل های Pioneetr BDR-101A می تواند دیسک های تک لایه BD-R (ضبط دیسک پرتوی آبی) و دیسک های BD-RE (قابل پخش دیسک قابل بازگرداندن) را با ظرفیت 25 گیگابایت (دو لایه - 50 گیگابایت) بخواند و بنویسد. و دیسک های BD-ROM با لایه تک و دوتایی را خوانده و می تواند دیسک های DVD ± R (شامل دو لایه) و DVD ± RW را بخواند و بنویسد.

شکل. 1.16 عناصر سطح کار دیسک های CD-ROM و DVD

دیسک های جمع و جور با استفاده از میله های فلزی (که دارای 10،000 چرخه خواندن داده بدون خطا هستند) و با ضبط لیزر (سوزاندن) یک CD-R ، DVD-R (قابل ضبط) یا CD-RW ، DVD ساخته می شوند. RW (قابل نوشتن) دیسک CD-R با یک لایه مخصوص گرما با رنگ و همچنین یک لایه از طلا روکش می شود. هنگامی که اطلاعات بر روی دیسک نوشته می شود ، پرتو لیزر لایه طلا و لایه رنگ را گرم می کند و باعث واکنش شیمیایی می شود که رنگ ناحیه دیسک را تغییر داده و بازتاب آن را کاهش می دهد. یک لایه رنگ و یک لایه بازتابنده طلا در زیر به دیسک های CD-R رنگ طلایی مایل به سبز می دهد. نوشتن بر روی دیسک های CD-RW (رنگ تیره تر) با استفاده از ترکیبی از فناوری های CD-R و تغییر فاز دو مرحله انجام می شود. پرتو لیزر نواحی جداگانه از پوشش دیسک را با دقت بالایی ذوب می کند ؛ در هنگام خنک شدن ، آنها یا در حالت بلوری (با بازتاب بالاتر) یا در حالت آمورف (با بازتاب کمتر) قرار می گیرند. این حداقل بازنویسی 1000 برابر را قادر می سازد.

دیسک های فلاپی: اصل کار ، مشخصات ، اجزای اصلی. درایوهای دیسک سخت: فاکتورهای فرم ، اصل کارکرد ، انواع ، خصوصیات اصلی ، حالتهای عملکرد. پیکربندی و قالب بندی دیسک های مغناطیسی. تجهیزات تعمیر و نگهداری دیسک های مغناطیسی سخت. ساختار منطقی و قالب دیسک های مغناطیسی نوری و جمع و جور. CD-R (RW) ، DVD-R (RW) ، درایوهای ZIP: اصل کار ، اجزای اصلی ، مشخصات فنی. درایوهای مغناطیسی ، نوری ، فلش درایو. بررسی مدلهای اصلی مدرن.

دانش آموز باید بداند:

اصل عامل و اجزای اصلی درایو FDD؛

ویژگی ها و حالت های عملکرد هارد دیسک.

اصل عملکرد دیسک های مغناطیسی نوری و فشرده؛

قالب های دیسک نوری و مغناطیسی؛

دانش آموز باید بتواند:

ضبط اطلاعات در رسانه های مختلف؛

از نرم افزار تعمیر و نگهداری دیسک سخت استفاده کنید.

مشخصات اصلی درایوها را تعیین کنید.

اهداف درس:

برای آشنایی دانشجویان با مؤلفه های اصلی ذخیره اطلاعات.

انواع رسانه های ذخیره سازی و ویژگی های آنها را مطالعه کنید.

آموزش فرهنگ اطلاعاتی دانش آموزان ، توجه ، دقت ، نظم ، پشتکار.

رشد علایق شناختی ، مهارتهای خودکنترلی ، امکان یادداشت برداری.

دوره درس:

بخش نظری.

ذخیره داده ها در رسانه مغناطیسی

تقریباً تمام رایانه های شخصی اطلاعات را در رسانه هایی که از اصول مغناطیسی یا نوری استفاده می کنند ، ذخیره می کنند. ذخیره مغناطیسی داده های باینری را به ذرات فلزی کوچک و مغناطیسی که بر روی دیسک یا نوار مسطح "الگوبرداری شده" هدایت می کنند. این "الگوی" مغناطیسی را می توان در یک جریان داده دودویی رمزگشایی کرد.

رسانه مغناطیسی - درایوهای سخت و فلاپی - مبتنی بر الکترومغناطیس هستند. ذات آن در این واقعیت نهفته است که هنگامی که جریان الکتریکی از یک هادی عبور می کند ، یک میدان مغناطیسی در اطراف آن شکل می گیرد (شکل 1). این زمینه بر روی ماده فرومغناطیسی که در آن به دام افتاده عمل می کند. هنگامی که جهت جریان فعلی تغییر می کند ، قطبیت میدان مغناطیسی نیز تغییر می کند. پدیده الکترومغناطیس در موتورهای الکتریکی برای تولید نیروهایی که روی آهنرباهای مستقر در شافت چرخان سوار می شوند ، استفاده می شود.

با این حال ، اثر متضاد نیز وجود دارد: یک جریان الکتریکی در یک هادی ایجاد می شود که در معرض میدان مغناطیسی متناوب قرار دارد. هنگامی که قطبیت میدان مغناطیسی تغییر می کند ، جهت جریان الکتریکی نیز تغییر می کند (شکل 2).

سر خواندن / نوشتن در هر درایو دیسک شامل یک هسته فرومغناطیسی U شکل و یک سیم پیچ (سیم پیچ) در اطراف آن است که از طریق آن می توان جریان الکتریکی را جریان داد. هنگامی که یک جریان از طریق سیم پیچ عبور می کند ، یک میدان مغناطیسی در هسته (مدار مغناطیسی) سر ایجاد می شود (شکل 3). هنگامی که جهت گردش جریان روشن می شود ، قطبیت میدان مغناطیسی نیز تغییر می کند. در اصل ، سرها الکترومغناطیسی هستند که قطب قطعه آنها با برگشت دادن جهت جریان الکتریکی منتقل شده ، می تواند خیلی سریع تغییر کند.

شکل. 1. هنگام عبور جریان از طریق یک هادی ، یک میدان مغناطیسی در اطراف آن تشکیل می شود

شکل. 2. هنگام حرکت یک هادی در یک میدان مغناطیسی ، یک جریان الکتریکی در آن ایجاد می شود

شکل. 3. سر خواندن / نوشتن

میدان مغناطیسی موجود در هسته تا حدی به دلیل وجود شکاف "اره شده توسط" در پایه نامه U پخش می شود و اگر فرومغناطیسی دیگر (لایه کار حامل) در نزدیکی شکاف قرار داشته باشد ، میدان مغناطیسی در آن بومی سازی می شود ، زیرا چنین موادی مقاومت مغناطیسی کمتری نسبت به هوا دارند. ... شار مغناطیسی که از شکاف عبور می کند از طریق حامل بسته می شود ، که منجر به قطبی شدن ذرات مغناطیسی آن (حوزه ها) در جهت عملکرد میدان می شود. جهت میدان و به تبع آن مغناطش باقیمانده حامل به قطب بودن میدان الکتریکی در سیم پیچ سر بستگی دارد.

دیسک های مغناطیسی قابل انعطاف معمولاً روی لوسان ساخته می شوند و دیسک های سخت روی یک بستر آلومینیومی یا شیشه ای ساخته می شوند که روی آن لایه ای از ماده فرومغناطیسی اعمال می شود. لایه کار به طور عمده از اکسید آهن با مواد افزودنی مختلف تشکیل شده است. زمینه های مغناطیسی ایجاد شده توسط دامنه های فردی بر روی دیسک تمیز به طور تصادفی جهت گیری شده و هر دو منطقه طولانی (ماکروسکوپی) سطح دیسک را به طور متقابل جبران می کنند ، بنابراین مغناطیسی باقیمانده آن صفر است.

اگر بخشی از سطح دیسک در معرض میدان مغناطیسی قرار گیرد ، زیرا نزدیک به شکاف سر قرار دارد ، دامنه ها در یک جهت خاص قرار گرفته و میدان مغناطیسی آنها دیگر یکدیگر را لغو نمی کنند. در نتیجه ، مغناطیسی باقیمانده در این منطقه ظاهر می شود که متعاقباً قابل شناسایی است. از نظر علمی می توانیم بگوییم: شار مغناطیسی باقیمانده که توسط ناحیه معینی از سطح دیسک ایجاد می شود غیرزو می شود.

طرح های سر را بخوانید و بنویسید

با توسعه فن آوری دیسک درایو ، طراحی سر خواندن و نوشتن نیز بهبود یافته است. اولین سرها هسته های زخم (الکترومغناطیس) بودند. طبق استانداردهای مدرن ، ابعاد آنها بسیار زیاد بود ، و چگالی ضبط بسیار کم بود. با گذشت سالها ، طراحی سر از اولین سرهای اصلی فریت گرفته تا انواع مدرن فاصله زیادی داشته است.

متداول ترین سرها از چهار نوع زیر است:

ü فریت؛

ü با فلز در شکاف (MIG)؛

film فیلم نازک (TF)؛

ü مغناطیسی (MR)؛

magn مغناطیسی غول پیکر (GMR).

· سر فریت

سرهای فریت کلاسیک برای اولین بار در درایو IBM وینچستر 30-30 استفاده شد. هسته های آنها بر اساس فریت فشرده (بر اساس اکسید آهن) ساخته می شوند. میدان مغناطیسی در شکاف زمانی اتفاق می افتد که یک جریان الکتریکی از طریق سیم پیچ جریان می یابد. به نوبه خود ، با تغییر در قدرت میدان مغناطیسی در نزدیکی شکاف سیم پیچ ، یک نیروی الکترومغناطیسی القا می شود. بنابراین ، سر همه کاره است ، یعنی می تواند برای نوشتن و خواندن استفاده شود. ابعاد و وزن سرهای فریتی از اندازه فیلم های باریک بزرگتر است. بنابراین ، برای جلوگیری از تماس ناخواسته آنها با سطوح دیسک ها ، لازم است که فاصله ایجاد شود.

در طول وجود سرهای فریتی ، طراحی اصلی (یکپارچه) آنها به طور قابل توجهی بهبود یافته است. به طور خاص ، به اصطلاح سرهای شیشه ای فریت (کامپوزیت) ایجاد شده اند که یک هسته فریت کوچک از آن در بدنه سرامیکی نصب شده است. عرض هسته و شکاف مغناطیسی چنین سرها کوچکتر است و این باعث افزایش تراکم آهنگ های ضبط می شود. علاوه بر این ، حساسیت آنها به تداخل مغناطیسی خارجی کاهش می یابد.

· سر با فلز در شکاف

سرهای Metal-In-Gap (MIG) نتیجه پیشرفت در طراحی سر فریت کامپوزیت است. در چنین سرهایی شکاف مغناطیسی واقع در قسمت پشتی هسته از فلز پر می شود. در نتیجه ، گرایش مواد هسته به اشباع مغناطیسی به میزان قابل توجهی کاهش می یابد ، که باعث می شود القای مغناطیسی در شکاف کاری افزایش یابد و به همین دلیل ، با چگالی بالاتر به دیسک بنویسید. علاوه بر این ، شیب میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط سر با فلز در شکاف بیشتر است ، به این معنی که نواحی مغناطیسی با مرزهای برجسته تر روی سطح دیسک ایجاد می شوند (عرض مناطق تغییر علامت کاهش می یابد).

این سرها امکان استفاده از رسانه هایی را با فشار اجباری بالا و یک لایه کار با فیلم های نازک فراهم می کنند. با کاهش وزن کلی و بهبود طرح ، چنین سرهایی می توانند نزدیک به سطح حامل قرار گیرند.

در این شکاف دو نوع سر با فلز وجود دارد: یک طرفه و دو طرفه (یعنی با شکاف های یک و دو فلزی). در سرهای یک طرفه ، یک لایه آلیاژ مغناطیسی فقط در شکاف پشت (غیر کار) و در سرهای دو طرفه ، در هر دو قرار دارد. لایه فلزی توسط رسوب خلاء اعمال می شود. القای اشباع یک آلیاژ مغناطیسی تقریباً دو برابر فریت است ، که همانطور که قبلاً نیز اشاره شد ، امکان ضبط بر روی رسانه هایی را با نیروی اجباری بالا ، که در درایوهای با ظرفیت بالا استفاده می شود ، فراهم می کند. سران دو جانبه از این نظر بهتر از سران یک جانبه هستند.

· سر فیلم های نازک

سرهای نازک فیلم (TF) با استفاده از تقریباً همان فناوری مدارهای مجتمع تولید می شوند ، یعنی توسط فتولیتوگرافی. چندین هزار سر را می توان در یک بستر به طور همزمان چاپ کرد که منجر به وزن کم و سبک می شود.

شکاف کار در سر فیلم های نازک بسیار باریک می شود و عرض آن در طول فرآیند تولید با ساخت لایه های اضافی از آلیاژ آلومینیوم غیر مغناطیسی تنظیم می شود. آلومینیوم شکاف کار را کاملاً پر کرده و در صورت تماس تصادفی با دیسک ، آن را به خوبی از آسیب (لبه تراشیدن لبه) محافظت می کند. هسته این هسته از یک آلیاژ آهن و نیکل ساخته شده است ، که القاء اشباع آن 2-4 برابر بیشتر از فریت است.

نواحی مغناطش باریک ایجاد شده توسط سرهای نازک فیلم بر روی سطح دیسک ، مرزهایی کاملاً مشخص دارند که باعث می شود چگالی ضبط بسیار بالایی حاصل شود. با توجه به وزن سبک و ابعاد کوچک سرها ، می توان فاصله بین آنها و سطوح دیسک ها را در مقایسه با سرهای فریت و MIG به میزان قابل توجهی کاهش داد: در برخی از درایوها ، مقدار آن از 0.05 میکرون تجاوز نمی کند. در نتیجه ، اولاً ، مغناطش باقیمانده مناطق سطح حامل افزایش می یابد و ثانیا دامنه سیگنال افزایش می یابد و نسبت سیگنال به نویز در حالت بازخوانی بهبود می یابد ، که در نهایت بر قابلیت اطمینان ضبط و خواندن داده تأثیر می گذارد.

امروزه از سرهای فیلم نازک در اکثر درایوهای پرمصرف استفاده می شود ، به خصوص در مدل های کوچک ، عملاً سرها را با فلز در شکاف جابجا می کنند. طراحی و مشخصات آنها به طور مداوم در حال پیشرفت است ، اما به احتمال زیاد در آینده نزدیک توسط سر مغناطیسی کاشته می شوند.

· سر مغناطیسی

سرهای مغناطیسی (MR) نسبتاً اخیر هستند. آنها توسط IBM توسعه یافته و امکان دستیابی به بالاترین مقادیر چگالی ضبط و سرعت دستگاههای ذخیره را دارند. سرهای مغناطیسی برای اولین بار در سال 1991 در هارد IBM 1 GB (3.5 ") نصب شدند.

