Unitati de Discuri Dure

of 36

  • date post

    05-Jan-2016
  • Category

    Documents

  • view

    15
  • download

    0

Embed Size (px)

description

operare PC

Transcript of Unitati de Discuri Dure

  • Capitolul III: Uniti de hard-disc 67

    Capitolul III UNITI DE DISCURI DURE Alturi de memorii i procesoare, hard discurile au fost obiectul unor dezvoltri la capaciti din ce n ce mai mari (cu o scdere constant a preurilor) n ultimii 15 ani. Primul hard disc pentru XT (cu excepionala capacitate de 10MB!) costa mai mult de 3000$ cnd a fost introdus; acesta avnd un timp de acces mai mare de 100 ms. Un alt nume comun pentru hard disc este cel de disc winchester, din motive istorice: n 1960 IBM introducea pe pia un dispozitiv hard disc de mrimea unui dulap, cu capacitatea total de 60MB: 30MB erau instalai permanent, iar alt disc (de asemenea de 30MB) putea fi scos i nlocuit. Ca o prescurtare, acest drive a fost de altfel numit un "30-30" (30MB instalai i 30MB capacitate de memorare amovibil). Fanii lui John Wayne poate i amintesc c el avea ntotdeauna al sau Winchester 30 pregtit! Astfel saltul mental de a numi drive-ul 30-30 - Winchester nu a fost prea departe. Bineneles, acesta nu are nimic de-a face cu armele, dar termenul a rmas pn azi. Avansul tehnologic din ultimii 15 ani poate fi vzut n faptul c drive-ul Seagate ST506, introdus pe pia n 1980 cu discul su de 5 1/4", avea capacitatea de numai 5 MB. Succesorul su ST412 avea deja capacitatea de 10MB (numele interfetei ST506/412 vine de la aceste uniti). Cu cele 4 capete ale sale i 17 sectoare pe pist ST412 avea numai 150-300 cilindri. Astzi, modelele uzuale au peste 100 sectoare pe pist, i 5000 cilindri la o mrime a discului ntre 2" i 3 1/2". Conceptele avansate de interfaare care in seama de marea dezvoltare a microelectronicii i noi metode de codificare devin de aceea absolut necesare. n urmtoarele seciuni se vor da informaii privind standardul ST506/412 i de asemenea despre concepte mai avansate ca IDE, ESDI i SCSI. III.1 STRUCTURA I FUNCIONAREA HARD-DISCURILOR III.1.1 Ansamblul capete-disc Diferenele ntre discurile flexibile i cele dure, principial, nu sunt prea semnificative, dar cele din urm sunt pe departe mult mai puternice. ntr-un

  • 68 Echipamente periferice

    hard disc suportul de memorare al datelor este un disc dur rotitor, spre deosebire de floppy-urile flexibile. Datele sunt organizate n piste i sectoare, ca i n cazul floppy-urilor, n timp ce accesul la date este realizat prin micarea capului de scriere/citire de un dispozitiv de poziionare cu bra oscilant. Dar echipamentul mecanic i controlul dispozitivului hard disc este pe departe mult mai elaborat pentru a realiza o capacitate mare i performane ridicate. Figura 3.1 prezint interiorul unui hard disc. n figur, a fost scoas partea ce acoperea ansamblul capete-disc.

    Figura 3.1 Unitate hard-disc Hard discul este alctuit din componente mecanice i electronice care sunt special protejate de mediul extern. Discurile, capetele, dispozitivul de poziionare i dispozitivul de antrenare a discurilor driver-ului fac parte din ansamblul capete-disc. Controlerul electronic este plasat pe o plac exterioar. Viteza de rotaie a axului motor al hard discului este stabilizat de un circuit de control cu reacie negativ (feedback); astfel discurile sunt rotite cu o vitez constant de peste 3600 rotaii/minut (pn la 15000 rot/min n prezent). Circuitul de control reduce variaiile de rotaie cu aproximativ 0,3% iar la driver-ele de nalt calitate chiar la 0,1%. Aceasta nseamn ca platanele hard discului se rotesc de peste 10 ori mai repede dect un floppy. mpreun cu creterea vitezei de rotaie are loc o cretere de peste 100 ori a cantitii datelor ce sunt vehiculate pe secund pe sub capul hard discului comparativ cu un floppy de 1.44 Mb. Astfel, drive-ul i controlerul electronic au nevoie s fie

  • Capitolul III: Uniti de hard-disc 69

    mult mai puternice dect dispozitivele floppy. n timp ce ntr-un floppy drive poi s introduci un floppy disc cu cel mult 2 fee, cele mai multe hard discuri gzduiesc 2 pn la 8 discuri. Doar hard discurile foarte mici de 2" pentru laptop-uri au un singur disc (de mare capacitate). Cum fiecare disc are dou fee, sunt necesare de la 4 la 16 capete plasate la extremitatea braului port capete ca i n cazul driver-ului floppy. Toate capetele sunt fixate pe aceelai dispozitiv de poziionare i sunt micate n comun de acesta. Astfel, capetele se interpun ntre discuri sub forma unui pieptene sau sub forma unor cleti. Figura 3.2 prezint aceasta grafic. Ca i n cazul floppy drivere-lor, de obicei cel mult un cap este activ pentru a scrie sau citi datele. Doar modelele extrem de puternice pot activa mai multe capete simultan pentru a crete rata de transfer. Dispozitivul de poziionare al capetelor este acionat de un motor pas cu pas sau de un motor liniar. Amndou realizeaz poziionarea capetelor pe pista sau cilindrul corespunzator. Detalii despre discuri, capete i dispozitivul de poziionare a capetelor sunt date mai jos.

