STOCAREA MAGNETICĂ
Cea mai mare parte din mediile de stocare în sistemele de calcul personale functioneaza pe principii magnetice. Dispozitivele pur optice, precum CD-ROM-urile, sunt utilizate frecvent ca o forma secundara de stocare, dar PC-ul în configuratie medie se bazeaza de regula pe un suport magnetic pentru stocarea principala pe disc. Datorita caracteristicilor de înalta performanta si densitate ale stocarii magnetice, unitatile de disc si suporturile optice nu vor înlocui, probabil, niciodata stocarea magnetica în sistemele PC.
Toate dispozitivele de stocare magnetica, precum unitatile de discheta sau de hard-disc, citesc si scriu datele folosind electromagnetismul. Acest principiu de baza al fizicii afirma ca un curent electric ce strabate un conductor genereaza un câmp magnetic în jurul acelui condu 121j96b ctor. Acest câmp magnetic poate apoi sa exercite o influenta asupra materialelor magnetice din câmp. Când sensul de circulatie al curentului este inversat, se inverseaza si polaritatea câmpului magnetic.
Un efect al electromagnetismului este acela ca daca un conductor este trecut printr-un câmp magnetic variabil, apare un curent electric. O data cu polaritatea câmpului magnetic, se schimba si sensul curentului electric. Aplicata în dispozitivele de stocare magnetica, aceasta functionare complementara a electromagnetismului face posibila înregistrarea datelor pe un disc si redarea lor ulterioara.
Capetele de citire / scriere într-un dispozitiv de stocare magnetica sunt piese în forma de U din material conductor, cu capetele lui U situate chiar deasupra suprafetei suportului de stocare propriu-zis. Capul în forma de U este acoperit cu bobine din sârma conductoare prin care poate trece un curent electric. Când logica de functionare a unitatii comanda un curent prin aceste bobine, se genereaza un câmp magnetic în capul unitatii. Inversarea polaritatii curentului electric face sa se schimbe si polaritatea câmpului magnetic generat. În esenta, capetele sunt electromagneti carora li se poate comuta foarte repede polaritatea tensiunii electrice.
Discul sau banda care reprezinta suportul de stocare propriu-zis consta dintr-un oarecare material de substrat (cum ar fi Mylar pentru dischete si aluminiu sau sticla pentru hard-discuri) pe care a fost depus un strat de material magnetizabil. Acest material este de obicei un oxid de fier combinat cu diverse alte elemente. Fiecare din particulele magnetice individuale de pe suportul de stocare are propriul ei câmp magnetic. Când suportul este nescris, polaritatile acestor particule sunt aleatoare. Deoarece câmpurile particulelor individuale sunt orientate în directii întâmplatoare, fiecare câmp magnetic minuscul este anulat de unul care este îndreptat în directie opusa; efectul cumulat este o suprafata fara nici o polaritate observabila a câmpului.
Când este generat un câmp magnetic de catre capul de citire/scriere al unitatii, acesta strabate despartitura dintre capetele formei U (întrefierul). Deoarece un câmp magnetic se propaga printr-un conductor mult mai usor decât prin aer, câmpul se curbeaza spre exteriorul capului si foloseste chiar suportul de stocare învecinat drept cale de minima rezistenta catre cealalta parte a întrefierului. Strabatând suportul aflat imediat sub cap, câmpul polarizeaza particulele magnetice la care ajunge, astfel încât ele se aliniaza cu câmpul. Polaritatea câmpului, si deci si cea a suportului magnetic, se bazeaza pe sensul de circulatie al curentului electric prin bobine.
Când câmpul magnetic strabate suportul, particulele din zona de sub cap se aliniaza în aceeasi directie ca a câmpului emis de întrefier. Când câmpurile magnetice individuale ale particulelor sunt aliniate, nu se mai anuleaza reciproc si, în acea zona a mediului, exista un câmp magnetic observabil. Acest câmp local este creat de numeroasele particule magnetice care actioneaza pentru a produce un câmp cumulat, detectabil, într-o directie comuna.
Termenul de flux denumeste un câmp magnetic care are o directie specifica. Pe masura ce suprafata suportului se deplaseaza pe sub capul unitatii, acesta poate crea un flux magnetic asupra unei anumite regiuni a suportului. Când sensul curentului prin bobinele capului este inversat, se inverseaza si polaritatea câmpului magnetic în întrefierul capului. Aceasta inversare face sa se inverseze si polaritatea fluxului creat pe suport.