همه سرها ردیاب هستند ، یعنی تغییرات در مناطق مغناطیس را ثبت می کند و آنها را به سیگنال های الکتریکی تبدیل می کند که می توانند به عنوان داده تفسیر شوند. با وجود این ، ضبط مغناطیسی یک مشکل وجود دارد: هرچه دامنه های مغناطیسی رسانه کاهش می یابد ، سطح سیگنال سر کاهش می یابد و احتمال اشتباه نویز برای یک سیگنال "واقعی" وجود دارد. برای حل این مشکل ، داشتن یک سر خواندن موثر است که با اطمینان بیشتر می تواند وجود سیگنال را تعیین کند.

سرهای مغناطیسی نسبت به انواع دیگر سرها گران تر و پیچیده تر هستند ، زیرا عناصر اضافی در طراحی آنها وجود دارد و فرایند فن آوری شامل چندین مرحله دیگر است. موارد زیر تفاوت اصلی بین سرهای مغناطیسی و سرهای معمولی است:

v باید سیمهای اضافی به آنها وصل شود تا جریان اندازه گیری را به سنسور مقاومت بکشاند.

v 4-6 ماسک اضافی (فوتوماسک) در فرآیند تولید استفاده می شود.

v به دلیل حساسیت بالایی که دارند ، سرهای مغناطیس پذیر بیشتر در معرض میدان مغناطیسی خارجی هستند ، بنابراین باید با دقت محافظت شوند.

در تمام سرهایی که قبلاً در نظر گرفته شده بود ، همان شکاف "در روند نوشتن و خواندن" کار می کرد و در سر مغناطیسی دو مورد وجود دارد - هر کدام برای عملکرد خاص خود. هنگام طراحی سر با یک شکاف کاری ، در انتخاب عرض آن ، یک معامله وجود دارد. واقعیت این است که برای بهبود پارامترهای سر در حالت بازخوانی ، لازم است از عرض شکاف (برای افزایش وضوح) کاسته شود و در هنگام ضبط ، شکاف باید گسترده تر باشد ، زیرا شار مغناطیسی به عمق بیشتری به لایه کار نفوذ می کند ("آهنربایی" آن را در کل ضخامت) در سرهای مغناطیسی با دو شکاف ، هر یک از آنها می توانند از عرض بهینه برخوردار باشند. ویژگی دیگر سرهای مورد بررسی این است که قسمت ضبط آنها (فیلم نازک) آهنگ های وسیع تری را نسبت به عملکرد واحد خواندن (مغناطیسی) ایجاد می کند. در این حالت ، سر خوانده شده تداخل مغناطیسی کمتری را از مسیرهای مجاور "جمع می کند".

· سر مغناطیسی غول پیکر

در سال 1997 ، IBM نوع جدیدی از مغناطیسی با حساسیت بسیار بیشتر را اعلام کرد. آنها به عنوان سرهای غول پیکر مغناطیس (GMR) نامگذاری شدند. آنها این اسم را براساس تأثیر استفاده شده (اگرچه از نظر اندازه اندازه کوچکتر از سرهای مغناطیسی استاندارد بودند) گرفتند. اثر GMR در سال 1988 در بلورهای مستقر در یک میدان مغناطیسی بسیار قوی کشف شد (تقریباً 1000 برابر میدان مغناطیسی مورد استفاده در درایوهای دیسک سخت).

روش های رمزگذاری داده ها

داده های مغناطیسی به صورت آنالوگ ذخیره می شوند. در همان زمان ، داده ها به صورت دیجیتالی ارائه می شوند ، زیرا این یک توالی صفر و مواردی است. هنگام انجام ضبط ، اطلاعات دیجیتال که به سر مغناطیسی می رسند دامنه های مغناطیسی قطب مربوطه را روی دیسک ایجاد می کنند. اگر یک سیگنال مثبت هنگام ضبط به سر برسد ، حوزه های مغناطیسی از یک جهت قطبی می شوند و در صورت منفی ، در جهت مخالف. هنگامی که قطبیت سیگنال ضبط شده تغییر می کند ، قطبیت حوزه های مغناطیسی نیز تغییر می کند.

اگر در حین پخش ، سر گروهی از حوزه های مغناطیسی با همان قطبیت را ثبت کند ، هیچ سیگنال ایجاد نمی کند. لیزینگ فقط هنگامی اتفاق می افتد که سر تغییر قطبیت را تشخیص دهد. این لحظات واژگونی قطبی معکوس نشانه نامیده می شود. هر تغییر علامت باعث می شود که سر خوانده شده یک پالس ولتاژ منتشر کند. این پالس هایی است که دستگاه هنگام خواندن داده ها ثبت می کند. اما در این حالت ، سر خوانده شده سیگنالی را تولید می کند که دقیقاً آن چیزی نیست که نوشته شده است. در حقیقت ، مجموعه ای از تکانه ها را ایجاد می کند ، که هر یک از آنها با لحظه تغییر علامت مطابقت دارد.

برای قرار دادن بهینه پالس ها در سیگنال ضبط ، داده های خام خام از طریق دستگاه مخصوصی به نام رمزگذار / رمزگشایی منتقل می شوند. این دستگاه داده های باینری را به سیگنال های الکتریکی تبدیل می کند که برای قرار گرفتن مناطق معکوس نشانه در مسیر ضبط بهینه شده اند. در هنگام خواندن ، رمزگذار / رمزگشایی تحول معکوس را انجام می دهد: دنباله ای از داده های باینری را از سیگنال بازسازی می کند. با گذشت سالها روشهای مختلف رمزگذاری داده ها توسعه یافته است که هدف اصلی توسعه دهندگان دستیابی به حداکثر کارایی و قابلیت اطمینان اطلاعات ضبط و خواندن است.

هنگام کار با داده های دیجیتال ، هماهنگ سازی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. هنگام خواندن یا نوشتن ، تعیین دقیق لحظه تغییر هر علامت بسیار مهم است. اگر هماهنگی وجود نداشته باشد ، می توان لحظه تغییر علامت را به صورت نادرست تعیین کرد و در نتیجه از بین رفتن یا تحریف اجتناب ناپذیر اطلاعات حاصل می شود. برای جلوگیری از این امر ، عملکرد دستگاه های انتقال دهنده و گیرنده باید کاملاً همزمان انجام شود. برای حل این مشکل دو روش وجود دارد. ابتدا با انتقال یک سیگنال همگام سازی ویژه (یا سیگنال همگام سازی) از طریق کانال ارتباطی جداگانه ، عملکرد دو دستگاه را همزمان کنید. ثانیاً ، سیگنال همگام سازی را با سیگنال داده ترکیب کرده و آنها را از طریق همان کانال منتقل کنید. این جوهر اکثر روشهای رمزگذاری داده است.

اگرچه بسیاری از متنوع ترین روش ها توسعه یافته اند ، امروزه در واقع فقط از سه نوع آنها استفاده می شود:

mod مدولاسیون فرکانس (FM)؛

mod مدولاسیون فرکانس اصلاح شده (MFM)؛

ü رمزگذاری با محدودیت طول میدان ضبط (RLL).

مدولاسیون فرکانس (FM)

روش برنامه نویسی FM (فرکانس مدولاسیون) قبل از دیگران توسعه داده شد و هنگام ضبط به دیسک های فلاپی تک تراکم (تراکم منفرد) در رایانه های اولیه استفاده شد. ظرفیت این فلاپی های یک طرفه تنها 80 کیلوبایت بود. در دهه 1970 ، ضبط FM در بسیاری از دستگاه ها مورد استفاده قرار گرفت ، اما اکنون کاملاً رها شده است.

مدولاسیون فرکانس اصلاح شده (MFM)

هدف اصلی توسعه دهندگان روش MFM (تعدیل فرکانس اصلاح شده - تعدیل فرکانس اصلاح شده) کاهش تعداد مناطق تغییر علامت برای ضبط همان مقدار داده در مقایسه با کدگذاری FM و بر این اساس افزایش ظرفیت بالقوه شرکت مخابراتی بود. با این روش ضبط ، تعداد مناطق تغییر علامت که فقط برای هماهنگ سازی استفاده می شوند کاهش می یابد. انتقال همزمان همگام سازی فقط در ابتدای سلول هایی با یک بیت داده صفر نوشته می شود و تنها در صورتی که از قبل به بیت صفر انجام شود. در همه موارد دیگر ، منطقه تغییر علائم همگام سازی تشکیل نمی شود. با توجه به چنین کاهش در تعداد مناطق تغییر علامت با همان تراکم مجاز قرارگیری آنها در دیسک ، ظرفیت اطلاعات در مقایسه با ضبط با روش FM دوبرابر می شود.

به همین دلیل است که دیسک های MFM اغلب به عنوان دیسک های با چگالی مضاعف شناخته می شوند. از آنجا که با روش ضبط در نظر گرفته شده ، به همان تعداد مناطق در حال تغییر علائم ، دو برابر داده های "مفید" نسبت به رمزگذاری FM ، سرعت خواندن و نوشتن اطلاعات به رسانه نیز دو برابر می شود.

ضبط رمزگذاری محدود شده با فیلد زمینه (RLL)

تاکنون محبوب ترین روش رمزگذاری Run Run Limited (RLL) است. این امکان را به شما می دهد تا یک و نیم برابر بیشتر از زمان ضبط با استفاده از روش MFM و سه برابر بیشتر از زمان رمزگذاری FM روی دیسک قرار دهید. هنگام استفاده از این روش ، بیت های منفرد رمزگذاری نمی شوند ، بلکه کل گروه ها ، در نتیجه سکانس های خاصی از مناطق تغییر علامت ایجاد می شوند.

روش RLL توسط IBM توسعه داده شد و برای اولین بار در درایوهای دیسک در ماشین های بزرگ استفاده شد. در اواخر دهه 1980 ، در دیسک های سخت PC مورد استفاده قرار گرفت و امروزه تقریباً در تمام رایانه های شخصی استفاده می شود.

اندازه گیری ظرفیت ذخیره سازی

در دسامبر سال 1998 ، کمیسیون بین المللی الکتروتکنیک (IEC) ، یک استاندارد استاندارد سازی الکترونیکی ، یک سیستم از نام ها و نمادهای واحد را برای استفاده در پردازش داده ها و ارتباطات به عنوان یک استاندارد رسمی معرفی کرد. تا همین اواخر با استفاده همزمان از سیستم های اندازه گیری اعشاری و باینری ، یک مگابایت می تواند برابر با 1 میلیون بایت (106) و 1،048،576 بایت (220) باشد. خلاصه های استاندارد واحدهای مورد استفاده برای اندازه گیری ظرفیت دستگاه های مغناطیسی و سایر وسایل ذخیره سازی در جدول آورده شده است. 1

طبق استاندارد جدید ، 1 MiB (mebibyte) شامل 220 (1،048،576) بایت ، و 1 مگابایت (مگابایت) شامل 106 (1000،000) بایت است. متأسفانه ، هیچ روش کلی برای پذیرش تمایز چندگانه دودویی از واحدهای اعشاری وجود ندارد. به عبارت دیگر ، مخفف انگلیسی MB (یا M) می تواند هر دو میلیون بایت و مگابایت باشد.

به طور معمول ، ظرفیت های ذخیره سازی در واحدهای باینری اندازه گیری می شوند ، اما ظرفیت ذخیره سازی هم به صورت اعشاری و هم باینری است که اغلب منجر به سردرگمی می شود. توجه داشته باشید که در نسخه انگلیسی ، بیت ها و بایت ها (Bytes) در مورد حرف اول تفاوت دارند (می تواند کوچک یا بزرگ باشد). به عنوان مثال ، هنگام مراجعه به میلیون ها بیت ، از حروف کوچک "b" استفاده می شود ، در نتیجه واحد اندازه گیری برای میلیون بیت در ثانیه مگابیت بر ثانیه است ، در حالی که MBps به معنی میلیون بایت در ثانیه است.

هارد دیسک چیست

ضروری ترین و در عین حال اسرارآمیزترین مؤلفه کامپیوتر هارد دیسک است. همانطور که می دانید برای ذخیره سازی داده ها طراحی شده است و عواقب عدم موفقیت آن اغلب فاجعه بار است. برای عملکرد صحیح یا نوسازی رایانه ، باید یک ایده خوب از آنچه در آن است - هارد دیسک داشته باشید.

عناصر اصلی ذخیره سازی چندین صفحه شیشه ای دور آلومینیومی یا غیر کریستالی است. برخلاف دیسک های فلاپی (فلاپی دیسک ها) ، آنها نمی توانند خم شوند. از این رو نام هارد دیسک ظاهر شد (شکل 4). در اکثر دستگاه ها ، آنها غیر قابل جابجایی هستند ، بنابراین بعضی اوقات چنین درایوهای ثابت (دیسک ثابت) خوانده می شوند. همچنین درایوهای قابل جابجایی مانند دستگاه های Iomega Zip و Jaz نیز وجود دارند.

آخرین دستاوردها

در تقریباً 20 سالی که از زمان تبدیل شدن دیسک های سخت به عنوان اجزای رایانه رایانه های شخصی می گذرد ، می گذرد ، پارامترهای آنها بطور اساسی تغییر کرده است. برای توضیح برخی از روند پیشرفت هارد دیسک ها ، روشن ترین واقعیت ها در اینجا آمده است.

حداکثر ظرفیت درایوهای 5.25 اینچی از 10 مگابایت (1982) به 180 گیگابایت و بیشتر برای درایوهای 3/5 اینچی با ارتفاع متوسط \u200b\u200bافزایش یافته است (Seagate Barracuda 180). ظرفیت درایوهای 2.5 اینچی با قد کمتر از 12.5 میلی متر ، که در رایانه های لپ تاپ استفاده می شود ، به 32 گیگابایت (IBM Travelstar 32GH) رسیده است. هارد دیسک های کمتر از 10 گیگابایت به سختی در رایانه های رومیزی مدرن استفاده می شوند.

نرخ انتقال داده از 85-102 KB / s در IBM XT (1983) به سریعترین سیستم ها (یوزپلنگ Seagate 73LP) به IBM XT (1983) به 51.15 مگابایت در ثانیه افزایش یافته است.

میانگین زمان جستجو (یعنی زمان تنظیم سر در مسیر مورد نظر) از 85 ms در رایانه IBM XT (1983) به 4.2 ms در یکی از سریعترین درایوهای دیسک موجود امروز (Seagate Cheetah X15) کاهش یافته است.

در سال 1982 ، درایو 10 مگابایتی بیش از 1500 دلار (150 دلار برای هر مگابایت) هزینه داشت. در حال حاضر هزینه هارد درایوها به نیم درصد در هر مگابایت کاهش یافته است.

شکل. 4. نمای هارد دیسک با درپوش بالای آن برداشته شده

هارد دیسک ها چقدر کار می کنند

در هارد دیسک ها داده ها توسط سرهای خواندن / نوشتن جهانی از سطح چرخش دیسک های مغناطیسی که به مسیرها و بخش ها تقسیم می شوند (همانطور که در شکل نشان داده شده است) تقسیم می شوند. پنج

درایوها معمولاً دارای چندین دیسک هستند و داده ها در هر دو طرف نوشته شده است. اکثر درایوها حداقل دو یا سه دیسک دارند (امکان ضبط از چهار یا شش ضلع) ، اما همچنین دستگاه هایی با حداکثر 11 یا بیشتر دیسک وجود دارد. آهنگ هایی از همان نوع (به طور مساوی) در همه طرف دیسک ها در یک استوانه ترکیب شده اند (شکل 6). هر طرف دیسک مسیر خواندن / نوشتن خود را دارد ، اما تمام سرها روی یک میله یا قفسه مشترک نصب شده اند. بنابراین ، سرها نمی توانند به طور مستقل از یکدیگر حرکت کرده و تنها به صورت همزمان حرکت کنند.

