Conduce en magnético duro Las unidades Winchester están diseñadas para almacenamiento a largo plazo información en la computadora. El disco duro recibió el nombre de HDD en 1973, cuando IBM fabricó un paquete sellado de dos discos reemplazables de 30 MB cada uno. Los números 30/30 se asociaron con el calibre de la popular escopeta Winchester 30/30 en los Estados Unidos. En 1983, las computadoras PC XT comenzaron a equiparse con discos duros no extraíbles con una capacidad de 10 MB con un tiempo de acceso promedio de 100 ms.
Y si podemos, debemos iniciar el software de recuperación desde una unidad diferente a la que intentamos escanear el archivo eliminado. Todos ellos son buscados. archivos borradosdesde donde podemos conocer el estado y si se pueden restaurar o no. En otras palabras, puede configurar manualmente solo un sistema, crear una imagen de este sistema y luego implementarlo en todas las otras computadoras, ahorrando tiempo y costos. Interfaz de asistente simple: no se requiere un conocimiento profundo de la administración de computadoras. Todas las demás escrituras en el disco se almacenan en caché hasta que se crea la imagen. Los datos del archivo de imagen también se restauran sobre la marcha, con la excepción de la partición del sistema. La versión de arranque puede usar una interfaz gráfica de usuario o un modo pseudográfico si la tarjeta gráfica no es compatible. Tenga en cuenta: incremental respaldar El disco duro no debe ser demasiado grande. Soporte de red en la versión de arranque. Lista extendida de dispositivos compatibles en la versión de arranque. El archivo de imagen se puede montar como un disco virtual de solo lectura. Este disco se puede escanear, y sus archivos y carpetas se pueden encontrar y copiar. Recuperar archivos y carpetas individuales. Se pueden restaurar archivos y carpetas individuales en lugar de la unidad completa, ya sea durante la acción de restauración o desde un archivo de imagen adjunto a disco virtual. Separación de archivos de imagen. Las imágenes de disco se pueden dividir en varios archivos para colocarlas en un dispositivo de almacenamiento. Protección de imagen. Los archivos de imagen de disco pueden protegerse con contraseña y contener comentarios. Crea una nueva sección. Los datos de una imagen de disco se pueden recuperar en el espacio libre de cualquier lugar de un disco duro. El tamaño de la partición restaurada se puede cambiar. Reemplazo de partición. Los datos de una imagen de disco se pueden restaurar a otras particiones existentes. Copiar de disco a disco. Un disco se puede copiar directamente a otro disco. Comprobando archivos de imagen. Puede verificar si sus archivos de imagen son buenos antes de almacenarlos o restaurarlos. Horario Se puede programar el tiempo para crear una imagen de disco, y el proceso se puede ejecutar en modo silencioso. Guiones para acciones frecuentes o silenciosas. Puede crear una imagen de disco o volumen de cualquier tipo y restaurar la imagen a una dinámica o disco base. Cuando se restaura esta imagen, no podrá cambiar el tamaño u otras características del disco de destino.
- Un aumento significativo en la velocidad de lectura de imágenes comprimidas.
- Motor de procesamiento de disco más rápido y confiable.
Unidad magnética hecha de aleación de aluminio o placas de vidrio con un diámetro de 3.5 o 2.5 con un espesor de 0.125 pulgadas. Varias capas delgadas de materiales magnéticos y no magnéticos se aplican a las placas mediante pulverización catódica, que pueden magnetizar en pequeñas áreas de la superficie. Las placas se montan en el eje de un pequeño motor silencioso de husillo (D), que gira a una velocidad constante (Fig. 4.3). Debido a restricciones en el tamaño y peso del HDD usado en la composición computadora personal, el número de placas es limitado y actualmente no supera los 12.
Esta es la cantidad que puedes comprar en la República Checa para una computadora de juego extremadamente poderosa o un auto nuevo. No contienen partes móviles, lo que las hace mucho más rápidas que las unidades clásicas. Esto se conoce en la práctica al abrir archivos y al iniciar una computadora.
Diseño de doble cara para operación continua.
Esto no aumenta el ruido dentro del gabinete, a diferencia de los discos duros, que en algunos casos es el componente más ruidoso de una computadora. Sin embargo, para la mayoría de las computadoras portátiles, no es posible instalar dos unidades. Esto es importante para proteger los datos en dispositivos individuales y la escalabilidad de las necesidades de continuidad del negocio.
Muy a menudo, el número de placas es de dos a cuatro (cabezas de 4 a 8), y los discos externos a veces tienen solo una superficie de trabajo interna. Típicamente, los discos tienen superficies de trabajo inferiores y superiores. Se trae un cabezal de lectura / escritura (Г1, ..., Гn) a cada superficie de trabajo. Los cabezales se fabrican con tecnología de película delgada y son cristales semiconductores especiales con un espacio en forma de U frente a la placa. La forma de U se usa para crear elevación debido al movimiento del aire durante la rotación de los discos. La cabeza flota sobre la superficie con un espacio calculado en micras.
Protección de modo perdido
Como se muestra en la figura anterior, el método de conexión de cable utilizado para conectar los módulos de expansión crea una configuración de sección transversal redundante. El sistema puede restaurarse del modo faltante a su estado normal, y los datos se guardarán.
Alta densidad, alto rendimiento y alta escalabilidad
Esta solución ofrece un rendimiento sin precedentes de hasta 48 Gbps para conectar una sola computadora host.
Implementación confiable justo después de la conexión
Respetuoso con el medio ambiente y facilidad de gestión. Puede configurar manualmente el modo de suspensión profunda para que se inicie automáticamente después de un período de inactividad. Esto no solo ahorra energía, sino que también extiende la vida útil. disco duro.Fig. 4.3. Esquema de HDD
Actualmente, las unidades de más de 1 GB utilizan cabezales magnetorresistivos (MR), que incluyen un cabezal de película delgada (TF) para grabación y magnetorresistivos para lectura. Los TF son micro-bobinas de varias vueltas en una placa de circuito impreso en miniatura. Dentro de la bobina hay un núcleo hecho de una aleación de níquel y hierro con alta inducción. El espacio en el núcleo por pulverización se llena con aluminio no magnético y está protegido contra daños durante el contacto con el disco. Para evitar daños a las placas por partículas que entran en el espacio entre la cabeza y la superficie de trabajo, los discos se colocan en un recinto sellado lleno de gas inerte.
Se caracteriza por su fiabilidad, durabilidad y parámetros estables en funcionamiento continuo: es una excelente opción para la implementación de sistemas de videovigilancia. Es de tamaño estándar y puede funcionar a temperaturas relativamente altas, por lo que puede instalarse en grandes registros, donde funcionan varios discos.
Trabajo efectivo en sistemas de monitoreo. Ha sido optimizado de tal manera que puede grabar imágenes de alta definición de hasta 32 cámaras al mismo tiempo; esta es una excelente opción para sistemas de vigilancia pequeños y medianos. Beneficios de unidad adicionales que mejoran su usabilidad.
La ligereza de la cabeza y el pequeño espacio entre el disco y la cabeza (aproximadamente 15 nm) hacen posible magnetizar la pista profundamente en la superficie del disco, asegurando la confiabilidad de la grabación / lectura y el almacenamiento de información. La segunda parte del cabezal MR es un cabezal de lectura, que se basa en una resistencia del sensor que cambia su resistencia dependiendo de la magnitud del campo magnético. A través de la resistencia, fluye una corriente de medición constante, que cambia del campo magnético en momentos t sz cuando se mueve a lo largo de la pista. Para reducir la interferencia de las pistas adyacentes, la resistencia se eleva por encima de la pista. Instalar cabezas en dado yo la pista (un cilindro con un diámetro de di para todas las placas) está hecha por una bobina solenoide (K) que mueve la manija de accionamiento (P), como se muestra en
fig. 4.3. Para mover las cabezas a la pista necesaria, se aplica una señal Ei al sistema de seguimiento automático (CS), que se compara con la señal xproveniente de una cabeza especial (G) o un contacto de resistencia variable R. Si hay una diferencia en las señales comparadas, el SU mueve el stock (W) del solenoide en la dirección del diámetro requerido di. Cuando se apaga la alimentación, el disco duro se estaciona automáticamente con un resorte (P) que mueve las cabezas al área interna del disco, generalmente a la última pista. El número de pistas está determinado por el tipo de unidad y para los discos duros su número es de varios miles. El pequeño espacio entre la cabeza y la superficie del disco le permite lograr una alta densidad de grabación radial y lineal (100 Gbit / pulgada cuadrada) y aumentar la capacidad del disco duro a varias decenas o incluso cientos de GB.