    Figura 3.2 Capete i discuri. Fiecare suprafa de disc este alocat unui cap care este fixat la captul unui bra de acces. Toate braele i capetele sunt micate n comun de un singur dispozitiv de poziionare.

  • 70 Echipamente periferice

    Discul Astzi, hard discurile uzuale au o dimensiune a discului de 3 1/2". Pentru laptop-uri sunt de asemena disponibile drivere de 2" i exist chiar discuri miniaturale cu numai 1" diametru (cu o capacitate incredibil de stocare). Exist hard discuri cu platane cu un diametru de 8" sau 14", dar ele sunt utilizate n special n main-frame-uri. Astzi, aliajele de aluminiu sunt n principal utilizate ca material pentru discuri; pentru c ele sunt uoare dar mecanic stabile. Masa mic a discurilor din aluminiu comparativ cu discurile realizate din fier, deci ineria mic, dau importan faptului c viteza de rotaie operaional este atins mult mai repede la pornire. Aceasta este foarte important pentru hard discurile care sunt oprite des pentru a economisi energia, n laptop-uri i note-book-uri i care trebuie accelerate iari dac un acces este cerut. Un nveli magnetizabil (mediul de stocare al datelor) este depozitat pe discul de aluminiu. Comparativ cu floppy-urile, marea densitate a biilor necesit substane magnetice speciale; uzual cobalt sau anumite substane fero-ceramice. Pentru realizarea nveliului discurilor de aluminiu exist 2 metode: n metoda cu nveli de ferit un solvent cu ferit este aruncat aproape de centrul discului i discul este rotit cu o vitez mare. Datorit forei centrifuge, solventul i deci ferita se mic spre circumferin. Dup ce solventul s-a vaporizat, un strat regulat de ferit, de grosime 1-2m rmne pe dispozitivul de memorare de aluminiu. Apoi, stratul de ferit este ntrit, sau un strat protector subire, dar solid este depozitat pe el. n final, discul este lustruit pentru ca orice mic neregularitate care poate deranja trecera capului s fie teras. Datorit feritei discul capt o culoare roiatica sau cafenie. Aceast culoare este un indiciu clar c discul a fost nvelit cu ferit. Metoda este folosit la discurile de densitate mic i medie a datelor. Pentru discurile cu capacitate mai mare de 200MB per fa, stratul magnetic este depozitat prin galvanizare sau prin stropire. Obiectul care va fi galvanizat este scufundat ntr-o sare coninnd ioni ai materialului cu care obiectul va fi acoperit. Dac obiectului care va fi galvanizat i se aplic un potenial negativ, ionii de metal migreaz spre el, se descarc i se depun uniform pe obiect. n acest mod se acoper discul de alumimiu al hard-discurilor cu cobalt. Rezultatul este un strat tare i neted de cobalt cu o grosime doar de 0.1-0.2 m. Acesta corespunde unui strat de doar cteva sute de atomi. Grosimea poate fi uor controlat prin curentul de galvanizare i durata procesului de galvanizare. La metoda prin stropire, metalul cu care discul va fi acoperit este pulverizat cu o radiaie de ioni n vid. Atomii se mic spre obiectul care va fi acoperit (aici discul de Al) i se depun pe el ntr-un strat regulat i tare de 0.05-0.2 m. n acest caz grosimea poate fi uor controlat de fora de iradiere a

  • Capitolul III: Uniti de hard-disc 71

    ionilor i de timpul de stropire. Apoi, un strat subire de grafit este depus pentru a proteja mediul magnetic mpotriva defectelor mecanice. Un hard-disc acoperit prin metoda galvanizarii sau stropirii strlucete ca o oglind i este mult mai rezistent la o zgriere a capului (datorat de exemplu unei trepidaii puternice i atingerea de ctre capete a discului n timp ce acesta se rotete) dect discurile acoperite cu ferit. Uzual, biii datelor sunt nregistrai ntr-un mod liniar astfel c forma magnetizarii n interiorul discului este plan. Dac v imaginai magnetizarea pentru un bit de date ca o bar magnetic atunci acesta nseamn c fiecare bar magnetic este aliniat pe direcia pistei sau n direcie opus ei, depinznd de valoarea bitului. n afar de aceste metode, exist de asemenea hard-discuri cu nregistrare vertical. Aici barele magnetice nu mai sunt coliniare cu pista, ci sunt perpendiculare sau verticale pe discul de Al. Astfel, nregistrarea este plasat n adancime n mediul de memorare al datelor i poate fi realizat o densitate mult mai mare a bitilor. Numrul schimbrilor de flux care poate fi suportat este decisiv pentru capacitatea unui disc. De amintit c doar schimbarea magnetizarii (un flux alternant) poate genera un semnal n capetele de citire/scriere. Numrul schimbrilor de flux este indicat de parametrul FCI (Flux Change per Inch). De notat c densitatea biilor (BPI) nu depinde numai de numrul schimbrilor de flux ci i de metoda de codificare folosit. La hard-discurile RLL numrul schimbarilor de flux este cu 50% mai mic dect numarul BPI-urilor. Metoda de codificare RLL este att de puternic nct un bit poate fi codificat cu mai puin de o singur schimbare de flux. n contrast, v