درایوهای سخت خیلی سریعتر از دیسک های فلاپی می چرخند. سرعت چرخش آنها حتی در اکثر مدلهای اول 3600 دور در دقیقه (یعنی 10 برابر بیشتر از فلاپی) و تا همین اواخر تقریباً استاندارد درایوهای سخت بود. اما امروزه سرعت چرخش هارد دیسک ها افزایش یافته است. به عنوان مثال ، در یک لپ تاپ توشیبا یک دیسک 3.3 گیگابایتی با سرعت 4252 دور در دقیقه می چرخد \u200b\u200b، اما در حال حاضر مدل هایی با فرکانس های 5،400 ، 5،600 ، 6،400 ، 7،200 ، 10،000 و حتی 15،000 دور در دقیقه وجود دارد. سرعت یک هارد دیسک خاص به فرکانس چرخش آن ، سرعت حرکت سیستم هد و تعداد بخش های موجود در مسیر بستگی دارد.

در حین کار طبیعی هارد دیسک ، سرهای خواندن / نوشتن لمس نمی شوند (و نباید لمس شوند!) دیسک ها. اما وقتی برق را خاموش می کنید و دیسک ها را متوقف می کنید ، آنها به سطح می ریزند. در حین کار دستگاه ، یک شکاف هوا بسیار کوچک (کوسن هوا) بین سر و سطح دیسک چرخان ایجاد می شود. اگر قسمتی از گرد و غبار در این شکاف قرار بگیرد یا شوکی رخ دهد ، سر با برخورد دیسک "با سرعت کامل" برخورد می کند. اگر ضربه به اندازه کافی قوی باشد ، سر می شکند. عواقب این می تواند متفاوت باشد - از دست دادن چندین بایت داده گرفته تا خرابی کل درایو. بنابراین ، در اکثر درایوها ، سطح دیسک های مغناطیسی آلیاژ شده و با روان کننده های مخصوصی پوشانده شده است که به دستگاه ها این امکان را می دهد تا در برابر "یو پی اس" ها و "فرود" های روزانه سرها ، و همچنین شوک های جدی تر مقاومت کنند.

شکل. 5. آهنگ ها و بخش های هارد دیسک

شکل. 6. سیلندر درایو

روی دیسک های سخت

آهنگ ها و بخش ها

آهنگ یک "حلقه" از داده های یک طرف دیسک است. آهنگ ضبط روی دیسک برای استفاده به عنوان یک واحد ذخیره سازی بسیار بزرگ است. در بسیاری از درایوها ، ظرفیت آن از 100 هزار بایت فراتر رفته و اختصاص چنین بلوکی برای ذخیره یک پرونده کوچک بسیار هدر رفته است. بنابراین آهنگ های روی دیسک به بخش های شماره گذاری شده به نام بخش ها تقسیم می شوند.

تعداد بخش ها بسته به چگالی آهنگ ها و نوع درایو ممکن است متفاوت باشد. به عنوان مثال ، یک آهنگ فلاپی دیسک می تواند از 8 تا 36 بخش باشد ، و یک مسیر هارد دیسک می تواند از 380 تا 700 باشد. سکتورهای ایجاد شده با استفاده از برنامه های قالب بندی استاندارد دارای ظرفیت 512 بایت هستند ، اما این امکان وجود دارد که این مقدار در آینده تغییر کند.

بخش های موجود در یک مسیر بر خلاف سرها و سیلندرها که از صفر شمرده می شوند ، از یک شماره می شوند. به عنوان مثال ، یک دیسکت 3.5 اینچی HD (چگالی بالا) (ظرفیت 1.44 مگابایت) شامل 80 سیلندر با شماره 0 تا 79 ، درایو دارای دو سر (شماره 0 و 1) است و هر مسیر سیلندر به 18 تقسیم می شود بخش (1-18)

هنگام قالب گیری دیسک ، در آغاز و انتهای هر بخش ، زمینه های اضافی برای ثبت شماره آنها و همچنین سایر اطلاعات خدمات ایجاد می شود ، به لطف آنها کنترلر ابتدا و انتهای بخش را مشخص می کند. این امر به شما امکان می دهد بین ظرفیت های دیسک بدون قالب و فرمت شده تفاوت قائل شوید. پس از قالب بندی ، ظرفیت دیسک کاهش می یابد ، و شما باید این کار را انجام دهید ، زیرا برای اطمینان از عملکرد طبیعی درایو ، باید برخی از فضای دیسک برای اطلاعات سرویس رزرو شود.

در ابتدای هر بخش ، عنوان (یا بخش پیشوند) آن نوشته شده است که ابتدا و شماره بخش را مشخص می کند و در پایان نتیجه گیری (یا بخش پسوند) که حاوی چک لازم برای تأیید صحت داده ها است ... اکثر درایوهای جدید به جای هدر از یک رکورد به اصطلاح No-ID استفاده می کنند که می تواند حجم بیشتری از داده ها را در خود جای دهد. علاوه بر مناطق مشخص شده اطلاعات خدمات ، هر بخش شامل یک منطقه داده با ظرفیت 512 بایت است.

برای وضوح ، تصور کنید که بخش ها صفحات یک کتاب هستند. هر صفحه حاوی متن است ، اما تمام فضای موجود در صفحه را پر نمی کند ، زیرا حاشیه هایی دارد (بالا ، پایین ، راست و چپ). اطلاعات خدمات در حاشیه ها قرار داده شده است ، برای مثال ، نام های فصل (به قیاس ما ، این با تعداد آهنگ ها و سیلندرها) و شماره صفحه ها (که مطابق با تعداد بخش ها است) مطابقت دارد. مناطقی که روی یک دیسک هستند ، شبیه به زمینه های موجود در یک صفحه ، هنگام قالب بندی دیسک ایجاد می شوند. سپس اطلاعات سرویس نیز در آنها ثبت می شود. بعلاوه ، در حین قالب بندی دیسک ، مناطق داده های هر بخش با مقادیر ساختگی پر می شوند. پس از قالب بندی دیسک ، می توانید طبق معمول ، اطلاعات را در قسمت داده بنویسید. اطلاعات موجود در سرفصلهای بخش و نتیجه گیری در طول عملیات نوشتن اطلاعات عادی تغییر نمی کند. شما می توانید آن را فقط با تنظیم مجدد دیسک تغییر دهید.

قالب بندی دیسک ها

دو نوع قالب بندی دیسک وجود دارد:

format قالب بندی بدنی یا سطح پایین.

ü قالب بندی منطقی یا سطح بالا.

هنگام قالب بندی دیسک های فلاپی با استفاده از Explorer Windows 9x یا دستور DOS FORMAT ، هر دو عمل انجام می شود ، اما برای دیسک های سخت باید جداگانه انجام شود. علاوه بر این ، برای یک دیسک سخت ، یک مرحله سوم بین دو عملیات قالب بندی مشخص وجود دارد - پارتیشن بندی دیسک. اگر قصد استفاده از چندین سیستم عامل را در همان رایانه دارید ، پارتیشن بندی کاملاً ضروری است. قالب بندی بدنی همیشه بدون توجه به ویژگی های سیستم عامل و گزینه های قالب بندی سطح بالا (که ممکن است برای سیستم عامل های مختلف متفاوت باشد) به همان روش انجام می شود. این اجازه می دهد تا چندین سیستم عامل بر روی یک هارد دیسک ترکیب شوند.

هنگام سازماندهی چندین پارتیشن در یک درایو ، هر یک از آنها می توانند تحت سیستم عامل خود کار کنند یا یک حجم جداگانه (حجم) یا یک درایو منطقی (درایو منطقی) را نشان دهند. حجم یا همان درایو منطقی همان چیزی است که سیستم نامه ای را به آن اختصاص می دهد.

بنابراین ، قالب بندی یک دیسک سخت در سه مرحله انجام می شود.

1. قالب بندی سطح پایین.

2. سازماندهی پارتیشن ها بر روی دیسک.

3. قالب بندی سطح بالا.

درایوهای مغناطیسی و نوری

دیسک های فلاپی: اصل کار ، مشخصات ، اجزای اصلی. درایوهای دیسک سخت: فاکتورهای فرم ، اصل کارکرد ، انواع ، خصوصیات اصلی ، حالتهای عملکرد. پیکربندی و قالب بندی دیسک های مغناطیسی. تجهیزات تعمیر و نگهداری دیسک های مغناطیسی سخت. ساختار منطقی و قالب دیسک های مغناطیسی نوری و جمع و جور. CD-R (RW) ، DVD-R (RW) ، درایوهای ZIP: اصل کار ، اجزای اصلی ، مشخصات فنی. درایوهای مغناطیسی ، نوری ، فلش درایو. بررسی مدلهای اصلی مدرن.

دانش آموز باید بداند:

• اصل بهره برداری و اجزای اصلی درایو FDD؛
• ویژگی ها و حالت های عملکرد هارد دیسک.
• اصل عملکرد دیسک های مغناطیسی نوری و فشرده؛
• قالب های دیسک های نوری و مغناطیسی؛

دانش آموز باید بتواند:

• ضبط اطلاعات در رسانه های مختلف؛
• از نرم افزار تعمیر و نگهداری دیسک سخت استفاده کنید.
• مشخصات اصلی درایوها را تعیین کنید.

اهداف درس:

• - آشنایی دانشجویان با مؤلفه های اصلی ذخیره اطلاعات.
• - مطالعه انواع دستگاههای ذخیره اطلاعات و مشخصات آنها.
• - آموزش فرهنگ اطلاعاتی دانش آموزان ، توجه ، دقت ، نظم ، پشتکار.
• - توسعه علایق شناختی ، مهارتهای خودکنترلی ، امکان یادداشت برداری.

بخش نظری.

ذخیره داده ها در رسانه مغناطیسی

تقریباً تمام رایانه های شخصی اطلاعات را در رسانه هایی که از اصول مغناطیسی یا نوری استفاده می کنند ، ذخیره می کنند. ذخیره مغناطیسی داده های باینری را به ذرات فلزی کوچک و مغناطیسی که بر روی دیسک یا نوار مسطح "الگوبرداری شده" هدایت می کنند. این "الگوی" مغناطیسی را می توان در یک جریان داده دودویی رمزگشایی کرد.

رسانه مغناطیسی - درایوهای سخت و فلاپی - مبتنی بر الکترومغناطیس هستند. ذات آن در این واقعیت نهفته است که هنگامی که جریان الکتریکی از یک هادی عبور می کند ، یک میدان مغناطیسی در اطراف آن شکل می گیرد (شکل 1). این زمینه بر روی ماده فرومغناطیسی که در آن به دام افتاده عمل می کند. هنگامی که جهت جریان فعلی تغییر می کند ، قطبیت میدان مغناطیسی نیز تغییر می کند. پدیده الکترومغناطیس در موتورهای الکتریکی برای تولید نیروهایی که روی آهنرباهای مستقر در شافت چرخان سوار می شوند ، استفاده می شود.

با این حال ، اثر متضاد نیز وجود دارد: یک جریان الکتریکی در یک هادی ایجاد می شود که در معرض میدان مغناطیسی متناوب قرار دارد. هنگامی که قطبیت میدان مغناطیسی تغییر می کند ، جهت جریان الکتریکی نیز تغییر می کند (شکل 2).

سر خواندن / نوشتن در هر درایو دیسک شامل یک هسته فرومغناطیسی U شکل و یک سیم پیچ (سیم پیچ) در اطراف آن است که از طریق آن می توان جریان الکتریکی را جریان داد. هنگامی که یک جریان از طریق سیم پیچ عبور می کند ، یک میدان مغناطیسی در هسته (مدار مغناطیسی) سر ایجاد می شود (شکل 3). هنگامی که جهت گردش جریان روشن می شود ، قطبیت میدان مغناطیسی نیز تغییر می کند. در اصل ، سرها الکترومغناطیسی هستند که قطب قطعه آنها با برگشت دادن جهت جریان الکتریکی منتقل شده ، می تواند خیلی سریع تغییر کند.

شکل. 2. هنگامی که یک هادی در یک میدان مغناطیسی حرکت می کند ، یک جریان الکتریکی در آن ایجاد می شود
شکل. 3. سر خواندن / نوشتن

میدان مغناطیسی موجود در هسته تا حدی به دلیل وجود شکاف "اره شده توسط" در پایه نامه U پخش می شود و اگر فرومغناطیسی دیگر (لایه کار حامل) در نزدیکی شکاف قرار داشته باشد ، میدان مغناطیسی در آن بومی سازی می شود ، زیرا چنین موادی مقاومت مغناطیسی کمتری نسبت به هوا دارند. ... شار مغناطیسی که از شکاف عبور می کند از طریق حامل بسته می شود ، که منجر به قطبی شدن ذرات مغناطیسی آن (حوزه ها) در جهت عملکرد میدان می شود. جهت میدان و به تبع آن مغناطش باقیمانده حامل به قطب بودن میدان الکتریکی در سیم پیچ سر بستگی دارد.

دیسک های مغناطیسی قابل انعطاف معمولاً روی لوسان ساخته می شوند و دیسک های سخت روی یک بستر آلومینیومی یا شیشه ای ساخته می شوند که روی آن لایه ای از ماده فرومغناطیسی اعمال می شود. لایه کار به طور عمده از اکسید آهن با مواد افزودنی مختلف تشکیل شده است. زمینه های مغناطیسی ایجاد شده توسط دامنه های فردی بر روی دیسک تمیز به طور تصادفی جهت گیری شده و هر دو منطقه طولانی (ماکروسکوپی) سطح دیسک را به طور متقابل جبران می کنند ، بنابراین مغناطیسی باقیمانده آن صفر است.

اگر بخشی از سطح دیسک در معرض میدان مغناطیسی قرار گیرد ، زیرا نزدیک به شکاف سر قرار دارد ، دامنه ها در یک جهت خاص قرار گرفته و میدان مغناطیسی آنها دیگر یکدیگر را لغو نمی کنند. در نتیجه ، مغناطیسی باقیمانده در این منطقه ظاهر می شود که متعاقباً قابل شناسایی است. از نظر علمی می توانیم بگوییم: شار مغناطیسی باقیمانده که توسط ناحیه معینی از سطح دیسک ایجاد می شود غیرزو می شود.

طرح های سر را بخوانید و بنویسید

با توسعه فن آوری دیسک درایو ، طراحی سر خواندن و نوشتن نیز بهبود یافته است. اولین سرها هسته های زخم (الکترومغناطیس) بودند. طبق استانداردهای مدرن ، ابعاد آنها بسیار زیاد بود ، و چگالی ضبط بسیار کم بود. با گذشت سالها ، طراحی سر از اولین سرهای اصلی فریت گرفته تا انواع مدرن فاصله زیادی داشته است.

