Conduce mai departe magnetic puternic Unitățile Winchester sunt proiectate pentru depozitare pe termen lung informații din computer. Hard disk-ul a primit numele HDD în 1973, când IBM a fabricat un pachet sigilat cu două discuri înlocuibile de 30 MB fiecare. Numerele 30/30 au fost asociate cu calibrul popularului pușcă Winchester 30/30 din Statele Unite. În 1983, computerele PC XT au început să fie echipate cu hard disk-uri neamovibile, cu o capacitate de 10 MB, cu un timp mediu de acces de 100 ms.
Și dacă putem, trebuie să pornim software-ul de recuperare de pe o unitate diferită de încercarea de a scana fișierul șters. Toate sunt căutate. fișiere ștersedin care putem cunoaște starea și dacă pot fi restaurate sau nu. Cu alte cuvinte, puteți configura manual un singur sistem, puteți crea o singură imagine a acestui sistem și apoi să o implementați pe toate celelalte computere, economisind timp și costuri. Interfață simplă de asistent - nu este necesară cunoașterea aprofundată a managementului computerului. Toate celelalte scrieri pe disc sunt memorate în cache până la crearea imaginii. Datele fișierului de imagine sunt, de asemenea, restaurate din timp, cu excepția partiției de sistem. Versiunea de pornire poate utiliza o interfață grafică de utilizator sau modul pseudo-grafic dacă placa grafică nu este acceptată. Rețineți: incremental înapoi hard disk-ul nu trebuie să fie prea mare. Suport de rețea în versiunea de boot. Lista extinsă a dispozitivelor acceptate în versiunea de boot. Fișierul de imagine poate fi montat ca un disc virtual numai de citire. Acest disc poate fi scanat și fișierele și folderele dvs. pot fi găsite și copiate. Restaurați fișierele și folderele individuale. Fișierele și folderele individuale pot fi restaurate în locul întregii unități, fie în timpul acțiunii de restaurare, fie dintr-un fișier imagine atașat la disc virtual. Separarea fișierelor de imagine. Imaginile de disc pot fi împărțite în mai multe fișiere pentru plasare pe un dispozitiv de stocare. Protecția imaginii. Fișierele cu imagini pe disc pot fi protejate prin parolă și conțin comentarii. Creați o nouă secțiune. Datele dintr-o imagine de disc pot fi recuperate în spațiul liber al oricărui loc de pe un hard disk. Mărimea partiției restaurate poate fi modificată. Înlocuire partiție. Datele dintr-o imagine de disc pot fi restaurate în alte partiții existente. Copiați de pe disc pe disc. Un disc poate fi copiat direct pe alt disc. Verificarea fișierelor de imagine. Puteți verifica dacă fișierele dvs. de imagine sunt bune înainte de a stoca sau restaura datele din ele. Program. Timpul de creare a unei imagini pe disc poate fi programat, iar procesul se poate rula în modul silențios. Scripturi pentru acțiuni frecvente sau liniștite. Puteți crea o imagine de disc sau volum de orice tip și de a restabili imaginea la o dinamică sau disc de bază. Când această imagine este restabilită, nu veți putea redimensiona sau alte caracteristici ale discului țintă.
- O creștere semnificativă a vitezei de citire a imaginilor comprimate.
- Motor mai rapid și mai fiabil de procesare a discului.
Unitate magnetică din aliaj de aluminiu sau plăci de sticlă cu un diametru de 3,5 sau 2,5 cu grosimea de 0,125 inci. Câteva straturi subțiri de materiale magnetice și nemagnetice sunt aplicate pe plăci prin sputtering, care sunt capabile să magnetizeze pe zone mici ale suprafeței. Plăcile sunt montate pe axa unui mic motor silențios al axului (D), care se rotește cu o viteză constantă (Fig. 4.3). Datorită restricțiilor privind dimensiunea și greutatea HDD utilizate în compoziție computer personal, numărul de plăci este limitat și în prezent nu depășește 12.
Aceasta este suma pe care o puteți cumpăra în Republica Cehă pentru un computer de joc extrem de puternic sau pentru o mașină nouă. Nu conțin părți mobile, ceea ce le face mult mai rapide împotriva unităților clasice. Acest lucru este cunoscut în practică la deschiderea fișierelor și la pornirea unui computer.
Design dublu față pentru funcționare continuă
Acest lucru nu crește zgomotul din interiorul dulapului, spre deosebire de hard disk-urile, care în unele cazuri este cea mai puternică componentă a unui computer. Cu toate acestea, pentru majoritatea laptopurilor, instalarea a două unități nu este posibilă. Acest lucru este important pentru a proteja datele de pe dispozitive individuale și scalabilitatea nevoilor de continuitate a afacerii.
Cel mai adesea, numărul de plăci este de la două la patru (capete de la 4 la 8), iar discurile exterioare au uneori o singură suprafață de lucru internă. De obicei, discurile au suprafețe de lucru inferioare și superioare. Un cap de citire / scriere (Г1, ..., Гn) este adus pe fiecare suprafață de lucru. Capetele sunt fabricate cu tehnologie cu film subțire și sunt cristale semiconductoare speciale cu un decalaj în formă de U orientat pe placă. Forma U este utilizată pentru a crea ridicare datorită mișcării aerului în timpul rotirii discurilor. Capul se ridică deasupra suprafeței cu un decalaj calculat în microni.
Lipsește modul de protecție
Așa cum se arată în figura de mai sus, metoda de conectare prin cablu folosită pentru conectarea modulelor de expansiune creează o configurație redundantă în secțiune transversală. Sistemul poate fi restabilit din modul lipsă în starea normală, iar datele vor fi salvate.
Densitate ridicată, performanță ridicată și scalabilitate ridicată
Această soluție oferă performanțe fără precedent de până la 48 Gbps pentru conectarea unui singur computer gazdă.
Implementare fiabilă imediat după conectare
Prietenie cu mediul și ușurință în gestionare. Puteți configura manual modul de somn profund pentru a începe automat după o perioadă de inactivitate. Acest lucru nu numai că economisește energie, dar extinde durata de viață. hard disk.Fig. 4.3. Schema HDD
În prezent, unitățile mai mari de 1 GB folosesc capete magnetoresistive (MR), care includ un cap cu film subțire (TF) pentru înregistrare și magnetoresistiv pentru lectură. TF-urile sunt micro-bobine de mai multe rotații pe o placă de circuit imprimat în miniatură. În interiorul bobinei este un miez format dintr-un aliaj de nichel și fier cu inducție ridicată. Golul din miez prin pulverizare este umplut cu aluminiu nemagnetic și este protejat de deteriorarea în timpul contactului cu discul. Pentru a preveni deteriorarea plăcilor de la particulele care intră în spațiul dintre cap și suprafața de lucru, discurile sunt plasate într-o incintă sigilată umplută cu gaz inert.
Se caracterizează prin fiabilitate, durabilitate și parametri stabili în funcționare continuă - este o alegere excelentă pentru implementarea sistemelor de supraveghere video. Are dimensiuni standard și poate funcționa la temperaturi relativ ridicate, astfel încât poate fi instalat în registre mari, unde funcționează mai multe discuri.
Lucrări eficiente în sistemele de monitorizare. Acesta a fost optimizat astfel încât să poată înregistra imagini de înaltă definiție de până la 32 de camere simultan - aceasta este o alegere excelentă pentru sistemele de supraveghere mici și mijlocii. Beneficii suplimentare pentru unități care îi îmbunătățesc capacitatea de utilizare.