Inversarea fluxului, sau tranzitia de flux, este o schimbare în polaritatea particulelor magnetice aliniate pe suprafata mediului de stocare. Un cap de unitate creeaza inversiuni de flux pe suport pentru a înregistra date. Pentru fiecare bit (sau biti) de date pe care unitatea îi scrie, ea creeaza pe suport un sablon de inversari de flux pozitiv-spre-negativ si negativ-spre-pozitiv, în zone specifice, numite celule de bit sau de tranzitie. O celula de bit sau celula de tranzitie este o zona specifica pe suport, controlata de timpul si de viteza cu care se deplaseaza suportul, în care capul unitatii creeaza inversiuni de flux. sablonul exact de inversiuni de flux care sunt utilizate pentru a scrie un bit (sau biti) este numit metoda de codificare. Logica de comanda a unitatii, sau controllerul, preia datele destinate stocarii si le codifica într-o succesiune de inversiuni de flux într-un interval de timp, corespunzator sablonului dictat de metoda de codificare utilizata.
În cursul procesului de scriere, capului i se aplica tensiune electrica si, pe masura ce aceasta tensiune se schimba, polaritatea câmpului magnetic înregistrat se schimba de asemenea. Tranzitiile de flux se scriu exact în punctele în care polaritatea de înregistrare se schimba. Oricât ar parea de ciudat, în timpul procesului de citire, un cap nu genereaza acelasi semnal care a fost scris. În schimb, capul genereaza un impuls, sau vârf de tensiune numai când traverseaza o tranzitie. Când tranzitia trece de la pozitiv la negativ, impulsul detectat de cap este o tensiune negativa. Când tranzitia trece de la negativ la pozitiv, impulsul este un vârf de tensiune pozitiva. În esenta, la citirea de pe suport, capul devine un detector de tranzitii de flux, emitând impulsuri de tensiune de câte ori traverseaza o tranzitie. Zonele fara tranzitii nu genereaza nici un impuls.
În figura se prezinta relatia dintre semnalele de scriere
si de citire si tranzitiile de flux înregistrate pe un suport de
stocare.
sablonul de scriere poate fi privit ca un semnal dreptunghiular care este la un nivel pozitiv sau negativ si care polarizeaza continuu suportul de stocare într-o directie sau în cealalta. Când tranzitiile semnalului trec de la tensiune pozitiva la negativa sau invers, fluxul magnetic de pe disc îsi schimba de asemenea polaritatea. În cursul citirii, capul detecteaza tranzitiile si genereaza un semnal format din impulsuri. Cu alte cuvinte, semnalul este zero cu exceptia cazului când capul detecteaza o tranzitie pozitiva sau negativa, caz în care genereaza un impuls pozitiv sau negativ. Impulsurile apar numai când capu1 trece peste tranzitii de flux pe suport. Cunoscând frecventa de ceas utilizata de unitate, circuitele controllerului pot determina daca un impuls (si, prin urmare, o tranzitie de flux) se încadreaza într-o anumita celula de tranzitie.
Curentii impulsurilor electrice care sunt generate în cap la trecerea sa pe deasupra suportului de stocare în modul de lucru citire sunt foarte slabi si pot contine destul de mult zgomot. Dispozitive electronice sensibile din unitate si circuitele electronice ale controllerului amplifica semnalul peste nivelul de zgomot si decodifica trenul de impulsuri slabe înapoi în forma datelor binare, care sunt identice cu datele scrise initial.
Deci, unitatile de hard-disc si alte dispozitive de stocare citesc si scriu datele prin aplicarea principiilor electromagnetice fundamentale. O unitate scrie date stabilind curenti electrici printr-un electromagnet (capul unitatii) care genereaza un câmp magnetic care este stocat pe suport. Unitatea citeste date deplasând capul pe deasupra suprafetei suportului. Întâlnind schimbari în câmpul magnetic stocat, capul genereaza curenti electrici slabi, care indica prezenta sau absenta tranzitiilor de flux în semnalul care a fost înscris initial.
Unitati de hard-disc
O unitate de hard-disc este un dispozitiv pe care calculatorul îl foloseste pentru stocarea permanenta (nevolatila) a datelor.
