Что такое дорожка магнитного диска

Архитектура ЭВМ

Компоненты ПК

Интерфейсы

Мини блог

Самое читаемое

Sms рассылка бесплатная смс отправка через интернет world sms.

Накопители на жёстких дисках

Дорожки и секторы

Дорожка — это одно “кольцо” данных на одной стороне диска. Дорожка записи на диске слишком велика, чтобы использовать ее в качестве единицы хранения информации. Во многих накопителях ее емкость превышает 100 тыс. байтов, и отводить такой блок для хранения небольшого файла крайне расточительно. Поэтому дорожки на диске разбивают на нумерованные отрезки, называемые секторами .

Количество секторов может быть разным в зависимости от плотности дорожек и типа накопителя. Например, дорожка гибких дисков может содержать от 8 до 36 секторов, а дорожка жесткого диска — от 380 до 700. Секторы, создаваемые с помощью стандартных программ форматирования, имеют емкость 512 байт, но не исключено, что в будущем эта величина изменится. Следует отметить один важный факт: для совместимости со старыми BIOS, независимо от реального количества секторов на дорожке, устройство должно выполнять трансляцию в режим 63 секторов на дорожке, принятый в адресации CHS.

Нумерация секторов на дорожке начинается с единицы, в отличие от головок и цилиндров, отсчет которых ведется с нуля. Например, дискета емкостью 1,44 Мбайт содержит 80 цилиндров, пронумерованных от 0 до 79, в дисководе установлены две головки (с номерами 0 и 1) и каждая дорожка цилиндра разбита на 18 секторов (1–18).

При форматировании диска в начале и конце каждого сектора создаются дополнительные области для записи их номеров, а также прочая служебная информация, благодаря которой контроллер идентифицирует начало и конец сектора. Это позволяет отличать неформатированную и форматированную емкости диска. После форматирования емкость диска уменьшается, и с этим приходится мириться, поскольку для обеспечения нормальной работы накопителя некоторое пространство на диске должно быть зарезервировано для служебной информации. Стоит, однако, отметить, что в новых дисках используется форматирование без идентификатора, т.е. не проставляются отметки начала и конца каждого из секторов. Это позволяет использовать немного больше пространства для хранения реальных данных.

В начале каждого сектора записывается его заголовок (или префикс), по которому определяется начало и номер сектора, а в конце — заключение (или суффикс), в котором находится контрольная сумма, необходимая для проверки целостности данных. В вышеупомянутой системе адресации без идентификаторов начало и конец каждого из секторов определяется на основании импульсов генератора тактовой частоты.

Помимо указанных областей служебной информации, каждый сектор содержит область данных емкостью 512 байт. При низкоуровневом (физическом) форматировании всем байтам данных присваивается некоторое значение, например F6h. Электронные схемы накопителей с большим трудом справляются с кодированием и декодированием некоторых шаблонов, поскольку эти шаблоны используются только при тестировании дисководов, выполняемом производителем в процессе первоначального форматирования. Используя специальные тестовые шаблоны, можно выявить ошибки, которые не обнаруживаются с помощью обычных шаблонов данных.

Примечание!

Заголовки и суффиксы секторов не зависят от операционной и файловой систем, а также от файлов, хранящихся на жестком диске. Помимо этих элементов, существует множество промежутков в секторах, между секторами на каждой дорожке и между дорожками, но ни один из этих промежутков не может быть использован для записи данных. Промежутки создаются во время форматирования на низком (физическом) уровне, при котором удаляются все записанные данные. На жестком диске промежутки выполняют точно такие же функции, как и на магнитофонной кассете, где они используются для разделения музыкальных записей. Начальные, завершающие и промежуточные пробелы представляют собой именно то пространство, которое определяет разницу между форматной и неформатной емкостью диска. Например, емкость 4-мегабайтовой дискеты (3,5-дюйма) после форматирования “уменьшается” до 2,88 Мбайт (форматная емкость). Дискета емкостью 2 Мбайт (до форматирования) имеет форматную емкость 1,44 Мбайт. Жесткий диск Seagate ST-4038, имеющий неформатную емкость 38 Мбайт, после форматирования “уменьшается” до 32 Мбайт (форматная емкость).

Форматирование низкого уровня современных жестких дисков ATA/IDE и SCSI выполняется еще на заводе, поэтому изготовитель указывает только форматную емкость диска. Тем не менее практически на всех дисках имеется некоторое зарезервированное пространство для управления данными, которые будут записаны на диске. Как видите, утверждать, что размер любого сектора равен 512 байт, — не вполне корректно. На самом деле в каждом секторе можно записать 512 байт данных, но область данных — это только часть сектора. Каждый сектор на диске обычно занимает 571 байт, из которых под данные отводится только 512 байт. В различных накопителях пространство, отводимое под заголовки и суффиксы, может быть разным, но, как правило, сектор имеет размер 571 байт. Как уже говорилось, многие современные диски используют схему разметки без идентификаторов заголовков секторов, что высвобождает дополнительное пространство для данных.