Ușurința capului și micul decalaj dintre disc și cap (aproximativ 15 nm) fac posibilă magnetizarea piesei adânc în suprafața discului, asigurând fiabilitatea înregistrării / citirii și stocării informațiilor. A doua parte a capului MR este un cap de citire, care se bazează pe un rezistor de senzor care își schimbă rezistența în funcție de mărimea câmpului magnetic. Prin rezistor, curge un curent de măsurare constant, care se schimbă de la câmpul magnetic în momentele t sz când se deplasează de-a lungul șinei. Pentru a reduce interferențele din piesele adiacente, rezistența este ridicată deasupra șinei. Instalarea capetelor pornite dat i șina (un cilindru cu diametrul di pentru toate plăcile) este realizată de o bobină cu solenoid (K) care mișcă mânerul de antrenare (P), așa cum se arată în
Fig. 4.3. Pentru a muta capetele pe pista necesară, un sistem Ei este aplicat sistemului automat de urmărire (CS), care este comparat cu semnalul xprovenind dintr-un cap special (G) sau un contact de rezistență variabilă R. Dacă există o diferență în semnalele comparate, SU deplasează stocul (W) al solenoidului în direcția diametrului necesar di. Când alimentarea este oprită, hard disk-ul parchează automat cu un arc (P) care deplasează capetele în zona interioară a discului, de obicei la ultima piesă. Numărul de piese este determinat de tipul de unitate și pentru hard disk-uri numărul acestora este de câteva mii. Micul decalaj dintre cap și suprafața discului vă permite să obțineți o densitate mare de înregistrare radială și liniară (100 Gbit / mp) și să măriți capacitatea hard diskului la câteva zeci sau chiar sute de GB.
Acest lucru reduce la minimum numărul de cadre de imagine ilizibile sau complet pierdute. Această caracteristică este absolut esențială pentru sistemele de monitorizare. Este ușor să ne imaginăm o situație în care mai multe cadre cheie nu fac ca întreaga înregistrare să nu fie lizibilă. Un avantaj suplimentar al optimizării vitezei este reducerea zgomotului și absența vibrațiilor puternice, astfel încât discul să se uzeze mai încet și să reducă riscul de deteriorare. Colaborarea cu majoritatea registratorilor.
Prin urmare, ele pot fi instalate în orice registru care este inclus în oferta noastră. Vedeți cum arăta istoria hard disk-urilor hard disk-uri s-au schimbat de-a lungul anilor. De la dimensiuni uriașe la aparate mici. Putere scăzută până la mare.
Parametrii principali ai hard disk-ului sunt capacitatea (E), cursul de schimb (V CR) și timpul de acces la date (t cf.). Capacitatea oricărei unități este direct proporțională cu dimensiunea formelor - factor (mărime). Form - factor indică secțiunea compartimentului pentru hard disk. Dacă este egală cu 3,5 ′ 1, atunci aceasta corespunde cu 4 ′ 1 ′ 6 inch bay utilizat pentru un hard disk de 3,5². Cu cât este mai mare dimensiunea discurilor și numărul acestora din pachet, cu atât capacitatea este mai mare. Cu toate acestea, odată cu creșterea diametrului plăcilor pe diferite piese, viteza discului în raport cu capetele se schimbă semnificativ, timpul pentru mutarea capetelor de la pista internă la timpii de acces externi și medii crește. Acești parametri limitează fabricarea de discuri mai mari de 3,5. Prin urmare, o creștere a capacității de disc se întâmplă constant datorită creșterii TPI, BPI și a metodelor de codificare - decodare. În plus, creșterea densității de înregistrare vă permite să creșteți viteza de citire a datelor la aceeași viteză de rotație a discului. Astfel, Fujutsu în noul model 3.5 HDD a atins o densitate de 10,2 GB pe o placă de 3,5 cu capete MR și un canal PRML. Această companie produce HDD silențioase folosind rulmenți de frecare lichidă. Alte companii produc plăci cu o densitate de înregistrare de 20 GB sau mai mult pe placă.
Avea 80 de coloane cu un singur semn și deschideri dreptunghiulare. Este confecționat din carton dur subțire, cu o grosime de numai 0,18 mm. Stiva de două mii de cărți avea o grosime de 355 de milimetri. Computerul a citit sistemul de găuri perforate pe card, apoi a salvat datele pe hard disk. După o duzină de lecturi, cardul era atât de uzat, încât putea fi înlocuit.
Inventatorul cărții de perforare este Joseph Jacquard. L-a folosit pentru prima dată într-un nod de țesut pentru controlul debitului. Scopul era crearea unei țesături care se repetă. A fost creat pentru a înlocui mecanismul de stocare pe carduri perforate. Calculatorul a depășit multe din ceea ce știm astăzi. A ocupat întreaga cameră, iar munca lui a fost monitorizată constant de trei persoane.
Rata de schimb este caracterizată de doi parametri: rata de transfer între HDD și RAM și viteza de transfer între bufferul hard disk-ului și discul de suprafață V d. Rata de transfer între HDD și RAM este măsurată prin valoarea V ol (Mb / s) ca raport între tabloul transferat și timpul cheltuit pentru a-l trimite. Este determinat în principal de tipul de interfață.
Au existat 100 de căi concentrice pe fiecare parte și fiecare dintre ele conținea 500 de caractere alfanumerice. Prima stocare pe disc poate stoca 5 milioane de caractere. Timpul de citire a discului este mai mic de o secundă. Datele au fost înregistrate pe 40 de piese, iar întregul tambur avea o capacitate de 10.000 de caractere. În ani, sistemele de calcul au cântărit chiar și câteva tone. Echipamentele computerizate cântăreau sute de kilograme, iar hard disk-urile de această dimensiune corespundeau frigiderelor.
Creșterea capacității, reducerea dimensiunii
Avea avantajul de a ocupa un spațiu puțin mai mic decât o mașină de spălat. Departamentul de calculatoare, electronice și automatizări. Universitatea Ștefan cel Mare, Suceava, România. Progresele continue în acest domeniu în ultimii 55 de ani au fost determinate de trei factori importanți: o creștere a densității de stocare, o creștere a vitezei de prelucrare a datelor și o reducere a costurilor de producție. Pe baza acestor date, se observă că stocarea bitului de informații se bazează pe structuri de film subțire la nano-scală.
2.1. Moduri de transfer de date
Două moduri sunt utilizate pentru a transfera date între hard disk și memoria PC-ului:
Mod de intrare / ieșire a programului PIO;
Modul de acces direct DMA.
În modul PIO, informațiile din memoria tampon de memorie cache (Winchester RAM) a hard disk-ului sunt citite mai întâi de procesorul central și abia apoi scrise în memoria RAM principală. În funcție de lungimea ciclului de citire și de numărul de sectoare transferate pe un acces de disc, se disting modurile PIO0 (Mod PIO 0), PIO1, PIO2, PIO3, PIO4, PIO5. Caracteristicile modurilor PIO sunt prezentate în tabel. 4.3.
Pe lângă interesul pentru zona de densitate de înregistrare, este important să se concentreze pe rata de transfer de date pe hard disk-uri. Astfel, timpul de înregistrare a unui bit sau echivalentul timpului de inversare a magnetizării este mai mic de 1 ns. Diferența de rezistență de tranziție corespunde unei orientări stabile paralele și antiparalele, care vă permite să determinați starea binară a memoriei.
Electrozii ferromagnetici cu film subțire au dimensiuni nanometrice, iar timpul de comutare a magnetizării are valori în nanosecunde. În celulele cu memorie nanomagnetică, fluctuațiile termice pot duce la magnetizare la un alt minim de energie și, prin urmare, informațiile stocate se pierd.
În modul PIO, conținutul unui sector (512 octeți) este de obicei transferat pe acces HDD, iar în modul PIO 4, 16 (sau mai multe) sectoare sunt transferate. Acest lucru ajută la creșterea ratei de transfer de date de la 3,3 Mb în modul PIO 0 la 20 Mb / s în modul PIO 5 folosind interfețele IDE sau EIDE.
Cu toate acestea, modul PIO este folosit în mod tradițional într-o singură sarcină sisteme de operareah. În sistemele de operare cu sarcini multiple, acces direct la memorie RAM DMA. Intrarea / ieșirea datelor în acest mod se realizează în memoria RAM a PC-ului, ocolind MP. Schimbul are loc sub controlul controlorului HDD în pauzele dintre apelurile MP la RAM, care scade rata de schimb, dar eliberează MP-ul de operația de transfer de date între RAM și HDD. Pentru modurile DMA, se utilizează controlere speciale și drivere. Modurile DMA sunt împărțite în DMA cu un singur cuvânt 0,1,2 (Cuvânt unic) și DMA veros 33,100 (Multiword) în funcție de numărul de cuvinte transmise pe un ciclu de lucru cu magistrala de sistem. Caracteristicile metodelor timpurii pentru implementarea DMA sunt prezentate în tabel. 4.4.
