Характеристика механізму дискового накопичувача
Дискові накопичувачі мають свій основний механізм, схематично представлений на рис. 7.1.
Рисунок 7.1. Механізм дискового накопичувача
Носієм інформації є диск (один або кілька), на який нанесено шар речовини, здатної намагнічуватися (найчастіше феромагнітний). Збережену інформацію представляє стан намагніченості окремих ділянок робочої поверхні.
Диски обертаються за допомогою двигуна шпинделя, що забезпечує необхідну частоту обертання в робочому режимі.
На диску є індексний маркер, який, проходячи повз спеціального датчика, відзначає початок кожного обороту диска.
Інформація на диску розташовується на концентричних треках (доріжках), нумерація яких починається із зовнішнього треку (трек 0). Кожен трек розбитий на сектори фіксованого розміру.
Сектор є мінімальним блоком інформації, який може бути записаний на диск або зчитаний з нього. Нумерація секторів починається з одиниці і прив’язаний до індексного маркера.
Якщо накопичувач має декілька робочих поверхонь (на шпинделі може бути розміщений пакет дисків, а у кожного диска можуть використовуватись обидві поверхні), то сукупність всіх треків з однаковими номерами утворюють циліндр.
Для кожної робочої поверхні є своя головка, яка забезпечує зчитування і запис інформації. Головка нумерується починаючи з нуля.
Для того щоб здійснити елементарну операцію обміну – запис або читання сектору – шпиндель повинен обертатись з заданою швидкістю, блок головок повинен бути підведений до потрібного циліндру, і тільки тоді коли потрібний сектор підійде до вибраної головки, починається фізична операція обміну даними між головкою і блоком електроніки накопичувача. Крім того головки зчитує службову інформацію (адресну і сервісну), яка дозволяє визначити їх поточне місце розташування.
Для запису інформації на носій використовують різні методи частотної модуляції, що дозволяють кодувати двійкову інформацію, намагнічуючи зони магнітного шару, які проходять під голівкою.
При зчитані намагнічені зони наводять в головці електричний сигнал, із якого декодується раніше записана інформація.
Контролер накопичувача виконує збір і розкладання блоків інформації (секторів або цілих треків) формує та перевіряє контрольні коди, виконує модуляцію та демодуляцію сигналів головок і керує всіма механізмами накопичувача.
Для запису даних необхідно сформувати послідовний код, який повинен бути самосинхронізуючий: при подальшому зчитуванні з нього повинні вилучатись і дані, і синхросигнал, що дозволяє відновити записаний ланцюжок бітів (цим вузол дискового контролера).
Для запису на диск застосовують різні схеми кодування, що відрізняються за складністю реалізації та ефективності роботи.
У перших моделях накопичувачів використовувалася частотна модуляція (FM), при які для кожного біта даних на треку відводиться комірка з вікнами для подання біта і синхросигналу, що зовсім неефективно розподіляє межу щільності намагніченості.
Більш ефективною є модифікована частотна модуляція (MFM), при якій синхросигнал вводиться тільки в процесі кодування нульових бітів, що дозволяє подвоїти щільність запису при тій же щільності зміни потоку.
Схема кодування з обмеженням довжини серії (RLL), побудована на обмеженні довжини неперемагнічуваних ділянок треку.