Esto minimiza el número de marcos de imagen ilegibles o completamente perdidos. Esta característica es absolutamente esencial para los sistemas de monitoreo. Es fácil imaginar una situación en la que varios fotogramas clave no hacen que todo el registro sea ilegible. Un beneficio adicional de la optimización de la velocidad es la reducción de ruido y la ausencia de vibraciones fuertes, de modo que el disco se desgasta más lentamente y reduce el riesgo de daños. Colaboración con la mayoría de los registradores.
Por lo tanto, se pueden instalar dentro de cualquier registrador incluido en nuestra oferta. Vea cómo se veía la historia de los discos duros discos duros han cambiado con los años. Desde grandes tamaños hasta pequeños electrodomésticos. Bajo a alto poder.
Los parámetros principales del disco duro son la capacidad (E), el tipo de cambio (V CR) y el tiempo de acceso a los datos (t cf.). La capacidad de cualquier unidad es directamente proporcional al tamaño de las formas: factor (tamaño). El factor de forma indica la sección del compartimiento para el disco duro. Si es igual a 3.5 ´ 1, esto corresponde a la bahía de 4 ´ 1 ´ de 6 pulgadas utilizada para un disco duro de 3.5². Cuanto mayor sea el tamaño de los discos y su número en el paquete, mayor será la capacidad. Sin embargo, con un aumento en el diámetro de las placas en diferentes pistas, la velocidad del disco con respecto a las cabezas cambia significativamente, aumenta el tiempo para mover las cabezas desde la pista interna a los tiempos de acceso externo y promedio. Estos parámetros limitan la fabricación de discos de más de 3.5. Por lo tanto, un aumento en la capacidad del disco ocurre constantemente debido a un aumento en TPI, BPI y métodos de codificación - decodificación. Además, un aumento en la densidad de grabación permite aumentar la velocidad de lectura de datos a la misma velocidad de rotación del disco. Por lo tanto, Fujutsu en el nuevo modelo 3.5 HDD alcanzó una densidad de 10.2 GB en una placa 3.5 con cabezales MR y un canal PRML. Esta empresa produce discos duros silenciosos con rodamientos de fricción líquida. Otras compañías producen placas con una densidad de grabación de 20 GB o más por placa.
Tenía 80 columnas con un letrero y aberturas rectangulares. Está hecho de cartón duro y delgado con un grosor de solo 0,18 mm. La pila de dos mil cartas tenía un grosor de 355 milímetros. La computadora leyó el sistema de agujeros perforados en la tarjeta y luego guardó los datos en el disco duro. Después de una docena de lecturas, la tarjeta estaba tan gastada que podría ser reemplazada.
El inventor de la tarjeta perforada es Joseph Jacquard. Lo usó por primera vez en un nudo de tejido para el control de flujo. El objetivo era crear una tela repetitiva. Fue creado para reemplazar el mecanismo de almacenamiento en tarjetas perforadas. La computadora ha superado muchos de lo que sabemos hoy. Ocupaba toda la habitación y su trabajo era monitoreado constantemente por tres personas.
La tasa de cambio se caracteriza por dos parámetros: la tasa de transferencia entre el HDD y la RAM y la velocidad de transferencia entre el búfer del disco duro y el disco de superficie V d. La tasa de transferencia entre el HDD y la RAM se mide por el valor de V ol (Mb / s) como la relación de la matriz transferida al tiempo gastado en enviarlo. Está determinado principalmente por el tipo de interfaz.
Había 100 caminos concéntricos en cada lado, y cada uno de ellos contenía 500 caracteres alfanuméricos. El primer almacenamiento en disco puede almacenar 5 millones de caracteres. El tiempo de lectura del disco es inferior a un segundo. Los datos se grabaron en 40 pistas, y el tambor completo tenía una capacidad de 10.000 caracteres. En años, los sistemas informáticos incluso pesaron varias toneladas. El equipo informático pesaba cientos de kilogramos, y los discos duros de este tamaño correspondían a refrigeradores.
Aumento de capacidad, reducción de tamaño
Tenía la ventaja de ocupar un poco menos de espacio aquí que una lavadora. Departamento de informática, electrónica y automatización. Universidad Stefan cel Mare, Suceava, Rumania. Los continuos avances en esta área durante los últimos 55 años han sido impulsados \u200b\u200bpor tres factores importantes: un aumento en la densidad de almacenamiento, un aumento en la velocidad del procesamiento de datos y una reducción en los costos de producción. En base a estos datos, es notable que el almacenamiento del bit de información se base en estructuras de película delgada a nanoescala.
2.1. Modos de transferencia de datos
Se utilizan dos modos para transferir datos entre el disco duro y la memoria de la PC:
Modo de entrada / salida del programa PIO;
Modo de acceso directo DMA.
En el modo PIO, el procesador central lee primero la información del búfer de caché (Winchester RAM) del disco duro y solo luego la escribe en la RAM principal. Según la duración del ciclo de lectura y la cantidad de sectores transferidos por acceso al disco, se distinguen los modos PIO0 (Modo PIO 0), PIO1, PIO2, PIO3, PIO4, PIO5. Las características de los modos PIO se dan en la tabla. 4.3.
Además del interés en el área de la densidad de grabación, es importante centrarse en las tasas de transferencia de datos en discos duros. Por lo tanto, el tiempo de grabación de un bit o el equivalente del tiempo de inversión de magnetización es inferior a 1 ns. La diferencia en la resistencia de transición corresponde a una orientación paralela y antiparalela estable, que le permite determinar el estado binario de la memoria.
Los electrodos ferromagnéticos de película delgada tienen dimensiones nanométricas, y el tiempo de conmutación de magnetización tiene valores en nanosegundos. En las células de memoria nanomagnética, las fluctuaciones térmicas pueden conducir a la magnetización a otro mínimo de energía y, por lo tanto, la información almacenada se pierde.
En el modo PIO, los contenidos de un sector (512 bytes) generalmente se transfieren por acceso de HDD, y en el modo PIO 4, se transfieren 16 (o más) sectores. Esto ayuda a aumentar la velocidad de transferencia de datos de 3.3 Mb en modo PIO 0 a 20 Mb / s en modo PIO 5 usando interfaces IDE o EIDE.
Sin embargo, el modo PIO se usa tradicionalmente en una sola tarea sistemas operativosoh En sistemas operativos multitarea, acceso directo a memoria RAM DMA La entrada / salida de datos en este modo se realiza en la RAM de la PC, sin pasar por el MP. El intercambio se realiza bajo el control del controlador HDD en las pausas entre las llamadas del MP a la RAM, lo que subestima la tasa de cambio, pero libera al MP de la operación de transferencia de datos entre la RAM y el HDD. Para los modos DMA, se utilizan controladores y controladores especiales. Los modos DMA se dividen en DMA de una sola palabra 0,1,2 (Singleword) y DMA 33,100 detallado (Multiword) dependiendo del número de palabras transmitidas por un ciclo de trabajo con el bus del sistema. Las características de los primeros métodos de implementación de DMA se presentan en la tabla. 4.4.