O unitate de hard-disc contine platane rigide în forma de disc confectionate de obicei din aluminiu sau sticla. Spre deosebire de dischete, platanele nu se pot curba sau îndoi, de unde numele de hard-disk (disc dur). În majoritatea unitatilor de hard-disc, discurile nu se pot extrage, din acest motiv fiind numite unitati de disc fix.
Unul dintre principalii indicatori pentru hard-discuri este densitatea pe suprafata. Densitatea pe suprafata este folosita adesea ca un indicator al ratei de dezvoltare tehnologica pentru industria de hard-discuri. Densitatea pe suprafata se defineste ca produsu1 dintre numarul de biti liniari pe inci (BPI), masurat pe lungimea pistei în jurul discului, si numarul de piste pe inci (TPI), masurat pe raza discului. Rezultatele sunt exprimate în unitati de megabiti sau gigabiti pe inci patrat si sunt folosite ca o masura a eficientei în tehnologia de înregistrare a unitatii.
Constructia fizica de baza a unui hard-disc consta din discuri rotative, cu capete care se misca pe deasupra suprafetei lor si stocheaza date pe piste si sectoare. Capetele citesc si scriu date în inele concentrice numite piste, care sunt divizate în segmente numite sectoare, care stocheaza, de obicei 512 octeti fiecare.
Unitatile de hard-disc au de obicei mai multe discuri numite platane, care sunt amplasate unul deasupra celuilalt si se rotesc solidar, fiecare având câte doua fete, pe care unitatea stocheaza date. Majoritatea unitatilor au cel putin doua sau trei platane, care dau patru sau sase fete, iar unele unitati au pâna la 11 sau mai multe platane. Pistele aflate la aceeasi pozitie, de pe fiecare fata a fiecarui platan, luate împreuna, alcatuiesc un cilindru. O unitate de hard-disc are în mod normal câte un cap pentru fiecare fata de platan, toate capetele fiind montate pe un singur dispozitiv purtator, sau rack. Capetele se deplaseaza solidar înspre interior si exterior, de-a lungu1 razei discu1ui; ele nu se pot deplasa independent, deoarece sunt montate pe acelasi rack.
La început, majoritatea hard-discurilor se roteau la 3600 rot/min - de aproximativ 10 ori mai repede decât o discheta. Pâna recent, 3 600 rot/ min era ca si o constanta pentru unitatile de hard-disc. Totusi, în prezent, destule unitati de hard-disc ating turatii chiar mai mari. Turatiile mari combinate cu mecanisme rapide de pozitionare a capului si mai multe sectoare pe pista sunt caracteristicile care fac un hard-disc sa fie mai rapid decât altul.
În majoritatea hard-discurilor, capetele nu ating platanele în timpul functionarii normale. Totusi, când capetele sunt deconectate, ele se aseaza pe suprafata discurilor care îsi înceteaza rotatia. Când unitatea functioneaza, fiecare cap este mentinut suspendat la mica distanta deasupra sau sub platan de o perna foarte subtire de aer. Daca perna de aer este deranjata de o particula de praf sau un soc mecanic, capul poate intra în contact cu platanul care se roteste la turatia normala. Când forta de contact cu platanele în rotatie este destul de mare pentru a provoca defecte, evenimentul este numit coliziune a capului. Consecinta unei coliziuni a capului poate fi, oricare, de la câtiva biti de date pierduti, pâna la o unitate distrusa în întregime.
O pista de disc este prea mare pentru a gestiona date eficient ca o singura unitate de stocare. Multe piste de disc pot stoca 50.000 biti de date sau mai mult, ceea ce le-ar face ineficiente pentru stocarea fisierelor mici. Din acest motiv, pistele sunt împartite în câteva diviziuni numerotate, numite sectoare.
Diversele tipuri de unitati de disc împart pistele într-un numar diferit de sectoare, în functie de densitatea de biti a pistelor. De exemplu, formatele de discheta utilizeaza de la 8-36 sectoare pe pista, iar hard-discurile pot utiliza peste 100 sectoare pe pista. Aceste sectoare, create de procedura standard de formatare dintr-un sistem PC, au o capacitate de 512 octeti. Sectoarele de pe pista sunt numerotate de la 1, în schimb ce cilindrii sunt numerotati începând cu 0. De exemplu, o discheta de 1,44 M contine 80 de cilindrii numerotati de la 0 la 79 si doua capete numerotate 0 si 1, în timp ce fiecare pista a fiecarui cilindru are 18 sectoare numerotate de la 1 la 18.
