Максимов Н.В., Партыка Т.Л., Попов И.И. Архитектура ЭВМ и вычислительных систем (2005) (1186253), страница 35
Текст из файла (страница 35)
В зоне, расположенной на внешнем радиусе (младшая зона), записывается большееколичество секторов на дорожку (120—96). К центру диска количество секторов уменьшается и в самой старшей зоне достигает64—56. Так как скорость вращения диска постоянная величина, тоот внешних зон при одном обороте диска поступает больше информации, чем от зон внутренних. Эта неравномерность поступленияинформации компенсируется путем увеличения скорости работыканала считывания/преобразования данных и использования спе-СекторВнутренняязона} СекторбРис.
2.40. Запись с постоянной угловой скоростью (а); зонная запись, компенсирующая различие линейных скоростей на различных цилиндрах НЖМД (б)2.6. Внешние устройства183циальных перестраиваемых фильтров для частотной коррекции позонам.Чаще всего для этой цели применяются специальные однокристальные контроллеры. При этом емкость жестких дисков можноувеличить приблизительно на 30 %. Однако при конфигурированиисистемы такие винчестеры создают определенные трудности, которые приходится преодолевать.С увеличением плотности записи на диск возникают трудностипри детектировании пиков аналоговых сигналов, поступающих отмагнитных головок.
В последнее время для устранения этого недостатка стали применять PRLM-метод (Partial Response MaximumLikelihood — максимальная вероятность правильной реакции), в котором используется специальный алгоритм цифровой фильтрациивходного сигнала.Рассмотрим некоторые характеристика НЖМД. Для пользователя ПК весьма важно иметь большую емкость НЖМД, высокую производительность, а также обеспечить сохранность данных.Рассмотренные ниже технические параметры определяют затраты времени на позиционирование магнитных головок (МГ) и передачу больших объемов информации, а также оказывают наибольшеевлияние на работу прикладных программ, которые часто обращаются к диску для чтения и записи.Среднее время поиска — время, необходимое для позиционирования МГ на нужную дорожку (для НЖМД емкостью 540 Мбайт —10—12 мс; для НЖМД емкостью 720 Мбайт — 8—10 мс).Средняя латентностъ (запаздывание) — время ожидания, в течение которого диски поворачиваются, пока нужный сектор не окажется под МГ (для НЖМД емкостью от 540 Мбайт до 1 Гбайт —около 5,6 мс; для НЖМД емкостью более 1 Гбайт — 4,2 мс).Среднее время доступа = (Среднее время поиска) + (Среднее запаздывание).
Среднее время доступа составляет от 12,2 до 18 мс.Скорость передачи данных (пропускная способность) определяетскорость, с которой данные считываются или записываются на дискпосле позиционирования МГ.Скорость передачи данных в групповом (burst) режиме (скоростьвнешнего обмена) — это фактически скорость считывания данныхиз буфера НЖМД (внутреннего оперативного запоминающего устройства — ОЗУ НЖМД). Буфер служит для промежуточного хранения считываемых с диска и записываемых на диск данных и ускорения доступа.
Для EIDE и Fast ATA максимальная скорость передачиданных -11,1—1,6 Мбайт/с, в SCSI 2 - 10—40 Мбайт/с.184Глава 2. Архитектура и структура ВМ и системСкорость внутреннего обмена (долговременная максимальнаяили минимальная скорость передачи данных) характеризует производительность НЖМД, когда буфер НЖМД не используется. Этахарактеристика сильно зависит от скорости вращения цилиндра(5400 об/мин для НЖМД емкостью от 540 Мбайт до 1 Гбайта,7200 об/мин для НЖМД емкостью более 1 Гбайта).Накопители на компакт-дисках. Здесь носителем информацииявляется CD-ROM (Compact Disk Read-Only Memory — компакт-диск, предназначенный только для чтения).CD-ROM представляет собой прозрачный полимерный дискдиаметром 12 см и толщиной 1,2 мм, на одну сторону которого напылен светоотражающий слой алюминия, защищенный от повреждений слоем прозрачного лака.
Толщина напыления составляет несколько десятитысячных долей миллиметра.Информация на диске представляется в виде последовательности впадин (углублений в диске) и выступов (их уровень соответствует поверхности диска), расположенных на спиральной дорожке,выходящей из области вблизи оси диска (рис. 2.41). На каждомдюйме (2,54 см) по радиусу диска размещается 16 тысяч витков спиральной дорожки. Для сравнения — на поверхности жесткого дискана дюйме по радиусу помещается лишь несколько сотен дорожек.Емкость CD достигает 780 Мбайт. Информация наносится на дискпри его изготовлении и не может быть изменена.Используемая в CD-системах оптическая технология основанана применении лазерного луча. Лазерный луч направляется на поверхность вращающегося диска, вдоль дорожек которого располагаются впадины, отражающие сфокусированный луч в направлениифотодетектора, фиксирующего записанные на диске двоичные данные.
