Supporti dati magnetici ottici elettronici. Tipi di supporti di informazione, loro classificazione e caratteristiche. Dimensioni e capacità del moderno HDD

Registrazione magnetica

La registrazione magnetica digitale viene effettuata su materiali magneticamente sensibili, che includono alcuni tipi di ossidi di ferro, nichel, cobalto, composti di terre rare con cobalto, magnetoplastiche e magnetoelasti con un legame di plastica e gomma, materiali magnetici in micropolvere. A seconda del contenuto di ossidi di ferro, il colore del materiale magnetico può avere una caratteristica tinta marrone scuro. Il rivestimento magnetico è molto sottile (pochi micrometri) e più è sottile, maggiore è la qualità della registrazione magnetica. Il rivestimento viene applicato a un substrato non magnetico, che utilizza varie plastiche per nastri magnetici e floppy disk e cerchi in alluminio o vetro per dischi rigidi. Dimensioni (fattori di forma) dei dischi rigidi (chiamati anche dischi rigidi): 3,5 pollici (Fig. 1.9 a sinistra), 2,5 pollici (per laptop, Fig. 1.9 a destra),), 1 pollice ("microdrive" - \u200b\u200bper attrezzatura fotografica , Pocket PC, iPod, ecc.).

Figura: 1.9. Winchester da 3,5 pollici Sumsung SpinPoint T133 (400 GB, 3 piatti, a sinistra) e Winchester Sumsung SpinPoint M60 da 2,5 pollici (120 GB, 1 piatto, a destra)

Per aumentare la capacità dei dischi rigidi, si consiglia di non aumentare il numero di superfici e testine magnetiche (questo aumenta il rumore durante il funzionamento, il riscaldamento e la percentuale di errori durante la scrittura e la lettura dei dati), ma di ridurre le dimensioni delle particelle ferromagnetiche. Ad esempio, Samsung ha sviluppato unità con una capacità di 400 GB (Figura 1.19 a sinistra) per desktop e server e una capacità di 120 GB per laptop (Figura 1.19 a destra), utilizzando testine TMR magnetiche basate sull'effetto magnetoresistivo di tunneling (Tunneling Magneto Resistanse, TMR) ...

Il rivestimento dei dischi è costituito da molti minuscoli domini magnetici - regioni magnetizzate in modo uniforme, separate dalle regioni vicine da sottili strati di transizione (confini dei domini). Nella fig. 1.10 mostra la distribuzione dei vettori di induzione magnetica degli atomi nei domini dei ferromagneti. Con una diminuzione delle dimensioni di un ferromagnete, le vibrazioni termiche delle molecole portano a una perdita spontanea di orientamento dei domini; per ridurre questo effetto, viene utilizzato un substrato antiferromagnetico. In un antiferromagnete, i momenti magnetici degli atomi vicini sono diretti antiparalleli, in modo che il momento magnetico totale di qualsiasi regione sia zero. La capacità massima pratica di una piastra (3,5 pollici) con l'orientamento longitudinale dei domini (Fig. 1.11 a sinistra) è 150-200 GB.

Una maggiore densità di registrazione è fornita dalla disposizione trasversale dei domini (Fig. 1.10 e 1.11 a destra). Le prime unità disco rigido (dischi rigidi) che utilizzano la registrazione perpendicolare sono state create nel 2005.
(fig. 1.22). Hitachi Global Storage Technology prevede di aumentare la capacità delle unità da 3,5 pollici a 1 TB (1 TB \u003d 1000 GB).

Figura: 1.10. Distribuzione di vettori di induzione magnetica nei domini dei ferromagneti

Figura: 1.11. Schema di registrazione longitudinale (sinistra) e trasversale (destra) su un disco magnetico: A - strato ferromagnetico, B - substrato antiferromagnetico, C - testa elettromagnetica. ...

Sotto l'influenza di un campo magnetico esterno, i campi magnetici intrinseci dei domini sono orientati secondo la direzione delle linee del campo magnetico. Dopo la cessazione dell'influenza del campo esterno, sulla superficie del dominio si formano zone di magnetizzazione rimanente: le informazioni sul campo magnetico agente vengono memorizzate sul disco. Un cambiamento nella direzione della corrente di scrittura provoca un corrispondente cambiamento nella direzione del flusso magnetico nel nucleo della testina, che porta alla comparsa sulla superficie del vettore di aree con magnetizzazione opposta (Fig. 1.13).

Figura: 1.12. Winchester Momentos 5400.3 (2,5 pollici, 160 GB, velocità di rotazione dell'unità 5400 rpm) con registrazione perpendicolare prodotta da Seagate

Figura: 1.13. Modifica della direzione del flusso magnetico nell'avvolgimento della testina di lettura / scrittura

Trovandosi di fronte allo spazio della testina magnetica quando il disco ruota, tali aree inducono una forza elettromotrice (fem) in essa durante la lettura. Cambiamento nella direzione della fem per un certo periodo di tempo è identificato con uno binario, e l'assenza di questo cambiamento - con zero. Il periodo di tempo specificato è chiamato unità di bit.

Per la corretta registrazione delle informazioni, è necessaria una formattazione preliminare: la divisione logica del disco in tracce e settori (Fig. 1.14 a sinistra) applicando etichette che aiutano a trovare le posizioni di registrazione necessarie. L'accesso rapido a qualsiasi parte della superficie di un floppy o di un disco rigido è fornito ruotandolo e spostando la testina magnetica di lettura / scrittura lungo il raggio del disco (Fig. 1.14 a destra).

Figura: 1.14. Tracce e settori di un disco magnetico (a sinistra) e organizzazione dell'accesso diretto alle informazioni (a destra)

A causa della rapida rotazione del disco, il ritardo quando ci si sposta da un punto a qualsiasi parte della circonferenza del disco a un altro è piccolo. La velocità di rotazione di un floppy disk (floppy disk) è di 300-360 rpm, i dischi rigidi sono 5400 e 7200 rpm.

I dischi magnetici sono classificati come supporti dati con accesso diretto, poiché è possibile fare riferimento direttamente a qualsiasi parte dei dati registrati (Fig. 1.24). La superficie del disco è divisa in anelli concentrici - tracce di registrazione (Fig. 1.24), a partire dal bordo esterno. Nei floppy disk (3,5 ", 1,44 MB) il numero di tracce è 80 e nei dischi rigidi varia da diverse centinaia a diverse migliaia. Le tracce sono identificate da un numero (la traccia esterna ha un numero zero). L'anello di una traccia è diviso in sezioni (di solito 17-18), denominati settori (Fig. 1.24). Di norma viene adottata una dimensione di settore di 512 byte. Ai settori di una traccia vengono assegnati numeri a partire da 0. Il settore con un numero zero su ogni traccia è riservato all'identificazione delle informazioni che si stanno scrivendo e non alla memorizzazione dei dati L'area del disco più piccola che il sistema operativo gestisce quando alloca lo spazio per la scrittura di un file è chiamata cluster. È costituito da diversi settori. Un disco rigido (disco rigido) è solitamente un pacchetto (assemblaggio) di più dischi (Fig. 1.19 a sinistra). I lati dei dischi sono identificati numeri, a partire da zero (lato superiore). Tutte le tracce che si trovano simultaneamente sotto le testine di lettura / scrittura sono chiamate cilindro. I lati del disco sono sfalsati rispetto al centro dei brani sul lato inferiore.

Nel 2002-2003 è iniziata la transizione dall'interfaccia del disco parallelo EIDE, o ATA (PATA) alla seriale (Serial ATA 1.0, SATA) e sono state rilasciate le prime unità con questa interfaccia, schede controller PCI e chipset con controller SATA integrati. Da allora, i dischi rigidi e le unità ottiche con questa interfaccia stanno sostituendo sempre più i dispositivi PATA. Nel 2006 è previsto un netto calo della produzione di dischi rigidi ATA. La prossima generazione di Serial ATA II includerà otto nuove funzionalità, tra cui l'algoritmo di ottimizzazione Native Command Queuing (NCQ) e velocità di trasferimento dati fino a 3 Gb / s (300 MB / s), disponibili in molti modelli. Esempi sono i dischi rigidi Samsung SATA 3Gb / s mostrati in Fig. 1.19, disponibili anche con un'interfaccia parallela Ultra ATA / 100 per compatibilità con computer meno recenti. Secondo i risultati dei test della rivista Hard and Soft, le migliori prestazioni nel 2005 sono state dimostrate dai dischi rigidi Sumsung SpinPoint P120S da 3,5 pollici (250 e 200 GB, 2 piatti) con interfaccia SATA 3 Gb / se supporto per la tecnologia NCQ e che costano $ 0,5 / GB.

Registrazione ottica

Quando si registrano informazioni su dischi ottici, vengono create sezioni alternate (trattini, fosse) con diverse proprietà riflettenti. Quello binario è rappresentato sul disco come un confine tra le aree che riflettono bene e male la luce e lo zero binario come aree con la stessa riflettività. Quando si illuminano sezioni del disco con un raggio laser a semiconduttore e si registra la luce riflessa, le informazioni vengono lette. Quando si codifica 1 byte (8 bit) di informazioni, sul disco vengono registrati 14 bit più 3 bit di unione . L'unità di informazioni di base è un frame (Frame) contenente 24 byte codificati o 588 bit (24 * (14 + 3) + 180 bit per la correzione degli errori). I frame sul disco formano settori e blocchi. Il settore contiene 3234 byte codificati (2352 byte di informazioni e 882 byte di controllo e correzione degli errori). Tale organizzazione della registrazione dei dati sul CD-ROM e l'uso di algoritmi di correzione degli errori consentono di garantire una lettura di informazioni di alta qualità con un tasso di errore di 10-10 bit per bit. In accordo con gli standard accettati, la superficie del disco è divisa in tre aree (Figura 1.15):

· Piombo in - area sotto forma di un anello largo 4 mm, il più vicino al centro del disco. La lettura delle informazioni da un disco inizia esattamente dalla directory di input, che contiene il sommario (Table Of Contents - TOC), gli indirizzi dei record, il numero di titoli, il tempo di registrazione totale (volume), il nome del disco (Disk Label).

· L'area dati principale o file system (anello largo 33 mm).

· Directory di output (Lead out) con il segno della fine del disco.