Când un disc este formatat, programul de formatare creeaza zone de identificare (ID) pe disc pe care controllerul de disc le utilizeaza pentru a numerota si a identifica începutul si sfârsitul fiecarui sector. Aceste zone se gasesc la începutul si sfârsitul zonei de date a fiecarui sector, ceea ce explica diferenta dintre capacitatea formatata si neformatata a unui disc.
Fiecare sector de pe disc are o portiune de prefix, sau preambul, care identifica începutul sectorului si contine numarul sectorului, si o portiune de sufix, sau postambul, care contine o suma de control (care ajuta la asigurarea integritatii continutului de date). Preambulurile si postambulurile sectoarelor sunt independente de sistemul de operare, de sistemul de fisiere, sau de fisierele stocate pe unitate.
Formatarea discului cuprinde doua proceduri:
- formatarea fizica, sau de nivel jos,
- formatarea logica, sau de nivel înalt.
Când se formateaza o discheta, programul Windows Explorer din Windows, sau comanda Format din DOS realizeaza ambele tipuri de formatare. Pentru un hard-disc, este necesara, în afara celor doua operatii mentionate, o a treia operatie, numita partitionare. Partitionarea este necesara pentru ca un hard-disc este conceput pentru a fi folosit în cadrul unor calculatoare care utilizeaza sisteme de operare diferite. Folosirea mai multor sisteme de operare pe acelasi hard-disc este posibila prin separarea formatului fizic astfel încât sa fie posibila formatarea de nivel înalt care difera de la un sistem de opearare la altul.
Ca urmare, pregatirea unui hard-disc pentru stocarea de date implica trei etape:
- formatarea de nivel jos (low level format),
- partitionarea discului,
- formatarea de nivel înalt (high level format).
În cursul unei formatari de nivel jos, programul de formatare împarte pistele hard-discului într-un numar precizat de sectoare, creând intervalele de siguranta între sectoare si între piste si înscriind informatia din preambulul si postambulul sectorului. De asemenea, acest program umple zona de date a fiecarui sector cu un octet oarecare sau cu un sablon de valori de test. Pentru dischete, numarul de sectoare înregistrate pe fiecare pista depinde de unitate si de interfata controllerului.
Toate unitatile IDE si SCSI folosesc o tehnica numita înregistrare pe zone (Zoned Recording) care înscrie un numar variabil de sectoare pe pista. Pistele exterioare contin mai multe sectoare decât pistele interioare, pentru ca sunt mai lungi. Din cauza limitarilor din BIOS-ul PC-urilor, aceste unitati trebuie sa se comporte ca si când ar avea un numar fix de sectoare pe pista. Aceasta cerinta este rezolvata de algoritmii de translatie implementati în controller.
O modalitate de a spori capacitatea unui hard-disc în timpul procesului de formatare este de a crea mai multe sectoare pe pistele exterioare ale discului decât pe cele interioare. Pentru ca au circumferinta mai mare, cilindrii exteriori pot stoca mai multe date. Unitatile fara înregistrarea bitilor pe zone (Zoned Bit Recording) stocheaza aceeasi cantitate de date pe fiecare cilindru, chiar daca pistele cilindrilor exteriori pot fi de doua ori mai lungi decât cele ale cilindrilor interiori. Rezultatul este o risipa de spatiu de stocare deoarece suportul discului trebuie sa fie capabil sa înregistreze datele în mod fiabil la aceeasi densitate ca pe cilindrii interiori.
Alt efect al înregistrarii bitilor pe zone este ca vitezele de transfer difera în functie de zona în care se gaseste capul. Viteza de rotatie a hard-discului este mereu aceeasi, dar pentru ca în zonele exterioare sunt mai multe sectoare, viteza de transfer este mai mare în aceste zone.
Utilizarea înregistrarii bitilor pe zone permite producatorilor de unitati sa creasca cu procente între 20% si 50% capacitatea unitatilor de hard-disc fata de aranjarea unui numar fix de sectoare pe pista. Aproape toate unitatile IDE si SCSI de azi folosesc înregistrarea bitilor pe zone.