Diagrama esquemático del disco duro
El fenómeno inducido de las fluctuaciones térmicas, el llamado efecto superparamagnético, aumenta cada vez más con la disminución del tamaño de partícula y es una limitación clave para mejorar aún más la densidad de almacenamiento de los discos duros y los dispositivos de almacenamiento magnético de acceso aleatorio. El director del proyecto hizo una contribución significativa a la caracterización de las tres primeras tecnologías alternativas de grabación del campo crítico y el tiempo de conmutación. También abordó varias cuestiones relacionadas con el diseño de pulsos de campo magnético adecuados para estos registros.
Para garantizar un mayor rendimiento de DMA, el modo Ultra DMA / 33 se desarrolló e implementó al principio. La interfaz Quantum Ultra ATA / 33 (Ultra DMA / 33 y ATA-33) ofrece transferencia de datos en modo Multiword DMA a una velocidad de 33 Mb / s. A diferencia del modo DMA 2, en el modo Ultra АТА / 33 (Fig. 4.4.) Los datos se transmiten en los bordes delantero y trasero de la señal de reloj (TI). Esto le permite aumentar 2 veces la velocidad de transmisión sin aumentar la frecuencia de reloj del bus del sistema. El estándar Ultra DMA / 33 difiere de las versiones anteriores del IDE no solo en el tipo de cambio. Por primera vez, utiliza un mecanismo de detección de errores mediante un código de control cíclico.
Sin embargo, los resultados se obtuvieron descuidando los efectos térmicos. Uno de los objetivos principales de esta propuesta es estudiar la estabilidad térmica de los nuevos métodos de grabación y la influencia del ruido térmico, así como otros tipos de ruido en las tecnologías de grabación alternativas mencionadas anteriormente.
Un caso especial está representado por un registro térmico, que intenta capitalizar las inversiones causadas por las fluctuaciones térmicas, por el calentamiento local de la nanoescala de interés. Además del interés en los efectos negativos del ruido y las vibraciones, se presta especial atención a los efectos de diseño del ruido en los sistemas de histéresis. Dado que el ruido es un efecto indeseable en los sistemas lineales y en muchos dispositivos electrónicos no lineales, sus beneficios potenciales son bastante contrarios a la intuición, que mucho tiempo ignorado por los investigadores.
Con la llegada de los procesadores Pentium, los controladores EIDE proporcionan la función Bus Master. Esto se debe al hecho de que en los sistemas operativos multitarea, para aumentar la velocidad de la informática, el MP se libera de la entrada / salida de datos entre RAM y HDD. Por lo tanto, los controladores de dispositivos externos (incluido EIDE) comenzaron a equiparse con sus propios microprocesadores de entrada / salida. En este caso, el MP emite un comando al controlador EIDE, que le dice de dónde debe tomar los datos y en qué área de la memoria colocarlos. Después de recibir estas instrucciones, el controlador toma el control del bus del sistema (PCI) y realiza operaciones para leer datos de dispositivos de almacenamiento de información (por ejemplo, desde un disco duro, CD-ROM, CD-R, CD-RW) directamente a la RAM utilizando el canal DMA. Sin embargo, la ganancia en el rendimiento de la PC al usar la función Bus Master será significativa solo si varias aplicaciones funcionan simultáneamente. La función Bus Master es compatible con casi todos los conjuntos de chips modernos.
Este fenómeno se conoce comúnmente como resonancia coherente, cuando es inducido solo por ruido y resonancia estocástica, cuando está presente una señal de oscilador externo. En conclusión, el análisis estocástico desarrollado por este proyecto irá al reconocimiento y resonancia del ruido inducido en sistemas no lineales y a mantener condiciones duras para obtener fenómenos de resonancia en dispositivos espintrónicos y semiconductores.
La tercera área de interés para nuestro proyecto es el análisis de los efectos de ruido y vibración en dispositivos semiconductores a nanoescala. Las tendencias predominantes en la electrónica de silicio son: un aumento en la velocidad y frecuencia de operación de componentes analógicos y digitales, una disminución en el consumo de corriente en los circuitos electrónicos y un aumento en la funcionalidad en un solo chip de silicio. Sin embargo, es bien sabido que estos pequeños dispositivos son muy sensibles a las vibraciones de dopaje aleatorio inevitablemente presentes debido a la naturaleza aleatoria de la implantación y difusión de iones, así como a las vibraciones geométricas características de un dispositivo a otro.
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Fig. 4.4. Principio de transferencia de datos en interfaces ATA y Ultra ATA / 33
Lección 16: Interfaces de dispositivo de E / S
IDEIDE (ATA), EIDE (Fast ATA, ATA-2, ATA-3) y SCSI se han utilizado durante mucho tiempo como la interfaz de un disco duro con un bus del sistema en la placa del sistema. Los primeros IDE Compaq y Western Digital integrados en el disco duro para computadoras de tipo ISA AT de 8/16 bits, llamados IDE ATA y lanzados en 1986, se estandarizaron en 1990 para servir dos discos duros. La interfaz IDE rápidamente ganó popularidad entre los fabricantes y usuarios de PC. Al mismo tiempo, el costo del disco duro aumentó ligeramente, y el disco duro comenzó a conectarse directamente a la ranura de la placa del sistema, que es una ranura de bus ISA truncada, o a la placa del adaptador. Anteriormente, el controlador HDD se integraba en la placa del adaptador, y se ubicaban interfaces paralelas y / o seriales y un puerto de juego. En las nuevas placas base, todos estos componentes se integran directamente en uno de los conjuntos de chips VLSI. La idea más importante al crear un IDE es ensamblar las partes principales de la placa del controlador en el HDD y garantizar la compatibilidad con cualquier placa base. Está diseñado para el procesamiento de un solo procedimiento de entrada / salida de un programa en los modos PIO - 0, PIO - 1, PIO - 2. En el formato CHS, el producto determina el límite de capacidad del HDD con el IDE.
Ё max \u003d C ´ H ´ S (cilindros x cabezas x sectores)
Ё máx \u003d 65 536 ´ 16 ´ 255 ´ 512 (bytes) \u003d 139,9 GB. Sin embargo, el estándar de BIOS para placas base admitió más recientemente solo E max \u003d C ´ H ´ S \u003d 1024 ´ 255 ´ 63 ´ 512 (bytes) \u003d 8.4 GB. Teniendo en cuenta las limitaciones conjuntas de IDE y BIOS en los valores de C, H, S, se limitó la capacidad máxima del HDD sin el correspondiente software igual a
Ё max \u003d 1024 ´ 16 ´ 63 ´ 512 (bytes) \u003d 504 Mb.
Las capacidades de 504 MB HDD ya están en la computadora con yo486 no fue suficiente, por lo que se mejoró el IDE ATE. El nuevo estándar EIDE le permite ampliar el límite de capacidad máxima del HDD.
Eide (Fast ATA) (nombre comercial de Western Digital) PIO-3 y MultiWord DMA1 con transmisión de múltiples palabras en acceso directo a la memoria RAM. El Fast ATA2 mejorado admite los modos: PIO-4 y MultiWord DMA 2. El nuevo, con un BIOS modificado, el estándar EIDE a través del controlador EIDE puede duplicar / cuadruplicar el número de cabezales con una reducción proporcional en el número de cilindros. Esto le permite ampliar el límite de capacidad máxima del HDD a 8.4 GB o más debido a la implementación del modo de dirección lógica LBA cuando el FA< C, H, S > se traduce en una dirección lógica de 28 bits< C *, H *, S * >. Sin embargo, cuando se usa FAT, hay un problema que limita la capacidad del disco. Consiste en el hecho de que al aumentar la capacidad del disco, el tamaño mínimo del clúster (el número de sectores de intercambio y la capacidad de grabación más pequeña) aumenta de 8 Kb (para discos duros de hasta 504 Mb) a 64 Kb con discos de gran capacidad. Con tamaños de archivo pequeños, estos grupos no están completamente poblados. La memoria se usa de manera ineficiente.