Figura: 1.15. Organizzazione dei dati del CD-ROM

Le corse si trovano lungo una pista a spirale, la cui distanza tra le spire adiacenti è di 1,6 μm, che corrisponde a una densità di 16000 giri / pollice (625 giri / mm). La lunghezza delle righe lungo la traccia di registrazione varia da 0,8 a 3,3 micron, la capacità di un disco da 4,72 pollici è di 700 MB. Una maggiore densità di registrazione è fornita dal formato DVD (Digital Versatle Disk), il cui standard è stato adottato nel 1995. I parametri degli elementi della superficie di lavoro dei dischi CD-ROM e DVD (Digital Versatle Disk) sono mostrati in Fig. 1.16. Sono disponibili dischi a un lato e due lati con registrazione a uno e due strati su ciascun lato e la loro capacità raggiunge i 17 GB.

È possibile aumentare la capacità dei dischi aumentando il numero di strati (presto a 4) e aumentando la densità di registrazione con la scrittura dei dati e la lettura con un raggio laser con una lunghezza d'onda più corta (radiazione non rossa, ma blu-violetta). Sono attualmente in fase di finalizzazione i preparativi per la produzione commerciale di massa di dischi in nuovi formati: Blue-ray (blue ray a causa della specificità del colore) di Sony e HD DVD (High Density DVD - "High Density DVD" di Toshiba Corporation. A causa della maggiore protezione del formato Blue Ray, è supportato dalle case cinematografiche senza considerare i suoi disagi per i consumatori. HD DVD, al contrario, è compatibile con il formato DVD esistente. Le unità per computer sono state rilasciate alla fine del 2005 Blu-ray. Uno dei primi modelli Pioneetr BDR-101A può leggere e scrivere dischi BD-R (Blue-ray Disc Recordable) e BD-RE (Blue-ray Disc REwritable) a strato singolo, con una capacità di 25 GB (dual layer - 50 GB), e legge dischi BD-ROM a singolo e doppio strato e può leggere e scrivere dischi DVD ± R (incluso doppio strato) e DVD ± RW.

Figura: 1.16. Elementi della superficie di lavoro dei dischi CD-ROM e DVD

I compact disc sono prodotti mediante stampaggio utilizzando stampi in metallo (che forniscono fino a 10.000 cicli di lettura dei dati senza errori) e mediante registrazione laser (masterizzazione) di un CD-R, DVD-R (recorable) o CD-RW, DVD vuoto RW (riscrivibile - riscrivibile). Il disco CD-R è rivestito con uno speciale strato sensibile al calore con colorante, oltre a uno strato d'oro. Quando si scrivono informazioni su un disco, il raggio laser riscalda lo strato d'oro e lo strato di colorante e provoca una reazione chimica che cambia il colore dell'area del disco e ne riduce la riflettività. Uno strato colorante e uno strato riflettente dorato sotto conferiscono ai dischi CD-R un colore oro verdastro. La scrittura su dischi CD-RW (di colore più scuro) viene eseguita utilizzando una combinazione di tecnologie CD-R e doppio cambio di fase. Il raggio laser fonde le singole aree del rivestimento del disco con alta precisione; dopo il raffreddamento, passano in uno stato cristallino (con una maggiore riflettività) o in uno stato amorfo (con una minore riflettività). Ciò consente almeno 1000 riscritture.

Unità floppy: principio di funzionamento, specifiche, componenti principali. Unità disco rigido: fattori di forma, principio di funzionamento, tipi, caratteristiche principali, modalità di funzionamento. Configurazione e formattazione di dischi magnetici. Utilità di manutenzione per dischi magnetici rigidi. Struttura logica e formato di dischi magneto-ottici e compact disc. Unità CD-R (RW), DVD-R (RW), ZIP: principio di funzionamento, componenti principali, caratteristiche tecniche. Unità magneto-ottiche, streamer, unità flash. Revisione dei principali modelli moderni.

Lo studente dovrebbe sapere:

Il principio di funzionamento e i componenti principali dell'azionamento FDD;

Caratteristiche e modalità operative del disco rigido;

Principio di funzionamento delle unità magneto-ottiche e compact disc;

Formati di dischi ottici e magneto-ottici;

Lo studente dovrebbe essere in grado di:

Registrare le informazioni su vari media;

Utilizzare un software di manutenzione del disco rigido;

Determinare le caratteristiche principali delle unità;

Obiettivi della lezione:

Far conoscere agli studenti i componenti principali della memorizzazione delle informazioni.

Studia i tipi di supporti di memorizzazione e le loro caratteristiche.

Educazione alla cultura dell'informazione degli studenti, attenzione, accuratezza, disciplina, perseveranza.

Sviluppo di interessi cognitivi, capacità di autocontrollo, capacità di prendere appunti.

Corso della lezione:

Parte teorica.

Archiviazione dati su supporto magnetico

Quasi tutti i personal computer memorizzano le informazioni su supporti che utilizzano principi magnetici o ottici. L'archiviazione magnetica guida i dati binari in piccole particelle metalliche magnetizzate che sono "modellate" su un disco piatto o nastro. Questo "modello" magnetico può essere successivamente decodificato in un flusso di dati binario.

I supporti magnetici - dischi rigidi e unità floppy - sono basati sull'elettromagnetismo. La sua essenza sta nel fatto che quando una corrente elettrica passa attraverso un conduttore, si forma un campo magnetico attorno ad esso (Fig.1). Questo campo agisce sulla sostanza ferromagnetica in esso intrappolata. Quando la direzione della corrente cambia, cambia anche la polarità del campo magnetico. Il fenomeno dell'elettromagnetismo viene utilizzato nei motori elettrici per generare forze che agiscono su magneti montati su un albero rotante.

Tuttavia, c'è anche l'effetto opposto: una corrente elettrica si verifica nel conduttore, che è influenzata da un campo magnetico alternato. Quando la polarità del campo magnetico cambia, cambia anche la direzione della corrente elettrica (Fig. 2).

La testina di lettura / scrittura in qualsiasi unità disco è costituita da un nucleo ferromagnetico a forma di U e da una bobina (avvolgimento) avvolto attorno ad esso, attraverso il quale può fluire una corrente elettrica. Quando la corrente viene fatta passare attraverso l'avvolgimento, si crea un campo magnetico nel nucleo (circuito magnetico) della testa (Fig.3). Quando si cambia la direzione della corrente che scorre, cambia anche la polarità del campo magnetico. In sostanza, le teste sono elettromagneti, la cui polarità può essere cambiata molto rapidamente cambiando la direzione della corrente elettrica passata.

Figura: 1. Quando si fa passare la corrente attraverso un conduttore, attorno ad esso si forma un campo magnetico

Figura: 2. Quando un conduttore si muove in un campo magnetico, in esso viene generata una corrente elettrica

Figura: 3. Testina di lettura / scrittura

Il campo magnetico nel nucleo si diffonde parzialmente nello spazio circostante a causa della presenza di uno spazio "segato" alla base della lettera U. Se un altro ferromagnete si trova vicino allo spazio (lo strato di lavoro del vettore), il campo magnetico è localizzato in esso, poiché tali sostanze hanno una resistenza magnetica inferiore dell'aria ... Il flusso magnetico che attraversa il divario viene chiuso attraverso il vettore, che porta alla polarizzazione delle sue particelle magnetiche (domini) nella direzione dell'azione del campo. La direzione del campo e, di conseguenza, la magnetizzazione rimanente del vettore dipende dalla polarità del campo elettrico nell'avvolgimento di testa.

I dischi magnetici flessibili sono solitamente realizzati su lavsan e i dischi rigidi sono realizzati su un substrato di alluminio o vetro, su cui viene applicato uno strato di materiale ferromagnetico. Lo strato di lavoro è costituito principalmente da ossido di ferro con vari additivi. I campi magnetici creati dai singoli domini su un disco pulito sono orientati in modo casuale e reciprocamente compensati per qualsiasi area estesa (macroscopica) della superficie del disco, quindi la sua magnetizzazione rimanente è zero.

Se una porzione della superficie del disco è esposta a un campo magnetico mentre viene trascinata vicino allo spazio della testa, i domini si allineano in una direzione specifica ei loro campi magnetici non si annullano più a vicenda. Di conseguenza, in quest'area appare una magnetizzazione residua, che può essere successivamente rilevata. In termini scientifici, possiamo dire: il flusso magnetico residuo formato da una data area della superficie del disco diventa diverso da zero.

Lettura / scrittura dei design delle testine

Con lo sviluppo della tecnologia delle unità disco, anche il design delle testine di lettura / scrittura è migliorato. Le prime teste erano nuclei avvolti (elettromagneti). Per gli standard moderni, le loro dimensioni erano enormi e la densità di registrazione era estremamente bassa. Nel corso degli anni, i design delle teste hanno fatto molta strada dalle prime teste con nucleo in ferrite ai tipi moderni.

Le testine più comunemente utilizzate sono dei seguenti quattro tipi:

ü ferrite;

ü con metal in the gap (MIG);

ü film sottile (TF);

ü magnetoresistivo (MR);

ü magnetoresistivo gigante (GMR).

· Teste di ferrite

Le classiche testine in ferrite sono state utilizzate per la prima volta nell'unità Winchester 30-30 di IBM. I loro nuclei sono realizzati sulla base di ferrite pressata (a base di ossido di ferro). Il campo magnetico nello spazio si verifica quando una corrente elettrica scorre attraverso l'avvolgimento. A sua volta, quando la forza del campo magnetico cambia vicino allo spazio nell'avvolgimento, viene indotta una forza elettromotrice. Pertanto, la testa è versatile, ad es. può essere utilizzato sia per la scrittura che per la lettura. Le dimensioni e il peso delle teste di ferrite sono maggiori di quelle a film sottile; pertanto, per evitare il loro contatto indesiderato con le superfici dei dischi, è necessario aumentare la distanza.

Durante l'esistenza delle teste di ferrite, il loro design originale (monolitico) è stato notevolmente migliorato. In particolare, sono state sviluppate le cosiddette teste di vetro-ferrite (composito), un piccolo nucleo di ferrite di cui è installato in un corpo ceramico. La larghezza del nucleo e lo spazio magnetico di tali testine sono inferiori, il che consente di aumentare la densità delle tracce di registrazione. Inoltre, la loro sensibilità alle interferenze magnetiche esterne è ridotta.

· Teste con metallo nella fessura

Le teste Metal-In-Gap (MIG) sono il risultato di miglioramenti nel design della testa in ferrite composita. In tali teste, lo spazio magnetico situato nella parte posteriore del nucleo è riempito di metallo. Ciò riduce notevolmente la tendenza del materiale del nucleo alla saturazione magnetica, il che consente di aumentare la densità del flusso magnetico nell'intervallo di lavoro e, quindi, di scrivere sul disco con una densità maggiore. Inoltre, il gradiente del campo magnetico creato dalla testa con il metallo nello spazio è più alto, il che significa che sulla superficie del disco si formano aree magnetizzate con confini più pronunciati (la larghezza delle zone di inversione del segno diminuisce).