Schema HDD schematică
Fenomenul indus de fluctuații termice, așa-numitul efect superparamagnetic, crește tot mai mult odată cu scăderea dimensiunii particulelor și reprezintă o limitare cheie în îmbunătățirea suplimentară a densității de stocare a hard disk-urilor și a dispozitivelor de stocare magnetică cu acces aleatoriu. Directorul de proiect a adus o contribuție semnificativă la caracterizarea primelor trei tehnologii alternative de înregistrare din câmpul critic și din timpul de schimbare. De asemenea, el a abordat mai multe probleme legate de proiectarea impulsurilor de câmp magnetic adecvate acestor înregistrări.
Pentru a asigura o performanță DMA mai mare, modul Ultra DMA / 33 a fost dezvoltat și implementat la început. Interfața Quantum Ultra ATA / 33 (Ultra DMA / 33 și ATA-33) oferă transfer de date în modul Multiword DMA la o viteză de 33 Mb / s. Spre deosebire de modul DMA 2, în modul Ultra АТА / 33 (Fig. 4.4.) Datele sunt transmise pe marginile conducătoare și final ale semnalului de ceas (TI). Aceasta vă permite să creșteți de 2 ori viteza de transmisie fără a crește frecvența de ceas a magistralei de sistem. Standardul Ultra DMA / 33 diferă de versiunile anterioare ale IDE nu numai în cursul de schimb. Pentru prima dată, utilizează un mecanism de detectare a erorilor folosind un cod de control ciclic.
Cu toate acestea, rezultatele au fost obținute prin neglijarea efectelor termice. Unul dintre obiectivele principale ale acestei propuneri este studierea stabilității termice a noilor metode de înregistrare și influența zgomotului termic, precum și a altor tipuri de zgomot asupra tehnologiilor alternative de înregistrare menționate mai sus.
Un caz special este reprezentat de o înregistrare termică, care încearcă să valorifice inversiunile cauzate de fluctuațiile termice, prin încălzirea locală a nano-scalei de interes. Pe lângă interesul pentru efectele negative ale zgomotului și vibrațiilor, se acordă o atenție deosebită efectelor de proiectare a zgomotului în sistemele de histereză. Deoarece zgomotul este un efect nedorit în sistemele liniare și în multe dispozitive electronice neliniare, beneficiile sale potențiale sunt destul de contrare intuiției, care mult timp ignorat de cercetători.
Odată cu apariția procesoarelor Pentium, controlerele EIDE oferă funcția Bus Master. Acest lucru se datorează faptului că în sistemele de operare multitasking, pentru a crește viteza de calcul, MP este eliberat de la intrarea / ieșirea datelor între RAM și HDD. Prin urmare, controlerele dispozitivelor externe (inclusiv EIDE) au început să fie echipate cu microprocesoare proprii de intrare / ieșire. În acest caz, MP emite o comandă controlerului EIDE, care îi spune de unde ar trebui să preia datele și în ce zonă de memorie ar trebui plasate. După ce a primit aceste instrucțiuni, controlerul preia controlul magistralei de sistem (PCI) și efectuează operațiuni la citirea datelor de pe dispozitivele de stocare a informațiilor (de exemplu, de pe un hard disk, CD-ROM, CD-R, CD-RW) direct în memoria RAM folosind canalul DMA. Cu toate acestea, câștigul performanței PC-ului atunci când se utilizează funcția Bus Master va fi semnificativ numai dacă mai multe aplicații funcționează simultan. Funcția Bus Master este acceptată de aproape toate chipset-urile moderne.
Acest fenomen este cunoscut în mod obișnuit ca rezonanță coerentă, când este indus numai de zgomot și rezonanță stocastică, când este prezent un semnal oscilator extern. În concluzie, analiza stocastică dezvoltată de acest proiect se va îndrepta către recunoașterea și rezonanța zgomotului indus în sistemele neliniare și menținerea condiții dure pentru a obține fenomene de rezonanță în dispozitivele și semiconductorii spintronici.
Al treilea domeniu de interes pentru proiectul nostru este analiza efectelor de zgomot și vibrații la dispozitivele cu semiconductor la nano-scală. Tendințele predominante în electronica cu siliciu sunt: \u200b\u200bo creștere a vitezei și a frecvenței de funcționare a componentelor analogice și digitale, o scădere a consumului curent în circuitele electronice și o creștere a funcționalității pe un singur cip de siliciu. Cu toate acestea, este bine cunoscut faptul că aceste dispozitive mici sunt foarte sensibile la vibrațiile dopajului aleatoriu prezente inevitabil datorită naturii aleatoare a implantării și difuziei ionilor, precum și vibrațiilor geometrice caracteristice de la un dispozitiv la altul.
|
|
|
|
|
Fig. 4.4. Principiul transferului de date în interfețele ATA și Ultra ATA / 33
Lectură 16: Interfețe dispozitive I / O
IDE.IDE (ATA), EIDE (Fast ATA, ATA-2, ATA-3) și SCSI au fost folosite de mult timp ca interfață a unui hard disk cu un bus de sistem de pe placa de sistem. Primele IDE Compaq și Western Digital integrate pe hard disk pentru computere ISA AT de 8/16 biți, numite IDE ATA și lansate în 1986, au fost standardizate în 1990 pentru a servi două hard disk-uri. Interfața IDE a câștigat rapid popularitate în rândul producătorilor și utilizatorilor de computere. În același timp, costul hard disk-ului a crescut ușor, iar hard disk-ul a început să se conecteze direct la slotul de pe placa de sistem, care este un slot trunchiat de bus ISA, sau la placa de adaptare. Anterior, controlorul HDD a fost integrat pe placa de adaptare și au fost localizate interfețe paralele și / sau seriale și un port de joc. În noile plăci de bază, toate aceste componente sunt integrate direct într-unul dintre chipset-urile VLSI. Cea mai importantă idee în crearea unui IDE este să asamblați principalele plăci de control în HDD în sine și să asigurați compatibilitatea cu orice placi de bază. Este proiectat pentru procesarea o singură dată a unei proceduri de intrare / ieșire a unui program în modurile PIO - 0, PIO - 1, PIO - 2. În formatul CHS, limita capacității HDD cu IDE este determinată de produs
Ё max \u003d C ´ H ´ S (cilindri x capete x sectoare)
Ё max \u003d 65536 ´ 16 ´ 255 ´ 512 (octeți) \u003d 139,9 GB. Cu toate acestea, standardul BIOS pentru placi de bază a acceptat cel mai recent doar E max \u003d C ´ H ´ S \u003d 1024 ´ 255 ´ 63 ´ 512 (octeți) \u003d 8,4 GB. Ținând cont de limitările comune ale IDE și BIOS la valorile C, H, S au limitat capacitatea maximă a HDD fără a corespunde software-ul egală cu
Ё max \u003d 1024 ´ 16 ´ 63 ´ 512 (octeți) \u003d 504 Mb.
Capacități HDD de 504 MB sunt deja în computer eu486 nu a fost suficient, deci ATE IDE a fost îmbunătățită. Noul standard EIDE vă permite să extindeți limita de capacitate maximă a HDD.
EIDE (Fast ATA) (denumirea comercială a Western Digital) PIO-3 și MultiWord DMA1 cu transmisie cu mai multe cuvinte în acces direct la memoria RAM. Îmbunătățirea Fast ATA2 acceptă modurile: PIO-4 și MultiWord DMA 2. Noul, cu BIOS modificat, standardul EIDE prin intermediul controlerului EIDE poate dubla / quadrupla numărul de capete cu o reducere proporțională a numărului de cilindri. Acest lucru vă permite să extindeți limita de capacitate maximă a HDD la 8,4 GB sau mai mult datorită implementării modului de adresă logică LBA atunci când FA< C, H, S > se traduce printr-o adresă logică pe 28 de biți< C *, H *, S * >. Cu toate acestea, atunci când utilizați FAT, există o problemă care limitează capacitatea discului. Acesta constă în faptul că, odată cu creșterea capacității de disc, dimensiunea minimă a clusterului (numărul de sectoare de schimb și cea mai mică capacitate de înregistrare) crește de la 8 KB (pentru hard disk-uri până la 504 MB) la 64 KB cu discuri de capacitate mare. Cu dimensiuni mici de fișiere, aceste grupuri nu sunt complet populate. Memoria este folosită ineficient.