Crearea unei partitii pe hard-disc îi permite acestuia sa gazduiasca sisteme de fisiere distincte, fiecare în partitia sa. Fiecare sistem de fisiere poate folosi, apoi propria sa metoda de alocare a spatiului pentru fisiere în unitati logice numite grupe de alocare sau unitati de alocare. Orice hard-disc trebuie sa aiba pe el cel putin o partitie, dar poate avea pâna la patru partitii, fiecare din ele putând utiliza sisteme de fisiere identice sau diferite. Exista trei sisteme de fisiere, folosite de obicei de sistemele de operare actuale:
- FAT (File Allocation Table - tabela de alocare a fisierelor). Sistemul de fisiere standard utilizat de DOS, Windows 9x si Windows NT. Partitiile FAT utilizeaza nume de fisiere de maximum 11 caractere (8+3 caractere de extensie) sub DOS si 255 caractere sub Windows 9x, Windows NT sau versiuni ulterioare. Sistemul de fisiere FAT standard foloseste numere de 12 sau 16 biti pentru identificarea grupelor de alocare, rezultând o dimensiune maxima a volumului de 2 G. Se pot crea numai doua partitii fizice FAT pe un hard-disc, numite partitie primara si extinsa, dar partitia extinsa poate fi divizata în pâna la 25 de volume logice.
- FAT32 (File Allocation Table, pe 32 de biti). Un sistem de fisiere optional, utilizat de Windows 95 OSR2 (OEM Service Release 2), Windows 98 si Windows NT 5.0. FAT32 foloseste numere pe 32 de biti pentru identificarea grupelor de alocare, rezultând o dimensiune maxima de 2048 G pentru un singur volum.
- NTFS (Windows NT File System - sistemul de fisiere pentru Windows NT). Sistemul de fisiere nativ pentru Windows NT, care utilizeaza nume de fisiere de pâna la 256 de caractere si partitii pâna la marimea teoretica de 16 exaocteti (1 exaoctet = 264 octeti = 17.179.869.184 teraocteti). NTF utilizeaza de asemenea atribute extinse si elemente de securitate a sistemului de fisiere, inexistente în sistemul de fisiere FAT.
Dintre aceste trei sisteme de fisiere, sistemul FAT este înca cel mai raspândit si este accesibil pentru aproape orice sistem de operare.
În cursul formatarii de nivel înalt, sistemul de operare scrie structurile necesare pentru a gestiona fisierele si datele pe disc. Partitiile FAT au pe fiecare unitate logica formatata câte un sector de încarcare al volumului (VBS - Volume Boot Sector), doua copii ale tabelului de alocare a fisierelor (FAT) si un director radacina. Aceste structuri de date permit sistemului de operare sa gestioneze spatiul pe disc, sa tina evidenta fisierelor si chiar sa gestioneze portiunile defecte.
Componentele de baza ale unei unitati de hard-disc sunt:
- platanele discului,
- capetele de citire / scriere,
- dispozitivul de actionare a capului,
- motorul de antrenare,
- placa logica,
- cabluri si conectoare,
- elemente de configurare (jumpere, comutatoare).
Platanele hard-discului
Un hard-disc are unul sau mai multe platane sau discuri. De-a lungul anilor, hard-discurile pentru PC-uri au avut mai multe dimensiuni cum ar fi: 5 Ľ inci, 3 ˝ inci, 2 ˝ inci si 1,8 inci. De regula, dimensiunea fizica a unei unitati este exprimata prin dimensiunea platanelor.
Majoritatea unitatilor de hard-disc au doua sau mai multe platane, unele dintre unitatile mai mici având unul singur. Numarul de platane pe care le poate avea o unitate este limitat de înaltimea fizica a unitatii.
Platanele sunt confectionate de regula dintr-un aliaj de aluminiu, care le confera atât rezistenta, cât si greutate redusa. Dorinta producatorilor de a obtine
densitati tot mai mari si unitati mai mici a dus însa la utilizarea platanelor confectionate din sticla. Platanele din sticla ofera o rigiditate mai mare decât metalul (pentru ca metalul poate fi îndoit, iar sticla nu) si, de aceea, pot fi prelucrate la jumatate din grosimea discurilor conventionale din aluminiu, uneori chiar mai putin. Platanele de sticla sunt, de asemenea, mult mai stabile termic decât cele din aluminiu, adica nu se dilata si nu se contracta prea mult la variatii de temperatura. Câteva din unitatile de hard-disc produse de companiile mari folosesc în prezent platane de sticla sau sticla-ceramica.