Queste teste consentono l'utilizzo di supporti con un'elevata forza coercitiva e uno strato di lavoro a film sottile. Riducendo il peso complessivo e migliorando il design, tali teste possono essere posizionate più vicino alla superficie del supporto.

Esistono due tipi di teste con metallo nello spazio: unilaterale e bilaterale (cioè con uno e con due spazi metallizzati). Nelle teste a un lato, uno strato di lega magnetica si trova solo nella fessura posteriore (non funzionante) e nelle teste a due lati, in entrambe. Lo strato metallico viene applicato mediante spruzzatura sotto vuoto. L'induzione alla saturazione di una lega magnetica è circa il doppio di quella della ferrite, che, come già notato, consente la registrazione su supporti con un'elevata forza coercitiva, che vengono utilizzati in unità ad alta capacità. Le teste bilaterali sono migliori di quelle unilaterali in questo senso.

· Testine a film sottile

Le testine a film sottile (TF) sono prodotte utilizzando quasi la stessa tecnologia dei circuiti integrati, ad es. dalla fotolitografia. Diverse migliaia di testine possono essere "stampate" su un supporto contemporaneamente, che sono piccole e leggere.

Lo spazio di lavoro nelle teste a film sottile può essere ridotto e la sua larghezza viene regolata durante la produzione mediante la formazione di strati aggiuntivi di lega di alluminio non magnetica. L'alluminio riempie completamente lo spazio di lavoro e lo protegge bene dai danni (scheggiature del bordo) in caso di contatto accidentale con il disco. Il nucleo stesso è costituito da una lega di ferro e nichel, la cui induzione di saturazione è 2-4 volte superiore a quella della ferrite.

Le aree di magnetizzazione rimanente formate dalle testine a film sottile sulla superficie del disco hanno confini chiaramente definiti, il che consente di ottenere una densità di registrazione molto elevata. A causa della leggerezza e delle ridotte dimensioni delle testine, è possibile ridurre notevolmente il gap tra queste e le superfici dei dischi rispetto alle testine in ferrite e MIG: in alcune unità il suo valore non supera 0,05 micron. Di conseguenza, in primo luogo, la magnetizzazione rimanente delle aree superficiali della portante aumenta e, in secondo luogo, l'ampiezza del segnale aumenta e il rapporto segnale / rumore nella modalità di lettura migliora, il che alla fine influisce sull'affidabilità della registrazione e della lettura dei dati.

Oggi, le testine a film sottile vengono utilizzate nella maggior parte delle unità ad alta capacità, specialmente nei modelli di piccole dimensioni, praticamente spostando le testine con metallo nello spazio. Il loro design e le loro caratteristiche sono in costante miglioramento, ma, molto probabilmente, nel prossimo futuro saranno sostituiti da teste magnetoresistive.

· Testine magnetoresistive

Le testine magneto-resistive (MR) sono relativamente recenti. Sono sviluppati da IBM e consentono di raggiungere i massimi valori di densità di registrazione e velocità dei dispositivi di memorizzazione. Le testine magnetoresistive sono state installate per la prima volta in un disco rigido IBM da 1 GB (3,5 ") nel 1991.

Tutte le teste sono rilevatori, ad es. registra i cambiamenti nelle zone di magnetizzazione e li converte in segnali elettrici che possono essere interpretati come dati. Tuttavia, con la registrazione magnetica, c'è un problema: quando i domini magnetici del supporto diminuiscono, il livello del segnale della testina diminuisce e c'è la possibilità di scambiare il rumore per il segnale "reale". Per risolvere questo problema, è necessario disporre di una testina di lettura efficace, che possa determinare in modo più affidabile la presenza di un segnale.

Le testine magnetoresistive sono più costose e più complesse di altri tipi di testine, poiché nel loro design ci sono elementi aggiuntivi e il processo tecnologico include diverse fasi aggiuntive. Di seguito sono elencate le principali differenze tra testine magnetoresistive e testine convenzionali:

v devono essere collegati fili aggiuntivi per fornire la corrente di misura al sensore di resistenza;

v 4-6 maschere aggiuntive (fotomaschere) vengono utilizzate nel processo di produzione;

v A causa della loro elevata sensibilità, le testine magnetoresistive sono più sensibili ai campi magnetici esterni, quindi devono essere accuratamente schermate.

In tutte le teste precedentemente considerate, lo stesso gap “ha funzionato” nel processo di scrittura e lettura, e nella testa magnetoresistiva ce ne sono due, ciascuna per il proprio funzionamento. Quando si progettano teste con un unico spazio di lavoro, c'è un compromesso nella scelta della sua larghezza. Il fatto è che per migliorare i parametri della testina nella modalità di lettura, è necessario ridurre l'ampiezza dello spazio (per aumentare la risoluzione), e durante la registrazione, lo spazio dovrebbe essere più ampio, poiché il flusso magnetico penetra nello strato di lavoro a una profondità maggiore ("magnetizzandolo" dappertutto spessore). Nelle teste magnetoresistive con due spazi vuoti, ciascuno di essi può avere una larghezza ottimale. Un'altra caratteristica delle testine in esame è che la loro parte di registrazione (film sottile) forma sul disco tracce più ampie di quelle necessarie per il funzionamento dell'unità di lettura (magnetoresistivo). In questo caso, la testina di lettura “raccoglie” una minore interferenza magnetica dalle tracce adiacenti.

· Teste magnetoresistive giganti

Nel 1997, IBM ha annunciato un nuovo tipo di testina magnetoresistiva con una sensibilità molto maggiore. Erano chiamate teste Giant Magnetoresistive (GMR). Hanno ottenuto questo nome in base all'effetto utilizzato (sebbene fossero di dimensioni inferiori rispetto alle teste magnetoresistive standard). L'effetto GMR è stato scoperto nel 1988 in cristalli posti in un campo magnetico molto forte (circa 1.000 volte il campo magnetico utilizzato negli hard disk).

Metodi di codifica dei dati

I dati magnetici vengono memorizzati in forma analogica. Allo stesso tempo, i dati stessi vengono presentati in forma digitale, poiché è una sequenza di zero e uno. Quando viene eseguita la registrazione, le informazioni digitali che arrivano alla testina magnetica creano domini magnetici della polarità corrispondente sul disco. Se un segnale positivo arriva alla testina durante la registrazione, i domini magnetici vengono polarizzati in una direzione e, se negativo, nella direzione opposta. Quando la polarità del segnale registrato cambia, cambia anche la polarità dei domini magnetici.

Se durante la riproduzione la testina registra un gruppo di domini magnetici della stessa polarità, non genera alcun segnale; il laser si verifica solo quando la testa rileva un cambiamento di polarità. Questi momenti di inversione di polarità sono chiamati inversioni di segno. Ogni cambio di segno fa sì che la testina di lettura emetta un impulso di tensione; sono questi impulsi che il dispositivo registra durante la lettura dei dati. Ma allo stesso tempo, la testina di lettura genera non esattamente il segnale che è stato scritto; infatti, crea una serie di impulsi, ciascuno dei quali corrisponde al momento del cambio di segno.

Per posizionare in modo ottimale gli impulsi nel segnale di registrazione, i dati grezzi vengono passati attraverso un dispositivo speciale chiamato codificatore / decodificatore. Questo dispositivo converte i dati binari in segnali elettrici ottimizzati per il posizionamento delle zone di inversione del segno sulla traccia di registrazione. Durante la lettura, l'encoder / decoder esegue la trasformazione inversa: ricostruisce una sequenza di dati binari dal segnale. Nel corso degli anni sono stati sviluppati diversi metodi di codifica dei dati, con l'obiettivo principale degli sviluppatori di ottenere la massima efficienza e affidabilità di registrazione e lettura delle informazioni.

Quando si lavora con dati digitali, la sincronizzazione è di particolare importanza. Durante la lettura o la scrittura, è molto importante determinare con precisione il momento di ogni cambio di segno. Se non c'è sincronizzazione, il momento del cambio di segno può essere determinato in modo errato, a seguito del quale la perdita o la distorsione delle informazioni è inevitabile. Per evitare ciò, il funzionamento dei dispositivi di trasmissione e ricezione deve essere strettamente sincronizzato. Esistono due modi per risolvere questo problema. Innanzitutto, sincronizzare il funzionamento di due dispositivi trasmettendo uno speciale segnale di sincronizzazione (o segnale di sincronizzazione) su un canale di comunicazione separato. In secondo luogo, combina il segnale di sincronizzazione con il segnale dati e trasmettili insieme sullo stesso canale. Questa è l'essenza della maggior parte dei metodi di codifica dei dati.

Sebbene siano stati sviluppati molti dei metodi più diversi, oggi solo tre di essi vengono effettivamente utilizzati:

ü modulazione di frequenza (FM);

ü modulazione di frequenza modificata (MFM);

ü codifica con la limitazione della lunghezza del campo di registrazione (RLL).

Modulazione di frequenza (FM)

Il metodo di codifica FM (Modulazione di frequenza) è stato sviluppato prima di altri ed è stato utilizzato durante la registrazione su floppy disk della cosiddetta densità singola (densità singola) nei primi PC. La capacità di questi floppy unilaterali era di soli 80 KB. Negli anni '70, la registrazione FM veniva utilizzata in molti dispositivi, ma ora è stata completamente abbandonata.

Modulazione di frequenza modificata (MFM)

L'obiettivo principale degli sviluppatori del metodo MFM (Modified Frequency Modulation - modulazione di frequenza modificata) era ridurre il numero di zone di cambio di segno per registrare la stessa quantità di dati rispetto alla codifica FM e, di conseguenza, aumentare la capacità potenziale della portante. Con questo metodo di registrazione, il numero di aree di cambio segno utilizzate solo per la sincronizzazione viene ridotto. Le transizioni di sincronizzazione vengono scritte solo all'inizio delle celle con un bit di dati zero e solo se è preceduto da un bit zero. In tutti gli altri casi, la zona di cambio del segno di sincronizzazione non viene formata. A causa di una tale diminuzione del numero di zone di cambio segno con la stessa densità consentita del loro posizionamento sul disco, la capacità di informazione è raddoppiata rispetto alla registrazione con il metodo FM.

Questo è il motivo per cui i dischi MFM vengono spesso definiti dischi a doppia densità. Poiché con il metodo di registrazione considerato, il doppio dei dati "utili" è rappresentato per lo stesso numero di zone di cambio di segno rispetto alla codifica FM, anche la velocità di lettura e scrittura delle informazioni sul supporto viene raddoppiata.