متداول ترین سرها از چهار نوع زیر است:

• فریت؛
• با فلز در شکاف (MIG)؛
• فیلم نازک (TF)؛
• مغناطیسی (MR)؛
• مغناطیسی غول پیکر (GMR).
• سر فریت

سرهای فریت کلاسیک برای اولین بار در درایو IBM وینچستر 30-30 استفاده شد. هسته های آنها بر اساس فریت فشرده (بر اساس اکسید آهن) ساخته می شوند. میدان مغناطیسی در شکاف زمانی اتفاق می افتد که یک جریان الکتریکی از طریق سیم پیچ جریان می یابد. به نوبه خود ، با تغییر در قدرت میدان مغناطیسی در نزدیکی شکاف سیم پیچ ، یک نیروی الکترومغناطیسی القا می شود. بنابراین ، سر همه کاره است ، یعنی می تواند برای نوشتن و خواندن استفاده شود. ابعاد و وزن سرهای فریتی از اندازه فیلم های باریک بزرگتر است. بنابراین ، برای جلوگیری از تماس ناخواسته آنها با سطوح دیسک ها ، لازم است که فاصله ایجاد شود.

در طول وجود سرهای فریتی ، طراحی اصلی (یکپارچه) آنها به طور قابل توجهی بهبود یافته است. به طور خاص ، به اصطلاح سرهای شیشه ای فریت (کامپوزیت) ایجاد شده اند که یک هسته فریت کوچک از آن در بدنه سرامیکی نصب شده است. عرض هسته و شکاف مغناطیسی چنین سرها کوچکتر است و این باعث افزایش تراکم آهنگ های ضبط می شود. علاوه بر این ، حساسیت آنها به تداخل مغناطیسی خارجی کاهش می یابد.

• سر با فلز در شکاف

سرهای Metal-In-Gap (MIG) نتیجه پیشرفت در طراحی سر فریت کامپوزیت است. در چنین سرهایی شکاف مغناطیسی واقع در قسمت پشتی هسته از فلز پر می شود. در نتیجه ، گرایش مواد هسته به اشباع مغناطیسی به میزان قابل توجهی کاهش می یابد ، که باعث می شود القای مغناطیسی در شکاف کاری افزایش یابد و به همین دلیل ، با چگالی بالاتر به دیسک بنویسید. علاوه بر این ، شیب میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط سر با فلز در شکاف بیشتر است ، به این معنی که نواحی مغناطیسی با مرزهای برجسته تر روی سطح دیسک ایجاد می شوند (عرض مناطق تغییر علامت کاهش می یابد).

این سرها امکان استفاده از رسانه هایی را با فشار اجباری بالا و یک لایه کار با فیلم های نازک فراهم می کنند. با کاهش وزن کلی و بهبود طرح ، چنین سرهایی می توانند نزدیک به سطح حامل قرار گیرند.

در این شکاف دو نوع سر با فلز وجود دارد: یک طرفه و دو طرفه (یعنی با شکاف های یک و دو فلزی). در سرهای یک طرفه ، یک لایه آلیاژ مغناطیسی فقط در شکاف پشت (غیر کار) و در سرهای دو طرفه ، در هر دو قرار دارد. لایه فلزی توسط رسوب خلاء اعمال می شود. القای اشباع یک آلیاژ مغناطیسی تقریباً دو برابر فریت است ، که همانطور که قبلاً نیز اشاره شد ، امکان ضبط بر روی رسانه هایی را با نیروی اجباری بالا ، که در درایوهای با ظرفیت بالا استفاده می شود ، فراهم می کند. سران دو جانبه از این نظر بهتر از سران یک جانبه هستند.

• سر فیلم های نازک

سرهای نازک فیلم (TF) با استفاده از تقریباً همان فناوری مدارهای مجتمع تولید می شوند ، یعنی توسط فتولیتوگرافی. چندین هزار سر را می توان در یک بستر به طور همزمان چاپ کرد که منجر به وزن کم و سبک می شود.

شکاف کار در سر فیلم های نازک بسیار باریک می شود و عرض آن در طول فرآیند تولید با ساخت لایه های اضافی از آلیاژ آلومینیوم غیر مغناطیسی تنظیم می شود. آلومینیوم شکاف کار را کاملاً پر کرده و در صورت تماس تصادفی با دیسک ، آن را به خوبی از آسیب (لبه تراشیدن لبه) محافظت می کند. هسته این هسته از یک آلیاژ آهن و نیکل ساخته شده است ، که القاء اشباع آن 2-4 برابر بیشتر از فریت است.

نواحی مغناطش باریک ایجاد شده توسط سرهای نازک فیلم بر روی سطح دیسک ، مرزهایی کاملاً مشخص دارند که باعث می شود چگالی ضبط بسیار بالایی حاصل شود. با توجه به وزن سبک و ابعاد کوچک سرها ، می توان فاصله بین آنها و سطوح دیسک ها را در مقایسه با سرهای فریت و MIG به میزان قابل توجهی کاهش داد: در برخی از درایوها ، مقدار آن از 0.05 میکرون تجاوز نمی کند. در نتیجه ، اولاً ، مغناطش باقیمانده مناطق سطح حامل افزایش می یابد و ثانیا دامنه سیگنال افزایش می یابد و نسبت سیگنال به نویز در حالت بازخوانی بهبود می یابد ، که در نهایت بر قابلیت اطمینان ضبط و خواندن داده تأثیر می گذارد.

امروزه از سرهای فیلم نازک در اکثر درایوهای پرمصرف استفاده می شود ، به خصوص در مدل های کوچک ، عملاً سرها را با فلز در شکاف جابجا می کنند. طراحی و مشخصات آنها به طور مداوم در حال پیشرفت است ، اما به احتمال زیاد در آینده نزدیک توسط سر مغناطیسی کاشته می شوند.

• سر مغناطیسی

سرهای مغناطیسی (MR) نسبتاً اخیر هستند. آنها توسط IBM توسعه یافته و امکان دستیابی به بالاترین مقادیر چگالی ضبط و سرعت دستگاههای ذخیره را دارند. سرهای مغناطیسی برای اولین بار در سال 1991 در هارد IBM 1 GB (3.5 ") نصب شدند.

همه سرها ردیاب هستند ، یعنی تغییرات در مناطق مغناطیس را ثبت می کند و آنها را به سیگنال های الکتریکی تبدیل می کند که می توانند به عنوان داده تفسیر شوند. با وجود این ، ضبط مغناطیسی یک مشکل وجود دارد: هرچه دامنه های مغناطیسی رسانه کاهش می یابد ، سطح سیگنال سر کاهش می یابد و احتمال اشتباه نویز برای یک سیگنال "واقعی" وجود دارد. برای حل این مشکل ، داشتن یک سر خواندن موثر است که با اطمینان بیشتر می تواند وجود سیگنال را تعیین کند.

سرهای مغناطیسی نسبت به انواع دیگر سرها گران تر و پیچیده تر هستند ، زیرا عناصر اضافی در طراحی آنها وجود دارد و فرایند فن آوری شامل چندین مرحله دیگر است. موارد زیر تفاوت اصلی بین سرهای مغناطیسی و سرهای معمولی است:

• برای تأمین جریان اندازه گیری به سنسور مقاومت باید سیمهای اضافی به آنها وصل شود.
• 4-6 ماسک اضافی (فوتوماسک) در فرآیند تولید استفاده می شوند.
• به دلیل حساسیت بالا ، سرهای مغناطیسی نسبت به میدان مغناطیسی خارجی حساس تر هستند ، بنابراین باید با دقت محافظت شوند.

در تمام سرهایی که قبلاً در نظر گرفته شده بود ، همان شکاف "در روند نوشتن و خواندن" کار می کرد و در سر مغناطیسی دو مورد وجود دارد - هر کدام برای عملکرد خاص خود. هنگام طراحی سر با یک شکاف کاری ، در انتخاب عرض آن ، یک معامله وجود دارد. واقعیت این است که برای بهبود پارامترهای سر در حالت بازخوانی ، لازم است از عرض شکاف (برای افزایش وضوح) کاسته شود و در هنگام ضبط ، شکاف باید گسترده تر باشد ، زیرا شار مغناطیسی به عمق بیشتری به لایه کار نفوذ می کند ("آهنربایی" آن را در کل ضخامت) در سرهای مغناطیسی با دو شکاف ، هر یک از آنها می توانند از عرض بهینه برخوردار باشند. ویژگی دیگر سرهای مورد بررسی این است که قسمت ضبط آنها (فیلم نازک) آهنگ های وسیع تری را نسبت به عملکرد واحد خواندن (مغناطیسی) ایجاد می کند. در این حالت ، سر خوانده شده تداخل مغناطیسی کمتری را از مسیرهای مجاور "جمع می کند".

• سر مغناطیسی غول پیکر

در سال 1997 ، IBM نوع جدیدی از مغناطیسی با حساسیت بسیار بیشتر را اعلام کرد. آنها به عنوان سرهای غول پیکر مغناطیس (GMR) نامگذاری شدند. آنها این اسم را براساس تأثیر استفاده شده (اگرچه از نظر اندازه اندازه کوچکتر از سرهای مغناطیسی استاندارد بودند) گرفتند. اثر GMR در سال 1988 در بلورهای مستقر در یک میدان مغناطیسی بسیار قوی کشف شد (تقریباً 1000 برابر میدان مغناطیسی مورد استفاده در درایوهای دیسک سخت).

روش های رمزگذاری داده ها

داده های مغناطیسی به صورت آنالوگ ذخیره می شوند. در همان زمان ، داده ها به صورت دیجیتالی ارائه می شوند ، زیرا این یک توالی صفر و مواردی است. هنگام انجام ضبط ، اطلاعات دیجیتال که به سر مغناطیسی می رسند دامنه های مغناطیسی قطب مربوطه را روی دیسک ایجاد می کنند. اگر یک سیگنال مثبت هنگام ضبط به سر برسد ، حوزه های مغناطیسی از یک جهت قطبی می شوند و در صورت منفی ، در جهت مخالف. هنگامی که قطبیت سیگنال ضبط شده تغییر می کند ، قطبیت حوزه های مغناطیسی نیز تغییر می کند.

اگر در حین پخش ، سر گروهی از حوزه های مغناطیسی با همان قطبیت را ثبت کند ، هیچ سیگنال ایجاد نمی کند. لیزینگ فقط هنگامی اتفاق می افتد که سر تغییر قطبیت را تشخیص دهد. این لحظات واژگونی قطبی معکوس نشانه نامیده می شود. هر تغییر علامت باعث می شود که سر خوانده شده یک پالس ولتاژ منتشر کند. این پالس هایی است که دستگاه هنگام خواندن داده ها ثبت می کند. اما در این حالت ، سر خوانده شده سیگنالی را تولید می کند که دقیقاً آن چیزی نیست که نوشته شده است. در حقیقت ، مجموعه ای از تکانه ها را ایجاد می کند ، که هر یک از آنها با لحظه تغییر علامت مطابقت دارد.

برای قرار دادن بهینه پالس ها در سیگنال ضبط ، داده های خام خام از طریق دستگاه مخصوصی به نام رمزگذار / رمزگشایی منتقل می شوند. این دستگاه داده های باینری را به سیگنال های الکتریکی تبدیل می کند که برای قرار گرفتن مناطق معکوس نشانه در مسیر ضبط بهینه شده اند. در هنگام خواندن ، رمزگذار / رمزگشایی تحول معکوس را انجام می دهد: دنباله ای از داده های باینری را از سیگنال بازسازی می کند. با گذشت سالها روشهای مختلف رمزگذاری داده ها توسعه یافته است که هدف اصلی توسعه دهندگان دستیابی به حداکثر کارایی و قابلیت اطمینان اطلاعات ضبط و خواندن است.

هنگام کار با داده های دیجیتال ، هماهنگ سازی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. هنگام خواندن یا نوشتن ، تعیین دقیق لحظه تغییر هر علامت بسیار مهم است. اگر هماهنگی وجود نداشته باشد ، می توان لحظه تغییر علامت را به صورت نادرست تعیین کرد و در نتیجه از بین رفتن یا تحریف اجتناب ناپذیر اطلاعات حاصل می شود. برای جلوگیری از این امر ، عملکرد دستگاه های انتقال دهنده و گیرنده باید کاملاً همزمان انجام شود. برای حل این مشکل دو روش وجود دارد. ابتدا با انتقال یک سیگنال همگام سازی ویژه (یا سیگنال همگام سازی) از طریق کانال ارتباطی جداگانه ، عملکرد دو دستگاه را همزمان کنید. ثانیاً ، سیگنال همگام سازی را با سیگنال داده ترکیب کرده و آنها را از طریق همان کانال منتقل کنید. این جوهر اکثر روشهای رمزگذاری داده است.

اگرچه بسیاری از متنوع ترین روش ها توسعه یافته اند ، امروزه در واقع فقط از سه نوع آنها استفاده می شود:

• مدولاسیون فرکانس (FM)؛
• مدولاسیون فرکانس اصلاح شده (MFM)؛
• کدگذاری طول فیلد ضبط شده محدود (RLL).

مدولاسیون فرکانس (FM)

روش برنامه نویسی FM (فرکانس مدولاسیون) قبل از دیگران توسعه داده شد و هنگام ضبط به دیسک های فلاپی تک تراکم (تراکم منفرد) در رایانه های اولیه استفاده شد. ظرفیت این فلاپی های یک طرفه تنها 80 کیلوبایت بود. در دهه 1970 ، ضبط FM در بسیاری از دستگاه ها مورد استفاده قرار گرفت ، اما اکنون کاملاً رها شده است.

مدولاسیون فرکانس اصلاح شده (MFM)

هدف اصلی توسعه دهندگان روش MFM (تعدیل فرکانس اصلاح شده - تعدیل فرکانس اصلاح شده) کاهش تعداد مناطق تغییر علامت برای ضبط همان مقدار داده در مقایسه با کدگذاری FM و بر این اساس افزایش ظرفیت بالقوه شرکت مخابراتی بود. با این روش ضبط ، تعداد مناطق تغییر علامت که فقط برای هماهنگ سازی استفاده می شوند کاهش می یابد. انتقال همزمان همگام سازی فقط در ابتدای سلول هایی با یک بیت داده صفر نوشته می شود و تنها در صورتی که از قبل به بیت صفر انجام شود. در همه موارد دیگر ، منطقه تغییر علائم همگام سازی تشکیل نمی شود. با توجه به چنین کاهش در تعداد مناطق تغییر علامت با همان تراکم مجاز قرارگیری آنها در دیسک ، ظرفیت اطلاعات در مقایسه با ضبط با روش FM دوبرابر می شود.

به همین دلیل است که دیسک های MFM اغلب به عنوان دیسک های با چگالی مضاعف شناخته می شوند. از آنجا که با روش ضبط در نظر گرفته شده ، به همان تعداد مناطق در حال تغییر علائم ، دو برابر داده های "مفید" نسبت به رمزگذاری FM ، سرعت خواندن و نوشتن اطلاعات به رسانه نیز دو برابر می شود.

ضبط رمزگذاری محدود شده با فیلد زمینه (RLL)

تاکنون محبوب ترین روش رمزگذاری Run Run Limited (RLL) است. این امکان را به شما می دهد تا یک و نیم برابر بیشتر از زمان ضبط با استفاده از روش MFM و سه برابر بیشتر از زمان رمزگذاری FM روی دیسک قرار دهید. هنگام استفاده از این روش ، بیت های منفرد رمزگذاری نمی شوند ، بلکه کل گروه ها ، در نتیجه سکانس های خاصی از مناطق تغییر علامت ایجاد می شوند.