Numărul de dispozitive conectate la EIDE poate ajunge la patru, inclusiv CD-ROM sau unități de bandă. Noile moduri EIDE permit 1 schimb de citire a datelor care conțin mai multe (2, 4, 8, 16 și mai multe) sectoare standard 512 - octeți (multiple) simultan. Iar noua interfață IDE (ATA - 3) acceptă standardul Ultra DMA și vă permite să creșteți viteza schimbului Ultra DMA de hard disk-uri cu RAM prin intermediul controlerului Ultra DMA de pe placa de sistem. În modul Ultra, viteza de schimb corespunde: 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. Noua interfață serială cu 4 fire Serial ATA-1.6 cu viteza de schimb (3 sau 6) Gb / s este dezvoltat pentru a crește în continuare viteza computerului și compatibilitatea cu interfața paralelă.
SCSI a fost proiectat pentru a crește viteza de schimb a dispozitivelor externe cu magistrala de sistem și numărul de conectate periferice pentru sisteme de operare multi-task și multi-user. Se conectează prin adaptorul principal la PCI și are un magistrala de date 8/16 biți. Dispozitivele sunt conectate la magistrala SCSI, care sunt setate pe ID \u003d 0, 1, ..., 7. Numerele ID permit dispozitivelor să facă schimb prin SD fără participarea parlamentarilor folosind formate și comenzi SCSI. Interfața SCSI acceptă Еmax \u003d 8,4 GB. Prin creșterea vitezei schimbului („rapid” - rapid) și lățimea busului de expansiune („wide” - multi-bit), acesta are următoarele modificări:
SCSI-1 - 8 biți / până la 5 Mb / s;
SCSI rapid (SCSI - 2) - 8 biți / până la 10 Mb / s;
Ultra SCSI - 8 biți / până la 20 Mb / s;
SCSI Fast Wide - 16 biți / până la 20 Mb / s;
SCSI Ultra Wide (SCSI - 3) - 16 biți / până la 40 Mb / s;
SCS Ultra 160 - 160 Mb / s;
SCS Ultra 320 - 320 Mb / s.
În aproape toate versiunile SCSI, este instalat un tampon de memorie cache cu mai multe segmente cu o capacitate de peste 512 KB pentru a servi simultan mai multor procese de I / O concurente. Interfața SCSI are mai multe avantaje față de interfața ATA:
Posibilitatea de a conecta până la 27 de dispozitive (de exemplu, Ultra SCSI-III);
Posibilitatea de a conecta dispozitive interne și externe;
Discurile hard disk-urilor SCSI se rotesc cu o viteză crescută de 7200, 10000 sau 15 000 rpm, iar timpul de acces la acestea este mai mic de 5 - 7 ms;
Cablul SCSI cu 50 de nuclee poate avea o lungime de până la 6 metri.
Având în compoziție un echipament mai bun, SCSI este de 1,5 ori mai scump decât ATA și este cel mai des utilizat în servere.
2.3. Interlit
În hard disk-urile moderne, parametrul de interliniere (numărul de rotații de disc pentru citirea întregii piese), sau cum este denumit și factorul Interleave (Fig. 4.5), nu afectează în mod semnificativ viteza schimbului, dacă există o memorie tampon de memorie cache suficientă. Cu toate acestea, luarea în considerare a acestui parametru ne permite să descriem principiul schimbului de sectoare de disc cu un tampon de memorie cache. Când discul se rotește, capul citește sectorul de 512 octeți și trimite date în registrul de memorie tampon al controlerului, de unde datele sunt transferate către procesor. Discul continuă să se rotească, capul citit se mută în următorul sector, dar controlerul, cu un tampon de memorie cache limitat, este încă ocupat să facă schimb de date cu procesorul. Prin urmare, pentru a citi următorul sector când este eliberat controlerul, capul trebuie să aștepte o revoluție completă a discului sau să sară o parte din sectoare. Când citiți întregul cluster, care se află în sectoarele învecinate, sectoarele sunt citite la rând, fără întârziere. Dacă capacitatea tamponului este mică și este necesar să transferați date în memoria RAM, atunci o parte din sectoare este omisă până la eliberarea tamponului. Deci, în modul 3: 1 (Fig. 4.5, b) două sectoare sunt omise.
Fig. 4.5. Alocarea clusterului în modul schimb 1: 1 și 3: 1
Discurile de versiuni anterioare sunt organizate astfel încât sectoarele fișierului de date să nu fie localizate pe pista discului una după alta, ci într-o ordine diferită, ținând cont de interlinierea și capacitatea de a face schimb cu MP cu rotația HDD. Mai mult decât atât, atunci când poziționați capul, regulatorul are suficient timp pentru a transmite informații fără rotirea inutilă a discului. Când controlerul este eliberat, se referă la sectorul corespunzător.
Controlerele moderne funcționează pe un principiu diferit: pentru a organiza o lectură continuă a sectoarelor, datele sunt citite din mai multe sectoare („cu suspiciune” de necesitatea lor) și stocate într-un tampon de memorie cache, de unde pot fi preluate ulterior. Avantajul acestei metode este că regulatorul este plasat într-o unitate în care mecanica și electronica funcționează optim.
Viteza transferului de date V d între bufferul Winchester și suprafața discului, pe lângă timpul de căutare a piesei dorite t cp, este afectată în mod semnificativ de: viteza de rotație a plăcilor V în; numărul de sectoare fizice S pe pistă; metoda alternării lor (interlive); dimensiunea tamponului cache; tipul de date (secvențial, fragmentat) și modul de schimb. Prin urmare, schimbul de viteză V d între tamponul Winchester și suprafața discului din cele mai bune modele nu depășește de obicei 10 Mb / s. Dacă pista este deja poziționată, atunci cursul de schimb este determinat în principal de două valori: timpul de căutare a sectorului (egal cu jumătate din perioada de rotație a plăcii T) și viteza de citire a sectorului. Având în vedere aceste valori, Vd este determinat aproximativ de formula:
V d \u003d 0,5 ´ S ´ 512 / (T ´ I) (Kb / s),
unde S este numărul de sectoare fizice (S \u003d 80 - 160 și depinde de numărul piesei);
T \u003d 1 / V în - perioada de rotație (la V în \u003d 7.200 rpm T »8 ms);
I - interval, numărul de rotații ale discului pentru a citi întreaga piesă (pentru cele mai bune unități de hard disk I \u003d 1).
Înlocuind cei mai buni parametri de disc, obținem V d »160 ´ 0,5 ´ 512/8 ´ 1024 \u003d 5 Mb / s. Atunci când se ține cont de timpul de căutare pentru pista t c dorită, rata de schimb între tamponul de memorie cache al Winchester și suprafața discului V d va fi mai mică și va fi determinată de modul de umplere a plăcilor. Plăcile pot fi umplute secvențial (mai întâi un disc, apoi altul etc.) sau în modul de umplere a pieselor, atunci când toate piesele cele mai exterioare ale tuturor plăcilor sunt umplute mai întâi, apoi înregistrarea este mutată spre centru. Modul de umplere a pieselor este mai frecvent și, prin urmare, HDD-urile neumplute sunt mai rapide decât cele umplute, deoarece informațiile de pe piesele interne sunt citite mai lent, iar numărul de sectoare de pe piese nu este același - pe cilindrii interni sunt mai puțini decât pe cilindrii externi.