La cantidad de dispositivos conectados a EIDE puede alcanzar cuatro, incluidas unidades de CD - ROM o de cinta. Los nuevos modos EIDE permiten 1 intercambio para leer datos que contienen varios (2, 4, 8, 16 y más) sectores estándar de 512 bytes (Múltiple) a la vez. Y la nueva interfaz IDE (ATA - 3) es compatible con el estándar Ultra DMA y le permite aumentar la velocidad del intercambio Ultra DMA de discos duros con RAM a través del controlador Ultra DMA en la placa del sistema. En modo Ultra, la velocidad de intercambio corresponde a: DMA 0 - 16.6 Mb / s; DMA 1 - 24,9 Mb / s; DMA 2 (DMA 33) - 33.3 Mb / s; Ultra ATA / 66 - 66.6 Mb / s; Ultra ATA / 100 - 100 Mb / s. Nueva interfaz serial de 4 hilos Serie ATA-1.6 con la velocidad de intercambio (3 o 6) Gb / s se está desarrollando para aumentar aún más la velocidad de la computadora y la compatibilidad con la interfaz paralelaIDE.
SCSI fue diseñado para aumentar la velocidad de intercambio de dispositivos externos con el bus del sistema y la cantidad de dispositivos conectados periféricos para sistemas operativos multitarea y multiusuario. Se conecta a través del adaptador principal al PCI y tiene un bus de datos de 8/16 bits. Los dispositivos están conectados al bus SCSI, que se configuran en ID \u003d 0, 1, ..., 7. Los números de identificación permiten que los dispositivos se intercambien a través de SD sin la participación de MP que utilizan formatos y comandos SCSI. La interfaz SCSI admite Еmax \u003d 8.4 GB. Al aumentar la velocidad de intercambio ("rápido" - rápido) y el ancho del bus de expansión ("ancho" - multi-bit), tiene las siguientes modificaciones:
SCSI-1: 8 bits / hasta 5 Mb / s;
SCSI rápido (SCSI - 2): 8 bits / hasta 10 Mb / s;
Ultra SCSI: 8 bits / hasta 20 Mb / s;
Fast Wide SCSI - 16 bit / hasta 20 Mb / s;
Ultra Wide SCSI (SCSI - 3) - 16 bit / hasta 40 Mb / s;
Ultra 160 SCSI - 160 Mb / s;
Ultra 320 SCSI - 320 Mb / s.
En casi todas las versiones de SCSI, se instala un búfer de caché de segmentos múltiples con una capacidad de más de 512 KB para servir simultáneamente a varios procesos de E / S competidores. La interfaz SCSI tiene varias ventajas sobre la interfaz ATA:
Capacidad para conectar hasta 27 dispositivos (por ejemplo, Ultra SCSI-III);
Capacidad para conectar dispositivos internos y externos;
Los discos de los discos duros SCSI giran a una velocidad mayor de 7200, 10000 o 15 000 rpm, y el tiempo de acceso a ellos es inferior a 5 - 7 ms;
El cable plano SCSI de 50 núcleos puede tener hasta 6 metros de largo.
Teniendo en su composición un mejor equipo, SCSI es 1.5 veces más costoso que ATA y se usa con mayor frecuencia en servidores.
2.3. Interlive
En los discos duros modernos, el parámetro de interlínea (el número de revoluciones de disco para leer la pista completa), o como también se llama el factor Intercalar (Fig. 4.5), no afecta significativamente la velocidad del intercambio si hay suficiente memoria de caché. Sin embargo, la consideración de este parámetro nos permite describir el principio de intercambiar los sectores del disco duro con un búfer de caché. Cuando el disco gira, el cabezal lee el sector de 512 bytes y envía datos al registro de búfer del controlador, desde donde se transfieren los datos al procesador. El disco continúa girando, el cabezal de lectura se mueve al siguiente sector, pero el controlador, con un búfer de caché limitado, todavía está ocupado intercambiando datos con el procesador. Por lo tanto, para leer el siguiente sector cuando se libera el controlador, el cabezal debe esperar una revolución completa del disco u omitir parte de los sectores. Al leer todo el clúster, que se encuentra en sectores vecinos, los sectores se leen en una fila, sin demora. Si la capacidad del búfer es pequeña y es necesario transferir datos a la RAM, se omite parte de los sectores hasta que se libera el búfer. Entonces, en el modo 3: 1 (Fig. 4.5, b) se omiten dos sectores.
Fig. 4.5. Asignación de clúster en modo de intercambio 1: 1 y 3: 1
Los discos de versiones anteriores están organizados para que los sectores del archivo de datos no se encuentren en la pista del disco uno tras otro, sino en un orden diferente, teniendo en cuenta la interlínea y la capacidad de intercambiar con el MP con la rotación del HDD. Además, al colocar la cabeza, el controlador tiene tiempo suficiente para transmitir información sin rotación innecesaria del disco. Cuando se libera el controlador, se refiere al sector correspondiente.
Los controladores modernos funcionan con un principio diferente: para organizar la lectura continua de sectores, los datos se leen desde varios sectores ("con sospecha" de su necesidad) y se almacenan en un búfer de caché, desde donde luego se pueden recuperar. La ventaja de este método es que el controlador se coloca en una unidad en la que la mecánica y la electrónica funcionan de manera óptima.
La velocidad de transferencia de datos V d entre el búfer Winchester y la superficie del disco, además del tiempo de búsqueda de la pista deseada t cp, se ve significativamente afectada por: la velocidad de rotación de las placas V en; el número de sectores físicos S por pista; el método de su alternancia (interlive); tamaño del búfer de caché; tipo de datos (secuencial, fragmentado) y modo de intercambio. Por lo tanto, la velocidad de intercambio V d entre el búfer Winchester y la superficie del disco en los mejores modelos generalmente no supera los 10 Mb / s. Si la pista ya está posicionada, el tipo de cambio está determinado principalmente por dos valores: el tiempo de búsqueda del sector (igual a la mitad del período de rotación de la placa T) y la velocidad de lectura del sector. Dados estos valores, V d está aproximadamente determinado por la fórmula:
V d \u003d 0.5 ´ S ´ 512 / (T ´ I) (Kb / s),
donde S es el número de sectores físicos (S \u003d 80 - 160 y depende del número de pista);
T \u003d 1 / V in - período de rotación (a V in \u003d 7,200 rpm T »8 ms);
I - intervalo, el número de revoluciones del disco para leer la pista completa (para los mejores discos duros I \u003d 1).
Sustituyendo los mejores parámetros del disco, obtenemos V d »160 ´ 0.5 ´ 512/8 ´ 1024 \u003d 5 Mb / s. Al tener en cuenta el tiempo de búsqueda de la pista deseada t c, el tipo de cambio entre el búfer de caché de Winchester y la superficie del disco V d será menor y estará determinado por la forma en que se llenan las placas. Las placas se pueden llenar secuencialmente (primero un disco, luego otro, etc.) o en el modo de relleno de pistas, cuando todas las pistas más externas de todas las placas se llenan primero, luego la grabación se desplaza al centro. El modo de llenado de pistas es más común y, por lo tanto, los discos duros no llenos responden mejor que los llenos, porque la información en las pistas internas se lee más lentamente y el número de sectores en las pistas no es el mismo: en los cilindros internos hay menos que en los cilindros externos.
2.4. Características del disco duro
Bloque típico: circuito de control de HDD ubicado en placa de circuito impreso Winchester se muestra en la Fig. 4.6. Cualquier disco duro IDE o SCSI tiene un paquete de discos magnéticos, un bloque de cabezales magnetorresistivos, un sistema de posicionamiento, un canal de lectura para escritura, un separador de datos y un microcontrolador. El separador de datos extrae pulsos de sincronización y datos de la señal de entrada a leer. El microcontrolador reconoce los campos de identificación y los datos del sector mediante etiquetas de dirección especiales. El campo identificador contiene información codificada sobre la dirección del sector.< C, H, S >. MP establece el posicionamiento correcto de los cabezales y realiza operaciones de micro escritura / lectura de la siguiente manera.
