Tovább halad kemény mágneses A Winchester meghajtókat a következőkre tervezték: hosszú távú tárolás információk a számítógépen. A merevlemez 1973-ban kapta a HDD nevét, amikor az IBM két, cserélhető lemezt zárt csomagban készített, egyenként 30 MB-ot. A 30/30 számok az Egyesült Államokban népszerű Winchester 30/30 lövöldözős kalibrájához kapcsolódtak. 1983-ban a PC XT számítógépeket 10 MB kapacitású, nem eltávolítható merevlemezekkel szereltek fel, átlagos hozzáférési idejük 100 ms.
És ha tudjuk, akkor a helyreállítási szoftvert egy másik meghajtótól kell elindítanunk, mint a törölt fájl beolvasásakor. Mindegyiket átkutatják. törölt fájlokamelyekből megismerhetjük az államot, és helyreállíthatók-e vagy sem. Más szavakkal, csak egy rendszert konfigurálhat kézzel, létrehozhat egy képet a rendszerről, majd telepítheti az összes többi számítógépre, időt és költségeket takarítva meg. Egyszerű varázsló felület - nincs szükség mélyreható ismeretekre a számítógépes kezelésről. Az összes többi írás a lemezen tárolt állapotban van, amíg a kép létre nem jön. A képfájl adatai menet közben is helyreállnak, a rendszerpartíció kivételével. A rendszerindító verzió használhat grafikus felhasználói felületet vagy ál-grafikus módot, ha a videokártya nem támogatott. Ne feledje: növekményes készítsen biztonsági másolatot a merevlemez nem lehet túl nagy. Hálózati támogatás a rendszerindító verzióban. A rendszerindító verzióban támogatott eszközök kibővített listája. A képfájl csak olvasható virtuális lemezként csatlakoztatható. Ez a lemez beolvasható, a fájlok és mappák megtalálhatók és lemásolhatók. Az egyes fájlok és mappák helyreállítása. Az egyes fájlok és mappák a teljes lemez helyett visszaállíthatók a visszaállítási művelet során, vagy a csatolt képfájlból virtuális lemez. A képfájlok elválasztása. A lemezképeket több fájlra lehet osztani, hogy azokat tárolóeszközön el lehessen helyezni. Képvédelem. A lemezképfájlok jelszóval védettek és megjegyzéseket tartalmazhatnak. Hozzon létre egy új részt. A lemezképről származó adatok helyreállíthatók a merevlemez bármely helyének szabad helyén. A visszaállított partíció mérete megváltoztatható. Partíció cseréje. A lemezkép adatai visszaállíthatók más meglévő partíciókra. Másolás lemezről lemezre. Az egyik meghajtó közvetlenül másolható egy másik meghajtóra. Képfájlok ellenőrzése. Az adatok tárolása vagy helyreállítása előtt ellenőrizheti, hogy a képfájlok jó-e. Ütemezése. A lemezkép létrehozásának ideje ütemezhető, és a folyamat csendes módban is futhat. Szkriptek gyakori vagy csendes tevékenységekhez. Készíthet bármilyen lemezről vagy lemezről képet, és visszaállíthatja a képet egy dinamikus vagy alaplemez. A kép visszaállításakor a céllemez méretét vagy más tulajdonságait nem lehet módosítani.
- A tömörített képek olvasási sebességének jelentős növekedése.
- Gyorsabb és megbízhatóbb lemezfeldolgozó motor.
Mágneses meghajtó alumíniumötvözetből vagy üveglemezekből, átmérője 3,5 vagy 2,5, vastagsága 0,125 hüvelyk. Számos vékony mágneses és nem mágneses anyagréteget porlasztással alkalmaznak az ostyákra, amelyek a felület kis részein mágnesezhetők. A lemezeket egy kis orsó csendes motor (D) tengelyére szerelik, amely állandó sebességgel forog (4.3. Ábra). A kompozícióban használt HDD méretére és súlyára vonatkozó korlátozások miatt személyi számítógép, a lemezek száma korlátozott és jelenleg nem haladja meg a 12-et.
Ezt az összeget lehet megvásárolni Csehországban rendkívül nagy teljesítményű játékgéphez vagy új autóhoz. Nem tartalmaznak mozgó alkatrészeket, ami sokkal gyorsabbá teszi őket a klasszikus hajtásokkal szemben. Ez a gyakorlatban ismert fájlok megnyitásakor és számítógép indításakor.
Kétoldalas kialakítás a folyamatos működéshez
Ez nem növeli a kabinet belsejének zaját, ellentétben a merevlemezekkel, amelyek bizonyos esetekben a számítógép leghangosabb alkotóeleme. A legtöbb laptop esetében azonban két lemez telepítése nem lehetséges. Ez fontos az egyes eszközök adatainak és az üzletmenet-folytonossági igények skálázhatóságának védelme érdekében.
Leggyakrabban a tányérok száma két-négy (fejek 4-től 8-ig), és a külső tárcsáknak néha csak egy belső munkafelületük van. A tárcsák általában alsó és felső munkafelülettel rendelkeznek. Mindegyik munkafelületre egy olvasó / író fej (Г1, ..., Гn) kerül. A fejeket vékonyréteg-technológiával gyártják, és speciális félvezető kristályok, U alakú rés a lemez felé néz. Az U-alakú emelőt a tárcsák forgása közbeni levegőmozgás következtében hoz létre. A fej a felület felett lecsúszik, mikronokban kiszámított rés mellett.
Hiányzó üzemmód védelme
Amint az a fenti ábrán látható, a bővítőmodulok csatlakoztatására használt kábelcsatlakozási módszer redundáns keresztmetszeti konfigurációt hoz létre. A rendszert vissza lehet állítani a hiányzó módból a normál állapotba, és az adatok mentésre kerülnek.
Nagy sűrűség, nagy teljesítmény és nagy skálázhatóság.
Ez a megoldás példátlan teljesítményt nyújt, akár 48 Gbps-ig egyetlen gazdagép csatlakoztatásához.
Megbízható kivitele közvetlenül a csatlakoztatást követően
Környezetbarát és könnyű kezelhetőség. Manuálisan konfigurálhatja a mély alvás módot, hogy egy bizonyos inaktivitás után automatikusan elinduljon. Ez nem csak energiát takarít meg, hanem meghosszabbítja az élettartamot is. merevlemez.Ábra. 4.3. HDD rendszer
Jelenleg az 1 GB-nál nagyobb meghajtók mágneses rezisztens fejeket (MR) használnak, amelyek tartalmaznak egy vékony fólia fejet (TF) a rögzítéshez és mágneses rezisztens képeket az olvasáshoz. A TF-k miniatűr nyomtatott áramköri lap több fordulatú mikrotekercsek. A tekercs belsejében egy nikkel és vas ötvözetéből készült, magas indukcióval rendelkező mag van. A szórásos rés a magban nem-mágneses alumíniummal meg van töltve, és a koronggal való érintkezés során védve van a károsodástól. A lemezeknek a fej és a munkafelület közötti résbe eső részecskék károsodásának elkerülése érdekében a lemezeket inert gázzal feltöltött zárt kamrába helyezik.
Jellemzője a megbízhatóság, a tartósság és a stabil paraméterek a folyamatos működés során - kiváló választás a videó megfigyelő rendszerek megvalósításához. Normál méretű és viszonylag magas hőmérsékleten is képes működni, ezért nagy nyilvántartásokba telepíthető, ahol több lemez működik.
Hatékony munka a felügyeleti rendszerekben. Olyan módon lett optimalizálva, hogy akár 32 kamera nagyfelbontású képeit is rögzítheti egyszerre - ez kiváló választás kis- és közepes méretű megfigyelő rendszerek számára. További meghajtó előnyei, amelyek növelik a használhatóságát.