2.4. Caracteristici HDD
Bloc tipic - circuit de control HDD situat pe placă de circuit imprimat Winchester este prezentat în Fig. 4.6. Orice hard disk IDE sau SCSI are un pachet de discuri magnetice, un bloc de capete magnetorezistente, un sistem de poziționare, un canal de citire pentru scriere, un separator de date și un microcontroller. Separatorul de date extrage impulsuri de sincronizare și date din semnalul de intrare pentru a fi citite. Microcontrolerul recunoaște câmpurile de identificare și datele sectorului prin etichete de adrese speciale. Câmpul identificator conține informații codate despre adresa sectorului< C, H, S >. MP stabilește poziționarea corectă a capetelor și efectuează operațiuni de micro-scriere / citire după cum urmează.
Sistem digital HDD UM primește comenzi de la busul de sistem de la procesorul central prin microcontroler pentru schimbul de discuri cu magistrala SCSI și include un buffer sectorial pentru stocarea temporară a datelor implicate în schimb. Unitatea MP UU primește adresa logică care vine de la magistrala de sistem< C *, H *, S * >o transformă într-o adresă fizică< С, H, S >și, prin MP și controler pentru controlul motorului și al acționării capetelor, poziționați cilindrul C. C. De ce este valoarea care determină locul< C > cilindru pe placa Ei, comparativ cu semnalul de poziție al mânerului de antrenare x (vezi fig. 4.3). Dacă există o diferență non-zero Ei - x un semnal ajunge de la sistemul de control, care amplifică și excită curentul din solenoid K, deplasând unitatea de cap mai adânc sau spre marginea discului, în funcție de semnul valorii nepotrivite.
În mișcare, butonul de acționare reduce valoarea Ei - x la zero și HDD MP prin poziția markerului (prin codul câmpului de identificare) conectează capul necesar la sector< S > și un canal de scriere / citire care include un codificator pentru înregistrare sau un detector de impulsuri și un decodificator (DC) în modul citire.
Fig. 4.6. Schema de management HDD
Caracteristicile unor hard disk-uri de 3,5 inch sunt prezentate în tabel. 4.5. Tabelul arată că viteza de rotație V în discuri a crescut. În hard disk-urile vechi, era egal cu 3.600 rpm, acum este cel mai adesea egal cu 7.200 rpm. Numai în HDD-urile scumpe cu interfață SCSI este egal cu 15.000 rpm. Viteza mare de rotație a discului (7.200 rpm) și mișcarea capetelor microscopice fac posibilă obținerea unui timp mediu de acces la informații de aproximativ 8 ms în cele mai bune proiectări HDD. Timpul de căutare a piesei dorite depinde de poziția inițială a capului și este cel mai scurt dacă capul se află pe o pistă adiacentă (track to track căutați) t cd. Valoarea t cd pentru cele mai bune hard disk-uri este de la 1 la 3 ms.
Dacă căutarea este efectuată la întâmplare cu o tranziție la fel de probabilă la orice piesă, putem vorbi despre timpul mediu de acces (căutare medie) t cf. Capacitatea noilor HDD-uri a crescut semnificativ până la 20 GB sau mai mult. Toate HDD-urile sunt echipate cu un tampon de memorie cache cu o capacitate de 2 MB și de multe ori 8 MB pentru a accelera accesul la date. Pentru a îmbunătăți fiabilitatea HDD, S.M.A.R.T. și metode speciale de detectare și corectare a erorilor.
| Tabelul 4.5 Caracteristici HDD | |||||
| Model de firmă | E disc / capete, GB | Vв, rpm | Memorie tampon Cache, Mb | t cf. ms | interfață |
| 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 | SCSI Ultra 160 | |
| 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 |
Tehnologie S.M.A.R.T. a fost dezvoltat cu participarea celor mai mari producători de hard disk-uri. Pentru a analiza fiabilitatea unui hard disk, sunt utilizate două grupuri de parametri: parametrii de îmbătrânire naturală a discului și parametrii actuali.
Parametrii primului grup includ:
Numărul de rotații ale motorului în timpul funcționării;
Numărul de mișcări ale capetelor de citire / scriere în timpul funcționării.
Parametrii celui de-al doilea grup includ, de exemplu, următorii:
Distanța dintre capul de citire / scriere și suprafața de lucru;
Viteza schimbului de date între discuri și cache-ul hard disk-ului;
Numărul sectoarelor rele alocate;
Viteza de căutare a datelor pe disc.
Toate informațiile S.M.A.R.T. înregistrate pe piese speciale. Există trei versiuni (I, II, III) ale tehnologiei S.M.A.R.T. În S.M.A.R.T. Predicția de eroare III este efectuată, scanarea suprafeței este efectuată și pe lângă I, II versiuni anterioare identifică și restabilește sectoarele cu probleme. BIOS-ul permite utilizatorului să controleze S.M.A.R.T. odată cu emiterea de mesaje despre starea HDD. În acest caz, durata medie a hard disk-ului MTBF între eșecuri, ca timp mediu statistic între eșecuri, este de 500 de mii de ore (la 40 - 50 mii de cicluri on / off), ceea ce este un ordin de magnitudine mai mare decât celelalte componente ale computerului.
IBM, Fujitsu, Quantum și alte companii din HDD folosesc pachete de sticlă și siliciu în loc de aluminiu pentru a crește densitatea și fiabilitatea înregistrării datorită rigidității și purității lor mai mari. De asemenea, ajută la reducerea greutății lor. De asemenea, multe companii, precum IBM, se străduiesc să reducă dimensiunile plăcilor (cu cât este mai mică placa, cu atât mai puțin vibrații) introducând noi standarde de 27 de milimetri. Prognozele companiei: o creștere a densității de înregistrare a informațiilor va ajunge în curând la 300 Gbps pe metru pătrat. inch. Căutarea unei alternative la discurile magnetice continuă. Printre aceste inovații se numără filmele magnetice organice și structurile acoperite cu celule. Producătorii consideră că noile tehnologii vor înlocui mediile magnetice.
Principalele dezavantaje ale discurilor magnetice sunt: \u200b\u200bîmbătrânirea materialelor de substrat, limitarea duratei de viață la 5 ani; pierderea de date din expunerea la câmpuri electromagnetice aleatorii; demagnetizare în timpul depozitării; sensibilitate la șoc și agitare.
Lectură 17: Unități optice
În 1972, Phllips a demonstrat sistemul Video Long Play. A folosit principiul notch pentru înregistrarea datelor. A fost începutul dezvoltării tehnologiei CD și ulterior DVD. Primul CD-ROM cu disc optic standard, care include un sistem de înregistrare a datelor digitale arbitrare pe un CD, a fost dezvoltat în 1984 de Philips și Sony.
CD-ROM-ul masiv al CD-ROM este disponibil din 1988 ca dispozitiv de stocare a informațiilor cu o capacitate de 650 MB. Aceste informații corespund aproximativ 330.000 de pagini de text sau 74 de minute de sunet de înaltă calitate. În prezent, există mai multe standarde pentru CD-ROM - acestea sunt AAD, DDD, ADD. Literele acestei abrevieri reflectă formele semnalului audio utilizate pentru crearea discului: prima - în timpul înregistrării inițiale, a doua - în timpul procesării și amestecării, a treia - semnalul principal final din care este format discul. „A” înseamnă forma analogică, „D” înseamnă Digital. Semnalul principal pentru un CD există întotdeauna numai în formă digitală, deci a treia literă a prescurtării este întotdeauna „D”. La înregistrarea și procesarea semnalului în formă analogică, se păstrează armonice mai mari, dar nivelul de zgomot crește. Când sunt procesate digital, armoniile superioare sunt tăiate forțat la jumătate din frecvența de eșantionare.
Discurile compacte CD-ROM sunt realizate cu o grosime de 1,2 mm cu un diametru extern de 12 cm, cu o gaură internă de 15 mm dintr-un material polimeric, care este acoperit pe partea inferioară cu o peliculă din aliaj de aluminiu (Fig. 4.7.). Acest film este un purtător de informații, care după înregistrare este protejat de un strat suplimentar de lac. Stratul superior este nefuncțional și li se aplică etichete și inscripții.
Fig. 4.7. Stratul de informații pe CD-ROM
Fabricarea discurilor are loc în mai multe etape, inclusiv:
Înregistrare prin arderea unui fascicul laser de lovituri ("serif", groapă) timp de mai mult de 1,5 ore pe un disc principal;
Primirea copiilor de matrice metalice dure de pe discul principal;
Realizarea copiilor discurilor de lucru prin imprimarea (ștampilarea) cu matrice.