Sistema digital El HDD UM recibe comandos del bus del sistema desde el procesador central a través del microcontrolador para el intercambio de disco con el bus SCSI e incluye un búfer de sector para el almacenamiento temporal de los datos involucrados en el intercambio. La unidad MP UU recibe la dirección lógica que proviene del bus del sistema< C *, H *, S * >lo convierte a una dirección física< С, H, S >y, a través del MP y el controlador para controlar el motor y el accionamiento de las cabezas, coloque el cilindro correspondiente C. ¿Por qué el valor determina el lugar?< C > cilindro en placa Ei, en comparación con la señal de posición de la palanca de accionamiento x (ver fig. 4.3). Si hay una diferencia distinta de cero Ei - x llega una señal desde el sistema de control, que amplifica y excita la corriente en el solenoide K, moviendo la unidad del cabezal más profundo o hacia el borde del disco, dependiendo del signo del valor de desajuste.
Moviéndose, la perilla de manejo reduce el valor de Ei - x a cero y MP HDD por la posición del marcador (por el código del campo de identificación) conecta la cabeza requerida al sector< S > y un canal de escritura / lectura que incluye un codificador para grabación o un detector de pulso y un decodificador (DC) en modo de lectura.
Fig. 4.6. Esquema de gestión de HDD
Las características de algunos discos duros de 3,5 pulgadas se presentan en la tabla. 4.5. La tabla muestra que la velocidad de rotación V en los discos aumentó. En los discos duros antiguos, era igual a 3.600 rpm, ahora es más frecuente que 7.200 rpm. Solo en discos duros caros con interfaz SCSI es igual a 15,000 rpm. Las altas velocidades de rotación del disco (7,200 rpm) y el movimiento de los cabezales microscópicos permiten obtener un tiempo promedio de acceso a la información de aproximadamente 8 ms en los mejores diseños de HDD. El tiempo de búsqueda para la pista deseada depende de la posición inicial de la cabeza y es el más corto si la cabeza está en una pista adyacente (búsqueda de pista a pista) t cd. El valor de t cd para los mejores discos duros es de 1 a 3 ms.
Si la búsqueda se realiza al azar con una transición igualmente probable a cualquier pista, podemos hablar sobre el tiempo de acceso promedio (búsqueda promedio) t cf. La capacidad de los nuevos discos duros ha aumentado significativamente hasta 20 GB o más. Todos los discos duros están equipados con un búfer de caché con una capacidad de 2 MB y, a menudo, 8 MB para acelerar el acceso a los datos. Para mejorar la confiabilidad del HDD, el S.M.A.R.T. y métodos especiales de detección y corrección de fallas.
| Tabla 4.5 Características del HDD | |||||
| Modelo de empresa | E disco / cabezas, GB | Vв, rpm | Búfer de caché, Mb | t cf. ms | Interfaz |
| IBM DTLA-307020 | 20.5 2/3 | 7 200 | - | 8.5 | ATA / 100 |
| Maxtor DiamonMax80H8 | 81.9 4/8 | 5 400 | 9.0 | ATA / 100 | |
| Seagate Barracuda 180 ST1181677LW | 181.6 12/24 | 7 200 | 8.2 | Ultra 160 SCSI | |
| Western Digital WD200BB | 1/2 | 7 200 | 10.9 | ATA / 100 | |
| Fujitsu AL7LX MAM 3367NP | 36.7 4/8 | 15 000 | 3.5 | Ultra 320 SCSI ATA / 100 |
Tecnología S.M.A.R.T. fue desarrollado con la participación de los mayores fabricantes de discos duros. Para analizar la fiabilidad de un disco duro, se utilizan dos grupos de parámetros: parámetros de envejecimiento natural del disco y parámetros actuales.
Los parámetros del primer grupo incluyen:
El número de revoluciones del motor durante la operación;
El número de movimientos de los cabezales de lectura / escritura durante la operación.
Los parámetros del segundo grupo incluyen, por ejemplo, los siguientes:
La distancia entre el cabezal de lectura / escritura y la superficie de trabajo;
La velocidad del intercambio de datos entre discos y caché del disco duro;
El número de sectores defectuosos reasignados;
La velocidad de búsqueda de datos en el disco.
Toda la información S.M.A.R.T. grabado en pistas especiales. Hay tres versiones (I, II, III) de la tecnología S.M.A.R.T. En S.M.A.R.T. Se realiza una predicción de error III, se realiza un escaneo de superficie y además de I, II versiones anteriores identifica y restaura sectores problemáticos. El BIOS permite al usuario controlar el S.M.A.R.T. con la emisión de mensajes sobre el estado de HDD. En este caso, el tiempo medio entre fallas del disco duro MTBF, como el tiempo estadístico promedio entre fallas, es de 500 mil horas (en 40-50 mil ciclos de encendido / apagado), que es un orden de magnitud mayor que otros componentes de la computadora.
IBM, Fujitsu, Quantum y otras compañías en HDD usan obleas de vidrio y silicio en lugar de aluminio para aumentar la densidad de grabación y la confiabilidad debido a su mayor rigidez y pureza. También ayuda a reducir su peso. Además, muchas compañías, como IBM, se esfuerzan por reducir el tamaño de las placas (cuanto más pequeña es la placa, menos vibración) introducen nuevos estándares de 27 milímetros. Pronósticos de la compañía: un aumento en la densidad de registro de información pronto alcanzará los 300 Gbps por metro cuadrado. pulgada La búsqueda de una alternativa a los discos magnéticos continúa. Entre estas innovaciones se encuentran las películas magnéticas orgánicas y las estructuras recubiertas de células. Los fabricantes creen que las nuevas tecnologías reemplazarán a los medios magnéticos.
Las principales desventajas de los discos magnéticos son: envejecimiento de los materiales del sustrato, lo que limita la vida útil a 5 años; pérdida de datos por exposición a campos electromagnéticos aleatorios; desmagnetización durante el almacenamiento; sensibilidad al choque y al temblor.
Conferencia 17: Unidades ópticas
En 1972, Phllips demostró el sistema Video Long Play. Usó el principio de muesca para registrar datos. Fue el comienzo del desarrollo de la tecnología de CD y DVD. El primer CD-ROM de unidad de disco óptico estándar, que incluye un sistema para grabar datos digitales arbitrarios en un CD, fue desarrollado en 1984 por Philips y Sony.
El CD-ROM masivo de CD-ROM está disponible desde 1988 como un dispositivo de almacenamiento de información con una capacidad de 650 MB. Esta información corresponde a aproximadamente 330,000 páginas de texto o 74 minutos de sonido de alta calidad. En este momento hay varios estándares para CD-ROM: estos son AAD, DDD, ADD. Las letras de esta abreviatura reflejan las formas de la señal de audio utilizada para crear el disco: la primera, durante la grabación inicial, la segunda, durante el procesamiento y la mezcla, la tercera, la señal maestra final a partir de la cual se forma el disco. "A" significa forma analógica, "D" significa digital. La señal maestra para un CD siempre existe solo en forma digital, por lo que la tercera letra de la abreviatura siempre es "D". Al grabar y procesar la señal en forma analógica, se conservan armónicos más altos, pero el nivel de ruido aumenta. Cuando se procesan digitalmente, los armónicos más altos se cortan por la fuerza a la mitad de la frecuencia de muestreo.