Лазер излучает когерентный свет, состоящий из синхронизированных волн одинаковой длины. Если объединить два одинаковых луча в одной фазе, получится более яркий луч, а если сдвинутьлучи на полфазы, они погасят друг друга. Но если два таких лучабудут направлены на фотодетектор, то в первом случае он зафиксирует яркое пятно, а во втором — темное.Длина области данных 300 нмВыступВпадинаРис. 2.41. Профиль дорожки CD-ROMПрофиль дроржки1852.6.
Внешние устройстваПри вращении диска возможны три разных позиции источникалуча и детектора относительно впадин и площадок на его поверхности. Когда свет отражается только от впадины или только от площадки, детектор фиксирует яркое пятно Однако на границе впадины, глубина которой равна четверти длины волны лазера, ситуацияменяется. Волна, отраженная от впадины, смещается на 180° пофазе относительно волны, отраженной от площадки, и они гасятдруг друга. Таким образом, на границах впадина—площадка и площадка—впадина детектор не видит отраженного луча и фиксируеттемное пятно.
На рис. 2.41 показано несколько переходов междуплощадками и впадинами. Если каждый переход, фиксируемый кактемное пятно, обозначается двоичным значением «1», а поверхностьвпадины или площадки — двоичным значением «О», результирующая двоичная последовательность будет такой, как на этом рисунке.Она не является непосредственным представлением хранящихся надиске данных. Для CD применяется сложная система кодированияинформации.
Каждый байт представлен 14-разрядным кодом, позволяющим выявлять и исправлять ошибки.CD-ROM обладают высокой удельной информационной емкостью, что позволяет создавать на их основе справочные системы иучебные комплексы с большой иллюстративной базой. Один CD поинформационной емкости равен почти 500 дискетам. Считываниеинформации с CD-ROM происходит с достаточно высокой скоростью, хотя и заметно меньшей, чем скорость работы накопителей нажестком диске. CD-ROM просты и удобны в работе, имеют низкуюудельную стоимость хранения данных, практически не изнашиваются, не могут быть поражены вирусами, на них невозможно случайностереть информацию.Сегодня почти все персональные компьютеры имеют накопительCD-ROM (рис.
2.42, а). Накопитель включает двигатель для враще-абРис. 2.42. Накопитель CD-ROM (а), накопитель CD-МО (б)186Глава 2. Архитектура и структура ВМ и системния диска, генератор лазерного луча и преобразователь отраженноголазерного луча в электрические сигналы, соответствующие «О» и «1».В настоящее время весьма распространены перезаписываемыекомпакт-диски CD-R (CD-Recordable). Носители типа CD-R могутбыть записаны самим пользователем на специальном CD-R-приводе. В основном здесь применяются технологии, основанные на изменении отражающих свойств вещества подложки компакт-дискапод действием луча лазера.
Перезаписываемые компакт-диски дороже обычных, так как в качестве светоотражающего слоя в них используется не алюминий, а золото. Подобные компакт-диски могутслужить в качестве матриц (мастер-диск) для дальнейшего тиражирования.Между этим слоем и поликарбонатной основой расположен регистрирующий слой из органического материала, темнеющего принагревании. В процессе записи лазерный луч нагревает выбранныеточки слоя, которые темнеют и перестают пропускать свет к отражающему слою, образуя участки, аналогичные впадинам.
Накопители CD-R благодаря сильному удешевлению, приобретают все большее распространение.Магнитооптические накопители. МО-диск представляет собойполикарбонатную подложку (часто ее также называют слоем) толщиной 1,2 мм, на которую нанесено несколько тонкопленочныхслоев: защитный слой, предохраняющий поверхность диска от повреждений; отражающий слой, необходимый для корректной работы лазера; диэлектрические слои, которые теплоизолируют магнитный слой (чтобы эффективнее использовать энергию лазера при записи) и увеличивают эффект поляризации при чтении; магнитныйслой — собственно хранитель информации.Технология записи данных такова: лазерный луч нагревает точкуна диске, а электромагнит изменяет магнитную ориентацию этойточки в зависимости от того, что необходимо записать — «О» или «1».Считывание производится лазерным лучом меньшей (чем призаписи) мощности, который, отражаясь от этой точки, меняет своюполярность.МО-диски (и соответственно дисководы) выпускаются двух размеров:• 3,5 дюйма, содержит 500 Мбайт данных;• 5,25 дюйма, содержит 2,3 Гбайт данных.Время доступа к данным составляет около 50 мс.Магнитооптические накопители выпускаются двух типов: перезаписываемые и типа WORM (Write-Once, Read-Many — «однократная запись — многократное чтение»).2.6.
Внешние устройства187Дальнейшее развитие фирма Sony связывает с новой технологией оптической записи UDO (Ultra Density Optical). Технология UDOбазируется на новом коротковолновом лазере с длиной волны405 нм, применение которого позволяет существенно увеличитьплотность размещения дорожек записи и плотность записи в дорожке.
Процесс записи основан не на магнитооптической технологии, а на технологии изменения фазы. Формат UDO предполагаетначальную емкость 5,25 диска в 40 Гб (по 20 Гб на сторону). В дальнейшем емкость диска может быть доведена до 60 и даже до 120 Гб.Устройства нового формата могут появиться примерно к 2005 г.FMD ROM-накопители (fluorescent multilayer disk).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