O unitate de hard-disc are de obicei câte un cap de citire / scriere pentru fiecare fata de platan (adica fiecare platan are doua seturi de capete de citire/scriere, unul pentru fata superioara si unul pentru fata inferioara a platanului).
Aceste capete sunt conectate, sau solidare, pe acelasi mecanism de deplasare. Astfel, capetele se deplaseaza împreuna pe deasupra platanelor.
Din punct de vedere mecanic, capetele de citire/scriere sunt simple.
Fiecare cap se af1a pe un brat al dispozitivului de actionare,
brat actionat de un resort pentru a presa capul în contact cu un
platan. Fiecare platan este strâns între capetele de deasupra si de sub
el.
Când unitatea nu functioneaza, capetele sunt împinse în contact direct cu platanele de catre tensiunea din resorturi, dar când unitatea functioneaza la turatie normala, apare o presiune a aerului sub capete, care le ridica de pe suprafata platanelor. La o unitate functionând la turatie normala, distanta dintre cap si platane poate sa fie între 3 si 20 minci sau mai mult.
O data cu evolutia tehnologiei unitatilor de disc, a evoluat si forma capetelor de citire / scriere. Primele capete erau simple miezuri de fier, înfasurate în spirale (electromagneti). Forma capetelor a evoluat de la modele simple cu inel de ferita la numeroase alte tipuri. De-a lungul anilor, în unitatile de hard-disc au fost utilizate urmatoarele modele:
- cu ferita,
- cu întrefier metalizat (MIG - Metal-In-Gap),
- peliculare (Thin Film - TF),
- Magneto-rezistive.
Acest mecanism are rolul de deplasare a capetelor pe deasupra discului si de pozitionare cu precizie deasupra cilindrului dorit. Exista mai multe variante de mecanisme de actionare a capului utilizate în prezent, dar toate se încadreaza în una din cele doua categorii de baza:
- dispozitive de actionare cu motor pas cu pas,
- dispozitive de actionare cu bobina si magnet permanent.
Utilizarea unuia sau altuia dintre dispozitive are efecte asupra performantelor si fiabilitatii unei unitati. Efectele nu se limiteaza numai asupra vitezei, ci includ si acuratetea sensibilitatea la temperatura, pozitie si vibratii.
Motorul care roteste platanele se numeste motor de antrenare pentru ca este conectat la axul în jurul caruia se rotesc platanele. Motoarele de antrenare din hard-discuri sunt totdeauna conectate direct, fara curele sau roti dintate intermediare. Motorul trebuie sa fie lipsit de zgomot si vibratii, altfel poate transmite vibratii în platane, care pot perturba operatiile de citire si scrire.
Motorul de antrenare trebuie sa aiba, de asemenea, viteza precis controlata. Deoarece controlul vitezei se face automat, unitatile de hard-disc nu au un reglaj al vitezei motorului.
La majoritatea unitatilor, motorul de antrenare se afla la baza unitatii, dar exista si unitati care au motorul înglobat direct în butucul platanelor. În acest ultim caz, producatorul poate suprapune mai multe platane în unitate deoarece motorul nu ocupa spatiu pe verticala.
Toate unitatile de hard-disc au montate pe ele una sau mai multe placi logice. Placile logice contin circuitele electronice care controleaza sistemul de antrenare al unitatii si dispozitivul de actionare a capului si care pun la dispozitia controllerului date, într-o forma convenita.
Multe defectiuni ale unitatilor de hard-disc au loc în placa logica nu în ansamblul mecanic. De aceea, uneori se poate repara o unitate defecta înlocuind numai placa logica si nu întreaga unitate.
Unitatile de hard-disc au de obicei mai multe conectoare, pentru interfata cu calculatorul, alimentarea cu tensiune si uneori pentru conectarea la masa a sasiul sistemului. Majoritatea unitatilor au cel putin aceste trei tipuri de conectoare:
- conector de interfata,
- conector de alimentare,
- conector optional de legare la masa.
Conectoarele de interfata sunt cele mai importante, pentru ca ele transmit semnalele de date si de comanda între sistem si unitate. În majoritatea cazurilor, cablurile de interfata ale unitatii pot fi conectate în configuratie de tip cascada, sau de tip magistrala.