Record Field Length Constrained Encoding (RLL)

Il metodo di codifica di gran lunga più popolare è Run Length Limited (RLL). Consente di inserire su un disco una volta e mezza più informazioni rispetto a quando si registra utilizzando il metodo MFM e tre volte in più rispetto alla codifica FM. Quando si utilizza questo metodo, non vengono codificati singoli bit, ma interi gruppi, in conseguenza dei quali vengono create determinate sequenze di zone di cambio segno.

Il metodo RLL è stato sviluppato da IBM ed è stato utilizzato per la prima volta nelle unità disco su macchine di grandi dimensioni. Alla fine degli anni '80, veniva utilizzato nei dischi rigidi dei PC e oggi è utilizzato in quasi tutti i PC.

Misurazione della capacità di memoria

Nel dicembre 1998, la Commissione elettrotecnica internazionale (IEC), uno standard di standardizzazione elettrotecnica, ha introdotto un sistema di nomi di unità e simboli da utilizzare nell'elaborazione dei dati e nella comunicazione come standard ufficiale. Fino a poco tempo fa, con l'uso simultaneo di sistemi di misura decimale e binario, un megabyte poteva essere uguale sia a 1 milione di byte (106) che a 1.048.576 byte (220). Le abbreviazioni standard delle unità utilizzate per misurare la capacità dei dispositivi magnetici e di altri dispositivi di memorizzazione sono fornite nella tabella. 1.

Secondo il nuovo standard, 1 MiB (mebibyte) contiene 220 (1.048.576) byte e 1 MB (megabyte) contiene 106 (1.000.000) byte. Sfortunatamente, non esiste un modo generalmente accettato per distinguere i multipli binari dalle unità decimali. In altre parole, l'abbreviazione inglese MB (o M) può rappresentare sia milioni di byte che megabyte.

In genere, le capacità di archiviazione vengono misurate in unità binarie, ma la capacità di archiviazione è sia in decimale che in binario, il che spesso crea confusione. Si noti inoltre che nella versione inglese, bit (bit) e byte (byte) differiscono nel caso della prima lettera (può essere minuscolo o maiuscolo). Ad esempio, quando si fa riferimento a milioni di bit, viene utilizzata la lettera minuscola "b", che fa sì che l'unità di misura per milioni di bit al secondo sia Mbps, mentre MBps significa milioni di byte al secondo.

Cos'è un disco rigido

Il componente più necessario e allo stesso tempo più misterioso del computer è il disco rigido. Come sapete, è progettato per memorizzare i dati e le conseguenze del suo fallimento sono spesso catastrofiche. Per il corretto funzionamento o la modernizzazione di un computer, è necessario avere una buona idea di cosa sia: un'unità disco rigido.

Gli elementi principali del contenitore sono diversi piatti rotondi in alluminio o vetrosi non cristallini. A differenza dei floppy disk (floppy disk), non possono essere piegati; da qui è apparso il nome hard disk (Fig. 4). Nella maggior parte dei dispositivi, non sono rimovibili, quindi a volte tali unità sono chiamate fisse (disco fisso). Esistono anche unità rimovibili come i dispositivi Iomega Zip e Jaz.

Ultimi risultati

Nei quasi 20 anni trascorsi da quando i dischi rigidi sono diventati componenti comuni dei personal computer, i loro parametri sono cambiati radicalmente. Per dare un'idea di quanto sia arrivato il processo di miglioramento dei dischi rigidi, ecco alcuni fatti sorprendenti.

La capacità massima per le unità da 5,25 "è aumentata da 10 MB (1982) a 180 GB o più per le unità a mezza altezza da 3,5" (Seagate Barracuda 180). La capacità delle unità da 2,5 pollici con un'altezza inferiore a 12,5 mm, utilizzate nei computer portatili, è cresciuta fino a 32 GB (IBM Travelstar 32GH). I dischi rigidi di meno di 10 GB vengono utilizzati raramente nei computer desktop moderni.

Le velocità di trasferimento dati sono aumentate da 85-102 KB / s nell'IBM XT (1983) a 51,15 MB / s nei sistemi più veloci (Seagate Cheetah 73LP).

Il tempo medio di ricerca (cioè il tempo necessario per impostare la testina sulla traccia desiderata) è diminuito da 85 ms nel computer IBM XT (1983) a 4,2 ms in una delle unità disco più veloci disponibili oggi (Seagate Cheetah X15).

Nel 1982, un'unità da 10 MB costava oltre $ 1.500 ($ 150 per megabyte). Al giorno d'oggi, il costo dei dischi rigidi è sceso a mezzo centesimo per megabyte.

Figura: 4. Vista del disco rigido con il coperchio superiore rimosso

Come funzionano i dischi rigidi

Nelle unità disco rigido, i dati vengono scritti e letti da testine di lettura / scrittura universali dalla superficie dei dischi magnetici rotanti, suddivisi in tracce e settori (512 byte ciascuno), come mostrato in Fig. cinque.

Le unità di solito hanno più dischi e i dati vengono scritti su entrambi i lati di ciascuno. La maggior parte delle unità ha almeno due o tre dischi (consentendo la registrazione su quattro o sei lati), ma ci sono anche dispositivi con un massimo di 11 o più dischi. Tracce dello stesso tipo (equidistanti) su tutti i lati dei dischi sono combinate in un cilindro (Fig. 6). Ogni lato del disco ha la propria traccia di lettura / scrittura, ma tutte le testine sono montate su una comune asta o rack. Pertanto, le teste non possono muoversi indipendentemente l'una dall'altra e muoversi solo in modo sincrono.

I dischi rigidi girano molto più velocemente delle unità floppy. La loro velocità di rotazione anche nella maggior parte dei primi modelli era di 3.600 giri / min (cioè 10 volte più che in un floppy drive) e fino a poco tempo fa era quasi lo standard per i dischi rigidi. Ma oggigiorno la velocità di rotazione dei dischi rigidi è aumentata. Ad esempio, in un laptop Toshiba, un disco da 3,3 GB ruota a 4.852 rpm, ma ci sono già modelli con frequenze di 5.400, 5.600, 6.400, 7.200, 10.000 e persino 15.000 rpm. La velocità di un particolare hard disk dipende dalla sua frequenza di rotazione, dalla velocità di movimento del sistema di testine e dal numero di settori sulla traccia.

Durante il normale funzionamento del disco rigido, le testine di lettura / scrittura non toccano (e non devono toccare!) I dischi. Ma quando si spegne l'alimentazione e si arrestano i dischi, affondano in superficie. Durante il funzionamento del dispositivo, si forma un traferro molto piccolo (cuscino d'aria) tra la testa e la superficie del disco rotante. Se un granello di polvere penetra in questa fessura o si verifica uno shock, la testa “entrerà in collisione” con il disco che ruota “a piena velocità”. Se il colpo è abbastanza forte, la testa si romperà. Le conseguenze di ciò possono essere diverse: dalla perdita di diversi byte di dati al guasto dell'intera unità. Pertanto, nella maggior parte delle trasmissioni, le superfici dei dischi magnetici sono in lega e rivestite con lubrificanti speciali, che consentono ai dispositivi di resistere agli "alti" e agli "atterraggi" quotidiani delle testine, nonché agli urti più gravi.

Figura: 5. Tracce e settori del disco rigido

Figura: 6. Cilindro di trasmissione

sui dischi rigidi

Tracce e settori

Una traccia è un "anello" di dati su un lato del disco. La traccia di registrazione sul disco è troppo grande per essere utilizzata come unità di memorizzazione. In molte unità, la sua capacità supera i 100 mila byte ed è estremamente dispendioso allocare un blocco di questo tipo per l'archiviazione di un piccolo file. Pertanto, le tracce sul disco sono divise in sezioni numerate chiamate settori.

Il numero di settori può variare a seconda della densità delle tracce e del tipo di unità. Ad esempio, una traccia del disco floppy può essere compresa tra 8 e 36 settori e una traccia del disco rigido può essere compresa tra 380 e 700. I settori creati utilizzando programmi di formattazione standard hanno una capacità di 512 byte, ma è possibile che questo valore cambi in futuro.

I settori su una pista sono numerati da uno, a differenza di teste e cilindri, che vengono contati da zero. Ad esempio, un dischetto HD (High Density) da 3,5 pollici (capacità 1,44 MB) contiene 80 cilindri, numerati da 0 a 79, l'unità ha due testine (numerate 0 e 1) e ciascuna traccia del cilindro è suddivisa in 18 settori (1-18).

Durante la formattazione di un disco, all'inizio e alla fine di ogni settore, vengono create aree aggiuntive per registrarne i numeri, oltre ad altre informazioni di servizio, grazie alle quali il controller identifica l'inizio e la fine del settore. Ciò consente di distinguere tra capacità del disco non formattate e formattate. Dopo la formattazione, la capacità del disco diminuisce e bisogna sopportarlo, poiché per garantire il normale funzionamento dell'unità, è necessario riservare dello spazio su disco per le informazioni di servizio.

All'inizio di ogni settore viene scritta la sua intestazione (o porzione di prefisso), che determina l'inizio e il numero di settore, e alla fine - la conclusione (o porzione di suffisso), che contiene il checksum (checksum) richiesto per verificare l'integrità dei dati ... La maggior parte delle unità più recenti utilizza un cosiddetto record No-ID invece di un'intestazione, che può contenere una maggiore quantità di dati. Oltre a queste aree di informazioni di servizio, ogni settore contiene un'area dati con una capacità di 512 byte.

Per chiarezza, immagina che i settori siano pagine di un libro. Ogni pagina contiene testo, ma non riempie tutto lo spazio della pagina, poiché ha i margini (superiore, inferiore, destro e sinistro). Le informazioni di servizio sono poste ai margini, ad esempio, i nomi dei capitoli (nella nostra analogia, questo corrisponderà ai numeri di tracce e cilindri) e i numeri di pagina (che corrispondono ai numeri dei settori). Le aree su un disco, simili ai campi su una pagina, vengono create durante la formattazione del disco; quindi vengono registrate anche le informazioni sul servizio. Inoltre, durante la formattazione del disco, le aree dati di ogni settore vengono riempite con valori fittizi. Dopo aver formattato il disco, è possibile scrivere le informazioni nell'area dati come al solito. Le informazioni contenute nelle intestazioni di settore e nelle conclusioni non cambiano durante le normali operazioni di scrittura dei dati. Puoi cambiarlo solo riformattando il disco.