روش RLL توسط IBM توسعه داده شد و برای اولین بار در درایوهای دیسک در ماشین های بزرگ استفاده شد. در اواخر دهه 1980 ، در دیسک های سخت PC مورد استفاده قرار گرفت و امروزه تقریباً در تمام رایانه های شخصی استفاده می شود.

اندازه گیری ظرفیت ذخیره سازی

در دسامبر سال 1998 ، کمیسیون بین المللی الکتروتکنیک (IEC) ، یک استاندارد استاندارد سازی الکترونیکی ، یک سیستم از نام ها و نمادهای واحد را برای استفاده در پردازش داده ها و ارتباطات به عنوان یک استاندارد رسمی معرفی کرد. تا همین اواخر با استفاده همزمان از سیستم های اندازه گیری اعشاری و باینری ، یک مگابایت می تواند برابر با 1 میلیون بایت (106) و 1،048،576 بایت (220) باشد. خلاصه های استاندارد واحدهای مورد استفاده برای اندازه گیری ظرفیت دستگاه های مغناطیسی و سایر وسایل ذخیره سازی در جدول آورده شده است. 1

طبق استاندارد جدید ، 1 MiB (mebibyte) شامل 220 (1،048،576) بایت ، و 1 مگابایت (مگابایت) شامل 106 (1000،000) بایت است. متأسفانه ، هیچ روش کلی برای پذیرش تمایز چندگانه دودویی از واحدهای اعشاری وجود ندارد. به عبارت دیگر ، مخفف انگلیسی MB (یا M) می تواند هر دو میلیون بایت و مگابایت باشد.

به طور معمول ، ظرفیت های ذخیره سازی در واحدهای باینری اندازه گیری می شوند ، اما ظرفیت ذخیره سازی هم به صورت اعشاری و هم باینری است که اغلب منجر به سردرگمی می شود. توجه داشته باشید که در نسخه انگلیسی ، بیت ها و بایت ها (Bytes) در مورد حرف اول تفاوت دارند (می تواند کوچک یا بزرگ باشد). به عنوان مثال ، هنگام مراجعه به میلیون ها بیت ، از حروف کوچک "b" استفاده می شود ، در نتیجه واحد اندازه گیری برای میلیون بیت در ثانیه مگابیت بر ثانیه است ، در حالی که MBps به معنی میلیون بایت در ثانیه است.

هارد دیسک چیست

ضروری ترین و در عین حال اسرارآمیزترین مؤلفه کامپیوتر هارد دیسک است. همانطور که می دانید برای ذخیره سازی داده ها طراحی شده است و عواقب عدم موفقیت آن اغلب فاجعه بار است. برای عملکرد صحیح یا نوسازی رایانه ، باید یک ایده خوب از آنچه در آن است - هارد دیسک داشته باشید.

عناصر اصلی ذخیره سازی چندین صفحه شیشه ای دور آلومینیومی یا غیر کریستالی است. برخلاف دیسک های فلاپی (فلاپی دیسک ها) ، آنها نمی توانند خم شوند. از این رو نام هارد دیسک ظاهر شد (شکل 4). در اکثر دستگاه ها ، آنها غیر قابل جابجایی هستند ، بنابراین بعضی اوقات چنین درایوهای ثابت (دیسک ثابت) خوانده می شوند. همچنین درایوهای قابل جابجایی مانند دستگاه های Iomega Zip و Jaz نیز وجود دارند.

آخرین دستاوردها

در تقریباً 20 سالی که از زمان تبدیل شدن دیسک های سخت به عنوان اجزای رایانه رایانه های شخصی می گذرد ، می گذرد ، پارامترهای آنها بطور اساسی تغییر کرده است. برای توضیح برخی از روند پیشرفت هارد دیسک ها ، روشن ترین واقعیت ها در اینجا آمده است.

حداکثر ظرفیت درایوهای 5.25 اینچی از 10 مگابایت (1982) به 180 گیگابایت و بیشتر برای درایوهای 3/5 اینچی با ارتفاع متوسط \u200b\u200bافزایش یافته است (Seagate Barracuda 180). ظرفیت درایوهای 2.5 اینچی با قد کمتر از 12.5 میلی متر ، که در رایانه های لپ تاپ استفاده می شود ، به 32 گیگابایت (IBM Travelstar 32GH) رسیده است. هارد دیسک های کمتر از 10 گیگابایت به سختی در رایانه های رومیزی مدرن استفاده می شوند.

نرخ انتقال داده از 85-102 KB / s در IBM XT (1983) به سریعترین سیستم ها (یوزپلنگ Seagate 73LP) به IBM XT (1983) به 51.15 مگابایت در ثانیه افزایش یافته است.

میانگین زمان جستجو (یعنی زمان تنظیم سر در مسیر مورد نظر) از 85 ms در رایانه IBM XT (1983) به 4.2 ms در یکی از سریعترین درایوهای دیسک موجود امروز (Seagate Cheetah X15) کاهش یافته است.

در سال 1982 ، درایو 10 مگابایتی بیش از 1500 دلار (150 دلار برای هر مگابایت) هزینه داشت. در حال حاضر هزینه هارد درایوها به نیم درصد در هر مگابایت کاهش یافته است.

هارد دیسک ها چقدر کار می کنند

در هارد دیسک ها داده ها توسط سرهای خواندن / نوشتن جهانی از سطح چرخش دیسک های مغناطیسی که به مسیرها و بخش ها تقسیم می شوند (همانطور که در شکل نشان داده شده است) تقسیم می شوند. پنج

درایوها معمولاً دارای چندین دیسک هستند و داده ها در هر دو طرف نوشته شده است. اکثر درایوها حداقل دو یا سه دیسک دارند (امکان ضبط از چهار یا شش ضلع) ، اما همچنین دستگاه هایی با حداکثر 11 یا بیشتر دیسک وجود دارد. آهنگ هایی از همان نوع (به طور مساوی) در همه طرف دیسک ها در یک استوانه ترکیب شده اند (شکل 6). هر طرف دیسک مسیر خواندن / نوشتن خود را دارد ، اما تمام سرها روی یک میله یا قفسه مشترک نصب شده اند. بنابراین ، سرها نمی توانند به طور مستقل از یکدیگر حرکت کرده و تنها به صورت همزمان حرکت کنند.

درایوهای سخت خیلی سریعتر از دیسک های فلاپی می چرخند. سرعت چرخش آنها حتی در اکثر مدلهای اول 3600 دور در دقیقه (یعنی 10 برابر بیشتر از فلاپی) و تا همین اواخر تقریباً استاندارد درایوهای سخت بود. اما امروزه سرعت چرخش هارد دیسک ها افزایش یافته است. به عنوان مثال ، در یک لپ تاپ توشیبا یک دیسک 3.3 گیگابایتی با سرعت 4252 دور در دقیقه می چرخد \u200b\u200b، اما در حال حاضر مدل هایی با فرکانس های 5،400 ، 5،600 ، 6،400 ، 7،200 ، 10،000 و حتی 15،000 دور در دقیقه وجود دارد. سرعت یک هارد دیسک خاص به فرکانس چرخش آن ، سرعت حرکت سیستم هد و تعداد بخش های موجود در مسیر بستگی دارد.

در حین کار طبیعی هارد دیسک ، سرهای خواندن / نوشتن لمس نمی شوند (و نباید لمس شوند!) دیسک ها. اما وقتی برق را خاموش می کنید و دیسک ها را متوقف می کنید ، آنها به سطح می ریزند. در حین کار دستگاه ، یک شکاف هوا بسیار کوچک (کوسن هوا) بین سر و سطح دیسک چرخان ایجاد می شود. اگر قسمتی از گرد و غبار در این شکاف قرار بگیرد یا شوکی رخ دهد ، سر با برخورد دیسک "با سرعت کامل" برخورد می کند. اگر ضربه به اندازه کافی قوی باشد ، سر می شکند. عواقب این می تواند متفاوت باشد - از دست دادن چندین بایت داده گرفته تا خرابی کل درایو. بنابراین ، در اکثر درایوها ، سطح دیسک های مغناطیسی آلیاژ شده و با روان کننده های مخصوصی پوشانده شده است که به دستگاه ها این امکان را می دهد تا در برابر "یو پی اس" ها و "فرود" های روزانه سرها ، و همچنین شوک های جدی تر مقاومت کنند.

شکل. 6. سیلندر درایو دیسک سخت

آهنگ ها و بخش ها

آهنگ یک "حلقه" از داده های یک طرف دیسک است. آهنگ ضبط روی دیسک برای استفاده به عنوان یک واحد ذخیره سازی بسیار بزرگ است. در بسیاری از درایوها ، ظرفیت آن از 100 هزار بایت فراتر رفته و اختصاص چنین بلوکی برای ذخیره یک پرونده کوچک بسیار هدر رفته است. بنابراین آهنگ های روی دیسک به بخش های شماره گذاری شده به نام بخش ها تقسیم می شوند.

تعداد بخش ها بسته به چگالی آهنگ ها و نوع درایو ممکن است متفاوت باشد. به عنوان مثال ، یک آهنگ فلاپی دیسک می تواند از 8 تا 36 بخش باشد ، و یک مسیر هارد دیسک می تواند از 380 تا 700 باشد. سکتورهای ایجاد شده با استفاده از برنامه های قالب بندی استاندارد دارای ظرفیت 512 بایت هستند ، اما این امکان وجود دارد که این مقدار در آینده تغییر کند.

بخش های موجود در یک مسیر بر خلاف سرها و سیلندرها که از صفر شمرده می شوند ، از یک شماره می شوند. به عنوان مثال ، یک دیسکت 3.5 اینچی HD (چگالی بالا) (ظرفیت 1.44 مگابایت) شامل 80 سیلندر با شماره 0 تا 79 ، درایو دارای دو سر (شماره 0 و 1) است و هر مسیر سیلندر به 18 تقسیم می شود بخش (1-18)

هنگام قالب گیری دیسک ، در آغاز و انتهای هر بخش ، زمینه های اضافی برای ثبت شماره آنها و همچنین سایر اطلاعات خدمات ایجاد می شود ، به لطف آنها کنترلر ابتدا و انتهای بخش را مشخص می کند. این امر به شما امکان می دهد بین ظرفیت های دیسک بدون قالب و فرمت شده تفاوت قائل شوید. پس از قالب بندی ، ظرفیت دیسک کاهش می یابد ، و شما باید این کار را انجام دهید ، زیرا برای اطمینان از عملکرد طبیعی درایو ، باید برخی از فضای دیسک برای اطلاعات سرویس رزرو شود.

در ابتدای هر بخش ، عنوان (یا بخش پیشوند) آن نوشته شده است که ابتدا و شماره بخش را مشخص می کند و در پایان نتیجه گیری (یا بخش پسوند) که حاوی چک لازم برای تأیید صحت داده ها است ... اکثر درایوهای جدید به جای هدر از یک رکورد به اصطلاح No-ID استفاده می کنند که می تواند حجم بیشتری از داده ها را در خود جای دهد. علاوه بر مناطق مشخص شده اطلاعات خدمات ، هر بخش شامل یک منطقه داده با ظرفیت 512 بایت است.

برای وضوح ، تصور کنید که بخش ها صفحات یک کتاب هستند. هر صفحه حاوی متن است ، اما تمام فضای موجود در صفحه را پر نمی کند ، زیرا حاشیه هایی دارد (بالا ، پایین ، راست و چپ). اطلاعات خدمات در حاشیه ها قرار داده شده است ، برای مثال ، نام های فصل (به قیاس ما ، این با تعداد آهنگ ها و سیلندرها) و شماره صفحه ها (که مطابق با تعداد بخش ها است) مطابقت دارد. مناطقی که روی یک دیسک هستند ، شبیه به زمینه های موجود در یک صفحه ، هنگام قالب بندی دیسک ایجاد می شوند. سپس اطلاعات سرویس نیز در آنها ثبت می شود. بعلاوه ، در حین قالب بندی دیسک ، مناطق داده های هر بخش با مقادیر ساختگی پر می شوند. پس از قالب بندی دیسک ، می توانید طبق معمول ، اطلاعات را در قسمت داده بنویسید. اطلاعات موجود در سرفصلهای بخش و نتیجه گیری در طول عملیات نوشتن اطلاعات عادی تغییر نمی کند. شما می توانید آن را فقط با تنظیم مجدد دیسک تغییر دهید.

قالب بندی دیسک ها

دو نوع قالب بندی دیسک وجود دارد:

• قالب بندی بدنی یا سطح پایین؛
• قالب بندی منطقی یا سطح بالا.

هنگام قالب بندی دیسک های فلاپی با استفاده از Explorer Windows 9x یا دستور DOS FORMAT ، هر دو عمل انجام می شود ، اما برای دیسک های سخت باید جداگانه انجام شود. علاوه بر این ، برای یک دیسک سخت ، یک مرحله سوم بین دو عملیات قالب بندی مشخص وجود دارد - پارتیشن بندی دیسک. اگر قصد استفاده از چندین سیستم عامل را در همان رایانه دارید ، پارتیشن بندی کاملاً ضروری است. قالب بندی بدنی همیشه بدون توجه به ویژگی های سیستم عامل و گزینه های قالب بندی سطح بالا (که ممکن است برای سیستم عامل های مختلف متفاوت باشد) به همان روش انجام می شود. این اجازه می دهد تا چندین سیستم عامل بر روی یک هارد دیسک ترکیب شوند.

هنگام سازماندهی چندین پارتیشن در یک درایو ، هر یک از آنها می توانند تحت سیستم عامل خود کار کنند یا یک حجم جداگانه (حجم) یا یک درایو منطقی (درایو منطقی) را نشان دهند. حجم یا همان درایو منطقی همان چیزی است که سیستم نامه ای را به آن اختصاص می دهد.

بنابراین ، قالب بندی یک دیسک سخت در سه مرحله انجام می شود.

1. قالب بندی سطح پایین.
2. سازمان پارتیشن در دیسک.
3. قالب بندی سطح بالا.

قالب بندی سطح پایین

فرایند قالب بندی سطح پایین آهنگ های موجود در دیسک را به بخش ها تقسیم می کند. در همین زمان ، سرآستین ها و نتیجه گیری بخش ها (پیشوندها و پسوندها) ثبت می شود و فواصل بین بخش ها و آهنگ ها نیز شکل می گیرد. منطقه داده های هر بخش با مقادیر ساختگی یا مجموعه داده های تست ویژه پر شده است. در فلاپی دیسک ها ، تعداد بخش ها در هر آهنگ با توجه به نوع فلاپی دیسک و درایو تعیین می شود. تعداد بخش های موجود در هارد دیسک به رابط درایو و کنترل کننده بستگی دارد.

تقریباً درایوهای IDE و SCSI از ضبط منطقه به اصطلاح با تعداد متغیر بخش در هر آهنگ استفاده می کنند. مسیرهای دورتر از مرکز و بنابراین طولانی تر ، بخشهای بیشتری را نسبت به بخشهای نزدیک به مرکز دارند. یک راه برای افزایش ظرفیت هارددیسک تقسیم سیلندرهای بیرونی در بخش های بیشتر از سیلندرهای داخلی است. از نظر تئوری ، سیلندرهای بیرونی می توانند داده های بیشتری را در خود نگه دارند زیرا دارای محیط بزرگتر هستند. اما در درایوهایی که از روش ضبط منطقه استفاده نمی کنند ، تمام سیلندرها حاوی همان داده هستند ، اگرچه دور سیلندرهای بیرونی می تواند دو برابر داخلی باشد. در نتیجه ، فضای مسیرهای بیرونی هدر می رود ، زیرا از آن بسیار ناکارآمد استفاده می شود (شکل 7).