A fej könnyűsége, valamint a lemez és a fej közötti kicsi távolság (kb. 15 nm) lehetővé teszi a sáv mélységét a lemez felületének mágneseztetésére, az információk megbízható rögzítésére / olvasására és tárolására. Az MR fej második része egy leolvasó fej, amely egy érzékelő ellenálláson alapul, amely az ellenállást a mágneses mező nagyságától függően megváltoztatja. Az ellenálláson keresztül állandó mérőáram folyik, amely a mágneses mezőtől megváltozik t sz. Pillanatokban, amikor a pályán halad. A szomszédos sínek közötti interferencia csökkentése érdekében az ellenállást a sín fölé emelik. A fejek behelyezése adott i a nyomtávot (az összes lemez di átmérőjű hengerét) egy, a meghajtófogantyút (P) mozgató mágnestekercs (K) készíti, amint az a
Ábra. 4.3. A fejeknek a szükséges sávhoz való mozgatásához az automata nyomkövető rendszerre (Ei) egy Ei jelet adunk, amelyet összehasonlítunk a jelzéssel xegy speciális fejről (G) vagy R változó ellenállás érintkezőjéből származik. Ha eltérés mutatkozik az összehasonlított jelek között, az SU mozgatja a mágnesszelepet (W) a kívánt di átmérő irányába. Ha az áramellátást kikapcsolják, a merevlemez automatikusan leáll egy rugóval (P), amely a fejeket a lemez belső területére mozgatja, általában az utolsó sávra. A sávok számát a meghajtó típusa határozza meg, és a merevlemezek esetében a számuk több ezer. A fej és a lemez felülete közötti kicsi rés lehetővé teszi a magas sugárirányú és lineáris rögzítési sűrűség elérését (100 Gbit / sq hüvelyk), és a merevlemez kapacitásának növelését több tíz vagy akár több száz GB-ra.
Ez minimalizálja az olvashatatlan vagy teljesen elveszett képkeretek számát. Ez a szolgáltatás feltétlenül nélkülözhetetlen a felügyeleti rendszerek számára. Könnyű elképzelni egy olyan helyzetet, amikor több kulcskeret nem teszi az egész rekordot olvashatatlanná. A sebesség-optimalizálás további előnye a zajcsökkentés és az erős vibráció hiánya, így a tárcsa lassabban elhasználódik és csökkenti a károsodás kockázatát. Együttműködés a legtöbb regisztrátorral.
Ezért telepíthetők bármilyen regisztrátorba, amely szerepel az ajánlatunkban. Nézze meg, hogyan néz ki a merevlemezek története merevlemezek az évek során megváltoztak. A hatalmas mérettől a kis készülékekig. Alacsony és nagy teljesítmény között.
A merevlemez fő paraméterei a kapacitás (E), az árfolyam (V CR) és az adathozzáférési idő (t vö.). Bármely meghajtó kapacitása közvetlenül arányos a forma méretével - tényezővel (méret). A forma - tényező a rekesz metszetét mutatja a merevlemez számára. Ha ez egyenlő 3,5 ´ 1-vel, akkor ez megegyezik a 4 ´ 1´´ -es 6 hüvelykes rekeszekkel, amelyeket egy 3.5²-es merevlemezhez használnak. Minél nagyobb a lemezek mérete és számuk van a csomagban, annál nagyobb a kapacitás. A lemezek átmérőjének növekedésével a különböző síneken azonban a tárcsa sebessége a fejekhez viszonyítva jelentősen megváltozik, a fejeknek a belső sínről a külsőre való áthelyezéséhez szükséges idő és az átlagos hozzáférési idő növekszik. Ezek a paraméterek korlátozzák a 3,5-nél nagyobb lemezek gyártását. Ezért a lemezkapacitás folyamatosan növekszik a TPI, BPI és a kódoló - dekódoló módszerek növekedése miatt. Ezenkívül a rögzítési sűrűség növelése lehetővé teszi az adatok leolvasásának sebességének növelését a lemez azonos forgási sebességével. Így a Fujutsu az új 3.5 HDD modellben 10,2 GB-os sűrűséget ért el egy MR fejjel és PRML csatornával ellátott 3,5 lemeznél. Ez a cég csendes HDD-ket gyárt folyékony súrlódású csapágyakkal. Más vállalatok olyan lemezeket gyártanak, amelyek lemezsűrűsége legalább 20 GB.
80 oszlopból állt egy jel és téglalap alakú nyílások. Kemény, vékony kartonból készül, vastagsága csak 0,18 mm. A kétezer kártya halmaza 355 mm vastag volt. A számítógép elolvasta a kártyán lyukasztott lyukak rendszerét, majd az adatokat a merevlemezre mentette. Tíz tucat olvasás után a kártya annyira elhasználódott, hogy cserélhető.
A lyukasztó feltalálója Joseph Jacquard. Első alkalommal használta szövéscsomóban áramlás szabályozására. A cél az ismétlődő szövet létrehozása volt. Úgy hozták létre, hogy helyettesítse a perforált kártyák tároló mechanizmusát. A számítógép sokkal felülmúlta mindazt, amit ma ismerünk. Az egész szobát foglalta el, munkáját három ember folyamatosan figyelt.
Az átváltási sebességet két paraméter jellemzi: az átviteli sebesség a HDD és a RAM között, valamint az átviteli sebesség a merevlemez-puffer és a felület között Vd. Az átviteli sebességet a HDD és a RAM között a V ol (MB / s) értékével mérjük, mint az átadott tömb és az idő arányát. költött a szállításra. Elsősorban az interfész típusa határozza meg.
Mindkét oldalon 100 koncentrikus út volt, és mindegyik 500 alfanumerikus karaktert tartalmazott. Az első tárolás a lemezen 5 millió karaktert képes tárolni. A leolvasási idő kevesebb, mint egy másodperc. Az adatokat 40 számon vettük fel, és a teljes dob kapacitása 10 000 volt. Karakter. Az évek során a számítástechnikai rendszerek akár több tonnát is súlyoztak. Számítógépes berendezések több száz kilogrammot nyomtak, és az ilyen méretű merevlemezek megfeleltek a hűtőszekrényeknek.
Kapacitásnövelés, méretcsökkentés
Előnye volt, hogy itt egy kicsit kevesebb hely foglalkozik, mint egy mosógéppel. Számítógépes, elektronikai és automatizálási tanszék. Stefan cel Mare Egyetem, Szucsáva, Románia. Az elmúlt 55 év folyamán a térségben zajló folyamatos haladást három fontos tényező vezette: a tárolási sűrűség növekedése, az adatfeldolgozás sebességének növekedése és a termelési költségek csökkenése. Ezen adatok alapján észrevehető, hogy az információs bitek tárolása nanoméretű vékonyréteg-struktúrákon alapul.
2.1. Adatátviteli módok
Két módot használunk az adatok továbbítására a merevlemez és a számítógép memóriája között:
PIO program bemeneti / kimeneti módja;
DMA közvetlen memória-hozzáférési mód.
PIO módban a merevlemez gyorsítótár-pufferéből (a merevlemez RAM-ból) származó információkat először a központi processzor olvassa és csak akkor írja be a fő RAM-ra. Az olvasási ciklus hosszától és az egy lemezhozzáférésenként átvitt szektorok számától függően a PIO0 (PIO mód 0), PIO1, PIO2, PIO3, PIO4, PIO5 módok különböznek egymástól. A PIO módok jellemzőit a táblázat tartalmazza. 4.3.
A sűrűségű felvétel iránti érdeklődés mellett fontos az adatátviteli sebességre összpontosítani merevlemezek. Így egy bit vagy a mágnesezési inverziós idő ekvivalensének felvételi ideje kevesebb, mint 1 ns. Az átmeneti ellenállás különbsége a stabil párhuzamos és anti-párhuzamos tájolásnak felel meg, amely lehetővé teszi a memória bináris állapotának meghatározását.
A vékonyrétegű ferromágneses elektródok nanometrikus méretei vannak, és a mágnesezési kapcsolási idő értéke nanosekundumban van. A nanomágneses memóriacellákban a hőingadozások mágnesesedéshez vezethetnek egy másik energiamennyiség eléréséhez, és ezért a tárolt információk elvesznek.
PIO módban egy szektor (512 bájt) tartalmát általában HDD-hozzáférésenként továbbítják, PIO 4 módban 16 (vagy több) szektor kerül átadásra. Ez elősegíti az adatátviteli sebesség növelését PIO 0 módban lévő 3,3 Mb-ról PIO 5 módban 20 Mb / s-ra IDE vagy EIDE interfészek segítségével.
A PIO módot azonban hagyományosan egyetlen feladatban használják operációs rendszerekah. Többfeladatos operációs rendszerekben közvetlen hozzáférés a rAM memória DMA. Ebben az üzemmódban az adatbevitel / -kimenet a számítógép RAM-ban történik, megkerülve az MP-t. Az adatcserére a HDD vezérlő irányítása alatt kerül sor, az MP memóriába történő hívása közötti szünetekben, amely alábecsüli az árfolyamot, de megszabadítja az MP-t a RAM és a HDD közötti adatátviteli művelettől. A DMA módokhoz speciális vezérlőket és illesztőprogramokat használnak. A DMA módokat felosztják egyszósságú DMA 0,1,2 (egyszó) és mondatos DMA 33,100 (többszó) módba, a rendszerbuszon keresztüli munkaciklusonként továbbított szavak számától függően. A DMA megvalósításának korai módszereinek jellemzőit a táblázat tartalmazza. 4.4.