Los discos compactos CD-ROM están hechos con un espesor de 1,2 mm con un diámetro externo de 12 cm, con un orificio interno de 15 mm de un material polimérico, que está recubierto en la parte inferior con una película de aleación de aluminio (Fig. 4.7.). Esta película es portadora de información, que después de la grabación está protegida por una capa adicional de barniz. La capa superior no funciona y se le aplican etiquetas e inscripciones.
Fig. 4.7. Capa de información en CD-ROM
La fabricación de discos se realiza en varias etapas, que incluyen:
Grabación quemando un rayo láser de golpes ("serif", hoyo) durante más de 1,5 horas en un disco maestro;
Recibir copias de matrices de metal duro del disco maestro;
Realización de copias de discos de trabajo imprimiendo (estampando) con matrices.
Como resultado de la impresión, una pista en espiral de 0.6 μm de ancho con una distancia entre las vueltas de 1.6 μm con ranuras en forma de guión de 0.12 μm con TPI \u003d 16,000 permanece en la superficie del disco. La pista comienza cerca del agujero central y termina a 5 mm del borde exterior. La longitud de la espiral alcanza los 5 km. El principio de funcionamiento de la unidad de CD-ROM se puede simplificar utilizando la fig. 4.8. El motor gira el disco (D1), cuyo sistema de control proporciona una velocidad constante de movimiento de la pista con respecto al lector en cualquier bobina interna o externa de la espiral. Al mismo tiempo, la velocidad de lectura de datos para la formación de sonido es estrictamente constante e igual a 75 bloques por segundo (150 Kb / s).
Cada bloque contiene 2,352 bytes. De estos, 2,048 son útiles y 288 son controles que se utilizan para recuperar datos ("fallas" debido a arañazos, basura) de hasta 1,000 bits de longitud, 16 para sincronización. Los bits de control le permiten evitar errores con una probabilidad de 10-25. El motor de posición (D2) está diseñado para mover un carro móvil (PC) con un espejo y una lente de enfoque al giro deseado de la trayectoria en espiral de acuerdo con las instrucciones del microprocesador incorporado.
Fig. 4.8. Cómo funciona una unidad de CD-ROM
Un láser semiconductor (PPL) emite un haz infrarrojo con una longitud de onda 4 veces la profundidad del trazo. Este haz pasa a través de un prisma de separación (RP), reflejado desde el espejo (3). Luego, a través de la lente de enfoque (PL1), se dirige con precisión a la pista y se refleja desde ella con diferentes intensidades según el trazo o la meseta. Dado que el diámetro del punto de luz formado en la pista por el rayo láser es mayor que el tamaño del trazo, se produce una interferencia de amortiguación entre las ondas reflejadas mientras el rayo se refleja desde el fondo del trazo y la superficie principal, la intensidad del rayo reflejado disminuye. En ausencia de un trazo, el punto de luz se refleja por igual, no se produce interferencia, se preserva la intensidad del haz reflejado. El haz reflejado desde la pista es detectado por una lente de enfoque (PL1) y, a través de RP y una lente de enfoque (PL2), es detectado por un fotosensor (PD), que convierte las señales ópticas en eléctricas. La señal eléctrica tomada de la PD cuando se ve el golpe en el CD se toma como una unidad lógica. Las señales eléctricas se transmiten a la tarjeta de sonido o a la RAM. Cuando se transfiere a una tarjeta de sonido (tarjeta), las secuencias digitales se convierten en señales analógicas, se amplifican y se pueden escuchar a través de auriculares o altavoces.
Si las señales del disco son conjuntos de datos digitales para la computadora, entonces el microprocesador incorporado los convierte en código binario paralelo, que luego puede transferirlos a los segmentos de la computadora RAM. A diferencia de las grabaciones de sonido transferidas a la tarjeta de sonido sincrónicamente, los datos digitales de un CD se pueden leer en la RAM con una velocidad aumentada de 4, 6, 8, 10. Una unidad y un CD-ROM con tales velocidades se denominan 4-10 velocidades. Leen los datos y los transfieren al bus del sistema a una velocidad de 600, 900, 1200, 1500 Kb / sy tienen el mejor tiempo de acceso promedio a bloques de disco de aproximadamente 100 ms. A velocidades superiores a 5,000-6,000 rpm, la lectura confiable se vuelve casi imposible, por lo tanto, los últimos modelos de CD-ROM de 12 velocidades y al leer datos funcionan en modo CAV (velocidad angular constante), girando el disco con la mayor velocidad posible. En este modo, la velocidad de los datos del disco varía según la posición de la cabeza, aumentando desde el principio hasta el final del disco. La velocidad especificada en el pasaporte (por ejemplo, 24x) se alcanza solo en las partes externas del disco, y en el interior cae a aproximadamente 1200-1500 Kb / s. En unidades con velocidades de 20 y 24, la velocidad depende del lugar de lectura de la información del CD y su velocidad promedio corresponde a aproximadamente x14 con soporte para el modo BIOS PIO-4.
3.1. Unidades ópticas regrabables
Además del CD-ROM, los estándares CD-R (grabable - grabable) y CD-RW (regrabable - regrabable) están encontrando una aplicación más amplia. Para la grabación única del CD-R, se utilizan los llamados "discos", que son un CD normal, en el que la capa reflectante está hecha principalmente de película de oro o plata. Entre este y la base de policarbonato hay una capa de grabación de material orgánico (colorante) que se oscurece cuando se calienta. Durante el proceso de grabación, el rayo láser calienta los puntos seleccionados de la capa, que se oscurecen y dejan de transmitir luz a la capa reflectante, formando áreas similares a las "serifas".
Los discos regrabables CD-RW tienen una estructura de siete capas que difiere de cD-Rque contienen cinco capas, como se muestra en la fig. 4.9. CD-RW utiliza una capa intermedia de metal-plástico, que cambia su estado de fase de amorfo a cristalino y viceversa bajo la influencia de un haz. Como resultado, la transparencia de la capa cambia. La fijación de los cambios de estado ocurre debido al hecho de que el material de la capa de grabación, cuando se calienta por encima de la temperatura crítica, pasa al estado amorfo y permanece en él después de enfriarse, y cuando se calienta a una temperatura muy por debajo de la temperatura crítica, restaura el estado cristalino. Dichos discos pueden soportar de miles a decenas de miles de ciclos de reescritura. Sin embargo, su reflectividad es significativamente menor que los CD individuales, lo que los hace difíciles de leer en unidades convencionales. Para leer CD-RW, se requiere una unidad con control automático de ganancia del fotodetector (Auto Gain Control), aunque algunas unidades convencionales de CD-ROM y reproductores domésticos pueden leerlos a la par con unidades regulares. La capacidad de la unidad para leer CD-RW se llama Multiread.
Un disco regrabable puede tener la misma estructura y sistema de archivos que un CD-R, o se puede organizar uno especial en él sistema de archivos UDF, que le permite crear y destruir dinámicamente archivos individuales en el disco.
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Figura 4.9. Estructura de grabación de CD-R y CD-RW
3.2. Disco digital universal
El estándar para DVD fue desarrollado en 1995 conjuntamente por varias compañías (Hitachi, JVC, Philips, etc.). No solo el video, sino también el audio y cualquier otro dato se pueden grabar en DVD, por lo que se usa con mayor frecuencia como un disco digital universal (Versátil). La principal diferencia entre DVD y CD es la diferencia en la cantidad de información. La capacidad del DVD se incrementa de varias maneras:
En primer lugar, se usa un láser con una longitud de onda más corta para leer DVD que para leer CD, lo que aumentó significativamente la densidad de grabación;
En segundo lugar, el estándar proporciona discos de dos capas para los cuales los datos se graban en un lado en dos capas. En este caso, una capa es translúcida, lo que permite leer la primera capa.