ضبط منطقه سیلندرها را به گروههایی به نام مناطق تقسیم می کند و هرچه به سمت لبه بیرونی دیسک حرکت می کنید ، آهنگ ها به بخش های بیشتر و بیشتری تقسیم می شوند. در کلیه سیلندرهای متعلق به یک منطقه ، تعداد بخشهای موجود در مسیرها یکسان است. تعداد احتمالی مناطق به نوع درایو بستگی دارد. در بیشتر دستگاه ها ، 10 یا بیشتر از آنها وجود دارد (شکل 8).

شکل. ضبط 7.Standard: تعداد بخش ها در همه آهنگها یکسان است شکل. 8. ضبط منطقه: با حرکت از مرکز دیسک ، تعداد بخش های موجود در آهنگ تغییر می کند

خاصیت دیگر ضبط منطقه این است که سرعت تبادل داده با درایو می تواند تغییر کند و به منطقه ای که سرها در یک لحظه خاص در آن قرار دارند بستگی دارد. این اتفاق می افتد زیرا بخش های بیشتری در مناطق بیرونی وجود دارد و سرعت زاویه ای چرخش دیسک ثابت است (یعنی سرعت خطی حرکت بخش ها نسبت به سر در هنگام خواندن و نوشتن داده ها در مسیرهای بیرونی بیشتر از قسمتهای داخلی است).

سازماندهی پارتیشن دیسک

با پارتیشن بندی دیسک در مناطقی به نام پارتیشن ، هر یک از آنها می توانند یک سیستم پرونده ای متناسب با یک سیستم عامل خاص ایجاد کنند. امروزه سیستم عامل ها اغلب از سه سیستم پرونده استفاده می کنند.

FAT (جدول تخصیص پرونده). این سیستم فایل استاندارد برای DOS ، Windows 9x و Windows NT است. در پارتیشن های FAT تحت DOS ، طول مجاز نام پرونده ها 11 کاراکتر است (8 کاراکتر با نام واقعی و 3 کاراکتر پسوند) ، و اندازه حجم (دیسک منطقی) تا 2 گیگابایت است. تحت ویندوز 9x و Windows NT 4.0 و بالاتر ، طول نام معتبر پرونده 255 نویسه است.

FAT32 (جدول تخصیص پرونده ، جدول تخصیص پرونده 32 بیتی - 32 بیتی). مورد استفاده در ویندوز 95 OSR2 (OEM خدمات انتشار 2) ، ویندوز 98 و ویندوز 2000. در جداول FAT ، 32 سلول اختصاصی با شماره های 32 بیتی مطابقت دارند. با استفاده از این ساختار پرونده ، می توان حجم (دیسک منطقی) را تا 2 TB (2،048 گیگابایت) نشان داد.

NTFS (سیستم فایل Windows NT - سیستم فایل Windows NT). فقط تحت سیستم عامل Windows NT / 2000 موجود است. نام پرونده ها می تواند تا 256 نویسه داشته باشد و اندازه پارتیشن (از نظر تئوری) 16 Ebytes (16 x 1018 بایت) است. NTFS قابلیت های دیگری را ارائه می دهد که توسط سیستم های پرونده دیگر ، از جمله امنیت ، ارائه نشده است.

گسترده ترین سیستم پرونده ای FAT است ، زیرا توسط اکثر سیستم عامل های موجود پشتیبانی می شود.

پارتیشن های دیسک با استفاده از برنامه FDISK تهیه شده با سیستم عامل ایجاد می شوند و با استفاده از آن می توانید اندازه (پارتیشن های مگابایت و درصد) اندازه پارتیشن های اولیه و فرعی را انتخاب کنید. هیچ دستورالعمل سختی برای ایجاد پارتیشن ها روی دیسک وجود ندارد - باید اندازه دیسک و همچنین سیستم عامل نصب شده را در نظر بگیرید.

پس از ایجاد پارتیشن ها ، باید قالب بندی سطح بالایی را با استفاده از ابزارهای سیستم عامل انجام دهید.

قالب بندی سطح بالا

با قالب بندی سطح بالا ، سیستم عامل (ویندوز 9x ، ویندوز NT یا DOS) ساختارهایی را برای کار با پرونده ها و داده ها ایجاد می کند. هر پارتیشن (دیسک منطقی) شامل بخش boot حجم (Volume Boot Sector - VBS) ، دو نسخه از جدول تخصیص پرونده (FAT) و فهرست اصلی (Root Directory) است. با استفاده از این ساختارهای داده ، سیستم عامل فضای دیسک را اختصاص می دهد ، مکان فایل ها را ردیابی می کند ، و حتی برای جلوگیری از بروز مشکلات ، نواحی معیوب روی "دیسک" را دور می زند.

در اصل ، قالب بندی سطح بالا نسبت به ایجاد جدول دیسک محتویات و جداول تخصیص فایل ، کمتر در مورد قالب بندی است. قالب بندی صحیح قالب بندی سطح پایین است که یک دیسک را به آهنگ ها و بخش ها تقسیم می کند. با دستور DOS FORMAT ، هر دو نوع قالب بندی برای یک فلاپی دیسک انجام می شود ، و فقط قالب بندی سطح بالا برای یک دیسک سخت است. برای انجام یک فرمت سطح پایین در هارد دیسک ، به یک برنامه خاص نیاز دارید ، که معمولاً توسط سازنده درایو تهیه شده است.

گره های اصلی هارد دیسک ها

انواع مختلف هارد دیسک های مختلف وجود دارد ، اما تقریباً همه آنها از همان اجزای اساسی تشکیل شده اند. طراحی این واحدها و کیفیت مواد مورد استفاده ممکن است متفاوت باشد ، اما عملکرد اصلی و اصول عملیاتی آنها یکسان است. عناصر ساختاری اصلی یک دیسک سخت معمولی (شکل 9) موارد زیر را شامل می شود:

• دیسک ها
• سر خواندن و نوشتن؛
• مکانیسم درایو سر.
• موتور دیسک درایو.
• برد مدار چاپی با مدارهای کنترل؛
• کابل ها و اتصالات.
• موارد پیکربندی (پرش و سوئیچ).

دیسک ها ، موتور درایو دیسک ، سرها و مکانیزم درایو معمولاً در یک محفظه بسته شده به نام HDA (مونتاژ دیسک سر) قرار می گیرند. معمولاً این بلوک به عنوان یک گره واحد در نظر گرفته می شود. تقریباً هرگز باز نمی شود سایر مجامع موجود در HDA (برد مدار چاپی ، گودی ، موارد پیکربندی و قطعات نصب) قابل جابجایی هستند.

دیسک ها

به طور معمول ، درایو شامل یک یا چند دیسک مغناطیسی است. با گذشت سالها ، تعدادی از اندازه های استاندارد درایو ایجاد شده است که عمدتا با توجه به اندازه درایوها مشخص می شوند ، یعنی:

• 5.25 اینچ (در واقع 130 میلی متر ، یا 5.12 اینچ)؛
• 3.5 اینچ (در واقع 95 میلی متر ، یا 3.74 اینچ)؛
• 2.5 اینچ (در واقع 65 میلی متر ، یا 2.56 اینچ)؛
  • 1 اینچ (در واقع 34 میلی متر ، یا 1.33 اینچ).

همچنین درایوهایی با دیسک های بزرگتر ، مانند 8 "، 14" و حتی بزرگتر وجود دارد ، اما معمولاً در رایانه های شخصی از این موارد استفاده نمی شود. امروزه دسکتاپ و برخی مدلهای قابل حمل اغلب در سیستم های قابل حمل با 3.5 "درایو و دستگاه های کوچک (2.5" و کوچکتر) نصب می شوند.

اکثر درایوها حداقل دو درایو دارند ، اگرچه برخی مدل های کوچکتر دارای یک دستگاه هستند. تعداد دیسک ها با ابعاد فیزیکی درایو ، یعنی ارتفاع شاسی آن محدود است. بیشترین تعداد درایو درایوهای 3.5 اینچی 11 است.

لایه کار دیسک

صرف نظر از آنچه از مواد به عنوان پایه دیسک استفاده می شود ، با یک لایه نازک از ماده ای که قادر به حفظ مغناطش باقیمانده پس از قرار گرفتن در معرض میدان مغناطیسی خارجی است ، پوشانده شده است. این لایه کار یا مغناطیسی نامیده می شود و در آن اطلاعات ثبت شده ذخیره می شود. متداول ترین دو نوع لایه کار است:

• اکسید؛
• فیلم نازک.

لایه اکسید یک پوشش پلیمری است که با اکسید آهن پر شده است.

لایه کار با فیلم های نازک نازک تر ، بادوام تر است و کیفیت پوشش آن بسیار بالاتر است. این فناوری پایه و اساس تولید درایوهای نسل جدید را تشکیل داده است ، که در آن می توان فاصله بین سرها و سطوح دیسک را به میزان قابل توجهی کاهش داد و این باعث افزایش تراکم ضبط شد.

یک لایه کاری گالوانیزه با فیلم نازک با الکترولیز بدست می آید. این اتفاق به همان روشی رخ می دهد که هنگام آبکاری کروم یک سپر اتومبیل. بستر آلومینیومی دیسک به طور متوالی در حمام ها با محلول های مختلف غوطه ور می شود ، در نتیجه آن با چندین لایه از یک فیلم فلزی پوشانده می شود. لایه کار یک لایه آلیاژ کبالت است و ضخامت آن فقط در حدود 1 میکروینچ (حدود 0.025 میکرون) است.

سر خواندن و نوشتن

درایوهای سخت برای هر طرف درایو دارای یک سر خواندن / نوشتن مجزا هستند. همه سرها روی یک قاب متحرک مشترک سوار شده و به طور همزمان حرکت می کنند.

در شکل 10 طرح معمولی یک محرک کویل متحرک را نشان می دهد.

هنگامی که درایو خاموش است ، سرها دیسک را تحت فشار فنرها لمس می کنند. هنگامی که دیسک ها در حال چرخش هستند ، فشار آیرودینامیکی زیر سر افزایش می یابد و از سطوح کار جدا می شوند ("برخیزید"). هنگامی که دیسک با سرعت کامل در حال چرخش است ، فاصله بین دیسک و سرها می تواند 5/5 میکروینچ (0.01-0.5 میکرون) یا بیشتر باشد.

شکل. 10. هدست ها و محرک چرخشی حرکت دهنده را بخوانید / بنویسید

مکانیسم های رانندگی

شاید حتی مهمتر از درایو از خود سرها مکانیزمی باشد که آنها را در موقعیت مورد نظر قرار می دهد و به عنوان محرک سر خوانده می شود. به کمک آن است که سرها از مرکز به لبه های دیسک حرکت می کنند و روی یک استوانه معین نصب می شوند. مکانیسم های محرک بسیاری وجود دارد ، اما می توان آنها را به دو نوع اصلی تقسیم کرد:

• با موتور پله ای؛
• با یک کویل متحرک

نوع درایو تا حد زیادی سرعت و قابلیت اطمینان درایو ، قابلیت اطمینان خواندن داده ها ، پایداری دما آن ، حساسیت به انتخاب موقعیت عملیاتی و ارتعاشات را تعیین می کند. بیایید بی درنگ بگوییم که درایوهایی با موتورهای پله ای بسیار کمتر از دستگاههای دارای درایوهای کویل متحرک قابل اعتماد هستند.

درایو موتور استپر

موتور پله ای یک موتور الکتریکی است ، روتور آن فقط می تواند در مراحل چرخش کند ، یعنی. با زاویه کاملاً مشخص اگر شافت آن را با دست بچرخانید ، می توانید صدای خاموش (یا ترک خوردن در حین چرخش سریع) را بشنوید ، که هر وقت روتور موقعیت ثابت بعدی را پشت سر بگذارد ، رخ می دهد.

درایو سیم پیچ

درایو کویل متحرک تقریباً در کلیه دستگاههای ذخیره سازی مدرن استفاده می شود. برخلاف سیستم های موتور پله پله ، که سرها را کورکورانه حرکت می دهند ، محرک کویل متحرک از سیگنال بازخورد برای تعیین دقیق موقعیت سر نسبت به آهنگ ها استفاده می کند و در صورت لزوم آنها را اصلاح می کند. این سیستم امکان پاسخگویی سریع ، دقت و قابلیت اطمینان بیشتری نسبت به درایوهای موتور پله سنتی دارد.

درایو سیم پیچ متحرک بر اساس اصل الکترومغناطیس کار می کند. مکانیسم های درایو سیم پیچ دو نوع هستند:

• خطی؛
• پیچ.

این نوع فقط در ترتیب بدنی آهن ربا و کویل متفاوت است.

درایو خطی سرها را به طور مستقیم و به طور مستقیم در امتداد خط شعاع دیسک حرکت می دهد. کویل ها در شکاف های آهنربای دائمی قرار دارند. مزیت اصلی یک محرک خطی این است که خطاهای آزمایوت معمولی برای یک محرک چرخشی تولید نمی کند. (آزیموت زاویه بین سطح شکاف کاری سر و جهت مسیر ضبط است.) هنگام حرکت از یک سیلندر به سمت دیگر ، سرها نمی چرخند و جسم آنها تغییر نمی کند.

با این حال ، محرک خطی اشکال قابل توجهی دارد: طراحی آن بسیار گسترده است. برای بهبود عملکرد درایو ، شما باید وزن مکانیزم درایو و سر خود را کاهش دهید. مکانیسم سبک تر است ، شتاب بیشتری می تواند از یک سیلندر به دیگری منتقل شود. درایوهای خطی بسیار سنگین تر از درایوهای روتاری هستند ، بنابراین از این در درایوهای مدرن استفاده نمی شود.

یک محرک چرخشی بر روی همان اصل به عنوان یک محرک خطی کار می کند ، اما در آن انتهای اهرم های سر به سیم پیچ متحرک وصل می شوند. هنگامی که سیم پیچ نسبت به آهنربای دائمی حرکت می کند ، اهرمهای حرکت سر چرخانده می شوند و سرها را به سمت محور یا لبه های دیسک ها حرکت می دهند. به دلیل وزن کم ، چنین ساختاری می تواند با شتاب زیاد حرکت کند ، که می تواند زمان دستیابی به داده ها را به میزان قابل توجهی کاهش دهد. حرکت سریع سرها همچنین با این واقعیت تسهیل می شود که اهرم های اهرم ها با یکدیگر متفاوت هستند: کسی که روی آن سرها نصب شده است دارای طول بسیار خوبی است.

از معایب این درایو می توان به این واقعیت اشاره کرد که سرها هنگام حرکت از قسمت بیرونی به سیلندرهای داخلی می چرخند و زاویه بین صفحه شکاف مغناطیسی سر و تغییر مسیر تغییر می یابد. به همین دلیل است که عرض ناحیه کار دیسک (ناحیه ای که آهنگ ها در آن قرار دارند) محدود است (به طوری که خطاهای اجتناب ناپذیر غیرقانونی در حد قابل قبول باقی می مانند). امروزه ، درایو آستین تقریباً در تمام دستگاه های ذخیره سازی سیم پیچ مورد استفاده قرار می گیرد.