Conectorul de alimentare este de obicei cu 4 pini, acelasi tip care se foloseste si la unitatile de discheta, si la el se conecteaza acelasi conector de alimentare al sursei. Majoritatea unitatilor de hard-disc folosesc atât tensiune de 5 volti, cât si de 12 volti, desi unele dintre unitatile mai mici, proiectate pentru sisteme portabile, folosesc numai curent de 5 volti. În majoritatea cazurilor, tensiunea de 12 volti alimenteaza motorul de antrenare si dispozitivul de actionare a capului, iar tensiunea de 5 volti alimenteaza circuitele electronice.
Un conector de legare la masa permite realizarea conexiunii între unitate si masa de potential pozitiv a sasiului sistemului. În majoritatea calculatoarelor, unitatea de hard-disc este montata direct pe sasiu cu suruburi, asa ca firul de legare la masa nu mai este necesar. În unele sisteme, unitatile sunt instalate pe sine de plastic sau fibra de sticla, care nu asigura o legare corespunzatoare la masa. Nerealizarea legarii la masa a unitatii poate duce la functionare necorespunzatoare sau la erori generale de citire/scriere.
Pentru a configura o unitate de hard-disc pentru instalarea într-un sistem, de obicei trebuie sa se seteze corespunzator câteva jumpere. Aceste elemente difera de la o interfata la alta si, adesea, si de la o unitate la alta.
Principalele caracteristici ale unui hard-disc sunt:
- fiabilitatea,
- viteza (performanta),
- protectia la socuri mecanice,
- pretul.
Fiabilitatea este exprimata printr-o specificatie tehnica numita durata medie între defectiuni (Mean Time Between Failures). Cifrele MTBF se încadreaza de obicei între 20.000 si 500.000 de ore, sau chiar mai mult. Prin defectiune, în acest context se întelege un incident care necesita returnarea unitatii catre fabriacant pentru reparare, si nu un esec ocazional de scriere sau citire corecta a unui fisier. Dupa unii fabricanti, aceasta valoare ar trebui numita durata medie pâna la prima defectiune.
Din pacate, aceste cifre nu constituie exprimari exacte ale fiabilitatii.
Performanta unei unitati de hard-disc poate fi exprimata prin mai multi indicatori, dintre care cel mai important este viteza. Aceasta poate fi exprimata în doua moduri: timpul mediu de cautare si rata de transfer.
Timpul mediu de cautare, masurat în milisecunde, este intervalul mediu de timp necesar deplasarii capetelor de la un cilindru la altul, aflat o la o distanta oarecare. O modalitate de masurare a acestui interval, este executarea de operatii aleatoare de cautare pe piste si de împartire a timpului obtinut la numarul de cautari efectuate.
Metoda standard utilizata de mai multi producatori pentru a masura timpul mediu de cautare consta în masurarea timpului necesar capului pentru a se deplasa peste o treime din numarul total de cilindrii.
Pentru a calcula rata de transfer reala a unei unitati, trebuie sa se cunoasca câteva specificatii importante. Cele mai importante specificatii sunt turatia reala a unitatii (în rot/min) si numarul mediu de sectoare fizice pe fiecare pista (SPT). Numar mediu de sectoare datorita faptului ca majoritatea unitatilor din prezent folosesc tehnica înregistrarii bitior pe zone, care creeaza numere diferite de sectoare pe cilindri. Rata de transfer la unitati cu înregistrarea bitilor pe zone este întotdeauna mai mare pe cilindrii exteriori, unde numarul de sectoare pe pista este mai mare.
Daca se cunosc aceste valori, se poate folosi urmatoarea formula pentru a determina rata maxima de transfer, în milioane de biti pe secunda (Mbps):
Rata maxima de transfer (Mbps) = SPT x 512 octeti x RPM / 60 secunde / 1.000.000 biti.
De exemplu, unitatea de 2 G de 3 1/2 inci Seagate ST-1255IN are turatia de 7.200 rot/min si o medie de 81 de sectoare pe pista. Rata maxima de transfer pentru aceasta unitate se calculeaza dupa cum urmeaza:
81 x 512 x 7.200/60/ 1.000.000 = 4,98 Mbps
Componentele unitatii de discheta sunt: capetele de citire
/ scriere, dispozitivul de actionare a capului, motorul de antrenare,
placile cu circuite, controllerul, masca si conectoarele. Ele sunt
reprezentate în figura de mai jos:
Capetele de citire / scriere se afla câte unul pe fiecare fata a discului, ambele fiind folosite pentru scrierea si citirea datelor pe fetele respective ale discului.