Formattazione dei dischi

Esistono due tipi di formattazione del disco:

ü formattazione fisica o di basso livello;

ü formattazione logica o di alto livello.

Quando si formattano i dischi floppy utilizzando Esplora risorse Windows 9x o il comando DOS FORMAT, vengono eseguite entrambe le operazioni, ma devono essere eseguite separatamente per i dischi rigidi. Inoltre, per un disco rigido, c'è una terza fase tra le due operazioni di formattazione indicate: partizionare il disco in partizioni. Il partizionamento è assolutamente essenziale se si intende utilizzare più sistemi operativi sullo stesso computer. La formattazione fisica è sempre la stessa, indipendentemente dalle proprietà del sistema operativo e dalle opzioni di formattazione di alto livello (che possono essere diverse per i diversi sistemi operativi). Ciò consente di combinare più sistemi operativi su un disco rigido.

Quando si organizzano più partizioni su un'unità, ciascuna di esse può essere utilizzata per funzionare con il proprio sistema operativo o rappresentare un volume separato (volume) o un'unità logica (unità logica). Un volume, o unità logica, è ciò a cui il sistema assegna una lettera di unità.

Pertanto, la formattazione di un disco rigido viene eseguita in tre passaggi.

1. Formattazione di basso livello.

2. Organizzazione delle partizioni sul disco.

3. Formattazione di alto livello.

Unità magnetiche e ottiche

Lo studente dovrebbe sapere:

principio di funzionamento e componenti principali dell'azionamento FDD;
caratteristiche e modalità di funzionamento del disco rigido;
principio di funzionamento delle unità magneto-ottiche e compact disc;
formati di dischi ottici e magneto-ottici;

Lo studente dovrebbe essere in grado di:

registrare le informazioni su vari media;
utilizzare un software di manutenzione del disco rigido;
determinare le principali caratteristiche degli azionamenti;

Obiettivi della lezione:

- familiarizzare gli studenti con i componenti principali della memorizzazione delle informazioni.
- studiare i tipi di dispositivi di memorizzazione delle informazioni e le loro caratteristiche.
- educazione alla cultura dell'informazione degli studenti, attenzione, accuratezza, disciplina, perseveranza.
- sviluppo di interessi cognitivi, capacità di autocontrollo, capacità di prendere appunti.

Parte teorica.

Archiviazione dati su supporto magnetico

Figura: 2. Quando si sposta un conduttore in un campo magnetico, in esso viene generata una corrente elettrica
Figura: 3. Testina di lettura / scrittura

Lettura / scrittura dei design delle testine

Le testine più comunemente utilizzate sono dei seguenti quattro tipi:

ferrite;
con metal in the gap (MIG);
film sottile (TF);
magnetoresistivo (MR);
magnetoresistivo gigante (GMR).
Teste di ferrite

Teste con metallo nella fessura

Testine a film sottile

Testine magnetoresistive

ad essi devono essere collegati fili aggiuntivi per fornire la corrente di misura al sensore resistivo;
4–6 maschere aggiuntive (fotomaschere) vengono utilizzate nel processo di produzione;
a causa della loro elevata sensibilità, le testine magnetoresistive sono più suscettibili ai campi magnetici esterni, quindi devono essere accuratamente schermate.

Teste magnetoresistive giganti

Metodi di codifica dei dati

Sebbene siano stati sviluppati molti dei metodi più diversi, oggi solo tre di essi vengono effettivamente utilizzati:

modulazione di frequenza (FM);
modulazione di frequenza modificata (MFM);
codifica RLL (Record Field Length Limited).

Modulazione di frequenza (FM)

Modulazione di frequenza modificata (MFM)

Record Field Length Constrained Encoding (RLL)

Misurazione della capacità di memoria

Cos'è un disco rigido

Ultimi risultati

Le velocità di trasferimento dati sono aumentate da 85-102 KB / s nell'IBM XT (1983) a 51,15 MB / s nei sistemi più veloci (Seagate Cheetah 73LP).

Nel 1982, un'unità da 10 MB costava oltre $ 1.500 ($ 150 per megabyte). Al giorno d'oggi, il costo dei dischi rigidi è sceso a mezzo centesimo per megabyte.

Come funzionano i dischi rigidi

Figura: 6. Cilindro del disco rigido

Tracce e settori

Formattazione dei dischi

Esistono due tipi di formattazione del disco:

formattazione fisica o di basso livello;
formattazione logica o di alto livello.

Pertanto, la formattazione di un disco rigido viene eseguita in tre passaggi.

Formattazione di basso livello.
Organizzazione delle partizioni su un disco.
Formattazione di alto livello.

Formattazione di basso livello

Il processo di formattazione di basso livello divide le tracce sul disco in settori. In questo caso, vengono registrate le intestazioni e le conclusioni dei settori (prefissi e suffissi) e vengono formati anche gli intervalli tra i settori e le tracce. L'area dati di ogni settore è riempita con valori fittizi o speciali set di dati di prova. Nei floppy disk, il numero di settori per traccia è determinato dal tipo di floppy disk e drive; il numero di settori per traccia del disco rigido dipende dall'unità e dall'interfaccia del controller.

Quasi tutte le unità IDE e SCSI utilizzano la cosiddetta registrazione di zona con un numero variabile di settori per traccia. I binari più lontani dal centro, e quindi più lunghi, contengono più settori di quelli vicini al centro. Un modo per aumentare la capacità di un disco rigido è dividere i cilindri esterni in più settori rispetto ai cilindri interni. In teoria, i cilindri esterni possono contenere più dati perché hanno una circonferenza maggiore. Tuttavia, nelle unità che non utilizzano il metodo di registrazione della zona, tutti i cilindri contengono la stessa quantità di dati, sebbene la circonferenza dei cilindri esterni possa essere doppia rispetto a quelli interni. Di conseguenza, lo spazio delle tracce esterne viene perso, poiché viene utilizzato in modo estremamente inefficiente (Fig.7).

La registrazione delle zone divide i cilindri in gruppi chiamati zone e, man mano che ci si sposta verso il bordo esterno del disco, le tracce vengono divise in sempre più settori. In tutti i cilindri appartenenti ad una zona, il numero di settori sulle tracce è lo stesso. Il numero possibile di zone dipende dal tipo di azionamento; nella maggior parte dei dispositivi, ce ne sono 10 o più (Fig. 8).

Figura: 7. Registrazione standard: il numero di settori è lo stesso su tutte le tracce

Figura: 8. Registrazione zone: il numero di settori sulle tracce cambia man mano che ci si sposta dal centro del disco

Un'altra proprietà della registrazione di zona è che la velocità di scambio dei dati con l'azionamento può cambiare e dipende dalla zona in cui si trovano le testine in un determinato momento. Ciò accade perché ci sono più settori nelle zone esterne e la velocità angolare di rotazione del disco è costante (cioè la velocità lineare di movimento dei settori rispetto alla testina durante la lettura e la scrittura dei dati sulle tracce esterne è maggiore che su quelle interne).

Organizzazione delle partizioni del disco

Partizionando un disco in aree chiamate partizioni, ciascuna di esse può creare un file system corrispondente a un particolare sistema operativo. I sistemi operativi oggi utilizzano più spesso tre file system.

FAT (File Allocation Table). È il file system standard per DOS, Windows 9x e Windows NT. Nelle partizioni FAT sotto DOS, la lunghezza consentita dei nomi di file è di 11 caratteri (8 caratteri del nome effettivo e 3 caratteri dell'estensione) e la dimensione del volume (disco logico) è fino a 2 GB. In Windows 9x e Windows NT 4.0 e versioni successive, la lunghezza del nome file valido è 255 caratteri.

FAT32 (tabella di allocazione file, tabella di allocazione file a 32 bit - 32 bit). Utilizzato con Windows 95 OSR2 (OEM Service Release 2), Windows 98 e Windows 2000. Nelle tabelle FAT, 32 posizioni corrispondono a numeri a 32 bit. Con questa struttura di file, il volume (disco logico) può essere fino a 2 TB (2.048 GB).

NTFS (file system Windows NT - file system Windows NT). Disponibile solo con il sistema operativo Windows NT / 2000. I nomi dei file possono essere lunghi fino a 256 caratteri e la dimensione della partizione (teoricamente) è di 16 Ebyte (16 × 1018 byte). NTFS fornisce funzionalità aggiuntive non fornite da altri file system, come la sicurezza.

Il file system più diffuso è FAT, poiché è supportato dalla maggior parte dei sistemi operativi esistenti.

Le partizioni vengono create sul disco utilizzando il programma FDISK fornito con il sistema operativo, tramite il quale è possibile selezionare (sia in megabyte che in termini percentuali) la dimensione delle partizioni primarie e secondarie. Non ci sono linee guida rigide per la creazione di partizioni su un disco: è necessario considerare le dimensioni del disco e il sistema operativo installato.

Dopo aver creato le partizioni, è necessario eseguire la formattazione di alto livello utilizzando gli strumenti del sistema operativo.

Formattazione di alto livello

Con la formattazione di alto livello, il sistema operativo (Windows 9x, Windows NT o DOS) crea strutture per lavorare con file e dati. Ogni partizione (disco logico) contiene il settore di avvio del volume (Volume Boot Sector - VBS), due copie della tabella di allocazione dei file (FAT) e la directory principale (directory principale). Utilizzando queste strutture di dati, il sistema operativo alloca lo spazio su disco, tiene traccia della posizione dei file e persino "bypassa" le aree difettose del disco per evitare problemi.

In sostanza, la formattazione di alto livello riguarda meno la formattazione che la creazione di un sommario del disco e di tabelle di allocazione dei file. La vera formattazione è una formattazione di basso livello che divide un disco in tracce e settori. Con il comando DOS FORMAT, entrambi i tipi di formattazione vengono eseguiti per un disco floppy e solo la formattazione di alto livello per un disco rigido. Per eseguire una formattazione di basso livello su un disco rigido, è necessario un programma speciale, solitamente fornito dal produttore dell'unità.

I nodi principali dei dischi rigidi

Esistono molti tipi diversi di unità disco rigido, ma quasi tutte sono costituite dagli stessi componenti di base. Il design di queste unità e la qualità dei materiali utilizzati possono variare, ma le loro caratteristiche di funzionamento di base ei principi di funzionamento sono gli stessi. I principali elementi strutturali di una tipica unità disco rigido (Figura 9) includono quanto segue:

dischi;
testine di lettura / scrittura;
meccanismo di azionamento della testa;
motore di azionamento del disco;
circuito stampato con circuiti di controllo;
cavi e connettori;
elementi di configurazione (ponticelli e interruttori).