پارکینگ سر اتوماتیک

هنگامی که برق خاموش است ، اهرم های دارای سر به سطح دیسک ها پایین می آیند. درایوها قادر به تحمل هزاران "برخاستن" و "فرود" از سر هستند ، اما مطلوب است كه آنها در نواحی مشخص سطح دیسک كه هیچ گونه اطلاعاتی در آن نوشته نشده باشد ، روی دهند. در طی این برخاستن ها و فرودها ، ساییدگی (سایش) لایه کار رخ می دهد ، زیرا "ابرهای غبار" که از ذرات لایه کاری حامل تشکیل شده است ، از زیر سرها پرواز می کنند. اگر در هنگام برخاستن یا فرود ، درایو متزلزل شود ، احتمال آسیب دیدن سرها و دیسک ها به میزان قابل توجهی افزایش می یابد.

یکی از مزایای استفاده از درایو سیم پیچ متحرک ، پارکینگ اتوماتیک سر است. با روشن شدن نیرو ، سرها با تعامل میدان مغناطیسی کویل متحرک و آهنربای دائمی در موقعیت قرار گرفته و در حالت نگهدارنده قرار می گیرند. هنگامی که برق خاموش است ، زمینه نگه داشتن سرها بر روی یک سیلندر خاص ناپدید می شود ، و آنها شروع به لغزش غیرقابل کنترل بر روی سطوح دیسک هایی که هنوز متوقف نشده اند می کنند ، که می تواند باعث آسیب شود. به منظور جلوگیری از آسیب احتمالی درایو ، بلوک سر دوار به یک فنر برگشت وصل می شود. هنگامی که کامپیوتر روشن است ، نیروی مغناطیسی معمولاً از کشش چشمه فراتر می رود. اما هنگامی که برق خاموش است ، پیش از متوقف شدن دیسک ، سرها تحت تأثیر چشمه به قسمت پارکینگ حرکت می کنند. با افزایش سرعت چرخش دیسک ها ، سرهایی که مشخصه "زمین" در حال ترکیدن دارند در همین منطقه قرار دارند. بنابراین ، برای فعال کردن مکانیزم پارکینگ سر در درایوهایی که دارای یک درایو از یک سیم پیچ در حال حرکت هستند ، کافی است کامپیوتر را خاموش کنید. هیچ برنامه خاصی برای این مورد لازم نیست در صورت قطع برق ناگهانی ، سرها به صورت خودکار پارک می شوند.

موتور دیسک

موتوری که دیسک ها را به حرکت در می آورد اغلب موتور اسپیندل نامیده می شود. موتور اسپیندل همیشه به محور چرخش دیسک ها متصل می شود ، از هیچ کمربند و دنده ای برای این کار استفاده نمی شود. موتور باید ساکت باشد: هر گونه لرزش به دیسک ها منتقل می شود و می تواند منجر به خطا در خواندن و نوشتن شود.

سرعت موتور باید کاملاً مشخص باشد. به طور معمول از 3600 تا 7.200 دور در دقیقه یا بیشتر متغیر است و با استفاده از یک مدار کنترل موتور با بازخورد (تنظیم خودکار) برای دستیابی به دقت بالا تثبیت می شود.

برد کنترل

هر درایو از جمله هارد دیسک ها حداقل یک کارت دارند. مدارهای الکترونیکی برای کنترل موتور اسپیندل و درایو سر و همچنین مبادله داده با کنترلر (روی فرم از پیش توافق شده) روی آن نصب شده است. در درایوهای IDE ، کنترلر به طور مستقیم در درایو نصب می شود ، در حالی که برای SCSI ، باید از کارت انبساط اضافی استفاده شود.

کابل ها و کانکتورها را درایو کنید

اکثر درایوهای سخت برای اتصال به سیستم ، منبع تغذیه و گاهی اوقات برای زمین زدن به شاسی ، دارای کانکتورهای چند رابط هستند. اکثر درایوها حداقل دارای سه نوع کانکتور هستند:

• رابط رابط (یا کانکتور).
• اتصال دهنده برق؛

اتصالات رابط از اهمیت بالایی برخوردار هستند ، زیرا داده ها و دستورات را به درایو و پشت انتقال می دهند. بسیاری از استانداردهای رابط اتصال چند درایو به یک کابل (اتوبوس) را فراهم می کنند. به طور طبیعی ، در این حالت باید حداقل دو نفر از آنها وجود داشته باشد. SCSI اجازه می دهد تا حداکثر هفت درایو به یک کابل منفرد متصل شوند (Wide SCSI-2 تا 15 دستگاه را پشتیبانی می کند). برخی از استانداردها (به عنوان مثال ST-506/412 یا ESDI) اتصالات جداگانه ای برای سیگنال های داده و کنترل فراهم می کنند ، بنابراین درایو و کنترلر با دو کابل به هم متصل هستند ، اما بیشتر دستگاه های مدرن ISE و SCSI با استفاده از همان کابل متصل می شوند.

کانکتورهای برق برای هارد دیسک ها معمولاً همانند درایوهای فلاپی است. بیشتر درایوها از دو ولتاژ تغذیه (5 و 12 ولت) استفاده می کنند ، اما 5 ولت برای مدل های کوچک که برای رایانه های لپ تاپ طراحی شده اند کافی است.

مشخصات هارد دیسک

اگر به دنبال خرید یک درایو جدید هستید یا فقط می خواهید بفهمید تفاوت های دستگاه های خانواده های مختلف چیست ، پارامترهای آنها را با یکدیگر مقایسه کنید. در زیر معیارهایی که معمولاً از کیفیت هارد دیسک ها قضاوت می شود ، آورده شده است.

• قابلیت اطمینان.
• عملکرد پر سرعت.
• سیستم تعلیق شوک
• هزینه.

قابلیت اطمینان

در توضیحات درایوها می توانید پارامتری مانند میانگین زمان بین خرابی ها (MTBF) را پیدا کنید که معمولاً بین 20 تا 500 هزار ساعت یا بیشتر متغیر است. من هیچ وقت به این اعداد توجه نمی کنم زیرا آنها کاملاً نظری هستند.

هوشمندانه. فن آوری خود مانیتورینگ ، تجزیه و تحلیل و گزارش دهی (فناوری خود نظارت ، تحلیل و گزارشگری) یک استاندارد جدید در صنعت است که روش های پیش بینی خطاهای دیسک سخت را توصیف می کند. وقتی S.M.A.R.T. هارد دیسک شروع به نظارت بر پارامترهای خاصی می کند که حساس هستند یا نشانگر عدم موفقیت درایو هستند. در نتیجه این نظارت ، می توانید خرابی درایو را پیش بینی کنید.

سرعت

یک پارامتر مهم درایو دیسک سخت عملکرد آن است. این پارامتر ممکن است برای مدلهای مختلف بسیار متفاوت باشد. و همانطور که اغلب اتفاق می افتد ، بهترین شاخص عملکرد یک درایو قیمت آن است. سرعت درایو را می توان با دو پارامتر تخمین زد:

• زمان جستجوی متوسط؛
• نرخ انتقال داده

میانگین زمان جستجو ، که در میلی ثانیه اندازه گیری می شود ، به معنی میانگین زمان حرکت سرها از یک سیلندر به دیگری است (و فاصله بین این سیلندرها می تواند دلخواه باشد). شما می توانید این پارامتر را با انجام بسیاری از عملیات جستجو برای آهنگ های انتخاب شده به طور تصادفی اندازه گیری کرده و سپس کل زمان صرف شده در این روش را بر تعداد عملیات انجام شده تقسیم کنید. نتیجه میانگین زمان یک جستجو واحد خواهد بود.

هزینه

اخیراً "هزینه واحد" درایوهای سخت به 2 سنت در هر مگابایت (و حتی پایین تر) کاهش یافته است. هزینه درایوها همچنان رو به کاهش است و پس از مدتی به نظر می رسد که حتی نیمی از درصد برای مگابایت نیز بسیار گران است. دقیقاً به دلیل کاهش قیمت ، درایوهایی با ظرفیت کمتر از 1 گیگ در حال حاضر عملاً در دسترس نیستند و بهترین انتخاب یک درایو با ظرفیت بیش از 10 گیگابایت خواهد بود.

• ظرفیت خام در میلیون ها بایت؛
• ظرفیت قالب بندی شده در میلیون ها بایت؛
• ظرفیت خام در مگابایت (مگابایت)؛
• ظرفیت قالب بندی شده در مگابایت (MB).

سؤالاتی برای کنترل خود

1. فلاپی دیسک چیست؟
2. جوهر رمزگذاری مغناطیسی اطلاعات باینری چیست؟
3. فلاپی و هارد دیسک چگونه کار می کنند؟
4. جوانب و منافع درایوهای CD-ROM چیست؟

Grebenyuk E.I.، Grebenyuk N.A. ابزارهای فنی انتشارات انفورماتیک سازی "آکادمی" - مسکو ، 2007 / ص.51-82/

اولین رسانه ضبط مغناطیسی که اطلاعات مربوط به آن در دستگاههای پولسن در نوبت قرنهای 19 تا 20 ثبت شد ، بود سیم فولادی قطر تا 1 میلی متر. در آغاز قرن XX ، برای این اهداف نیز مورد استفاده قرار گرفت نوار فولادی نورد با این حال ، ویژگی های کیفیت این حامل ها بسیار پایین بود. کافی است بگوییم که 2500 کیلومتر سیم با وزن حدود 100 کیلوگرم برای تولید ضبط مغناطیسی 14 ساعته از سخنرانی ها در کنگره بین المللی کپنهاگ در سال 1908 مورد نیاز بود. علاوه بر این ، در فرآیند استفاده از نوار سیم و استیل ، مشکل غیرقابل اتصال به قطعات جداگانه آنها بوجود آمد. به عنوان مثال سیم گره خورده از سر مغناطیسی عبور نمی کند. علاوه بر این ، او به راحتی گیج شد و نوار استیل نازک دستانش را قطع کرد. فولاد دیسک مغناطیسی ، اولین اختراع ثبت شده در سال 1906 در آن زمان 1 مورد استفاده قرار نگرفت.

فقط از نیمه دوم دهه 1920 که اختراع شد نوار مغناطیسی پودر ، استفاده در مقیاس بزرگ از ضبط مغناطیسی آغاز شد. حق ثبت اختراع فناوری استفاده از پودر فرومغناطیسی برای فیلم در سال 1928 توسط Fritz Pfeimer در آلمان بدست آمد. در ابتدا ، پودر مغناطیسی روی یک بستر کاغذ ، سپس به سلولز استات اعمال می شود ، تا زمانی که از مقاومت بالا استفاده شود

1 واسیلیسوی یو.ا. رسانه ضبط مغناطیسی. م. ، 1989.S 5-6.

مواد - پلی اتیلن ترفتالات (لوسان). کیفیت پودر مغناطیسی نیز بهبود یافته است. به طور خاص ، پودرهای اکسید آهن با افزودن کبالت ، اکسید کروم ، پودرهای مغناطیسی فلزی از آهن و آلیاژهای آن شروع به استفاده کردند که این امر باعث افزایش چندین بار تراکم ضبط شد. لایه کار توسط رسوب خلاء یا رسوب الکترولیتی به صورت لاک مغناطیسی که از پودر مغناطیسی ، چسب ، حلال ، پلاستیک و مواد افزودنی مختلف تشکیل شده است ، روی بستر اعمال می شود.

علاوه بر پایه انعطاف پذیر و لایه مغناطیسی کار ، نوار می تواند دارای لایه های اضافی نیز باشد: محافظ - بر روی سطح لایه کار و ضد انعطاف پذیری - در قسمت پشتی نوار ، به منظور محافظت از لایه کار در برابر سایش مکانیکی ، افزایش مقاومت مکانیکی نوار و بهبود عملکرد کشویی آن بر روی سطح مغناطیسی. سرها لایه ضد اصطکاک همچنین بارهای الکتریکی که در نوار مغناطیسی جمع می شوند را از بین می برد. واسطه (زیر لایه) بین پایه و لایه کار به منظور بهبود چسبندگی لایه های کار و ضد اصطکاک به پایه خدمت می کند.

بر خلاف رسانه ضبط صدا مکانیکی ، نوار مغناطیسی برای ضبط مجدد اطلاعات مناسب است. تعداد چنین سوابق بسیار زیاد است و فقط با استحکام مکانیکی خود نوار مغناطیسی محدود است.

اولین ضبط صوت ، که در دهه 1930 ظاهر شد ، به قرقره چرخ می خورد. در آنها نوار مغناطیسی روی قرقره ها زخم شده بود. و در آغاز ، این ها حباب های عظیم 1 اینچ (25.4 میلی متر) عرض بودند. در حین ضبط و پخش ، نوار از یک حلقه کامل به یک خالی برگردانده شد.

در سال 1963 ، فیلیپس به اصطلاح ضبط کاست را توسعه داد ، که امکان استفاده از نوارهای مغناطیسی بسیار نازک را فراهم کرد. حداکثر ضخامت آنها فقط 20 میکرون با عرض 3.81 میلی متر است. در ضبط های کاست ، هر دو قرقره در یک ویژه هستند کاست جمع و جور و پایان فیلم از قبل به قرقره خالی وصل شده است. به عبارت دیگر ، در اینجا نوار مغناطیسی و کاست یک مکانیسم کاربردی واحد است. ضبط بر روی کاست فشرده - دو طرفه. کل زمان ضبط معمولاً 60 ، 90 و 120 دقیقه است.

در اواخر دهه 1970. ظاهر شد میکرو کاست اندازه 50x33x8 میلی متر ، یعنی اندازه یک جعبه کبریت ، برای ضبط صدا و تلفن های قابل حمل با یک دستگاه پاسخگو و در اواسط دهه 1980. - پیکوکاست - سه برابر میکرو کاست.

از سال 1952 ، نوار مغناطیسی برای ضبط و ذخیره اطلاعات در رایانه های الکترونیکی استفاده شده است. مزیت نوار مغناطیسی قابلیت ضبط با افزایش تراکم به دلیل این واقعیت است که سطح کل لایه مغناطیسی نوار بسیار بیشتر از سایر انواع رسانه است و فقط با طول نوار محدود می شود. درایوهای نوار کاست - کارتریج به چندین سل سل برسند ، و در آینده نزدیک ظرفیت آنها ده ها سل خواهد بود. مکانیزم نوار کارتریج نامیده می شود جریان دهنده ها (از انگلیسی ، stream - stream). در اصل ، آنها شبیه به ضبط صوت هستند.