Con un aumento en la densidad de grabación y una disminución en la longitud de onda del láser de lectura, el requisito para el grosor de la capa protectora de plástico ha cambiado; para DVD-ROM, es solo 0.6 mm, en contraste con 1.2 mm utilizado en CD-ROM. Sin embargo, para preservar las dimensiones habituales del disco y evitar la excesiva fragilidad de las unidades de DVD-ROM, están llenas de plástico en ambos lados, de modo que el grosor final del disco es el mismo de 1,2 mm. Esto permitió grabar datos en ambos lados de los DVD y así duplicar su capacidad. Los tipos principales Discos DVD lo siguiente:
DVD-5 (4.7 GB) con grabación de datos en una capa en un lado;
DVD-9 (8.5 GB) con grabación de datos en dos capas en un lado;
DVD-10 (9.4 GB) con grabación de datos en dos lados en una capa;
DVD-14 (13.24 GB) con grabación de datos en dos capas en un lado, una capa en el otro;
DVD-18 (17 GB) con grabación de datos en dos lados en dos capas.
Las características de los discos ópticos Samsung se presentan en la tabla. 4.6.
Dado que a menudo se utiliza un DVD-ROM para transferir gráficos, multimedia y ver videos, para la reproducción de imágenes de alta calidad (720x576 píxeles con una profundidad de color de 24 bits, en el estándar PAL europeo) se requiere una velocidad de transferencia de datos de 30 Mb / s, y para ver una película necesita una capacidad de disco de aproximadamente 100 GB Para reducir los requisitos de velocidad de transferencia de datos (V ol) y aumentar la cantidad de datos, se utiliza el algoritmo de compresión MPEG-2. Esto le permite reducir la velocidad de datos a 3 - 4 Mb / s. Cuando se comprime, se elimina para reducir hasta el 97% de la información redundante, prácticamente sin dañar la calidad de la imagen. Para recuperar los datos leídos de un DVD-ROM, la información debe ser decodificada, es decir Recupere información redundante eliminada durante la compresión. Esto se puede hacer mediante programación sin el uso de hardware especializado o con un decodificador de DVD de hardware.
Para los DVD-ROM, así como para los CD-ROM, hay formatos de reescritura: estos son DVD-RAM y DVD + RW con una capacidad de hasta 2.6 GB y hasta 3 GB, respectivamente, pero ambos formatos son incompatibles entre sí. El principio del doblaje es el mismo que el de la tecnología de CD, pero la grabación se realiza en capas y la densidad en el disco es mayor.
Actualmente, se utilizan varias interfaces para unidades de CD y DVD, estas son EIDE, ATAPI, SCSI, así como USB.
| Tabla 4.6 Características de las unidades ópticas | ||
| Parámetros | CD-RW (SW-208) | DVD-ROM (SD-612) |
| Velocidad de escritura de CD (Kb / s) | 1200 (8x) | - |
| Velocidad de reescritura de CD (Kb / s) | 600 (4x) | - |
| Velocidad de lectura de CD (Kb / s) | 4800 (32x) | 6000 (40x) |
| Velocidad de lectura de DVD (Kb / s) | - | 16200 (12x) |
| Interfaz | Eide | Eide |
| Tamaño del buffer (kb) | ||
| Potencia de salida de audio (W) | 0,7 | 0,7 |
| Grabación de CD-R 650 (Mb) | + | - |
| Grabar CD-RW 700/650/550 (Mb) | + | - |
3.3. Unidades ópticas de próxima generación
En la nueva generación de unidades, los llamados discos fluorescentes (discos FM), se utiliza el principio de "fotocromismo". Este fenómeno se manifiesta en material orgánico que contiene partículas fotocrómicas, que bajo la influencia de un rayo láser de cierta longitud de onda emite un brillo fluorescente. Inicialmente, el fotocromo no tiene propiedades fluorescentes. La grabación se lleva a cabo bajo la influencia de un láser de alta potencia en las áreas donde se inicia la reacción fotoquímica, como resultado de lo cual las propiedades fluorescentes comienzan a aparecer. Cuando se leen partículas fotocrómicas en áreas irradiadas con un láser, nuevamente son excitadas por un láser de menor potencia y comienzan a fluorescer. Este brillo es detectado por el fotodetector y se toma como el valor "1". La característica del disco FM se refleja en las características de la unidad
Capas, transparencia y uniformidad;
Baja pérdida de señal al pasar por varias capas;
El brillo fluorescente de los elementos es "transparente" para todas las capas del disco;
Menos sensibilidad que el CD / DVD a varias desventajas de los lectores;
La fluorescencia de cualquier capa no es coherente; se excluye la interferencia, que está presente en las tecnologías de CD / DVD;
La tecnología fluorescente es compatible con los formatos de distribución de datos de CD y DVD en cada capa.
Características comparativas 50 GB de un disco fluorescente se presentan en la pestaña. 4.7.
De la mesa. La Figura 4.7 muestra que el disco FM le permite almacenar y usar más datos que los CD o DVD, y tal vez en un futuro cercano los discos FM reemplazarán a otras unidades ópticas.
Lección 17: Microprocesadores: sistemas y ciclos de intercambio.
Lo más importante que un desarrollador de sistemas de microprocesador debe saber es los principios de organizar el intercambio de información en los buses de dichos sistemas. Sin esto, es imposible desarrollar el hardware del sistema, y \u200b\u200bsin el hardware, ningún software funcionará.
Durante más de 30 años desde que aparecieron los primeros microprocesadores, se han desarrollado ciertas reglas de intercambio, que son seguidas por los desarrolladores de nuevos sistemas de microprocesadores. Estas reglas no son demasiado complicadas, pero es necesario conocerlas y observarlas estrictamente para un trabajo exitoso. Como ha demostrado la práctica, los principios del intercambio de buses son mucho más importantes que las características de microprocesadores específicos. Las redes troncales del sistema estándar viven mucho más tiempo que un procesador en particular. Los desarrolladores de nuevos procesadores se guían por los estándares existentes de la autopista. Además, algunos sistemas basados \u200b\u200ben procesadores completamente diferentes utilizan la misma red troncal del sistema. Es decir, la carretera es el factor de formación de sistema más importante en los sistemas de microprocesador.
El intercambio de información en sistemas de microprocesador ocurre en ciclos de intercambio de información. Se entiende que un ciclo de intercambio de información significa un intervalo de tiempo durante el cual se realiza una operación de intercambio elemental en el bus. Por ejemplo, reenviar un código de datos desde un procesador a la memoria, o reenviar un código de datos desde un dispositivo de entrada / salida a un procesador. Dentro del mismo ciclo, se pueden transmitir varios códigos de datos, incluso una matriz completa de datos, pero esto es menos común.
Los ciclos de intercambio de información se dividen en dos tipos principales:
· Un ciclo de grabación (salida) en el que el procesador escribe (salidas) información;
· Un ciclo de lectura (entrada) en el que el procesador lee (ingresa) información.
En algunos sistemas de microprocesador, también hay un ciclo de lectura-modificación-escritura o entrada-pausa-salida. En estos ciclos, el procesador primero lee la información de la memoria o del dispositivo de E / S, luego de alguna manera la convierte y la vuelve a escribir en la misma dirección. Por ejemplo, un procesador puede leer el código de una ubicación de memoria, aumentarlo en uno y volver a escribirlo en la misma ubicación de memoria. La presencia o ausencia de este tipo de ciclo está asociada con las características del procesador utilizado.
Los ciclos de acceso directo a la memoria (si se proporciona el modo DAP en el sistema) ocupan un lugar especial y los ciclos de solicitud y suministro de interrupción (si hay interrupciones en el sistema). Cuando en el futuro hablemos sobre tales ciclos, esto se estipulará específicamente.
Durante cada ciclo, los dispositivos involucrados en el intercambio de información transmiten información y señales de control entre sí en un orden estrictamente establecido o, como dicen, de acuerdo con el protocolo de intercambio de información adoptado.