I dischi, il motore dell'unità disco, le testine e il meccanismo di azionamento sono solitamente alloggiati in un involucro sigillato chiamato HDA \u200b\u200b(Head Disk Assembly). Di solito questo blocco è considerato come un singolo nodo; non è quasi mai aperto. Altri gruppi non inclusi nell'HDA (scheda a circuito stampato, cornice, elementi di configurazione e parti di montaggio) sono rimovibili.

Dischi

In genere, un'unità contiene uno o più dischi magnetici. Nel corso degli anni sono state stabilite una serie di dimensioni di unità standard, che sono principalmente determinate dalle dimensioni delle unità, vale a dire:

5,25 pollici (in realtà 130 mm o 5,12 pollici);
3,5 pollici (effettivamente 95 mm o 3,74 pollici);
2,5 pollici (in realtà 65 mm o 2,56 pollici);
- 1 pollice (in realtà 34 mm o 1,33 pollici).

Esistono anche unità con dischi più grandi, come 8 ", 14" e anche più grandi, ma questi dispositivi di solito non vengono utilizzati nei personal computer. Al giorno d'oggi, desktop e alcuni modelli portatili vengono spesso installati con unità da 3,5 "e piccoli dispositivi (2,5" e più piccoli) nei sistemi portatili.

La maggior parte delle unità ha almeno due unità, sebbene alcuni modelli più piccoli ne abbiano una. Il numero di dischi è limitato dalle dimensioni fisiche dell'unità, vale a dire l'altezza del suo telaio. Il maggior numero di unità in unità da 3,5 pollici è 11.

Strato di lavoro del disco

Indipendentemente dal materiale utilizzato come base del disco, è ricoperto da un sottile strato di una sostanza in grado di trattenere la rimanenza dopo l'esposizione a un campo magnetico esterno. Questo strato è chiamato funzionante o magnetico ed è in esso che vengono memorizzate le informazioni registrate. I più comuni sono due tipi di layer di lavoro:

ossido;
pellicola sottile.

Lo strato di ossido è un rivestimento polimerico riempito con ossido di ferro.

Lo strato di lavoro a film sottile è più sottile, più resistente e la qualità del rivestimento è molto più elevata. Questa tecnologia ha costituito la base per la produzione di unità di nuova generazione, in cui è stato possibile ridurre in modo significativo il divario tra le testine e le superfici del disco, il che ha permesso di aumentare la densità di registrazione.

Per elettrolisi si ottiene uno strato di lavoro zincato a film sottile. Questo accade più o meno allo stesso modo di quando si cromano i paraurti di un'auto. Il substrato di alluminio del disco viene immerso sequenzialmente in bagni con diverse soluzioni, a seguito delle quali viene ricoperto con diversi strati di un film metallico. Lo strato di lavoro è uno strato di lega di cobalto con uno spessore di solo circa 1 microinch (circa 0,025 micron).

Testine di lettura / scrittura

I dischi rigidi hanno una testina di lettura / scrittura separata per ciascun lato di ciascuna unità. Tutte le teste sono montate su un telaio mobile comune e si muovono simultaneamente.

Nella fig. 10 mostra un design tipico di un attuatore a bobina mobile.

Quando l'unità è spenta, le testine toccano i dischi sotto la forza delle molle. Quando i dischi vengono srotolati, la pressione aerodinamica sotto le teste aumenta e si staccano dalle superfici di lavoro (“decollo”). Quando il disco gira a piena velocità, lo spazio tra il disco e le testine può essere di 0,5-5 micro pollici (0,01-0,5 micron) o più.

Figura: 10. Testine di lettura / scrittura e attuatore rotante a bobina mobile

Meccanismi di azionamento

Forse una parte ancora più importante dell'azionamento rispetto alle teste stesse è il meccanismo che le pone nella posizione desiderata ed è chiamato l'attuatore della testa. È con il suo aiuto che le testine si spostano dal centro verso i bordi del disco e vengono installate su un determinato cilindro. Esistono molti modelli di meccanismi attuatori, ma possono essere suddivisi in due tipi principali:

con un motore passo-passo;
con una bobina mobile.

Il tipo di azionamento determina in gran parte la velocità e l'affidabilità dell'azionamento, l'affidabilità della lettura dei dati, la stabilità della sua temperatura, la sensibilità alla scelta della posizione operativa e alle vibrazioni. Diciamo subito che gli azionamenti con motori passo-passo sono molto meno affidabili dei dispositivi con azionamenti a bobina mobile.

Azionamento del motore passo-passo

Un motore passo-passo è un motore elettrico, il cui rotore può essere ruotato solo gradualmente, ad es. ad un angolo rigorosamente definito. Se si ruota manualmente l'albero, si possono sentire dei clic silenziosi (o scoppiettanti durante la rotazione rapida), che si verificano ogni volta che il rotore supera la posizione fissa successiva.

Azionamento a bobina mobile

Un azionamento a bobina mobile viene utilizzato praticamente in tutti i dispositivi di archiviazione moderni. A differenza dei sistemi a motore passo-passo, che muovono le teste alla cieca, l'attuatore a bobina mobile utilizza un segnale di feedback in modo che la posizione delle teste rispetto alle tracce possa essere determinata con precisione e corretta se necessario. Questo sistema fornisce risposta, precisione e affidabilità più rapide rispetto ai tradizionali azionamenti per motori passo-passo.

L'azionamento a bobina mobile funziona secondo il principio dell'elettromagnetismo. I meccanismi di azionamento della bobina mobile sono di due tipi:

lineare;
girando.

Questi tipi differiscono solo nella disposizione fisica dei magneti e delle bobine.

L'azionamento lineare muove le teste in linea retta, rigorosamente lungo la linea del raggio del disco. Le bobine si trovano negli spazi vuoti dei magneti permanenti. Il vantaggio principale di un attuatore lineare è che non produce errori azimutali tipici di un attuatore rotativo. (L'azimut è l'angolo tra il piano dello spazio di lavoro della testina e la direzione della traccia di registrazione.) Quando si spostano da un cilindro all'altro, le testine non ruotano e il loro azimut non cambia.

Tuttavia, l'azionamento lineare ha uno svantaggio significativo: il suo design è troppo massiccio. Per migliorare le prestazioni dell'unità, è necessario ridurre il peso del meccanismo di trasmissione e delle testine stesse. Più leggero è il meccanismo, maggiore è l'accelerazione che può passare da un cilindro all'altro. Le unità lineari sono molto più pesanti delle unità rotanti, quindi non vengono utilizzate nelle unità moderne.

L'attuatore rotante funziona secondo lo stesso principio dell'attuatore lineare, ma in esso le estremità delle leve della testa sono attaccate alla bobina mobile. Quando la bobina si muove rispetto al magnete permanente, le leve di movimento delle testine ruotano, spostando le testine sull'asse o sui bordi dei dischi. A causa del suo peso ridotto, una tale struttura può muoversi con accelerazioni elevate, il che può ridurre significativamente il tempo di accesso ai dati. Il rapido movimento delle teste è facilitato anche dal fatto che le leve delle leve sono differenziate: quella su cui sono montate le teste ha una lunghezza notevole.

Gli svantaggi di questa trasmissione includono il fatto che le testine ruotano quando si spostano dai cilindri esterni a quelli interni e l'angolo tra il piano dello spazio magnetico della testa e la direzione del binario cambia. Ecco perché la larghezza dell'area di lavoro del disco (l'area in cui si trovano le tracce) è spesso limitata (in modo che gli inevitabili errori azimutali rimangano entro limiti accettabili). Oggi, l'azionamento di rotazione viene utilizzato in quasi tutti i dispositivi di stoccaggio a bobina mobile.

Parcheggio testa automatico

Quando si spegne l'alimentazione, le leve con le teste scendono sulla superficie dei dischi. Le unità sono in grado di sopportare migliaia di "decolli" e "atterraggi" di teste, ma è auspicabile che si verifichino su aree appositamente designate della superficie del disco, su cui i dati non vengono registrati. Durante questi decolli e atterraggi si verifica l'usura (abrasione) dello strato di lavoro, poiché “nuvole di polvere”, costituite da particelle dello strato di lavoro del vettore, volano fuori da sotto le teste; se l'unità viene scossa durante il decollo o l'atterraggio, la probabilità di danni alle testine e ai dischi aumenterà in modo significativo.

Uno dei vantaggi dell'azionamento a bobina mobile è il parcheggio automatico della testa. Quando l'alimentazione è accesa, le testine vengono posizionate e mantenute in posizione dall'interazione dei campi magnetici della bobina mobile e del magnete permanente. Quando l'alimentazione viene spenta, il campo che tiene le testine su un particolare cilindro scompare e iniziano a scorrere in modo incontrollabile sulle superfici dei dischi che non si sono ancora fermati, il che può causare danni. Per evitare possibili danni all'azionamento, il blocco della testa rotante è collegato a una molla di ritorno. Quando il computer è acceso, la forza magnetica di solito supera l'elasticità della molla. Ma quando l'alimentazione è spenta, le testine si muovono sotto l'influenza di una molla nella zona di parcheggio prima che i dischi si fermino. Al diminuire della velocità di rotazione dei dischi, le teste con un caratteristico “scoppiettante” “atterrano” proprio in questa zona. Pertanto, per attivare il meccanismo di parcheggio della testina nelle unità con un'unità da una bobina mobile, è sufficiente spegnere il computer; non sono necessari programmi speciali per questo. In caso di improvvisa mancanza di corrente, le teste vengono parcheggiate automaticamente.

Motore di azionamento del disco

Il motore che aziona i dischi è spesso chiamato motore mandrino. Il motore del mandrino è sempre collegato all'asse di rotazione dei dischi, per questo non vengono utilizzate cinghie di trasmissione o ingranaggi. Il motore deve essere silenzioso: qualsiasi vibrazione viene trasmessa ai dischi e può portare ad errori di lettura e scrittura.

La velocità del motore deve essere definita rigorosamente. Tipicamente varia da 3.600 a 7.200 rpm o più ed è stabilizzato utilizzando un circuito di controllo del motore con feedback (autotuning) per ottenere un'elevata precisione.

Pannello di controllo

Ogni unità, inclusi i dischi rigidi, ha almeno una scheda. Ospita circuiti elettronici per il controllo del motore del mandrino e dell'azionamento della testa, nonché per lo scambio di dati con il controller (presentati in una forma concordata). Nelle unità IDE, il controller viene installato direttamente nell'unità, mentre per SCSI è necessario utilizzare una scheda di espansione aggiuntiva.