HDD blokkdiagram
A hőingadozások által kiváltott jelenség, az úgynevezett szuperparamágneses hatás egyre növekszik a részecskeméret csökkentésével, és kulcsfontosságú korlátozás a merevlemezek és a véletlen hozzáférésű mágneses tárolóeszközök tárolási sűrűségének további javításában. A projekt igazgatója jelentősen hozzájárult az első három alternatív felvételi technológia jellemzéséhez a kritikus tereptől és a kapcsolási időtől függően. Számos kérdést is felvázolt az ezekhez a felvételekhez megfelelő mágneses mező impulzusok tervezésével kapcsolatban.
A nagyobb DMA teljesítmény biztosítása érdekében az Ultra DMA / 33 módot eredetileg fejlesztették ki és valósították meg. A Quantum Ultra ATA / 33 interfész (Ultra DMA / 33 és ATA-33) többcsatornás DMA módban történő adatátvitelt kínál, 33 Mb / s sebességgel. A DMA 2 móddal ellentétben, Ultra АТА / 33 módban (4.4. Ábra) az adatok továbbítódnak az órajel (TI) vezető és hátsó szélein. Ez lehetővé teszi, hogy kétszer megnövelje az átviteli sebességet anélkül, hogy megnövelné a rendszerbusz órájának frekvenciáját. Az Ultra DMA / 33 szabvány nem csak az átváltási árfolyamon különbözik az IDE korábbi verzióitól. Ez az első alkalom, hogy egy ciklusos vezérlőkód felhasználásával hibákat észleljen.
Az eredményeket azonban a hőhatások figyelmen kívül hagyásával kaptuk meg. A javaslat egyik fő célja az új rögzítési módszerek hőstabilitásának és a hőkibocsátás, valamint a zajnak a fent említett alternatív rögzítési technológiákra gyakorolt \u200b\u200bhatásainak tanulmányozása.
Egy speciális esetet egy hőrekord reprezentál, amely megkísérli kihasználni a hőingadozások által okozott inverziót, az érdeklődésre számot tartó nanoméret helyi melegítésével. A zaj és a rezgések negatív hatásai iránti érdeklődés mellett különös figyelmet kell fordítani a zaj tervezési hatásaira a hiszterézis rendszerekben. Mivel a zaj nemkívánatos hatás a lineáris rendszerekben és sok nemlineáris elektronikus eszközben, a potenciális előnyök meglehetősen ellentétesek az intuícióval, amely hosszú ideig a kutatók figyelmen kívül hagyták.
A Pentium processzorok megjelenésével az EIDE vezérlők biztosítják a Bus Master funkciót. Ennek oka az a tény, hogy a multitasking operációs rendszerekben a számítás sebességének növelése érdekében az MP mentesül az adatbeviteltől / -kimenetektől a RAM és a HDD között. Ezért a külső eszközök vezérlőit (beleértve az EIDE-t is) saját I / O mikroprocesszorokkal kellett felszerelni. Ebben az esetben az MP parancsot ad ki az EIDE vezérlőnek, amely megmondja neki, hogy honnan vegye az adatokat, és hogy mely memóriaterületen kell elhelyezni. Miután megkapta ezeket az utasításokat, a vezérlő átveszi a vezérlőt a rendszerbuszról (PCI) és az adatok tárolására szolgáló eszközöktől (például merevlemezről, CD-ROM-ról, CD-R, CD-RW meghajtókról) közvetlenül a DMA-csatorna segítségével végez adatolvasást. A PC-teljesítmény növekedése azonban a Bus Master funkció használatakor csak akkor lesz jelentős, ha több alkalmazás egyszerre működik. Szinte minden modern lapkakészlet támogatja a Bus Master funkciót.
Ezt a jelenséget általában koherens rezonanciának nevezik, amikor csak zaj és sztochasztikus rezonancia váltja ki, amikor külső oszcillátor jel van jelen. Összefoglalva: a projekt által kifejlesztett sztochasztikus elemzés a nemlineáris rendszerekben indukált zaj felderítésére és rezonanciájára, valamint a nehéz körülmények között rezonancia-jelenségek előállítása a spintronikus eszközökben és félvezetőkben.
Projektünk harmadik érdeklődésének területe a zaj- és rezgéshatások elemzése nanoméretű félvezető eszközökben. A szilícium-elektronika uralkodó tendenciái: az analóg és digitális alkatrészek működési sebességének és gyakoriságának megnövekedése, az elektronikus áramkörök áramfogyasztásának csökkenése és az egyetlen szilikon chip működőképességének növekedése. Közismert azonban, hogy ezek a kis eszközök nagyon érzékenyek a véletlenszerű dopping vibrációkra, amelyek elkerülhetetlenül jelen vannak az ion beültetés és diffúzió véletlenszerű jellege, valamint az egyik eszközről a másikra jellemző karakterisztikus geometriai rezgések miatt.
|
|
|
|
|
Ábra. 4.4. Az ATA és az Ultra ATA / 33 interfészek adatátvitelének alapelve
16. előadás: I / O eszköz interfészek
IDE.Az IDE (ATA), EIDE (gyors ATA, ATA-2, ATA-3) és az SCSI már régóta használják a merevlemez és az alaplap rendszerbuszjának interfészeként. Az első Compaq és Western Digital IDE interfészt a 8/16 bites ISA AT típusú számítógépes buszokra épített, a IDE ATA elnevezésű, 1986-ban kiadott 8/16 bites ISA AT számítógépes buszokra 1990-ben szabványosították két merevlemez kiszolgálására. Az IDE felület gyorsan népszerűvé vált a PC-gyártók és a felhasználók körében. Ugyanakkor a merevlemez költsége kissé emelkedett, és a merevlemez közvetlenül az alaplap nyílásához, amely csonka ISA busz nyíláshoz kapcsolódott, vagy az adapter kártyához kezdett csatlakozni. Korábban a HDD vezérlőt integrálták az adapterkártyára, és párhuzamos és / vagy soros interfészeket és egy játékportot helyeztek el. Az új alaplapokon ezek az alkatrészek közvetlenül a VLSI chipkészletbe vannak beépítve. Az IDE létrehozása során a legfontosabb ötlet az, hogy a vezérlőkártya fő részeit összegyűjtse a HDD-ben, és biztosítsa a kompatibilitást az alaplapokkal. Egy program I / O eljárás egyszeri feldolgozására tervezték PIO - 0, PIO - 1, PIO - 2 módban. CHS formátumban a HDD kapacitási korlátját az IDE-vel a termék határozza meg.
Ё max \u003d C ′ H ´ S (hengerek x fejek x szektorok)
Ё max \u003d 65 536 ´ 16 ´ 255 ´ 512 (byte) \u003d 139,9 GB. Az alaplapokon a BIOS-szabvány azonban a legutóbb csak az E max \u003d C ´H ´ S \u003d 1024 ´255 ´ 63 ´ 512 (byte) \u003d 8,4 GB támogatást nyújtott. Figyelembe véve az IDE és a BIOS közös korlátait a C, H, S értékekre, korlátozta a HDD maximális kapacitását a megfelelő nélkül szoftver egyenlő:
Ё max \u003d 1024 ´ 16 ´ 63 ´ 512 (byte) \u003d 504 Mb.
504 MB merevlemez-kapacitás már a számítógéppel van énA 486 nem volt elég, ezért az IDE ATA továbbfejlesztett. Az új EIDE szabvány lehetővé teszi a HDD maximális kapacitásának kibővítését.
EIDE (Fast ATA) (Western Digital kereskedelmi név) PIO-3 és MultiWord DMA1, többszörös átvitellel, közvetlen hozzáférés a RAM memóriához. A továbbfejlesztett gyors ATA2 támogatja a PIO-4 és a MultiWord DMA 2 módot. Az új, módosított BIOS, EIDE szabványtal az EIDE vezérlőn keresztül megduplázhatja / megnégyszerezi a fejek számát a hengerek számának arányos csökkentésével. Ez lehetővé teszi a HDD maximális kapacitáskorlátjának 8,4 GB-ra vagy annál nagyobbra történő kibővítését az LBA logikai címmód bevezetése miatt, amikor az FA< C, H, S > fordít egy 28 bites logikai címre< C *, H *, S * >. A FAT használatakor azonban problémát jelent a lemezkapacitás korlátozása. Ez abban áll, hogy a lemezkapacitás növekedésével a minimális klaszterméret (az adatcsere-szektorok száma és a legkisebb rögzítési kapacitás) 8 KB-ról (504 MB-os merevlemez-meghajtók esetén) 64 KB-ra nő a nagy kapacitású lemezeknél. Kis fájlméretnél ezek a klaszterek nem töltöttek be teljesen. A memória nem hatékony.