Для наглядности представьте, что секторы — это страницы в книге. На каждой странице содержится текст, но им заполняется не все пространство страницы, так как у нее есть поля (верхнее, нижнее, правое и левое). На полях помещается служебная информация, например названия глав (на диске это соответствует номерам дорожек и цилиндров) и номера страниц (что соответствует номерам секторов). Области на диске, аналогичные полям на странице, создаются во время форматирования диска; тогда же в них записывается и служебная информация. Кроме того, во время форматирования диска области данных каждого сектора заполняются фиктивными значениями. Отформатировав диск, можно записывать информацию в области данных обычным образом. Информация, которая содержится в заголовках и заключениях сектора, не меняется во время обычных операций записи данных. Изменить ее можно, только переформатировав диск.

В таблице в качестве примера приведен формат дорожки и сектора стандартного жесткого диска, имеющего 17 секторов на дорожке. Из таблицы видно, что “полезный” объем дорожки примерно на 15% меньше возможного.

Эти потери характерны для большинства накопителей, но для разных моделей они могут быть различными. Ниже подробно анализируются данные, представленные в табл. 9.2. Послеиндексный интервал нужен для того, чтобы при перемещении головки на новую дорожку переходные процессы (установка) закончились прежде, чем она окажется перед первым сектором. В этом случае его можно начать считывать сразу, не дожидаясь, пока диск совершит дополнительный оборот.

Послеиндексный интервал далеко не всегда обеспечивает время, достаточное для перемещения головки. В этом случае накопитель получает дополнительное время за счет смещения секторов на различных дорожках, которое приводит к задержке появления первого сектора. Другими словами, процесс форматирования низкого уровня приводит к смещению нумерации секторов, в результате чего секторы на соседних дорожках, имеющие одинаковые номера, смещаются друг относительно друга. Например, сектор 9 одной дорожки находится рядом с сектором 8 следующей дорожки, который, в свою очередь, располагается бок о бок с сектором 7 следующей дорожки, и т.д. Оптимальная величина смещения определяется соотношением частоты вращения диска и радиальной скорости головки.

Примечание!

Идентификатор сектора (ID) состоит из полей записи номеров цилиндра, головки и сектора, а также контрольного поля CRC для проверки точности считывания информации ID.

В большинстве контроллеров седьмой бит поля номера головки используется для маркировки дефектных секторов в процессе форматирования низкого уровня или анализа поверхности. Однако такой метод не является стандартным, и в некоторых устройствах дефектные секторы помечаются иначе. Но, как правило, отметка делается в одном из полей идентификатора сектора. Интервал включения записи следует сразу за байтами CRC; он гарантирует, что информация в следующей области данных будет записана правильно. Кроме того, он служит для завершения анализа контрольной суммы (CRC) идентификатора сектора.

В поле данных можно записать 512 байт информации. За ним располагается еще одно поле CRC для проверки правильности записи данных. В большинстве накопителей размер этого поля составляет 2 байт, но некоторые контроллеры могут работать и с более длинными полями кодов коррекции ошибок (Error Correction Code — ECC). Записанные в этом поле байты кодов коррекции ошибок позволяют при считывании обнаруживать и исправлять некоторые ошибки. Эффективность этой операции зависит от выбранного метода коррекции и особенностей контроллера. Интервал отключения записи позволяет полностью завершить анализ байтов ECC (CRC).

Интервал между записями необходим для того, чтобы застраховать данные следующего сектора от случайного стирания при записи в предыдущий сектор. Это может произойти, если при форматировании диск вращался с частотой, несколько меньшей, чем при последующих операциях записи. При этом сектор, естественно, всякий раз будет немного длиннее. Поэтому, чтобы он не выходил за установленные при форматировании границы, их слегка “растягивают”, вводя упомянутый интервал. Его реальный размер зависит от разности частот вращения диска при форматировании дорожки и при каждом обновлении данных.

Предындексный интервал необходим для компенсации неравномерности вращения диска вдоль всей дорожки. Размер этого интервала зависит от возможных значений частоты вращения диска и сигнала синхронизации при форматировании и записи.

Информация, записываемая в заголовке сектора, имеет огромное значение, поскольку содержит данные о номере цилиндра, головки и сектора. Все эти сведения (за исключением поля данных, байтов CRC и интервала отключения записи) записываются на диск только при форматировании низкого уровня.