Mecanismul capului este actionat de un motor numit dispozitiv de actionare a capului. Capetele se pot deplasa spre interior si spre exterior pe deasupra suprafetei discului, pe o traiectorie dreapta, pentru a se plasa deasupra diverselor piste. Deoarece cele doua capete sunt montate pe acelasi cadru, ele se deplaseaza solidar si nu se pot misca independent unul de altul. Capetele sunt facute din feroaliaje moi care incorporeaza bobine electromagnetice.
Cele doua capete ale unitatii de discheta sunt prevazute cu resorturi si strâng fizic discul cu o mica presiune, ceea ce înseamna ca în timpul citirii si scrierii pe disc sunt în contact direct cu suprafata discului. Deoarece unitatile de discheta se învârt numai cu 300-360 rot/min, aceasta presiune nu pune probleme deosebite de frecare. Unele discuri sunt acoperite cu teflon pentru a împiedica si mai mult aceasta frecare.
Pentru a citi sau scrie corespunzator de pe disc, capetele trebuie sa fie în contact direct cu suportul magnetic. Particulele foarte mici de oxid desprins, praf, impuritati etc. pot pricinui probleme la citirea si scrierea pe disc. Testele efectuate de producatori asupra unitatilor de dischete au stabilit ca un spatiu de numai 0,000032 inci între capete si suport poate cauza erori de scriere si citire.
Un motor pas cu pas are de obicei durata unei curse de 1/5 de secunda -aproximativ 200 ms. În medie, o jumatate de cursa dureaza 100 ms, iar o treime de cursa dureaza 66 ms. Durata unei jumatati sau a unei treimi de cursa a mecanismului de actionare a capului este folosita adesea pentru a determina timpul mediu de acces raportat al unei unitati de disc. Timpul mediu de acces este durata deplasarii capetelor de la o pista oarecare la alta.
Motorul de antrenare. Motorul de antrenare roteste discul, viteza normala de rotatie fiind fie de 300, fie de 360 rot/min, în functie de tipul de unitate. Unitatile 3 1/2 inci HD se învârt la 300 rot/min. Aceasta este o viteza destul de mica fata de o unitate de hard-disc, ceea ce ne ajuta sa întelegem de ce unitatile de discheta au rate de transfer mult mai mici. Totusi, aceasta viteza scazuta este cea care permite capetelor unitatii sa fie în contact cu discul în rotatie fara a pricinui defectiuni prin frecare.
Placilele cu circuite. O unitate de disc are întotdeauna una sau mai multe placi logice, care compun circuitele electronice pentru controlul dispozitivului de actionare a capului, al capetelor de citire/scriere, al motorului de antrenare, al senzorilor de disc si al altor componente ale unitatii.
Placa frontala. Placa frontala, sau masca, este piesa din plastic care alcatuieste partea din fata a unitatii. Aceste piese, de obicei demontabile, sunt disponibile în mai multe forme si culori.
Conectoare. Aproape toate unitatile de discheta au doua conectoare -unul pentru alimentarea cu curentul necesar functionarii unitatii, iar celalalt pentru transmiterea semnalelor de control si de date catre si de la unitate. Aceste conectoare sunt standardizate în industria calculatoarelor; pentru alimentare se foloseste un conector cu patru pini în linie, iar pentru semnalele de control si de date se foloseste un conector cu 34 de pini.
Majoritatea PC-urilor vândute în prezent sunt echipate cu unitati de 31/2 inci de 1,44 M. Functionarea fizica a unei unitati de discheta este destul de simplu de descris. Discul se roteste în unitate, fie la 300 rot/min, fie la 360 rot/min. Majoritatea unitatilor se învârt la 300 rot/ min. Discul aflându-se în rotatie, capetele se pot deplasa spre interior si spre exterior cam 1 inci si pot scrie 80 de piste. Pistele sunt scrise pe ambele fete ale discului si de aceea sunt numite uneori cilindri. Un cilindru include pistele de pe fata superioara si de pe fata inferioara a discului. Capetele înregistreaza folosind o procedura de stergere tunel, care scrie o pista de o anumita latime si apoi sterge marginile pistei, pentru a preveni interferenta cu vreuna din pistele adiacente.
|