Cavi e connettori delle unità

La maggior parte dei dischi rigidi dispone di più connettori di interfaccia per il collegamento al sistema, l'alimentazione e talvolta anche per la messa a terra dello chassis. La maggior parte delle unità dispone di almeno tre tipi di connettori:

connettore di interfaccia (o connettori);
connettore di alimentazione;

I connettori di interfaccia sono della massima importanza, perché trasmettono dati e comandi all'unità e viceversa. Molti standard di interfaccia prevedono il collegamento di più unità a un cavo (bus). Naturalmente, in questo caso dovrebbero essercene almeno due; SCSI consente di collegare fino a sette unità a un singolo cavo (Wide SCSI-2 supporta fino a 15 dispositivi). Alcuni standard (ad esempio, ST-506/412 o ESDI) forniscono connettori separati per dati e segnali di controllo, quindi l'unità e il controller sono collegati con due cavi, ma la maggior parte dei dispositivi ISE e SCSI moderni sono collegati utilizzando lo stesso cavo.

I connettori di alimentazione del disco rigido sono generalmente gli stessi delle unità floppy. La maggior parte dei dispositivi di archiviazione utilizza due tensioni di alimentazione (5 e 12 V), ma 5 V è sufficiente per i modelli piccoli progettati per computer portatili.

Specifiche del disco rigido

Se stai cercando di acquistare una nuova unità o vuoi semplicemente capire quali sono le differenze tra dispositivi di famiglie diverse, confronta i loro parametri. Di seguito sono riportati i criteri in base ai quali viene generalmente giudicata la qualità dei dischi rigidi.

Affidabilità.
Prestazioni ad alta velocità.
Sospensione antiurto.
Costo.

Affidabilità

Nelle descrizioni delle unità è possibile trovare un parametro come il tempo medio tra guasti (MTBF), che di solito varia da 20 a 500 mila ore o più. Non ho mai prestato attenzione a questi numeri in quanto sono puramente teorici.

INTELIGENTE. Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology (Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology) è un nuovo standard industriale che descrive i metodi per prevedere gli errori del disco rigido. Quando lo S.M.A.R.T. il disco rigido inizia a monitorare alcuni parametri sensibili o indicativi di guasti dell'unità. Come risultato di questo monitoraggio, è possibile prevedere i guasti delle unità.

Velocità

Un parametro importante di un disco rigido sono le sue prestazioni. Questo parametro può variare notevolmente a seconda dei modelli. E come spesso accade, il miglior indicatore delle prestazioni di un'unità è il suo prezzo. Le prestazioni dell'inverter possono essere valutate in base a due parametri:

tempo medio di ricerca;
velocità di trasferimento dati.

Il tempo medio di ricerca, che si misura in millisecondi, è il tempo medio di spostamento delle testine da un cilindro all'altro (e la distanza tra questi cilindri può essere arbitraria). È possibile misurare questo parametro eseguendo molte operazioni di ricerca per tracce selezionate casualmente, quindi dividendo il tempo totale impiegato su questa procedura per il numero di operazioni eseguite. Il risultato sarà il tempo medio di una singola ricerca.

Il costo

Recentemente, il "costo unitario" dei dischi rigidi è sceso a 2 centesimi per megabyte (e anche inferiore). Il costo delle unità continua a diminuire e dopo un po 'ti sembrerà che anche mezzo centesimo per megabyte sia troppo costoso. Proprio a causa della riduzione del prezzo, le unità con una capacità inferiore a 1 GB ora non sono praticamente disponibili e la scelta migliore sarebbe un'unità con una capacità superiore a 10 GB.

capacità grezza in milioni di byte;
capacità formattata in milioni di byte;
capacità raw in megabyte (MB);
capacità formattata in megabyte (MB).

Domande per l'autocontrollo

Cos'è un floppy disk?
Qual è l'essenza della codifica magnetica delle informazioni binarie?
Come funzionano le unità floppy e i dischi rigidi?
Quali sono i pro e i contro delle unità CD-ROM?

Grebenyuk E.I., Grebenyuk N.A. Mezzi tecnici di informatizzazione casa editrice "Academy" -Moscow, 2007 / p.51-82/

Il primissimo supporto magnetico di registrazione su cui le informazioni sono state registrate nei dispositivi di Poulsen a cavallo tra il XIX e il XX secolo è stato filo di acciaio fino a 1 mm di diametro. All'inizio del 20 ° secolo, è stato utilizzato anche per questi scopi nastro di acciaio laminato. Tuttavia, le caratteristiche di qualità di questi vettori erano molto basse. Basti pensare che sono stati necessari 2500 km di filo del peso di circa 100 kg per produrre una registrazione magnetica di 14 ore dei rapporti al Congresso internazionale di Copenaghen nel 1908. Inoltre, nel processo di utilizzo del filo e del nastro d'acciaio, è sorto il problema intrattabile di unire i loro singoli pezzi. Ad esempio, il filo annodato non è passato attraverso la testa magnetica. Inoltre, si confondeva facilmente e il sottile nastro d'acciaio le tagliava le mani. Acciaio disco magnetico, il primo brevetto per il quale è stato rilasciato nel 1906 non è stato applicato in quel momento 1.

Solo dalla seconda metà degli anni '20, quando fu inventato nastro magnetico in polvere, iniziò l'uso su larga scala della registrazione magnetica. Un brevetto per la tecnologia di applicazione di una polvere ferromagnetica a un film è stato ottenuto nel 1928 da Fritz Pfeimer in Germania. Inizialmente, la polvere magnetica è stata applicata su un substrato di carta, poi su acetato di cellulosa, fino all'uso di alta resistenza

1 Vasilevskii Yu. A. Supporti di registrazione magnetici. M., 1989.S. 5-6.

materiale: polietilene tereftalato (lavsan). Anche la qualità della polvere magnetica è stata migliorata. In particolare iniziarono ad essere utilizzate polveri di ossido di ferro con aggiunta di cobalto, ossido di cromo, polveri magnetiche metalliche di ferro e sue leghe, che consentirono di aumentare più volte la densità di registrazione. Lo strato di lavoro viene applicato al substrato mediante deposizione sotto vuoto o deposizione elettrolitica sotto forma di vernice magnetica, che consiste di polvere magnetica, legante, solvente, plastificante e vari additivi.

Oltre alla base flessibile e allo strato magnetico di lavoro, il nastro può contenere anche strati aggiuntivi: protettivo - sulla superficie dello strato di lavoro e antifrizione - sul retro del nastro, al fine di proteggere lo strato di lavoro dall'usura meccanica, aumentare la resistenza meccanica del nastro e migliorarne lo scorrimento sulla superficie magnetica. teste. Lo strato antifrizione rimuove anche le cariche elettriche che si accumulano sul nastro magnetico. L'intermedio (sottostrato) tra la base e lo strato di lavoro serve a migliorare l'adesione degli strati di lavoro e antifrizione alla base.

A differenza dei supporti di registrazione del suono meccanico, il nastro magnetico è adatto per registrare nuovamente le informazioni. Il numero di tali registrazioni è molto elevato ed è limitato solo dalla resistenza meccanica del nastro magnetico stesso.

I primi registratori, apparsi negli anni '30, erano bobina su bobina. In essi, il nastro magnetico era avvolto su bobine. E all'inizio, queste erano enormi bobine larghe 1 pollice (25,4 mm). Durante la registrazione e la riproduzione, il nastro è stato riavvolto da una bobina piena a una vuota.

Nel 1963, Philips ha sviluppato la cosiddetta registrazione a cassetta, che ha permesso di utilizzare nastri magnetici molto sottili. Il loro spessore massimo è di soli 20 micron con una larghezza di 3,81 mm. Nei registratori a cassette, entrambe le bobine sono in uno speciale cassetta compatta e l'estremità del film è pre-fissata alla bobina vuota. In altre parole, qui il nastro magnetico e la cassetta sono un unico meccanismo funzionale. Registrazione su cassette compatte - a due vie. Il tempo di registrazione totale è solitamente di 60, 90 e 120 minuti.

Alla fine degli anni '70. apparso microcassette dimensioni 50x33x8 mm, cioè le dimensioni di una scatola di fiammiferi, per registratori vocali portatili e telefoni con segreteria telefonica, e alla metà degli anni '80. - picocassette - tre volte meno microcassette.

Dal 1952, il nastro magnetico è stato utilizzato per la registrazione e l'archiviazione di informazioni nei computer elettronici. Il vantaggio del nastro magnetico è la capacità di registrare con una maggiore densità dovuta al fatto che la superficie totale dello strato magnetico del nastro è molto superiore a quella di altri tipi di supporto ed è limitata solo dalla lunghezza del nastro. Unità a cassetta - cartucce raggiungono una capacità di diversi TB e nel prossimo futuro la loro capacità sarà di decine di TB. Vengono chiamati i meccanismi di unità a nastro per le cartucce stelle filanti (dall'inglese, stream - stream). In linea di principio sono simili a un registratore.

Tuttavia, il nastro magnetico presenta anche un grave inconveniente. Non consente l'accesso diretto alle informazioni registrate. Per questo, il nastro deve essere prima riavvolto nella posizione desiderata, il che aumenta notevolmente il tempo di lettura delle informazioni da esso. Anche le cassette a nastro magnetico (cartucce) sono caratterizzate dalle loro grandi dimensioni. Pertanto, attualmente vengono utilizzati principalmente nei sistemi di backup nei data center, nelle imprese, nei grandi data center, nonché per l'archiviazione di informazioni in server e workstation desktop, dove affidabilità, stabilità di funzionamento, grande capacità, relativamente a basso costo. I sistemi di backup consentono di garantire la sicurezza delle informazioni in caso di errori, malfunzionamenti o disastri naturali.

Non solo le informazioni audio, ma anche video possono essere registrate su un nastro magnetico. Videocassetta la sua struttura è simile al nastro per la registrazione audio. Tuttavia, il suo livello di lavoro di solito ha una struttura più complessa. Il fatto è che i segnali video ad alta frequenza vengono registrati sulla superficie stessa dello strato di lavoro. Per loro possono essere utilizzate piccole particelle di metallo. Le basse frequenze sono meglio trasmesse da particelle di grandi dimensioni, che è consigliabile posizionare in profondità. Pertanto, lo strato di lavoro di un nastro magnetico per la registrazione video può essere costituito da due strati. Il nastro magnetico per la documentazione video viene anche caricato in cassette speciali, che gli forniscono protezione da stress meccanici, inquinamento e caricamento rapido nelle apparecchiature video. Diffuso negli anni '80 -'90. le videocassette hanno ora lasciato il posto a supporti video più promettenti.