Az EIDE-hez csatlakoztatott eszközök száma eléri a négyet, beleértve a CD-ROM-ot vagy a szalagos meghajtókat. Az új EIDE módok lehetővé teszik, hogy egy adatcsere egyszerre több (2, 4, 8, 16 és több) szabványos 512 bájt szektort (többszörös) tartalmazó adatokat olvassa le. Az új IDE interfész (ATA-3) támogatja az Ultra DMA szabványt, és lehetővé teszi az merevlemezek Ultra DMA cseréjének sebességét az RAM-mal az alaplap Ultra DMA vezérlőjével. Ultra módban a cseresebesség megfelel: 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. Új soros 4-vezetékes interfész Soros ATA-1.6 cseresebességgel (3 vagy 6) a Gb / s fejlesztés alatt áll, hogy tovább növelje a számítógépek sebességét és a párhuzamos felülettel való kompatibilitást.
SCSI úgy tervezték, hogy növeljék a külső eszközök cseréjét a rendszerbussal és a csatlakoztatottak számát perifériák többfeladatos és több felhasználói operációs rendszerekhez. A fő adapteren keresztül csatlakozik a PCI-hez, és 8/16 bites adat busszal rendelkezik. Az eszközök az SCSI buszhoz vannak csatlakoztatva, amelyek ID \u003d 0, 1, ..., 7 értékre vannak állítva. Az ID-számok lehetővé teszik az eszközök SD-n keresztüli cseréjét az MP-k részvétele nélkül, SCSI formátumok és parancsok felhasználásával. Az SCSI interfész támogatja az Еmax \u003d 8,4 GB-ot. A cseresebesség („gyors” - gyors) és az expanziós busz („széles” - multi-bit) szélességének növelésével a következő módosításokkal rendelkezik:
SCSI-1 - 8 bit / 5 Mb / s-ig;
Gyors SCSI (SCSI - 2) - 8 bit / 10 Mb / s;
Ultra SCSI - 8 bit / 20 Mb / s;
Gyors WSI SCSI - 16 bit / 20 Mb / s;
Rendkívül széles SCSI (SCSI - 3) - 16 bit / 40 Mb / s;
Ultra 160 SCSI - 160 Mb / s;
Ultra 320 SCSI - 320 Mb / s.
Az SCSI szinte minden verziójában többszegmens gyorsítótár-puffer telepítve van, több mint 512 KB kapacitással, hogy több konkurens I / O folyamatot szolgáltasson egyszerre. Az SCSI interfésznek számos előnye van az ATA interfészhez képest:
Képes akár 27 eszköz csatlakoztatására (például Ultra SCSI-III);
Belső és külső eszközök csatlakoztatásának képessége;
Az SCSI merevlemezek lemezei megnövelt sebességgel, 7200, 10000 vagy 15 000 fordulat / perc sebességgel forognak, és a hozzájuk való hozzáférés ideje kevesebb, mint 5–7 ms;
Az 50 magos SCSI szalagkábel hossza akár 6 méter is lehet.
Az összetételében jobb felszereléssel az SCSI 1,5-szer drágább, mint az ATA, és leggyakrabban a kiszolgálókban használják.
2.3. Interlit
A modern merevlemez-meghajtókban az interline paraméter (a lemez teljes fordulata a teljes szám olvasásához), vagy amint az Interleave tényezőt is hívják (4.5. Ábra), nem befolyásolja jelentősen az adatcsere sebességét, ha elegendő gyorsítótár-puffermemória van. Ennek a paraméternek a figyelembevétele azonban lehetővé teszi a merevlemez-szektorok gyorsítótár-pufferrel való cseréjének elvét. Amikor a lemez forog, a fej leolvassa az 512 bájtos szektorot, és adatokat küld a vezérlő pufferregiszteréhez, ahonnan az adatokat továbbítják a processzorhoz. A lemez tovább forog, az olvasófej a következő szektort mozgatja, de a korlátozott gyorsítótár-pufferrel rendelkező vezérlő továbbra is elfoglalja az adatcserét a processzorral. Ezért a vezérlő elengedésekor a következő szektor olvasásához a fejnek meg kell várnia a teljes lemezfordulatot, vagy ki kell hagynia az ágazatok egy részét. A szomszédos ágazatokban található teljes fürt olvasásakor az ágazatokat azonnal, egymás után olvassák el. Ha a pufferkapacitás kicsi, és az adatokat RAM-ra kell továbbítani, akkor az ágazatok egy részét átugorjuk, amíg a puffer fel nem szabadul. Tehát 3: 1 módban (4.5. Ábra, b) két szektor kihagyásra kerül.
Ábra. 4.5. A klaszterek elhelyezése 1: 1 és 3: 1 csere módban
A korábbi kiadások lemezeit oly módon rendezték el, hogy az adatfájl szektorai nem egymás után helyezkedjenek el a lemez nyomon, hanem más sorrendben, figyelembe véve az átlapolást és a merevlemez fordulatával történő cseréje lehetőségét az MP-vel. Ráadásul a fej pozícionálásakor a vezérlőnek elegendő ideje van az információ továbbítására felesleges lemezforgatás nélkül. A vezérlő elengedésekor a megfelelő szektorra utal.
A modern vezérlők más elven működnek: az ágazatok folyamatos leolvasásának megszervezéséhez több szektorból származó adatokat ("szükségességük gyanújával") olvassa le és egy gyorsítótár-pufferben tárolja, ahonnan később visszakereshető. Ennek a módszernek az az előnye, hogy a vezérlőt egy olyan meghajtóba helyezik, amelyben a mechanika és az elektronika optimálisan működnek.
A Winchester puffer és a lemez felülete közötti Vd adatátviteli sebességet - a kívánt t cp keresési időn túl - jelentősen befolyásolja: a V lemezek forgási sebessége; az S fizikai szektorok száma pályánként; váltakozásuk módja (interlive); gyorsítótár puffer mérete; adattípus (szekvenciális, fragmentált) és csere mód. Ezért a Vd sebességcsere a Winchester puffer és a lemez felülete között a legjobb modellekben általában nem haladja meg a 10 Mb / s-ot. Ha a sáv már el van helyezve, akkor az átváltási árfolyamot elsősorban két érték határozza meg: az ágazat keresési ideje (egyenlő a T lemez forgási periódusának felével) és az ágazat leolvasási sebessége. Ezeket az értékeket figyelembe véve, Vd megközelítőleg a következő képlettel határozható meg:
V d \u003d 0,5 ′ S ´ 512 / (T ′ I) (Kb / s),
ahol S a fizikai szektorok száma (S \u003d 80 - 160 és a vágány számától függ);
T \u003d 1 / V a forgási periódusban (V in \u003d 7200 ford / perc T »8 ms);
I - intervallum, a lemez fordulatainak száma az egész szám olvasásához (a legjobb merevlemezeknél I \u003d 1).
A legjobb lemezparaméterek helyettesítésével kapjuk meg a V d »160 ´ 0,5 ´ 512/8 ´ 1024 \u003d 5 Mb / s értéket. Ha figyelembe vesszük a kívánt tc műsorszám keresési idejét, akkor a Winchester gyorsítótár-puffer és a Vd lemez felülete közötti átváltási árfolyam kevesebb lesz, és ezt a lemezek kitöltési módja határozza meg. A lemezeket egymást követően lehet kitölteni (először egy lemezt, aztán egyet, stb.) Vagy a számok kitöltésének módjában, amikor először az összes lemez összes legkülső sora meg van töltve, majd a felvétel közepére tolódik. A sávok kitöltésének módja gyakoribb, ezért a nem töltött merevlemezek gyorsabbak, mint a töltött, mert a belső sávokkal kapcsolatos információk lassabban olvashatók, és a sávok szektorjainak száma nem azonos - a belső hengereknél kevesebb, mint a külső hengereknél.
2.4. HDD szolgáltatások
Egy tipikus egység a HDD vezérlőáramkör, amely a nyomtatott áramköri kártya A Winchester-et a 2. ábra mutatja. 4.6. Bármely IDE vagy SCSI merevlemezhez tartozik egy csomag mágneses lemezt, egy mágneses ellenállású fejeket, egy pozicionáló rendszert, egy olvasási csatornát az íráshoz, egy adatszeparátort és egy mikrovezérlőt. Az adat elválasztó kivonja a szinkronizációs impulzusokat és az adatokat az olvasandó bemeneti jelből. A mikrokontroller speciális címkékkel ismeri fel az azonosító mezőket és az ágazati adatokat. Az azonosító mező kódolt információkat tartalmaz az ágazati címről< C, H, S >. Az MP meghatározza a fejek helyes elhelyezkedését és a következőképpen hajtja végre a mikroírás / olvasás műveleteket.