Ca urmare a amprentei, o suprafață spirală de 0,6 μm lățime, cu o distanță între virajele de 1,6 μm cu caneluri sub formă de liniuță de 0,12 μm cu TPI \u003d 16 000 rămâne pe suprafața discului. Lungimea spiralei ajunge la 5 km. Principiul de funcționare al unității CD-ROM poate fi simplificat prin utilizarea fig. 4.8. Discul este rotit de motor (D1), al cărui sistem de control asigură o viteză constantă de mișcare a pistei în raport cu cititorul pe orice bobină internă sau externă a spiralei. În același timp, viteza de citire a datelor pentru generarea sunetului este strict constantă și egală cu 75 blocuri pe secundă (150 Kb / s).
Fiecare bloc conține 2.352 octeți. Dintre acestea, 2.048 sunt utile și 288 sunt de control care sunt utilizate pentru recuperarea datelor („defecțiuni” din cauza zgârieturilor, a gunoiului) cu o lungime de până la 1.000 de biți, 16 pentru sincronizare. Biții de control vă permit să evitați erorile cu o probabilitate de 10-25. Motorul de poziție (D2) este proiectat pentru a muta o căruță mobilă (PC) cu o oglindă și o lentilă de focalizare la rotirea dorită a traseului spiralat, conform instrucțiunilor microprocesorului încorporat.
Fig. 4.8. Cum funcționează o unitate CD-ROM
Un laser semiconductor (PPL) emite un fascicul infraroșu cu o lungime de undă de 4 ori adâncimea cursei. Acest fascicul trece printr-o prismă de separare (RP), reflectată din oglindă (3). Apoi, prin lentila de focalizare (PL1), este direcționată cu precizie spre pistă și reflectată din ea cu intensități diferite în funcție de cursa sau platoul. Întrucât diametrul punctului de lumină format pe șină de fasciculul laser este mai mare decât dimensiunea cursei, interferența de amortizare apare între undele reflectate, în timp ce fasciculul este reflectat din partea de jos a cursei și suprafața principală, intensitatea fasciculului reflectat scade. În absența unui accident vascular cerebral, punctul luminos este reflectat în mod egal, interferența nu apare, intensitatea fasciculului reflectat este păstrată. Fasciculul reflectat de pe pistă este sesizat printr-un obiectiv de focalizare (PL1) și, prin RP și o lentilă de focalizare (PL2), este sesizat de un fotosensor (PD), care transformă semnalele optice în cele electrice. Semnalul electric preluat de la PD la vizualizarea cursei în CD este luat ca o unitate logică. Semnalele electrice sunt apoi transmise la placa de sunet sau la RAM. Când sunt transferate pe o placă de sunet (placă), secvențele digitale sunt convertite în semnale analogice, amplificate și pot fi ascultate prin căști sau difuzoare.
Dacă semnalele de pe disc sunt tablouri de date digitale pentru computer, atunci ele sunt convertite în cod binar paralel de către microprocesorul încorporat, care le poate transfera apoi pe segmentele computerului RAM. Spre deosebire de înregistrările sonore transferate pe placa de sunet în mod sincron, datele digitale de pe un CD pot fi citite în memoria RAM cu o viteză crescută de 4, 6, 8, 10. O unitate și un CD-ROM având astfel de viteze se numesc 4-10 viteze. Citesc datele și le transferă în magistrala sistemului cu o viteză de 600, 900, 1200, 1500 Kb / s și au cel mai bun timp mediu de acces la blocuri de disc de aproximativ 100 ms. La viteze peste 5.000-6.000 rpm, citirea fiabilă devine aproape imposibilă, de aceea, cele mai noi modele de CD-ROM cu 12 viteze și când citirea datelor funcționează în modul CAV (viteză unghiulară constantă), rotind discul cu cea mai mare viteză posibilă. În acest mod, viteza de intrare a datelor de pe disc variază în funcție de poziția capului, crescând de la început până la sfârșitul discului. Viteza specificată în pașaport (de exemplu, 24x) se realizează numai pe părțile exterioare ale discului, iar pe interior scade la aproximativ 1200-1500 Kb / s. În unitățile cu viteze de 20 și 24, viteza depinde de locul de citire a informațiilor de pe CD, iar viteza medie a acestora corespunde cu aproximativ x14 cu suport pentru modul PIO-4 al BIOS.
3.1. Unități optice reinscriptibile
Pe lângă CD-ROM, standardele CD-R (Înregistrabile - înregistrabile) și CD-RW (ReWritable - rescriptibile) găsesc o aplicație mai largă. Pentru înregistrarea unică a CD-R, sunt utilizate așa-numitele "discuri", care sunt un CD obișnuit, în care stratul reflector este realizat în principal din film de aur sau argint. Între aceasta și baza policarbonatului există un strat de înregistrare a materialului organic (colorant), care se întunecă la încălzire. În timpul procesului de înregistrare, fasciculul laser încălzește punctele selectate ale stratului, care se întunecă și încetează să transmită lumina stratului reflector, formând zone similare cu „seriferele”.
Discurile rescriptibile CD-RW au o structură de șapte straturi care diferă de discuri CD-Rcare conțin cinci straturi, așa cum se arată în fig. 4.9. CD-RW folosește un strat intermediar de metal-plastic, care își schimbă starea de fază de la amorf la cristalin și invers, sub influența unui fascicul. Drept urmare, transparența stratului se modifică. Fixarea schimbărilor de stare are loc datorită faptului că materialul stratului de înregistrare, atunci când este încălzit peste temperatura critică, trece în starea amorfă și rămâne în el după răcire, iar atunci când este încălzit la o temperatură cu mult sub temperatura critică, restabilește starea cristalină. Astfel de discuri pot rezista la mii până la zeci de mii de cicluri de rescriere. Cu toate acestea, reflectivitatea lor este semnificativ mai mică decât CD-urile single, ceea ce le face dificil de citit în unitățile convenționale. Pentru a citi CD-RW, este necesară o unitate cu control automat de câștig al fotodetectorului (Auto Gain Control), deși unele unități CD-ROM convenționale și playerele casnice le pot citi la egalitate acționări obișnuite. Capacitatea unității de a citi CD-RW se numește Multiread.
Un disc rescriptibil poate avea aceeași structură și sistem de fișiere ca un CD-R, sau pe acesta poate fi organizat unul special sistem de fișiere UDF, care vă permite să creați și să distrugeți fișiere individuale pe disc.
|
Figura 4.9. Structura de înregistrare CD-R și CD-RW
3.2. Disc universal digital
Standardul pentru DVD a fost dezvoltat în 1995 în comun de mai multe companii (Hitachi, JVC, Philips etc.). Pe discurile DVD-ROM puteți înregistra nu numai videoclipuri, dar și audio și orice alte date, astfel încât este mai des utilizat ca un disc digital universal (versatil). Principala diferență între DVD-uri și CD-uri este diferența de cantitate de informații. Capacitatea DVD este crescută în mai multe moduri:
În primul rând, un laser cu o lungime de undă mai scurtă este utilizat pentru a citi DVD-uri decât pentru a citi CD-uri, ceea ce a crescut semnificativ densitatea de înregistrare;
În al doilea rând, standardul prevede discuri cu două straturi pentru care datele sunt înregistrate pe o parte în două straturi. În acest caz, un strat este translucid, ceea ce permite citirea prin primul strat.
Odată cu creșterea densității de înregistrare și o scădere a lungimii de undă a laserului de citire, cerința pentru grosimea stratului protector de plastic s-a schimbat; pentru DVD-ROM-urile sunt de doar 0,6 mm, în contrast cu 1,2 mm utilizate în CD-ROM-urile. Cu toate acestea, pentru a păstra dimensiunile obișnuite ale discului și pentru a evita fragilitatea excesivă a unităților DVD-ROM, acestea sunt umplute cu plastic pe ambele părți, astfel încât grosimea finală a discului este aceeași de 1,2 mm. Acest lucru a făcut posibilă înregistrarea datelor de pe ambele părți ale DVD-urilor și astfel dublarea capacității acestora. Principalele tipuri Discuri DVD urmatoarele:
DVD-5 (4,7 GB) cu înregistrare de date într-un strat pe o parte;
DVD-9 (8,5 GB) cu înregistrare de date în două straturi pe o parte;
DVD-10 (9,4 GB) cu înregistrare de date pe două părți pe un singur strat;
DVD-14 (13,24 GB) cu înregistrare de date în două straturi pe o parte, un strat pe celălalt;
DVD-18 (17 GB) cu înregistrare de date pe două părți în două straturi.