La duración del ciclo de intercambio puede ser constante o variable, pero siempre incluye varios períodos de la señal del reloj del sistema. Es decir, incluso en el caso ideal, la frecuencia de lectura de información por parte del procesador y la frecuencia de grabación de información son varias veces menores que la frecuencia de reloj del sistema.
La lectura de códigos de comando desde la memoria del sistema también se realiza mediante ciclos de lectura. Por lo tanto, en el caso de una arquitectura de bus único, los ciclos de lectura de comandos y los ciclos de transferencia (lectura y escritura) de datos se alternan en el bus del sistema, pero los protocolos de intercambio permanecen sin cambios, independientemente de si los datos o comandos se transmiten. En el caso de una arquitectura de dos buses, los ciclos para leer comandos y escribir o leer datos están separados en diferentes buses y se pueden realizar simultáneamente.
Las unidades de disco duro (HDD, discos duros, unidad de disco duro - HDD) son dispositivos diseñados para el almacenamiento de información a largo plazo. Como unidades de disco duro, las unidades Winchester son ampliamente utilizadas en PC. El término "Winchester" es el nombre de la jerga del primer modelo de disco duro de 16 Kbytes (IBM, 1973), que tenía 30 pistas de 30 sectores cada una, que coincidió accidentalmente con el calibre 30/30 de un famoso rifle de caza Winchester. En estos discos, uno o más discos duros hechos de aluminio o aleaciones cerámicas y recubiertos con ferro-barniz, junto con un bloque de cabezales magnéticos de lectura y escritura, se colocan en un recinto herméticamente sellado. Debajo de los discos hay un motor que proporciona la rotación de los discos, y a la izquierda y a la derecha hay un posicionador giratorio con un balancín que controla el movimiento de las cabezas magnéticas en un arco espiral para su instalación en el cilindro deseado. La capacidad de los discos duros debido a la grabación extremadamente ajustada realizada por cabezales magnetoresistivos en tales estructuras herméticas alcanza varias decenas de gigabytes; su velocidad también es muy alta: tiempo de acceso desde 5 ms, transferencia (velocidad de acceso) hasta 6 GB / s. Las tecnologías magnetorresistivas proporcionan una densidad de grabación extremadamente alta, lo que le permite colocar 2-3 GB de datos en una placa (disco). La aparición de cabezas con un efecto magnetoresistivo gigante (GMR - Resistencia Magnética Gigante) aumentó aún más la densidad de grabación: la capacidad posible de una placa aumentó a 6,4 GB.
Los discos duros son muy diversos. El diámetro del disco suele ser de 3,5 pulgadas (89 mm). La altura del gabinete de la unidad más común: 25 mm para computadoras de escritorio, 41 mm para servidores, 12 mm para computadoras portátiles y otros. Las pistas de disco externas son más largas que las internas. Por lo tanto, los discos duros modernos usan el método de grabación de zona. En este caso, todo el espacio en disco se divide en varias zonas, y se colocan más datos en las zonas externas de los sectores que en las internas. Esto, en particular, permitió aumentar la capacidad de los discos duros en aproximadamente un 30%.
La apariencia de la RMN con la cubierta retirada se muestra en la Fig. .
Fig. __. Disco duro con la cubierta quitada
Hay dos modos principales de intercambio de datos entre HDD y OP:
Entrada / Salida programada (PIO - entrada-salida programable);
Acceso directo a memoria (DMA - acceso directo a memoria).
Pio - Este es un modo en el que los datos se mueven entre un dispositivo periférico (disco duro) y la RAM con la participación del procesador central. El PIO más rápido proporciona 16,6 MB / s. El modo PIO rara vez se usa en las PC modernas, ya que el procesador está muy cargado.
DMA - Este es un modo en el que el disco duro se comunica directamente con la RAM sin la participación del procesador central, interceptando el control del bus. Transferencia - hasta 66 MB.
Con interfaces (en buses periféricos), SCSI puede lograr una mayor velocidad de transferencia de 80 MB / s, mientras que se pueden conectar hasta 15 unidades a un controlador de interfaz. Una tecnología que utiliza canales de comunicación de fibra óptica para discos duros SCSI proporciona una transferencia de 200 MB / sy la capacidad de conectar hasta 256 dispositivos (se usa, por supuesto, no en una PC, sino en sistemas grandes y en matrices de discos - RAID).
El tiempo de acceso a la información en el disco está directamente relacionado con la velocidad de rotación de los discos. Las velocidades de rotación estándar para la interfaz IDE son 3600, 4500, 5400 y 7200 rpm; SCSI utiliza velocidades de hasta 10,000 e incluso hasta 12,000 rpm. A una velocidad de 10,000 rpm, el tiempo de acceso promedio es de 5.5 ms. Para aumentar la velocidad del intercambio de datos entre el procesador y las unidades de disco duro, el caché debe almacenarse en caché. La memoria caché para discos tiene la misma funcionalidad que la memoria caché para la memoria principal, es decir, sirve como un búfer de alta velocidad para el almacenamiento a corto plazo de información leída o escrita en el disco. La memoria caché puede integrarse en la unidad o puede crearse mediante programación (por ejemplo, mediante el controlador Microsoft Smartdrive) en la RAM. La capacidad de la memoria caché de disco suele ser de 2 MB, y la velocidad de transferencia de datos de la memoria caché del procesador alcanza los 100 MB / s.
Para seguir adelante portador magnético En la estructura del disco, que incluye pistas y sectores, se debe realizar un procedimiento llamado formateo físico o de bajo nivel. Durante este procedimiento, el controlador escribe información de servicio en los medios, que determina la disposición de los cilindros de disco en sectores y los numera. El formateo de bajo nivel también permite marcar sectores defectuosos para evitar el acceso a ellos durante la operación del disco.
La PC generalmente tiene una, con menos frecuencia, varias unidades de disco duro. Sin embargo, por software, un disco físico puede dividirse en varios discos "lógicos"; simulando así varios NMD en una sola unidad.
La mayoría de las unidades modernas tienen su propia memoria caché con una capacidad de 2 a 8 MB.
ExternoHDD Pertenecen a la categoría de portátiles.
Recientemente, las unidades portátiles (también se llaman externas, móviles, extraíbles y sus opciones portátiles - Pocket - Pocket HDD) están muy extendidas. Los discos duros portátiles se alimentan desde el teclado o mediante el bus USB (una posible opción es a través del puerto PS / 2).
Discos duros portátiles muy diversa: desde discos duros convencionales en casos separados hasta unidades de estado sólido de rápido crecimiento. Factor de forma más frecuente: 2.5 pulgadas, capacidad 1-60 GB.
Las unidades ópticas CD-R, CD-RW, DVD-R, DVD-RW y DVD-RAM también le permiten transferir grandes cantidades de datos de una computadora a otra. Sus medios proporcionan la transferencia de grandes cantidades de datos de una computadora a otra. Además, debido al rendimiento relativamente alto, estas unidades pueden utilizarse para los mismos fines que los discos duros fijos convencionales. Dichos dispositivos también se pueden usar para resolver tareas de respaldo de información.
A veces, los discos duros con paquetes de discos extraíbles y discos duros tipo Zip se denominan unidades Bernoulli, porque en estas unidades se minimiza y controla la brecha entre el cabezal magnético y el soporte. disco magnético - Se usa la ley de Bernoulli: la presión sobre la superficie de un cuerpo creada por el flujo de un fluido o gas que se mueve a lo largo de ella depende de la velocidad de este flujo y disminuye al aumentar esta velocidad. Las cabezas magnéticas están ubicadas sobre la superficie de los discos elásticos: cuando los discos están estacionarios, se hunden ligeramente y se alejan de las cabezas bajo la influencia de su peso, y cuando los discos giran rápidamente bajo la influencia del vacío creado, se sienten atraídos por las cabezas casi de cerca, pero sin tocarlos. Esto proporciona una dispersión mínima del flujo magnético de la cabeza y le permite aumentar la densidad de grabación de información en el disco.