Digitális rendszer Az UM HDD parancsokat kap a rendszerbuszról a központi processzorról a mikrovezérlőn keresztül a lemezcserére az SCSI buszon, és tartalmaz egy szektorpuffert az adatcserében részt vevő adatok ideiglenes tárolására. Az MP UU meghajtó a rendszerbuszról érkező logikai címet veszi< C *, H *, S * >konvertálja fizikai címre< С, H, S >, és a motor és a fejek meghajtásának vezérlésére szolgáló MP-n és a vezérlőn keresztül helyezze el a megfelelő C hengert. Milyen értéket határozza meg a hely< C > henger a Ei tányéron, összehasonlítva a hajtókar helyzetjelzőjével x (lásd a 4.3 ábrát). Ha nullán kívüli különbség van Ei - x a vezérlőrendszerről érkezik egy jel, amely felerősíti és gerjeszti a K mágnesszelepben lévő áramot, a fejhajtást mélyebbre vagy a lemez szélére mozgatva, az eltérés értékétől függően.
Mozgatva a hajtógomb csökkenti Ei értékét - x nullára és MP HDD a jelölő helyzetével (az azonosító mezőkóddal) összeköti a szükséges fejet az ágazathoz< S > és egy írási / olvasási csatorna, amely tartalmaz egy rögzítő kódolót vagy egy impulzusdetektorot és egy dekódert (DC) olvasási módban.
Ábra. 4.6. HDD kezelési rendszer
Néhány 3,5 hüvelykes merevlemez jellemzőit a táblázat tartalmazza. 4.5. A táblázat azt mutatja, hogy a tárcsák V fordulatszáma megnőtt. A régi merevlemezeknél ez 3600 fordulat / perc volt, most leggyakrabban 7200 fordulat / perc. Csak az SCSI interfésszel rendelkező drága HDD-ken ez egyenlő 15 000 ford / perc-rel. A nagy lemezforgási sebesség (7200 ford / perc) és a mikroszkopikus fejek mozgása lehetővé teszik, hogy az információhoz való hozzáférés átlagos ideje körülbelül 8 ms legyen a legjobb HDD kivitelben. A kívánt sáv keresési ideje a fej kezdõ helyzetétõl függ, és a legrövidebb, ha a fej szomszédos sávon van (track to track track) t cd. A legjobb merevlemez-meghajtók t cd értéke 1-3 ms.
Ha a keresést véletlenszerűen hajtjuk végre, ugyanolyan valószínűsíthető átmenettel bármelyik műsorszámra, akkor beszélhetünk az átlagos hozzáférési időről (átlagos keresés) t vö. Az új merevlemezek kapacitása jelentősen megnőtt, akár 20 GB-ig is. Az összes HDD gyorsítótár-pufferrel van felszerelve, amelynek kapacitása 2 MB, gyakran 8 MB, az adatokhoz való gyorsabb hozzáférés érdekében. A HDD megbízhatóságának javítása érdekében az S.M.A.R.T. és speciális hibadetektálási és -javítási módszerek.
| 4.5. Táblázat: HDD szolgáltatások | |||||
| Firm modell | E lemez / fejek, GB | Vв, fordulat / perc | Gyorsítótár-puffer, Mb | t vö. ms | felület |
| 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 |
Technology S.M.A.R.T. fejlesztették ki a legnagyobb merevlemez-gyártók részvételével. A merevlemez megbízhatóságának elemzésére két paramétercsoportot használunk: a lemez természetes öregedésének paramétereit és az aktuális paramétereket.
Az első csoport paraméterei a következők:
A motor fordulatszáma működés közben;
Az olvasó / író fejek mozgásának száma működés közben.
A második csoport paraméterei például a következők:
Az olvasó / író fej és a munkafelület közötti távolság;
A lemezek és a merevlemez gyorsítótárának közötti adatcsere sebessége;
Az újra kiosztott rossz szektorok száma;
Az adatkeresés sebessége a lemezen.
Minden információ S.M.A.R.T. speciális sávokra rögzítve. Az S.M.A.R.T. technológiának három verziója van (I, II, III). Az S.M.A.R.T. A III hiba előrejelzését elvégezzük, a felületi letapogatást elvégezzük, és az I, II mellett korábbi verziók azonosítja és helyreállítja a problémás ágazatokat. A BIOS lehetővé teszi a felhasználó számára az S.M.A.R.T. a HDD állapotáról szóló üzenetek kiadásával. Ebben az esetben az MTBF átlagos időtartama a merevlemez meghibásodásai között, mint a hibák közötti átlagos statisztikai idő 500 ezer óra (40-50 ezer be- és kikapcsolási ciklusnál), ami nagyságrenddel nagyobb, mint a többi számítógépes alkatrésznél.
Az IBM, a Fujitsu, a Quantum és más HDD-knél üveget és szilícium ostyát használnak alumínium helyett, hogy nagyobb rögzítési sűrűséget és megbízhatóságot biztosítsanak nagyobb merevségük és tisztaságuk miatt. Segít csökkenteni a súlyukat. Számos vállalat, például az IBM, arra törekszik, hogy csökkentse ostya méretét (minél kisebb a ostya, annál kevesebb a rezgés), új 27 milliméteres szabványokat vezet be. Vállalati előrejelzések: az információ rögzítési sűrűségének növekedése hamarosan eléri a 300 Gbps / négyzetmétert. inch. Folytatódik a mágneslemezek alternatívájának keresése. Ezen újítások között szerepelnek a szerves mágneses filmek és a cellával bevont szerkezetek. A gyártók úgy vélik, hogy az új technológiák felváltják a mágneses adathordozókat.
A mágneses tárcsák fő hátrányai a következők: a szubsztrátumok öregedése, az élettartam 5 évre történő korlátozása; adatvesztés a véletlenszerű elektromágneses mezőknek való kitettség miatt; mágnesesedés tárolás közben; sokkérzékenység és remegés.
17. előadás: Optikai meghajtók
1972-ben Phllips bemutatta a Video Long Play rendszert. Az adat rögzítéséhez a notch elvét alkalmazta. Ez volt a CD-, később a DVD-technológia fejlesztésének kezdete. Az első szabványos optikai meghajtó-CD-ROM-ot, amely magában foglalja az önkényes digitális adatok CD-re történő rögzítési rendszerét, a Philips és a Sony 1984-ben fejlesztette ki.
A CD-ROM tömeges CD-ROM-ja 1988 óta kapható, 650 MB kapacitású adattároló eszközként. Ez az információ körülbelül 330 000 oldal szövegnek vagy 74 perc magas minőségű hangnak felel meg. Jelenleg számos szabvány létezik a CD-ROM-ra - ezek AAD, DDD, ADD. Ennek a rövidítésnek a betűi a lemez létrehozásához használt audiojel formáit tükrözik: az első - a kezdeti felvétel során, a második - a feldolgozás és keverés során, a harmadik - a végső főjel, amelyből a lemez képződik. Az „A” jelentése az analóg forma, a „D” a digitális. A CD fő jele mindig csak digitális formában létezik, tehát a rövidítés harmadik betűje mindig "D". A jel analóg formátumú felvétele és feldolgozásakor a magasabb harmonikus értékek megmaradnak, de a zajszint növekszik. Digitálisan feldolgozva a magasabb harmonikusokat a mintavételi gyakoriság felével erőszakkal levágják.
A CD-ROM kompakt lemezeket 1,2 mm vastagságú, 12 cm külső átmérőjű, 15 mm-es belső furatú polimer anyagból készítik, amelyek alját alumínium ötvözet fóliával borítják (4.7. Ábra). Ez a film információhordozó, amelyet a felvétel után egy további lakkréteg védi. A felső réteg nem működik, rá vannak címkék és feliratok.
Ábra. 4.7. Információs réteg a CD-ROM-on
A lemezek gyártása több szakaszban zajlik, ideértve:
Felvétel úgy, hogy több mint 1,5 órán keresztül mesterlemezen éget egy lézer sugárnyalábot ("serif", gödör);
Keményfém mátrixok másolatának fogadása a mester lemezről;
Munkalemezek másolatainak készítése mátrixokkal történő lenyomással (bélyegzéssel).