All'inizio venivano utilizzati anche computer elettronici tamburi magnetici. In particolare, nella grande calcolatrice elettronica domestica (BESM-6) sono stati utilizzati tamburi magnetici del peso di circa 8 kg, ma con una capacità di memoria di solo 1 MB.

Dai primi anni '60. ampiamente utilizzati, principalmente nei dispositivi di memorizzazione dei computer, hanno ricevuto dischi magnetici.Si tratta di dischi in alluminio o plastica con un diametro da 30 a 350 mm, rivestiti con uno strato di lavoro a polvere magnetica dello spessore di diversi micron. In un primo momento, il rivestimento magnetico era costituito da ossido di ferro, successivamente - diossido di cromo.

In un'unità disco, come in un registratore a nastro, le informazioni vengono registrate utilizzando una testina magnetica, non solo lungo il nastro, ma su tracce magnetiche concentriche situate sulla superficie di un disco rotante, solitamente su entrambi i lati. I dischi magnetici sono rigidi e flessibili, rimovibili e integrati in un personal computer. Le loro caratteristiche principali sono: capacità di informazione, tempo di accesso alle informazioni e velocità di lettura di fila.

Dischi rigidi fissi in un computer sono strutturalmente combinati in una singola unità con un'unità disco. Sono assemblati in pacchetti su un asse. Il pacco di dischi è posto in una custodia sigillata, che fornisce la necessaria pulizia e pressione costante di aria priva di polvere. Attualmente, al posto dell'aria, è iniziato l'utilizzo del gas inerte elio come riempitivo, che consente, grazie alla sua minore densità, di aumentare notevolmente l'efficienza energetica.

Ogni disco contiene lo stesso numero di tracce consecutive (tracce). La larghezza della traccia magnetica è di circa 1 µm. Il primo modello di hard disk, creato nel 1973, aveva 30 tracce di 30 settori, che coincidevano casualmente con il calibro "30/30" del famoso fucile da caccia Winchester e diede origine al nome gergale per dischi magnetici rigidi - "Winchester", "Winchester". Le tracce sono cerchi concentrici corrispondenti alle aree di magnetizzazione rimanente create dalle testine magnetiche. A sua volta, ciascuna delle tracce è divisa in settori posizionati in sequenza.

La tendenza principale nello sviluppo dei dischi rigidi è un aumento graduale della densità di registrazione, accompagnato da un aumento della velocità di rotazione della testa del mandrino e da una diminuzione del tempo di accesso alle informazioni e, in definitiva, da un aumento della produttività. La capacità del disco, che originariamente raggiungeva diversi GB, ha raggiunto i 10 TB entro la metà del secondo decennio del 21 ° secolo (la crescita annuale della capacità del disco rigido del computer è del 35-40%). Il posizionamento di un tale volume di informazioni è diventato possibile su dischi con un metodo di registrazione perpendicolare, apparso nel 2007. Nel prossimo futuro, questo metodo aumenterà la capacità a 85 TB (è possibile registrare 86 milioni di fotografie a colori o 21,5 mila film).

I dischi rigidi sono progettati per l'archiviazione permanente di informazioni, incl. necessario quando si lavora con un computer (software di sistema, pacchetti applicativi, ecc.). Sulla base dei dischi rigidi, vengono prodotti anche dispositivi di archiviazione esterni con una capacità fino a diversi TB.

Dischi magnetici in plastica flessibile (floppy disk, dall'inglese, floppy - free hanging) erano fatti di pellicola artificiale - mylar, ricoperta di ferrolacca resistente all'usura, e venivano posizionati uno per uno in speciali custodie di plastica rigida - cassette che forniscono protezione meccanica per i media. Viene chiamata la cassetta del floppy disk dischetto.

Il primo floppy disk apparve nel 1967. Aveva un diametro di 8 pollici e una capacità di memorizzazione di 100 KB. Nel 1976, la dimensione del floppy disk fu ridotta a 5,25 pollici e nel 1980 Soni sviluppò il floppy disk da 3,5 pollici e l'unità floppy, che furono prodotti principalmente nei decenni successivi.

Per leggere e scrivere informazioni, viene utilizzato uno speciale dispositivo elettronico-meccanico: un'unità disco, in cui è posizionato un floppy disk. Il floppy disk ha un foro centrale per l'alberino del disk drive, e nella custodia è presente un foro che può essere chiuso con un otturatore metallico per accedere alle testine magnetiche, attraverso le quali vengono lette e scritte le informazioni. La registrazione su un floppy disk viene eseguita secondo lo stesso principio di un registratore. C'è anche un contatto meccanico diretto della testa con lo strato di lavoro magnetico, che porta ad un'usura relativamente rapida del supporto del materiale.

La capacità di un singolo disco floppy da 3,5 pollici era generalmente compresa tra 1,0 e 2,0 MB. I dischi floppy standard avevano una dimensione di 1,44 MB. Tuttavia, sono stati sviluppati dischi floppy da 3,5 pollici con capacità fino a 250 MB.

I floppy disk si sono rivelati supporti piuttosto complicati. Sono meno resistenti all'usura dei dischi rigidi e sono sensibili ai campi magnetici e alle temperature elevate. Tutto ciò ha spesso portato alla perdita di dati registrati. Pertanto, i dischi floppy sono stati utilizzati principalmente per l'archiviazione operativa di informazioni documentate. Ora sono stati sostituiti da supporti di memorizzazione basati su flash più affidabili ed efficienti.

Nell'ultimo quarto del XX secolo in molti paesi del mondo e dagli anni '90. - e in Russia, il cosiddetto carte di plastica, che rappresenta un dispositivo per un metodo magnetico di memorizzazione delle informazioni e gestione dei dati.

I predecessori delle carte di plastica erano carte di cartone allo scopo di confermare l'affidabilità creditizia del titolare al di fuori della banca. Nel 1928, una delle società americane iniziò a produrre carte metalliche da 63 per 35 mm. Erano impressi con il nome del proprietario, la città, lo stato e altre informazioni. Tali carte sono state rilasciate ai clienti abituali nei grandi negozi. Durante il pagamento delle merci, il venditore ha fatto rotolare la carta attraverso una macchina speciale, a seguito della quale lettere e numeri spremuti su di essa sono stati impressi sulla ricevuta di vendita. Questo assegno con l'importo dell'acquisto scritto a mano è stato quindi inviato alla banca per il rimborso. La primissima carta di credito moderna, sulla base della quale è nato il sistema di pagamento VISA, è stata emessa nel 1958 da Bank of America.

Le carte di plastica sono costituite da tre strati: una base in poliestere, su cui viene applicato un sottile strato di lavoro, e uno strato protettivo. Il cloruro di polivinile viene solitamente utilizzato come base, che è facile da lavorare, resistente alla temperatura, alle sollecitazioni chimiche e meccaniche. Tuttavia, in alcuni casi, la base per le carte magnetiche è la cosiddetta pseudoplastica: carta spessa o cartone con laminazione su entrambi i lati.

Lo strato di lavoro (polvere ferromagnetica) viene applicato alla plastica mediante stampa a caldo sotto forma di strisce strette separate. In base alle loro proprietà fisiche e all'ambito di applicazione, le strisce magnetiche si dividono in due tipi: superiore e inferiore. Le strisce altamente ercetiche sono nere. Sono resistenti ai campi magnetici. È necessaria un'energia maggiore per registrarli. Sono usati come carte di credito, patenti di guida, ecc., Cioè nei casi in cui è richiesta una maggiore durata e sicurezza. Le bande magnetiche a bassa EMC sono marroni. Sono meno sicuri, ma più facili e veloci da registrare. Utilizzato su carte con date di scadenza limitate.

Lo strato protettivo delle carte magnetiche in plastica è costituito da una pellicola di poliestere trasparente. È progettato per proteggere lo strato di lavoro dall'usura. A volte, i rivestimenti vengono utilizzati per prevenire la contraffazione e la copia. Lo strato protettivo fornisce fino a due decine di migliaia di cicli di scrittura e lettura.

Va notato che, oltre al magnetico, ci sono altri modi per registrare le informazioni su una carta di plastica: registrazione grafica, goffratura (estrusione meccanica), codice a barre, registrazione laser.

Oggigiorno, i chip elettronici sono sempre più utilizzati nelle carte di plastica al posto delle bande magnetiche. Tali carte, a differenza di quelle magnetiche semplici, iniziarono a essere chiamate intelligenti o smart card (dall'inglese, smart -smart). Il microprocessore incorporato in essi consente di memorizzare una quantità significativa di informazioni, consente di effettuare i calcoli necessari nel sistema di pagamenti bancari ed esercenti, trasformando così le carte di plastica in supporti di informazioni multifunzionali.

Per quanto riguarda l'accesso al microprocessore (interfaccia), le smart card possono essere:

- con un'interfaccia di contatto (cioè, quando si esegue un'operazione, la scheda viene inserita nel terminale elettronico);
- con doppia interfaccia (possono agire sia a contatto che non a contatto, ovvero lo scambio dati tra scheda e dispositivi esterni può avvenire tramite canale radio).

Le dimensioni delle carte di plastica sono standardizzate. In conformità con lo standard internazionale ISO-7810, la loro lunghezza è 85,595 mm, larghezza - 53,975 mm, spessore - 3,18 mm.

L'ambito di applicazione delle carte magnetiche in plastica e pseudo-plastica, nonché delle smart card è piuttosto ampio. Oltre ai sistemi bancari, vengono utilizzati come un supporto di informazioni compatto, un identificatore per sistemi di contabilità e controllo automatizzati, carte d'identità, abbonamenti, carte Internet, carte SIM mobili, biglietti di trasporto, passaporti elettronici (biometrici), ecc.

I supporti di registrazione magnetici tangibili vengono costantemente migliorati insieme alle tecnologie di documentazione elettromagnetica. Si tende ad aumentare la densità della registrazione delle informazioni su supporto magnetico con una diminuzione delle loro dimensioni e una riduzione dei tempi di accesso alle informazioni. Si stanno sviluppando tecnologie che, in un futuro non troppo lontano, consentiranno di aumentare la capacità di memoria di un supporto standard di diverse migliaia di volte rispetto ai dispositivi attuali. E a lungo termine, è prevista l'emergere di un vettore, in cui il ruolo delle particelle magnetiche sarà svolto dai singoli atomi. Di conseguenza, la sua capacità, secondo gli sviluppatori, supererà gli standard esistenti di miliardi di volte.

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Supporti dati magnetici ottici elettronici. Tipi di supporti di informazione, loro classificazione e caratteristiche. Dimensioni e capacità del moderno HDD

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