ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 8
Конструктивное исполнение и принцип работы НЖМД. Параметры накопителей. Маркировка
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Целью работы является:
Изучение принципа работы накопителей на жестком магнитном диске;
Изучение конструкции накопителей на жестком магнитном диске;
Приобретение практических навыков определения параметров устройств хранения по маркировке;
Приобретение практических навыков подбора устройств хранения информации с учетом аппаратной и программной совместимости.
.
В ходе работы студент должен
иметь представление:
о методах хранения информации;
о принципах магнитной записи цифровой информации;
знать:
принцип работы накопителя на жестких магнитных дисках;
конструкцию и назначение компонентов накопителя на жестких магнитных дисках;
характеристики накопителя на жестких магнитных дисках;
уметь:
определять параметры винчестеров на маркировке;
подбирать тип и параметры накопителя с учетом аппаратной и программной совместимости.
СВЕДЕНИЯ, НЕОБХОДИМЫЕ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
Накопи́тель на жёстких магни́тных ди́сках или НЖМД (англ. hard (magnetic) disk drive, HDD, HMDD), жёсткий диск, в компьютерном сленге «винче́стер» — запоминающее устройство (устройство хранения информации) произвольного доступа, основанное на принципе магнитной записи. Является основным накопителем данных в большинстве компьютеров.
Информация в НЖМД записывается на жёсткие (алюминиевые или стеклянные) пластины, покрытые слоем ферромагнитного материала, чаще всего двуокиси хрома — магнитные диски. В НЖМД используется одна или несколько пластин на одной оси. Считывающие головки в рабочем режиме не касаются поверхности пластин благодаря прослойке набегающего потока воздуха, образующейся у поверхности при быстром вращении. Расстояние между головкой и диском составляет несколько нанометров (в современных дисках около 10 нм), а отсутствие механического контакта обеспечивает долгий срок службы устройства. При отсутствии вращения дисков головки находятся у шпинделя или за пределами диска в безопасной («парковочной») зоне, где исключён их нештатный контакт с поверхностью дисков.
Носитель информации обычно совмещают с накопителем, приводом и блоком электроники. Такие жёсткие диски часто используются в качестве несъёмного носителя информации.
Существует несколько технологий записи данных. Изучить технологии и методы записи данных на магнитные носители (https://ru.wikipedia.org/wiki/%C6%B8%F1%F2%EA%E8%E9_%E4%E8%F1%EA), описать эти методы, какие предельных параметры могут быть обеспечены различными методами, какие перспективы возможны в данном направлении.
Изучить историю развития накопителей (https://ru.wikipedia.org/wiki/%C6%B8%F1%F2%EA%E8%E9_%E4%E8%F1%EA; гл. 9 Скотт Мюллер «Модернизация и ремонт РС»), ответить на вопросы:
1. Когда появился первый жесткий диск (в каком году) и кто его изобрел?
2. В каком году был выпущен жесткий диск фирмой IBM?
3. Почему жесткий диск называют винчестером?
4. Составьте в виде хронологической ленты историю прогресса накопителей (по приложению 1)
ОПИСАНИЕ ОБОРУДОВАНИЯ
Для проведения практической работы используется следующее обеспечение: персональный компьютер; периферийное оборудование, накопители на жестком магнитном диске, действующая модель HDD, стенд по HDD, ресурсы интернет; инструменты, ПО; видеоматериалы.
4. РАБОЧЕЕ ЗАДАНИЕ
Ознакомится с методическими указаниями, выполнить задания.
Задание 4.1 Изучение конструкции накопителя на жестком магнитном диске
Накопители на жестких дисках объединяют в одном корпусе носитель (носители) и устройство чтения/записи, а также, нередко, и интерфейсную часть, называемую собственно контроллером жесткого диска. Типичной конструкцией жесткого диска является исполнение в виде одного устройства - камеры, внутри которой находится один или более дисковых носителей насажанных на один шпиндель и блок головок чтения/записи с их общим приводящим механизмом. Обычно, рядом с камерой носителей и головок располагаются схемы управления головками, дисками и, часто, интерфейсная часть и/или контроллер. На интерфейсной карте устройства располагается собственно интерфейс дискового устройства, а контроллер с его интерфейсом располагается на самом устройстве. С интерфейсным адаптером схемы накопителя соединяются при помощи комплекта шлейфов.
Герметичная камера предохраняет носители не только от проникновения механических частиц пыли, но и от воздействия электромагнитных полей. Необходимо заметить, что камера не является абсолютно герметичной т.к. соединяется с окружающей атмосферой при помощи специального фильтра, уравнивающего давление внутри и снаружи ка-меры. Однако, воздух внутри камеры максимально очищен от пыли, т.к. малейшие частички могут привести к порче магнитного покрытия дисков и потере данных и работоспособности устройства.
Диски вращаются постоянно, а скорость вращения носителей довольно высокая (от 4500 до 10000 об/мин), что обеспечивает высокую скорость чтения/записи. По величине диаметра носителя чаще других производятся 5.25, 3.14, 2.3 дюймовые диски. На диаметр носителей несменных жестких дисков не накладывается никакого ограничения со стороны совместимости и переносимости носителя, за исключением форм-факторов корпуса ПК, поэтому, производители выбирают его согласно собственным соображениям.
В настоящее время, для позиционирования головок чтения/записи, наиболее часто, применяются шаговые и линейные двигатели механизмов позиционирования и механизмы перемещения головок в целом.
В системах с шаговым механизмом и двигателем головки перемещаются на определенную величину, соответствующую расстоянию между дорожками. Дискретность шагов зависит либо от характеристик шагового двигателя, либо задается сервометками на диске, которые могут иметь магнитную или оптическую природу. Для считывания магнитных меток используется дополнительная сервоголовка, а для считывания оптических - специ-альные оптические датчики. В системах с линейным приводом головки перемещаются электромагнитом, а для определения необходимого положения служат специальные сервисные сигналы, записанные на носитель при его производстве и считываемые при позиционировании головок. Во многих устройствах для сервосигналов используется целая поверхность и специальная головка или оптический датчик. Такой способ организации серводанных носит название выделенная запись сервосигналов. Если сервосигналы записываются на те же дорожки, что и данные и для них выделяется специальный сервосектор, а чтение производится те-ми же головками, что и чтение данных, то такой механизм называется встроенная запись сервосигналов. Выделенная запись обеспечивает более высокое быстродействие, а встроенная - повышает емкость устройства.
Линейные приводы перемещают головки значительно быстрее, чем шаговые, кроме того они позволяют производить небольшие радиальные перемещения "внутри" дорожки, давая возможность отследить центр окружности серводорожки. Этим достигается положение головки, наилучшее для считывания с каждой дорожки, что значительно повышает достоверность считываемых данных и исключает необходимость временных затрат на процедуры коррекции. Как правило, все устройства с линейным приводом имеют автоматический механизм парковки головок чтения/записи при отключении питания устройства.
Изучить конструктивное исполнение накопителя на жестком магнитном диске. Зарисовать структурную схему HDD, конструкцию накопителя и головки чтения-записи.
Посмотреть видео о конструкции жесткого диска, отметить основные составляющие элементы.
Описать назначение компонентов.