A lemez felületére történő lenyomás eredményeként 0,6 μm-es spirális pálya marad, 1,6 μm-es fordulások közötti távolsággal, barázdákkal 0,12 μm-es vonal formájában, TPI \u003d 16 000-vel. A pálya a központi lyuk közelében kezdődik, és a külső széltől 5 mm-re fekszik. A spirál hossza eléri az 5 km-t. A CD-ROM meghajtó működésének elvét egyszerűsíteni lehet a 3. ábra segítségével. 4.8. A tárcsát a motor forgatja (D1), amelynek vezérlőrendszere a sín állandó mozgási sebességét biztosítja a spirál bármely belső vagy külső tekercsén az olvasóhoz viszonyítva. Ugyanakkor a hangképzéshez szükséges adatolvasási sebesség szigorúan állandó, és másodpercenként 75 blokk (150 Kb / s).
Minden blokk 2,352 bájtot tartalmaz. Ezek közül 2048 hasznos és 288 vezérlőegység, amely 1000 bit hosszú, 16-ig szinkronizálásra alkalmas adatok („karcolások, alom” hibáinak) helyreállítására szolgál. A vezérlő bitek lehetővé teszik a hibák elkerülését 10-25-es valószínűséggel. A helyzetjelző motort (D2) úgy tervezték, hogy mozgatható kocsit (PC) tükörrel és fókuszáló lencsével mozgatjon a spirálút kívánt fordulatára a beépített mikroprocesszor utasításai szerint.
Ábra. 4.8. Hogyan működik a CD-ROM meghajtó?
A félvezető lézer (PPL) infravörös sugárzást bocsát ki, amelynek hullámhossza a löket mélységének 4-szerese. Ez a sugár áthalad egy elválasztó prizmán (RP), amely visszatükröződik a tükörről (3). Ezután a fókuszlencsén (PL1) pontosan a sávhoz vezet, és attól függően eltérő intenzitással tükröződik, az ütéstől vagy a fennsíktól függően. Mivel a lézernyaláb által a pályán képződött fénypont átmérője nagyobb, mint a löket mérete, csillapító zavarok lépnek fel a visszavert hullámok között, miközben a sugár visszatükröződik a löket aljáról és a fő felületről, a visszavert sugár intenzitása csökken. Ütés hiányában a fényfolt egyenlően visszatükröződik, interferencia nem jelentkezik, a visszavert fénynyaláb intenzitása megmarad. A pályáról visszatükröződött sugarat egy fókuszlencse (PL1) érzékeli, és az RP-n és egy fókuszlencsén (PL2) keresztül egy fényérzékelő (PD) érzékeli, amely az optikai jeleket elektromosá alakítja. A PD-ből vett elektromos jelet, amikor a CD-lemezt nézi, logikai egységnek kell tekinteni. Az elektromos jeleket ezután továbbítják a hangkártyára vagy a RAM-ra. Hangkártyára (kártyára) történő átvitel esetén a digitális sorozatokat analóg jellé alakítják, erősítik és fejhallgató vagy hangszóró segítségével hallgathatók.
Ha a lemezen lévő jelek a számítógép digitális adattömbjei, akkor azokat a beépített mikroprocesszor párhuzamos bináris kódmá alakítja, és ezeket a RAM számítógép szegmenseire továbbíthatja. A hangkártyára szinkron módon továbbított hangfelvételektől eltérően, a CD-ről származó digitális adatok RAM-ba olvashatók 4, 6, 8, 10 megnövelt sebességgel. Az ilyen sebességű meghajtót és CD-ROM-ot 4-10 sebességnek nevezzük. Adatokat olvasnak, és 600, 900, 1200, 1500 Kb / s sebességgel továbbítják a rendszerbuszra, és a legjobb átlagos hozzáférési idő a lemezblokkokhoz kb. 100 ms. 5000–6000 ford / perc feletti fordulatszámon a megbízható olvasás szinte lehetetlenné válik, tehát a 12-sebességes CD-ROM legújabb modelljei, és az adatok olvasásakor CAV (állandó szögsebesség) módban működnek, a lemez a lehető legnagyobb sebességgel forog. Ebben a módban a lemezről származó adatok sebessége a fej helyzetétől függően változik, a lemez elejétől a végéig növekszik. Az útlevélben megadott sebesség (például 24x) csak a lemez külső részein érhető el, belső részén pedig körülbelül 1200-1500 Kb / s-ra csökken. A 20 és 24 sebességű meghajtók esetén a sebesség a CD-lel kapcsolatos információk olvasásának helyétől függ, és átlagos sebességük körülbelül x14-nek felel meg, a PIO-4 BIOS mód támogatásával.
3.1. Újraírható optikai meghajtók
A CD-ROM mellett a CD-R (írható - írható) és a CD-RW (újraírható - újraírható) szabványok is szélesebb körben alkalmazhatók. A CD-R egyszeri rögzítésére úgynevezett "lemezeket" használnak, amelyek rendes CD-k, amelyekben a fényvisszaverõ réteg elsõsorban arany vagy ezüst filmbõl készül. Között és a polikarbonát bázis között van egy rögzítő réteg szerves anyag (festék), amely melegítéskor sötétedik. A felvételi folyamat során a lézersugár melegíti a réteg kiválasztott pontjait, amelyek sötétebbé válnak és tovább nem továbbítják a fényt a fényvisszaverő réteghez, a "szerif" -hez hasonló területeket képezve.
A CD-RW újraírható lemezek hétrétegű szerkezettel rendelkeznek, amely különbözik az alábbiaktól cD-R lemezekamelyek öt réteget tartalmaznak, ahogy az az 1. ábrán látható 4.9. A CD-RW egy közbenső fém-műanyag réteget használ, amely fázisállapotát amorf formáról kristályosra változtatja, és fordítva egy sugár hatására. Ennek eredményeként megváltozik a réteg átlátszósága. Az állapotváltozások rögzítése annak a ténynek a következménye, hogy a rögzítő réteg anyaga a kritikus hőmérséklet fölé hevítve amorf állapotba kerül, és lehűlés után marad abban, és a kritikus hőmérséklet jóval alatti hőmérsékletre hevítve helyreállítja a kristályos állapotot. Az ilyen lemezek ellenállnak több ezer-tízezer újraírás ciklusnak. Viszont a visszaverődésük lényegesen alacsonyabb, mint az egyes CD-knél, ami megnehezíti őket a hagyományos meghajtókban történő olvasásban. A CD-RW leolvasásához szükség van egy meghajtóra, amely automatikusan szabályozza a fényérzékelőt (Auto Gain Control), bár néhány hagyományos CD-ROM meghajtó és otthoni lejátszó el tudja olvasni őket a rendszeres meghajtók. A meghajtó CD-RW leolvasási képességét Multiread-nek hívják.
Az újraírható lemez struktúrája és fájlrendszere megegyezik a CD-R lemezével, vagy külön megszervezhető rajta. fájlrendszer UDF, amely lehetővé teszi az egyes fájlok dinamikus létrehozását és megsemmisítését a lemezen.
|
4.9. Ábra CD-R és CD-RW felvételi struktúra
3.2. Digitális univerzális lemez
A DVD szabványt 1995-ben több vállalat (Hitachi, JVC, Philips stb.) Közösen fejlesztette ki. Nem csak videó, hanem audio és bármilyen más adat is rögzíthető DVD-n, így gyakrabban használják digitális univerzális lemezként (Versatile). A DVD-k és a CD-k közötti fő különbség az információ mennyiségének különbsége. A DVD-kapacitás több módon növekszik:
Először: egy rövidebb hullámhosszú lézert használnak a DVD-k olvasásához, mint a CD-k olvasásához, ami jelentősen növelte a felvételi sűrűséget;
Másodszor, a szabvány kétrétegű lemezeket ír elő, amelyek adatait az egyik oldalon két rétegben rögzítik. Ezenkívül az egyik réteg áttetsző, amely lehetővé teszi az első réteg átolvasását.
A rögzítési sűrűség növekedésével és a kiolvasó lézer hullámhosszának csökkenésével megváltozott a védő műanyag réteg vastagságának követelménye: a DVD-ROM-ok esetében csak 0,6 mm, szemben a CD-ROM-okban használt 1,2 mm-rel. A lemez szokásos méreteinek megőrzése és a DVD-ROM lemezek túlzott törékenységének elkerülése érdekében azonban mindkét oldalukkal műanyaggal vannak kitöltve, hogy a lemez teljes vastagsága megegyezzen 1,2 mm-rel. Ez lehetővé tette az adatok rögzítését a DVD-k mindkét oldalán, így megduplázva a kapacitást. Főbb típusok DVD lemezek a következő:
DVD-5 (4,7 GB) adatrögzítéssel, az egyik oldalon egy rétegben;
DVD-9 (8,5 GB) adatrögzítéssel, két rétegben, az egyik oldalon;
DVD-10 (9,4 GB) adatrögzítéssel, két oldalról egy rétegre;
DVD-14 (13,24 GB) adatrögzítéssel, két rétegben az egyik oldalon, az egyik a másik oldalon;
DVD-18 (17 GB) adatrögzítéssel, két oldalról, két rétegben.