Caracteristicile discurilor optice Samsung sunt prezentate în tabel. 4.6.
Întrucât un DVD-ROM este adesea folosit pentru a transfera grafică, multimedia și vizionare de videoclipuri, pentru reproducerea de înaltă calitate a imaginilor (720x576 pixeli cu o adâncime de culoare de 24 de biți, în standardul PAL European) este necesară o viteză de transfer de date de 30 Mb / s, iar pentru a viziona un film aveți nevoie de o capacitate de disc de aproximativ 100 GB Pentru a reduce cerințele pentru rata de transfer de date (V ol) și pentru a crește cantitatea de date, se folosește algoritmul de compresie MPEG-2. Acest lucru vă permite să reduceți rata de date la 3 - 4 Mb / s. Când este comprimat, acesta este șters pentru a reduce până la 97% din informațiile redundante, fără a afecta practic calitatea imaginii. Pentru a recupera datele citite de pe un DVD-ROM, informațiile trebuie decodate, adică. Recuperați informațiile redundante șterse în timpul compresiei. Acest lucru se poate face fie programatic, fără utilizarea hardware-ului specializat, fie folosind un decodificator DVD hardware.
Pentru DVD-ROM-uri, precum și pentru CD-ROM-uri, există formate de rescriere - acestea sunt DVD-RAM și DVD + RW cu o capacitate de până la 2,6 GB și respectiv 3 GB, dar ambele formate sunt incompatibile între ele. Principiul dublării este același cu cel al tehnologiei CD, dar înregistrarea se face în straturi, iar densitatea de pe disc este mai mare.
În prezent, mai multe interfețe sunt utilizate pentru unitățile CD și DVD, acestea sunt EIDE, ATAPI, SCSI, precum și USB.
| Tabelul 4.6 Caracteristicile unităților optice | ||
| parametrii | CD-RW (SW-208) | DVD-ROM (SD-612) |
| Viteza de scriere CD (Kb / s) | 1200 (8x) | - |
| Viteza de rescriere a CD-ului (Kb / s) | 600 (4x) | - |
| Viteza de citire CD (Kb / s) | 4800 (32x) | 6000 (40x) |
| Viteza de citire DVD (Kb / s) | - | 16200 (12x) |
| interfață | EIDE | EIDE |
| Dimensiunea tamponului (kb) | ||
| Putere de ieșire audio (W) | 0,7 | 0,7 |
| CD-R Înregistrare 650 (Mb) | + | - |
| Burn CD-RW 700/650/550 (Mb) | + | - |
3.3. Unități optice de generație următoare
În noua generație de unități, așa-numitele discuri fluorescente (discuri FM), se folosește principiul „fotocromismului”. Acest fenomen se manifestă în materialul organic care conține particule fotocromice, care sub influența unui fascicul laser de o anumită lungime de undă emit o strălucire fluorescentă. Inițial, fotocromul nu are proprietăți fluorescente. Înregistrarea se realizează sub influența unui laser de mare putere în zonele în care este inițiată reacția fotochimică, în urma căreia încep să apară proprietățile fluorescente. Când citesc particule fotocromice în zone iradiate cu un laser, ele sunt din nou încântate de un laser cu putere mai mică și încep să fluoresce. Această strălucire este detectată de fotodetector și este luată ca valoare "1". Caracteristica discului FM se reflectă în caracteristicile unității:
Strat, transparență și uniformitate;
Pierdere de semnal scăzută la trecerea prin mai multe straturi;
Strălucirea fluorescentă a elementelor este „transparentă” pentru toate straturile discului;
Sensibilitate mai mică decât CD / DVD la diverse dezavantaje ale cititorilor;
Fluorescența din orice strat nu este coerentă, interferențele, care sunt prezente în tehnologiile CD / DVD, sunt excluse;
Tehnologia fluorescentă este compatibilă cu formatele de distribuire a datelor CD și DVD pe fiecare strat.
Caracteristici comparative 50 GB ale unui disc fluorescent sunt prezentate în filă. 4.7.
De la masă. Figura 4.7 arată că discul FM vă permite să stocați și să utilizați mai multe date decât CD-urile sau DVD-urile și, poate, în viitorul apropiat, discurile FM vor înlocui alte unități optice.
Lectură 17: autobuze cu microprocesor: sisteme și cicluri de schimb
Cel mai important lucru pe care ar trebui să îl cunoască un dezvoltator de sisteme de microprocesoare este principiile organizării schimbului de informații pe autobuzele acestor sisteme. Fără aceasta, este imposibil să dezvolți hardware-ul sistemului și, fără hardware, niciun software nu va funcționa.
De mai bine de 30 de ani de la apariția primelor microprocesoare, au fost elaborate anumite reguli de schimb, care sunt urmate de dezvoltatorii de noi sisteme de microprocesoare. Aceste reguli nu sunt prea complicate, dar este necesar să le cunoaștem și să le respectăm cu strictețe pentru o muncă de succes. După cum a arătat practica, principiile schimbului de autobuze sunt mult mai importante decât caracteristicile microprocesoarelor specifice. Backbones-ul standard al sistemului trăiesc mult mai mult decât un anumit procesor. Dezvoltatorii de noi procesoare sunt ghidați de standardele existente pe autostradă. Mai mult, unele sisteme bazate pe procesoare complet diferite folosesc aceeași coloană vertebrală a sistemului. Adică autostrada este cel mai important factor de formare a sistemului în sistemele cu microprocesor.
Schimbul de informații în sistemele de microprocesoare are loc în ciclurile de schimb de informații. Un ciclu de schimb de informații este înțeles ca un interval de timp în care se realizează o operație elementară de schimb în magistrala. De exemplu, redirecționarea unui cod de date de la un procesor în memorie sau redirecționarea unui cod de date de la un dispozitiv de intrare / ieșire la un procesor. În cadrul aceluiași ciclu, pot fi transmise mai multe coduri de date, chiar și un întreg tablou de date, dar acest lucru este mai puțin obișnuit.
Ciclurile de schimb de informații se împart în două tipuri principale:
· Un ciclu de înregistrare (ieșire) în care procesorul scrie informații (ieșiri);
· Un ciclu de citire (de intrare) în care procesorul citește (introduce) informații.
În unele sisteme de microprocesoare, există și un ciclu de citire-modificare-scriere sau intrare-pauză-ieșire. În aceste cicluri, procesorul citește mai întâi informația din memorie sau dispozitivul I / O, apoi o transformă cumva și o scrie înapoi la aceeași adresă. De exemplu, un procesor poate citi codul dintr-o locație de memorie, îl poate crește cu unul și îl poate scrie înapoi în aceeași locație de memorie. Prezența sau absența acestui tip de ciclu este asociată cu caracteristicile procesorului utilizat.
Un loc special îl ocupă ciclurile de acces direct la memorie (dacă modul DAP este prevăzut în sistem) și întrerupe ciclurile de cerere și furnizare (dacă există întreruperi în sistem). Când în viitor vom vorbi despre astfel de cicluri, acest lucru va fi specificat în mod specific.
Pe parcursul fiecărui ciclu, dispozitivele implicate în schimbul de informații își transmit informații și semnale de control reciproc într-o ordine strict stabilită sau, așa cum se spune, în conformitate cu protocolul de schimb de informații adoptat.
Durata ciclului de schimb poate fi constantă sau variabilă, dar include întotdeauna mai multe perioade ale semnalului de ceas al sistemului. Adică, chiar și în cazul ideal, frecvența de citire a informațiilor de către procesor și frecvența de înregistrare a informațiilor sunt de câteva ori mai mici decât frecvența de ceas a sistemului.