با این حال ، نوار مغناطیسی همچنین دارای یک اشکال جدی است. اجازه دسترسی مستقیم به اطلاعات ضبط شده را نمی دهد. برای انجام این کار ، ابتدا باید نوار را به محل مورد نظر برگردانید ، که زمان خواندن اطلاعات از آن را به میزان قابل توجهی افزایش می دهد. کاست های نوار مغناطیسی (کارتریج ها) همچنین با ابعاد بزرگ آنها مشخص می شوند. بنابراین ، در حال حاضر آنها عمدتاً در سیستمهای پشتیبان در مراکز داده ، در شرکتها ، در مراکز بزرگ داده و همچنین برای ذخیره اطلاعات در سرورها و ایستگاههای کاری دسک تاپ مورد استفاده قرار می گیرند ، جایی که قابلیت اطمینان ، پایداری عملکرد ، ظرفیت زیاد ، نسبتاً کم هزینه. سیستم های تهیه پشتیبان به شما امکان می دهد در صورت بروز خطاها ، نقص ها یا بلایای طبیعی ، از امنیت اطلاعات اطمینان حاصل کنید.

ضبط نه تنها اطلاعات صوتی بلکه اطلاعات ویدئویی بر روی نوار مغناطیسی امکان پذیر است. نوار فیلم ساختار آن مشابه نوار برای ضبط صدا است. با این حال ، لایه کاری آن معمولاً دارای ساختار پیچیده تری است. واقعیت این است که سیگنال های ویدئویی با فرکانس بالا در همان سطح لایه کار ضبط می شوند. از ذرات فلزی کوچک برای آنها می توان استفاده کرد. از طرف دیگر فرکانسهای پایین توسط ذرات بزرگ منتقل می شوند که توصیه می شود در عمق آن قرار بگیرند. بنابراین ، لایه کار یک نوار مغناطیسی برای ضبط فیلم می تواند از دو لایه تشکیل شود. نوار مغناطیسی برای اسناد ویدیویی نیز در کاست های مخصوصی قرار می گیرد که از آن در برابر فشار مکانیکی ، آلودگی و شارژ سریع تجهیزات ویدئویی محافظت می کند. گسترده در دهه 1980 - 1990. نوارهای ویدئویی اکنون به رسانه های ویدیویی امیدوار کننده تر راه یافته اند.

در ابتدا از رایانه های الکترونیکی نیز استفاده می شد طبل های مغناطیسی به طور خاص ، در ماشین حساب بزرگ الکترونیکی داخلی (BESM-6) درام مغناطیسی با وزن حدود 8 کیلوگرم مورد استفاده قرار گرفت ، اما با ظرفیت حافظه تنها 1 مگابایت است.

از اوایل دهه 1960. استفاده گسترده ، در درجه اول در دستگاه های ذخیره سازی رایانه ، دریافت شده است دیسک مغناطیسیاینها دیسک های آلومینیومی یا پلاستیکی با قطر 30 تا 350 میلی متر هستند که با یک لایه کاری پودر مغناطیسی ضخامت چند میکرون پوشانده شده اند. در ابتدا ، این پوشش مغناطیسی شامل اکسید آهن ، بعداً - دی اکسید کروم بود.

در یک درایو دیسک ، مانند یک ضبط کننده نوار ، اطلاعات با استفاده از یک سر مغناطیسی ضبط می شوند ، نه تنها در طول نوار ، بلکه در مسیرهای مغناطیسی متمرکز که در سطح یک دیسک چرخان قرار دارند ، معمولاً در هر دو طرف. دیسک های مغناطیسی سخت و انعطاف پذیر ، قابل جابجایی هستند و در یک کامپیوتر شخصی ساخته شده اند. ویژگی های اصلی آنها عبارتند از: ظرفیت اطلاعات ، زمان دسترسی به اطلاعات و سرعت خواندن در یک ردیف.

هارد دیسک های ثابت در یک کامپیوتر از لحاظ ساختاری در یک واحد واحد با درایو دیسک ترکیب می شوند. آنها در یک محور در بسته ها مونتاژ می شوند. بسته دیسک ها در حالت بسته بندی قرار داده شده است که باعث پاکیزگی لازم و فشار مداوم هوای بدون گرد و غبار می شود. در حال حاضر ، به جای هوا ، استفاده از بنزین بی اثر هلیوم به عنوان پرکننده آغاز شده است که به دلیل تراکم پایین تر ، این امکان را می دهد که به طور قابل توجهی بهره وری انرژی را افزایش دهد.

هر دیسک حاوی همان تعداد آهنگ پیاپی (آهنگ) است. عرض مسیر مغناطیسی تقریباً 1 میکرومتر است. اولین مدل هارد دیسک ، که در سال 1973 ساخته شد ، دارای 30 آهنگ از 30 بخش بود که به طور تصادفی همزمان با کالیبر "30/30" تفنگ شکارچی معروف وینچستر بود و باعث ایجاد زبان عامیانه دیسک های مغناطیسی سخت - "وینچستر" ، "وینچستر" شد. این چرخه ها دایره های متمرکز هستند که مربوط به نواحی مغناطیسی باقیمانده هستند که توسط سر مغناطیسی ایجاد می شوند. به نوبه خود ، هر یک از آهنگ ها به بخش های متوالی قرار گرفته است.

روند اصلی در توسعه هارد دیسک ها افزایش تدریجی در تراکم ضبط است که همراه با افزایش سرعت چرخش سر دوک نخ ریسی و کاهش زمان دسترسی به اطلاعات و در نهایت - افزایش بهره وری است. ظرفیت دیسک ، که در ابتدا به چندین گیگابایت رسیده بود ، تا اواسط دهه دوم قرن بیست و یکم به 10 TB رسید (رشد سالانه ظرفیت هارد دیسک کامپیوتر 35-40 درصد است). قرار دادن چنین حجم اطلاعاتی روی دیسک ها با روش ضبط عمود ، که در سال 2007 ظاهر شد امکان پذیر شد. در آینده نزدیک ، این روش ظرفیت را به 85 سل افزایش می دهد (می توانید 86 میلیون عکس رنگی یا 21.5 هزار فیلم ضبط کنید).

هارد دیسک ها برای ذخیره سازی دائمی اطلاعات ، از جمله طراحی شده اند. هنگام کار با رایانه (نرم افزار سیستم ، بسته های برنامه و غیره) لازم است. براساس هارد دیسک ، دستگاههای ذخیره سازی خارجی با ظرفیت حداکثر چندین سل نیز تولید می شوند.

دیسک های مغناطیسی قابل انعطاف پلاستیک (فلاپی دیسک ها ، از زبان انگلیسی ، حلق آویز بدون فلاپی) از یک فیلم مصنوعی - میلار ، پوشیده از فروسنگ مقاوم در برابر سایش ساخته شده بود ، و یک به یک در موارد خاص پلاستیکی سخت - کاست ، که محافظت مکانیکی برای رسانه ها قرار می گرفت قرار گرفتند. کاست دیسک فلاپی نامیده می شود دیسکت

اولین فلاپی دیسک در سال 1967 ظاهر شد. این قطر 8 اینچ و ظرفیت ذخیره سازی 100 KB داشت. در سال 1976 اندازه دیسک فلاپی به 5.25 اینچ کاهش یافت و در سال 1980 سونی دیسک فلاپی 3.5 اینچی و درایو فلاپی را ایجاد کرد که عمدتا در دهه های بعدی تولید می شدند.

برای خواندن و نوشتن اطلاعات ، از یک دستگاه مکانیکی الکترونیکی ویژه استفاده می شود - یک درایو دیسک ، که در آن یک فلاپی دیسک قرار دارد. فلاپی دیسک دارای یک سوراخ مرکزی برای اسپیندل دیسک درایو است و در این مورد سوراخ بسته شده با یک دیافراگم فلزی برای دسترسی به سرهای مغناطیسی وجود دارد که از طریق آن اطلاعات خوانده شده و نوشته می شوند. ضبط بر روی دیسک فلاپی طبق همان اصل انجام شده در ضبط صوت انجام می شود. همچنین یک تماس مکانیکی مستقیم سر با لایه کار مغناطیسی وجود دارد که منجر به ساییدگی نسبتاً سریع ناقل ماده می شود.

ظرفیت دیسک فلاپی تک 3.5 اینچی معمولاً 1.0 تا 2.0 مگابایت بود. فلاپی دیسک های استاندارد 1.44 مگابایت بود. با این حال ، دیسک های فلاپی 3.5 اینچی با ظرفیت های حداکثر 250 مگابایت تولید شده اند.

فلاپی دیسک ها رسانه ای کاملاً ریز و درشت بودند. آنها نسبت به دیسک های سخت مقاوم به سایش نیستند و مستعد میدان مغناطیسی و درجه حرارت بالا هستند. همه اینها اغلب به از بین رفتن داده های ضبط شده منجر می شد. بنابراین ، از فلاپی دیسک ها در درجه اول برای ذخیره سازی عملی اطلاعات مستند استفاده شده است. اکنون توسط رسانه های ذخیره سازی قابل اعتماد و کارآمدتر مبتنی بر فلاش کنار گذاشته می شوند.

در آخرین ربع قرن XX در بسیاری از کشورهای جهان و از دهه 1990 به بعد. - و در روسیه به اصطلاح کارتهای پلاستیکی ، نمایندگی دستگاه هایی برای یک روش مغناطیسی برای ذخیره اطلاعات و مدیریت داده ها.

پیشینیان کارتهای پلاستیکی برای تأیید اعتبار و اعتبار دارنده در خارج از بانک کارتهای ساخته شده از مقوا بودند. در سال 1928 ، یکی از شرکتهای آمریکایی تولید کارتهای فلزی با اندازه 63 و 35 میلی متر را آغاز کرد. آنها با نام صاحب شهر ، شهر ، ایالت و اطلاعات دیگر نقش برجسته شدند. چنین کارت هایی برای مشتریان معمولی در فروشگاه های بزرگ صادر می شد. در هنگام پرداخت کالاها ، فروشنده کارت را از طریق یک دستگاه مخصوص چرخانده و در نتیجه حروف و اعداد فشرده شده روی آن روی رسید فروش حک شده است. این چک با مبلغ خرید دست نوشته سپس برای بازپرداخت به بانک ارسال شد. اولین کارت اعتباری مدرن ، که براساس آن سیستم پرداخت VISA بوجود آمد ، در سال 1958 توسط Bank of America صادر شد.

کارتهای پلاستیکی از سه لایه تشکیل شده است: پایه پلی استر که روی آن یک لایه کار نازک اعمال می شود و یک لایه محافظ. از پلی وینیل کلراید معمولاً به عنوان پایه استفاده می شود که به راحتی پردازش می شود ، در برابر دما ، استرس شیمیایی و مکانیکی مقاوم است. با این حال ، در برخی موارد ، اساس کارت های مغناطیسی به اصطلاح شبه پلاستیک است - کاغذ ضخیم یا مقوا با لایه لایه دو طرفه.

لایه کار (پودر فرومغناطیسی) با مهر زنی داغ به شکل نوارهای باریک جداگانه روی پلاستیک اعمال می شود. با توجه به خصوصیات بدنی و دامنه کاربرد آنها ، نوارهای مغناطیسی به دو نوع High-er و Low-Er تقسیم می شوند. نوارهای بسیار ارسیک سیاه است. آنها در برابر میدان مغناطیسی مقاوم هستند. برای ثبت آنها به انرژی بیشتری نیاز است. از آنها به عنوان کارتهای اعتباری ، گواهینامه رانندگی و غیره استفاده می شود ، یعنی در مواردی که افزایش دوام و امنیت لازم است. نوار مغناطیسی کم EMC قهوه ای است. ضبط آنها از امنیت کمتری برخوردار است اما ثبت راحت تر و سریعتر است. در کارتهایی با تاریخ انقضا محدود استفاده می شود.

لایه محافظ کارتهای پلاستیک مغناطیسی از یک فیلم پلی استر شفاف تشکیل شده است. این برای محافظت از لایه کار در برابر سایش طراحی شده است. بعضی اوقات ، برای جلوگیری از جعل و کپی از روکش ها استفاده می شود. لایه محافظ تا دو ده هزار هزار چرخه نوشتن و خواندن را فراهم می کند.

لازم به ذکر است که علاوه بر مغناطیسی ، روشهای دیگری برای ضبط اطلاعات بر روی کارت پلاستیکی نیز وجود دارد: ضبط گرافیکی ، برجسته سازی (اکستروژن مکانیکی) ، بارکد کردن ، ضبط لیزر.

امروزه تراشه های الکترونیکی به جای نوارهای مغناطیسی به طور فزاینده ای در کارت های پلاستیکی مورد استفاده قرار می گیرند. چنین کارتهایی بر خلاف کارتهای مغناطیسی ساده ، هوشمندانه یا (هوشمندانه) نامیده می شوند کارت های هوشمند (از انگلیسی ، smart -mart). ریزپردازنده ساخته شده در آنها به شما امکان می دهد تا مقدار قابل توجهی از اطلاعات را ذخیره کنید ، امکان انجام محاسبات لازم را در سیستم پرداخت های بانکی و تجاری ایجاد می کند ، بنابراین کارت های پلاستیکی را به حامل های اطلاعاتی چند منظوره تبدیل می کند.

با استفاده از روش دسترسی به ریز پردازنده (رابط) کارتهای هوشمند می توانند:

• - با رابط مخاطب (یعنی ، هنگام انجام یک عملیات ، کارت در ترمینال الکترونیکی وارد می شود)؛
• - با رابط دوگانه (آنها می توانند به صورت تماسی و غیر تماسی عمل کنند ، یعنی تبادل داده بین کارت و دستگاه های خارجی از طریق کانال رادیویی قابل انجام است).

اندازه کارتهای پلاستیکی بصورت استاندارد می باشد. مطابق با استاندارد بین المللی ISO-7810 ، طول آنها 85.595 میلی متر ، عرض - 53.975 میلی متر ، ضخامت - 3.18 میلی متر است.

دامنه کاربرد کارتهای پلاستیک مغناطیسی و شبه پلاستیک و همچنین کارتهای هوشمند بسیار گسترده است. علاوه بر سیستم های بانکی ، از آنها به عنوان یک حامل اطلاعات جمع و جور ، شناسه سیستم های حسابداری و کنترل خودکار ، گواهی نامه ها ، گذرگاه ها ، کارت های اینترنتی ، سیم کارتهای سلولی ، بلیط حمل و نقل ، گذرنامه های الکترونیکی (بیومتریک) و غیره استفاده می شود.

رسانه ضبط مغناطیسی ملموس به طور مداوم در کنار فناوری های مستندسازی الکترومغناطیسی در حال بهبود هستند. تمایل به افزایش تراکم ثبت اطلاعات در رسانه های مغناطیسی با کاهش در اندازه آنها و کاهش زمان دستیابی به اطلاعات وجود دارد. فناوری هایی در حال توسعه هستند که در آینده نه چندان دور امکان افزایش حافظه یک رسانه استاندارد را در مقایسه با دستگاه های فعلی چندین هزار برابر امکان پذیر می سازند. و در آینده ای دورتر ، ظهور حامل پیش بینی می شود ، جایی که نقش ذرات مغناطیسی توسط اتم های فردی ایفا خواهد کرد. در نتیجه ، ظرفیت آن ، طبق گفته توسعه دهندگان ، میلیاردها برابر از استانداردهای موجود فراتر خواهد رفت.

• واسیلوسکی یو. A. فرمان. عمل س 11 ، 225 ، 227-228؛ لوین V.I. op توسط س. 23-24.
• Manukov S. چگونه نمی توان به یک کارتون احمق // Company. 2009. شماره 27-28. ص 52.
• Fradkin V. گذشته ، حال و آینده حامل های اطلاعات // قیمت کامپیوتر. 2003. شماره 46.