A Samsung optikai lemezek tulajdonságait a táblázat tartalmazza. 4.6.
Mivel a DVD-ROM-ot gyakran használják grafikák, multimédia és videók megtekintéséhez, a képek kiváló minőségű reprodukciójához (720x576 pixel, 24 bites színmélységgel, az Európai PAL-szabványban), 30 Mb / s adatátviteli sebességre van szükség, és egy film megtekintéséhez kb. 100 GB Az adatátviteli sebesség (V ol) követelményeinek csökkentése és az adatmennyiség növelése érdekében az MPEG-2 tömörítési algoritmust használják. Ez lehetővé teszi az adatátviteli sebesség csökkentését 3 - 4 Mb / s-ra. Tömörítéskor törli, hogy a redundáns információk akár 97% -át csökkentsék, gyakorlatilag nem sérülve a képminőségre. A DVD-ROM-ról leolvasott adatok helyreállítása érdekében az információt dekódolni kell, azaz Helyreállítsa a tömörítés során törölt redundáns információkat. Ez megtehető programozottan speciális hardver vagy hardver DVD-dekóder használata nélkül.
A DVD-ROM-ok, valamint a CD-ROM-ok esetében vannak átírási formátumok - ezek a DVD-RAM és a DVD + RW lemezek kapacitása legfeljebb 2,6 GB és legfeljebb 3 GB, de ezek a formátumok nem kompatibilisek egymással. A szinkronizálás elve megegyezik a CD-technológiával, de a felvétel rétegekben történik, és a lemez sűrűsége nagyobb.
Jelenleg több interfészt használnak CD- és DVD-meghajtókhoz, ezek az EIDE, ATAPI, SCSI, valamint az USB.
| 4.6. Táblázat Az optikai meghajtók jellemzői | ||
| paraméterek | CD-RW (SW-208) | DVD-ROM (SD-612) |
| CD írási sebesség (kb / s) | 1200 (8x) | - |
| CD átírási sebesség (Kb / s) | 600 (4x) | - |
| CD olvasási sebesség (Kb / s) | 4800 (32x) | 6000 (40x) |
| DVD olvasási sebesség (kb / s) | - | 16200 (12x) |
| felület | EIDE | EIDE |
| Pufferméret (kb) | ||
| Audio kimeneti teljesítmény (W) | 0,7 | 0,7 |
| CD-R felvétel 650 (Mb) | + | - |
| Burn CD-RW 700/650/550 (Mb) | + | - |
3.3. Következő generációs optikai meghajtók
Az új generációs meghajtókban, az úgynevezett fluoreszkáló lemezekben (FM lemezek) a "fotokromizmus" elvét alkalmazzák. Ez a jelenség a fotokróm részecskéket tartalmazó szerves anyagban nyilvánul meg, amelyek egy bizonyos hullámhosszú lézernyaláb fényében fluoreszkáló fényt bocsátanak ki. A fotokróm kezdetben nem rendelkezik fluoreszcens tulajdonságokkal. A felvételt nagy teljesítményű lézer hatására végzik azokon a területeken, ahol a fotokémiai reakció megindul, amelynek eredményeként a fluoreszcens tulajdonságok megjelennek. A lézerrel besugárzott területeken található fotokróm részecskék olvasásakor ismét alacsonyabb teljesítményű lézer gerjeszti őket, és fluoreszkálni kezd. Ezt a fényt a fotodetektor érzékeli, és "1" értéknek veszi. Az FM-lemez tulajdonsága tükröződik a meghajtó jellemzőiben:
Rétegzettség, átláthatóság és egységesség;
Alacsony jelveszteség több réteg áthaladásakor;
Az elemek fluoreszkáló fénye a lemez összes rétegén átlátszó;
Kevésbé érzékeny az olvasók különféle hátrányaira, mint a CD / DVD;
Bármely réteg fluoreszcenciája nem koherens, az interferencia, amely a CD / DVD technológiában jelen van, kizárt;
A fluoreszkáló technológia kompatibilis a CD- és DVD-adatátviteli formátumokkal minden rétegen.
Összehasonlító jellemzők 50 GB fluoreszkáló lemezt mutatunk be a lapon. 4.7.
Az asztalról. A 4.7. Ábra azt mutatja, hogy az FM lemez lehetővé teszi, hogy több adatot tároljon és használjon, mint a CD-ket vagy DVD-ket, és talán a közeljövőben az FM lemezek helyettesítik az egyéb optikai meghajtókat.
17. előadás: Mikroprocesszoros buszok: rendszerek és csereciklusok
A legfontosabb dolog, amit a mikroprocesszoros rendszerek fejlesztőjének tudnia kell, az ilyen rendszerek buszaira vonatkozó információcsere megszervezésének alapelvei. Ennek nélkül lehetetlen a rendszer hardverét kifejleszteni, és hardver nélkül egyetlen szoftver sem fog működni.
Az első mikroprocesszor megjelenése óta több mint 30 éve bizonyos csereszabályokat dolgoztak ki, amelyeket az új mikroprocesszorrendszerek fejlesztői követnek. Ezek a szabályok nem túl bonyolultak, de a sikeres munka érdekében ezeket meg kell ismerni és szigorúan be kell tartani. Amint a gyakorlat megmutatta, a buszcsere alapelvei sokkal fontosabbak, mint az egyes mikroprocesszorok tulajdonságai. A szabványos rendszer gerincei sokkal hosszabb ideig élnek, mint egy adott processzor. Az új processzorok fejlesztőit az autópálya jelenlegi szabványai vezérlik. Ráadásul néhány, teljesen eltérő processzoron alapuló rendszer ugyanazt a rendszer gerincét használja. Vagyis az autópálya a legfontosabb rendszert alkotó tényező a mikroprocesszoros rendszerekben.
Az információcsere a mikroprocesszoros rendszerekben az információcsere-ciklusokban zajlik. Az információcsere-ciklus alatt azt az időintervallumot értjük, amelynek során egy elemi csereműveletet hajtunk végre a buszon. Például egy adatkód továbbítása a processzorról a memóriára, vagy egy adatkód továbbítása egy I / O eszközről a processzorra. Ugyanazon cikluson belül több adatkód továbbítható, akár egész adatsort is, de ez kevésbé gyakori.
Az információcsere-ciklusok két fő típusra oszthatók:
· Írás (kimeneti) ciklus, amelyben a processzor információkat ír (kimeneteket);
· Olvasási (bemeneti) ciklus, amelyben a processzor információt olvas (beír).
Néhány mikroprocesszoros rendszerben van egy olvasási-módosítási-írási vagy bemeneti-szünet-kimeneti ciklus is. Ezekben a ciklusokban a processzor először leolvassa az információkat a memóriából vagy az I / O eszközről, majd valamilyen módon konvertálja és visszaírja ugyanarra a címre. Például egy processzor le tudja olvasni a kódot a memóriahelyről, növelheti azt egyével, és visszaírhatja ugyanarra a memóriahelyre. Az ilyen típusú ciklus megléte vagy hiánya a használt processzor jellemzőivel függ össze.
Különleges helyet foglalnak el a közvetlen memória-hozzáférési ciklusok (ha a rendszerben DAP-mód van biztosítva) és a megszakítási kérési és szolgáltatási ciklusok (ha a rendszerben zavarok vannak). Amikor a jövőben ilyen ciklusokról fogunk beszélni, ezt kifejezetten előírják.
Az információcserében részt vevő eszközök az egyes ciklusok során szigorúan meghatározott sorrendben vagy, amint mondják, az információcserére elfogadott protokollnak megfelelően továbbítják az információkat és a vezérlőjeleket egymásnak.
A csereciklus időtartama állandó vagy változó lehet, de mindig magában foglalja a rendszer órajelének több periódusát. Ez azt jelenti, hogy még az ideális esetben is a processzor által leolvasott információ gyakorisága és az információ rögzítésének gyakorisága többszöröse a rendszer órájának.