Citirea codurilor de comandă din memoria sistemului se face de asemenea folosind cicluri de citire. Prin urmare, în cazul unei arhitecturi cu un singur autobuz, ciclurile comenzilor de citire și ciclurile de transfer (citire și scriere) a datelor alternează pe magistrala de sistem, dar protocoalele de schimb rămân neschimbate, indiferent dacă datele sau comenzile sunt transmise. În cazul unei arhitecturi cu două autobuze, ciclurile pentru citirea comenzilor și scrierea sau citirea datelor sunt separate pe diferite autobuze și pot fi efectuate simultan.
Unitățile de disc (HDD, hard disk-uri, Hard Disk Drive - HDD) sunt dispozitive concepute pentru stocarea pe termen lung a informațiilor. Ca unități de hard disk, unitățile Winchester sunt utilizate pe scară largă în computere. Termenul „Winchester” este numele jargon al primului model de hard disk de 16 Kbyte (IBM, 1973), care avea 30 de piese de 30 de sectoare fiecare, care a coincis accidental cu calibrul 30/30 al unei celebre puști de vânătoare Winchester. În aceste unități, unul sau mai multe hard disk-uri realizate din aluminiu sau aliaje ceramice și acoperite cu fier-lac, împreună cu un bloc de capete magnetice de citire sunt plasate într-o incintă închisă ermetic. Sub discuri se află un motor care asigură rotirea discurilor, iar în stânga și la dreapta se află un poziționator rotativ cu un balansoar care controlează mișcarea capetelor magnetice într-un arc spiral pentru instalarea pe cilindrul dorit. Capacitatea hard disk-urilor datorită înregistrării extrem de strânse efectuate de capetele magnetorezistente în astfel de structuri ermetice ajunge la câteva zeci de gigabite; viteza lor este, de asemenea, foarte mare: timp de acces de la 5 ms, transfer (viteză de acces) până la 6 GB / s. Tehnologiile magnetorezistente oferă o densitate de înregistrare extrem de ridicată, permițându-vă să plasați 2-3 GB de date pe o placă (disc). Apariția capetelor cu efect magnetoresistiv uriaș (GMR - Giant Magnetic Resistance) a mărit și mai mult densitatea de înregistrare - capacitatea posibilă a unei plăci a crescut la 6,4 GB.
HDD-urile sunt foarte diverse. Diametrul discului este cel mai adesea de 89 mm. Cea mai obișnuită înălțime a carcasei unității: 25 mm pentru computere desktop, 41 mm pentru servere, 12 mm pentru laptopuri și altele. Piesele de disc externe sunt mai lungi decât cele interne. Prin urmare, hard disk-urile moderne folosesc metoda de înregistrare a zonei. În acest caz, întregul spațiu pe disc este împărțit în mai multe zone și mai multe date sunt plasate în zonele externe ale sectoarelor decât în \u200b\u200bcele interne. Acest lucru, în special, a făcut posibilă creșterea capacității hard disk-urilor cu aproximativ 30%.
Aspectul RMN cu capacul scos este prezentat în Fig. .
Fig. __. Unitatea de hard disk cu capacul scos
Există două moduri principale de schimb de date între HDD și OP:
Intrare / ieșire programată (PIO - intrare-ieșire programabilă);
Acces direct la memorie (DMA - acces direct la memorie).
PIO - Acesta este un mod în care datele sunt mutate între un dispozitiv periferic (hard disk) și RAM, cu participarea procesorului central. Cel mai rapid PIO oferă 16,6 MB / s. Modul PIO este foarte rar utilizat în calculatoarele moderne, deoarece procesorul este puternic încărcat.
DMA - acesta este un mod în care hard disk-ul comunică direct cu RAM fără participarea procesorului central, interceptând controlul magistralei. Transfer - până la 66 MB.
Cu interfețe (pe autobuzele periferice), SCSI poate atinge o rată de transfer mai mare de 80 MB / s, în timp ce până la 15 unități pot fi conectate la un singur controler de interfață. O tehnologie care folosește canale de comunicare cu fibră optică pentru hard disk-uri SCSI oferă un transfer de 200 MB / s și posibilitatea de a conecta până la 256 de dispozitive (este folosită, desigur, nu într-un PC, ci în sisteme mari și în matrice de discuri - RAID).
Timpul de acces la informațiile de pe disc este direct legat de viteza de rotație a discurilor. Vitezele standard de rotație pentru interfața IDE sunt 3600, 4500, 5400 și 7200 rpm; SCSI folosește viteze de până la 10.000 și chiar până la 12.000 rpm. La o viteză de 10.000 rpm, timpul mediu de acces este de 5,5 ms. Pentru a crește viteza schimbului de date între procesor și hard disk-uri, cache-ul ar trebui să fie memorat în cache. Memoria cache pentru discuri are aceeași funcționalitate ca și cache-ul pentru memoria principală, adică servește ca un buffer de mare viteză pentru stocarea pe termen scurt a informațiilor citite sau scrise pe disc. Memoria cache poate fi construită în unitate sau poate fi creată programatic (de exemplu, de către driverul Microsoft Smartdrive) în memoria RAM. Capacitatea memoriei cache a discului este de obicei de 2 MB, iar rata de schimb a datelor de memorie în cache a procesorului ajunge la 100 MB / s.
Pentru a merge mai departe purtător magnetic structura discului, care include piese și sectoare, ar trebui să fie efectuată o procedură numită formatare la nivel fizic sau la nivel scăzut. În timpul acestei proceduri, controlorul scrie informații despre servicii pe suport, care determină dispunerea cilindrilor de disc pe sectoare și le numerează. Formatarea la nivel scăzut prevede, de asemenea, marcarea sectoarelor defecte pentru a preveni accesul la ele în timpul funcționării pe disc.
PC-ul are de obicei una, mai rar mai multe unități de disc. Cu toate acestea, prin software, un disc fizic poate fi împărțit în mai multe discuri „logice”; simulând astfel mai multe NMD pe o singură unitate.
Majoritatea unităților moderne au propria memorie cache cu o capacitate de 2 până la 8 MB.
externHDD aparțin categoriei portabile.
Recent, unitățile portabile (se mai numesc externe, mobile, amovibile și opțiunile lor portabile - buzunar - Pocket HDD) sunt răspândite. Hard disk-urile portabile sunt alimentate fie de la tastatură, fie prin intermediul magistralei USB (o opțiune posibilă este prin portul PS / 2).
Hard disk-uri portabile foarte divers: de la HDD-urile convenționale, în cazuri separate, la unități cu stare solidă în creștere rapidă. Factor de formă mai des - 2,5 inci, capacitate 1-60 GB.
Unitățile optice CD-R, CD-RW, DVD-R, DVD-RW și DVD-RAM vă permit, de asemenea, să transferați cantități mari de date de la un computer la altul. Media lor asigură transferul unor cantități mari de date de la un computer la altul. În plus, datorită performanțelor relativ ridicate, aceste unități pot fi utilizate în aceleași scopuri ca și hard disk-urile staționare convenționale. Astfel de dispozitive pot fi de asemenea folosite pentru a rezolva sarcinile de rezervă a informațiilor.
Uneori, HDD-urile cu pachete de disc detașabile și HDD-uri tip Zip se numesc unități Bernoulli, deoarece în aceste unități pentru a minimiza și controla decalajul dintre capul magnetic și purtătorul - disc magnetic - Se folosește legea lui Bernoulli: presiunea pe suprafața unui corp creat prin curgerea unui fluid sau a unui gaz care se deplasează de-a lungul acestuia depinde de viteza acestui debit și scade odată cu creșterea acestei viteze. Capetele magnetice sunt situate deasupra suprafeței discurilor elastice: atunci când discurile sunt staționare, acestea se înmoaie ușor și se îndepărtează de capete sub influența greutății lor, iar când discurile se rotesc rapid sub influența vidului creat, ele sunt atrase de capete aproape îndeaproape, dar fără a le atinge. Aceasta oferă o dispersie minimă a fluxului magnetic al capului și vă permite să creșteți densitatea de înregistrare a informațiilor de pe disc.