A parancskódok olvasása a rendszermemóriából szintén olvasási ciklusok segítségével történik. Ezért az egybuszos architektúra esetén az olvasási parancsok ciklusai és az adatok átvitelének (olvasásának és írásának) ciklusai váltakoznak a rendszerbuszon, de az adatcsere-protokollok változatlanok maradnak, függetlenül attól, hogy adatokat vagy parancsokat továbbítanak-e. Két buszos architektúra esetén a parancsok olvasására és az adatok írására vagy olvasására szolgáló ciklusok különféle buszokon vannak elkülönítve és egyszerre végrehajthatók.
A merevlemez-meghajtók (HDD, merevlemezek, merevlemezek - HDD) olyan eszközök, amelyeket az információk hosszú távú tárolására terveztek. Merevlemez-meghajtókként a merevlemez-meghajtókat, például a merevlemezeket, széles körben használják a PC-kben. A „Winchester” kifejezés az első 16 ktbyte merevlemez-modell (IBM, 1973) szlengneve, amelynek mindegyike 30-szeres 30 sávot tartalmazott, ami véletlenül egybeesett a híres Winchester-i vadászpuska 30/30 kaliberével. Ezekben a meghajtókban egy vagy több merevlemez alumíniumból vagy kerámia ötvözetekből készül, és ferrolakkkal bevonva, valamint a mágneses olvasófejek blokkjával együtt, légmentesen lezárt házba kerülnek. A tárcsák alatt van egy motor, amely biztosítja a tárcsák forgását, balra és jobbra egy forgó pozícionáló egy szeleppel, amely a mágneses fejek mozgását egy spirális ívben vezérli, és a kívánt hengerre felszerelhető. A merevlemezek kapacitása az ilyen hermetikus szerkezetekben a mágneses ellenállású fejek rendkívül szűk rögzítése miatt több tíz gigabájtot eléri; sebességük szintén nagyon magas: hozzáférési idő 5 ms-tól, átvitel (hozzáférési sebesség) 6 GB / s-ig. A mágneses ellenállású technológiák rendkívül magas felvételi sűrűséget biztosítanak, lehetővé téve, hogy 2-3 GB adatot helyezhessen el egy lemezen (lemezen). Az óriási mágneses ellenállású (GMR - óriási mágneses ellenállás) fejek megjelenése tovább növelte a felvételi sűrűséget - egy lemez lehetséges kapacitása 6,4 GB-ra nőtt.
A HDD-k nagyon változatosak. A korong átmérője leggyakrabban 89 hüvelyk. A leggyakoribb meghajtóház-magasság: 25 mm asztali számítógépeken, 41 mm szervereknél, 12 mm laptopoknál és másoknál. A külső lemez műsorszámai hosszabbak, mint a belső lemezek. Ezért a modern merevlemez-meghajtók a zónák rögzítésének módszerét használják. Ebben az esetben a teljes lemezterület több zónára van felosztva, és az adatok többet helyeznek el az ágazatok külső zónáiban, mint a belső részekben. Ez különösen lehetővé tette a merevlemez-meghajtók kapacitásának kb. 30% -kal történő növelését.
Az NMR megjelenése a fedél eltávolításával a 1. ábrán látható. .
Ábra. __. Merevlemez eltávolítva a fedél
Kétféle adatcsere-mód van a HDD és az OP között:
Programozott bemenet / kimenet (PIO - programozható bemenet-kimenet);
Közvetlen memóriahozzáférés (DMA - közvetlen memóriahozzáférés).
PIO - ebben az üzemmódban az adatokat a központi processzor részvételével továbbítják egy perifériás eszköz (merevlemez) és a RAM között. A leggyorsabb PIO 16,6 MB / s sebességgel rendelkezik. A PIO módot ritkán használják a modern számítógépekben, mivel a processzor nagy terheléssel rendelkezik.
DMA - ebben az üzemmódban a merevlemez közvetlenül kommunikál a RAM-mal a központi processzor részvétele nélkül, megszakítva a buszvezérlést. Átvitel - akár 66 MB.
Interfészekkel (perifériás buszokon) az SCSI nagyobb átviteli sebességet érhet el, 80 MB / s-ot, miközben akár 15 meghajtó is csatlakoztatható egy interfészvezérlőhöz. Az üvegszálas kommunikációs csatornákat használó technológia az SCSI merevlemez-meghajtók számára pedig 200 MB / s adatátvitelt és akár 256 eszköz csatlakoztatását teszi lehetővé (természetesen nem PC-ben, hanem nagy rendszerekben és lemezes tömbökben - RAID) használják.
A lemez adataihoz való hozzáférés ideje közvetlenül kapcsolódik a lemezek forgási sebességéhez. Az IDE interfész standard fordulatszámai 3600, 4500, 5400 és 7200 ford / perc; Az SCSI akár 10 000 és akár 12 000 ford / perc sebességet is használ. 10 000 ford / perc sebességgel az átlagos hozzáférési idő 5,5 ms. A processzor és a merevlemez-meghajtók közötti adatcsere sebességének gyorsítása érdekében a gyorsítótárat gyorsítótárba kell helyezni. A lemezek gyorsítótára ugyanolyan funkcióval rendelkezik, mint a főmemória gyorsítótára, vagyis nagysebességű pufferként szolgál a lemezen olvasott vagy beírt információk rövid távú tárolására. A gyorsítótár memória beépíthető a meghajtóba, vagy programozhatóan is létrehozható (például a Microsoft Smartdrive illesztőprogrammal) a RAM-ban. A lemez-gyorsítótár kapacitása általában 2 MB, a processzor gyorsítótár-adatátviteli sebessége pedig eléri a 100 MB / s-ot.
Annak érdekében, hogy felmenjek mágneses hordozó a lemez szerkezetét, beleértve a sávokat és az ágazatokat, fizikai vagy alacsony szintű formázásnak nevezett eljárást kell végrehajtani rajta. Ezen eljárás során a vezérlő szolgáltatási információkat ír az adathordozóra, amely meghatározza a lemezhengerek elrendezését szektorokra és számozza őket. Az alacsony szintű formázás a hibás szektorok megjelölését is lehetővé teszi, hogy megakadályozzák a hozzájuk való hozzáférést a lemez működése közben.
A PC-kben általában van egy, ritkábban több merevlemez-meghajtó. Szoftver szerint azonban egy fizikai lemezt fel lehet osztani több "logikai" lemezre; ezáltal több NMD-t szimulál egyetlen meghajtón.
A legtöbb modern meghajtónak saját gyorsítótára van, kapacitása 2–8 MB.
külsőHDD a hordozható kategóriába tartoznak.
Az utóbbi időben széles körben elterjedtek a hordozható meghajtók (ezeket külsőnek, mobilnak, cserélhetőnek is nevezik, és hordozható opcióik - zseb - Pocket HDD). A hordozható merevlemez-meghajtókat akár a billentyűzetről, akár az USB-buszon keresztül lehet táplálni (lehetséges opció a PS / 2 porton keresztül).
Hordozható merevlemezek nagyon változatos: a különféle esetekben a hagyományos merevlemezektől a gyorsan növekvő szilárdtestalapú meghajtókig. A forma tényezője gyakrabban - 2,5 hüvelyk, kapacitása 1-60 GB.
A CD-R, CD-RW, DVD-R, DVD-RW és DVD-RAM optikai meghajtók szintén lehetővé teszik nagy mennyiségű adat átvitelét egyik számítógépről a másikra. A média nagy mennyiségű adatátvitelt biztosít az egyik számítógépről a másikra. Ezenkívül a viszonylag nagy teljesítmény miatt ezek a meghajtók ugyanolyan célokra használhatók, mint a hagyományos helyhez kötött merevlemezek. Az ilyen eszközök felhasználhatók az információ biztonsági mentési feladatainak megoldására is.
Időnként cserélhető lemezes csomagokkal és Zip típusú merevlemezekké nevezik Bernoulli meghajtókat, mert ezekben a meghajtókban a mágneses fej és a hordozó közötti távolság minimalizálása és ellenőrzése érdekében - mágneses lemez - Bernoulli törvényét alkalmazzák: a test felületére nyomás, amelyet az ekkor folyó folyadék vagy gáz áramlása hoz létre, függ ezen áramlás sebességétől, és ezen sebesség növekedésével csökken. A mágneses fejek az elasztikus korongok felülete felett helyezkednek el: amikor a korongok nem mozognak, kissé leereszkednek és súlyuk hatására elmozdulnak a fejektől, és amikor a tárcsák a létrehozott vákuum miatt gyorsan forognak, a fejekhez majdnem egymáshoz közel vannak, de anélkül, hogy megérintenék őket. Ez biztosítja a fej mágneses fluxusának minimális eloszlását és lehetővé teszi a lemezre történő felvételi információ sűrűségének növelését.