Источник

Русские Блоги

Секторы жесткого диска, дорожки, секторы

CHS ： Cylinder 、 Head 、 Sector/Track Принципиальная схема выглядит следующим образом:

1024 цилиндр x 63 секторов x 256 Головы x 512byte = 8455716864byte (который 8.4G ）

Логический блок Block : Логический блок partition ладить filesystem Формат, минимальная единица хранения, указанная. Block Размер Sector из 2 Во власть кратных. Голова может читать по одному block 。 block Планирование объекта должно учитывать производительность чтения данных и использование места на жестком диске.

Хотя длины внутренней и внешней дорожек различны, количество секторов на каждой дорожке одинаково, то есть плотность внутреннего кольца велика, а плотность внешнего кольца мала.

Как рассчитать мощность

Как правило, когда мы покупаем жесткий диск, мы сначала обращаем внимание на его емкость, а во-вторых, на его скорость вращения. ( Чем выше число оборотов, тем лучше ) Скорость чтения и записи головы, cache Данные, такие как размер и поток. Итак, как мы узнаем емкость? Проще всего увидеть model С информацией производителя, но не с помощью технических средств, следующее научит вас, как рассчитать емкость жесткого диска, но прежде всего давайте разберемся со структурой накопителя.

Если вы откроете жесткий диск ( Но не делайте этого на своем жестком диске! Поскольку жесткий диск запечатан, он становится почти бесполезным после открытия ) Вы найдете группу металлических дисков, центрированных вокруг центра круга. Они были намагничены. Все данные записаны на поверхности этих гладких металлических блюд. Каждый металлический магнитный диск обычно имеет две стороны, каждая сторона имеет свое собственное чтение и запись магнитная головка (Head) Один. Как показано:

Хорошо, если приведенная выше информация (Cylinder/Heads/Sector) Если вы все знаете, легко спросить емкость жесткого диска. Формула:

Количество голов ( Это на самом деле читаемая и доступная для записи поверхность ) X Количество магнитных колонок ( На самом деле магнитные дорожки на каждой поверхности ) X Количество магнитных зон на дорожку X Емкость каждой магнитной зоны = Емкость жесткого диска

Пример: если вы видите на жестком диске надпись:

Затем, 1647x16x63x0.5KB=830088KB/1024 Только один 811MB Жесткий диск. Если вы хотите, чтобы система могла читать этот жесткий диск, эти данные должны быть записаны в BIOS Внутри, но сейчас BIOS Большинство из них имеют функцию автоматического обнаружения, пока BIOS Выбрать внутри AUTO Вот и все. Это гораздо удобнее, особенно при замене нового жесткого диска.

Современные технологии производства продолжают совершенствоваться, магнитный диск жесткого диска становится тоньше, а магнитная головка становится меньше, что позволяет устанавливать больше магнитных дисков. ( Напротив, все больше и больше читаемых и записываемых поверхностей ) И плотность поверхности постоянно улучшается, а точность чтения и записи становится все выше и выше ( Родственник Track с Sector Еще и еще ) Таким образом, емкость жесткого диска становится все больше и больше.

Но в дополнение к этому фактору существует еще один метод увеличения емкости диска, называемый многозонной записью. (Multiple Zone Recording) технологии. До внедрения этой технологии каждый track Над sector Число одинаковое, поэтому внешний sector Поверхность вентилятора явно ближе к внутренней части ( Центр круга ) Это шире и гораздо более расточительно. Потом цитирую MZR После этого мы можем track Разделите больше sector Емкость увеличится относительно 。

* Физический состав жесткого диска

Каждый должен был увидеть жесткий диск! Жесткие диски делятся на 3,5-дюймовые и 2,5-дюймовые размеры в зависимости от настольных компьютеров и ноутбуков. Для иллюстрации мы используем 3,5-дюймовый настольный компьютер с жестким диском. Корпус жесткого диска на самом деле состоит из множества круглых дисков, манипуляторов робота, считывающих головок дисков и двигателей шпинделя. Вся внутренняя часть показана на следующем рисунке:

Физическая структура жесткого диска

Фактические данные записываются на головке магнитного диска, а чтение и запись в основном достигается с помощью считывающей головки на руке робота. В реальной работе шпиндельный двигатель вращает диск, и затем механический рычаг можно выдвинуть, чтобы считывающая головка могла читать и записывать на диск. Кроме того, из-за ограниченной емкости одного диска на некоторых жестких дисках будет более двух дисков!

* Данные на диске

Поскольку данные записываются в верхнюю часть диска, как записываются данные на диске? На самом деле данные на диске немного похожи на следующий значок:

Формат данных на диске

На всем диске несколько концентрических кругов, а наименьшая единица хранения диска разделена радиально центром центра круга. Размер 512 байт, это значение не изменится. Магнитная область образует круг и становится дорожкой. Если она находится на многодисковом жестком диске, одна и та же дорожка на всех дисках может образовывать цилиндр. Магнитная колонка также обычно делится на нас. Самая маленькая единица во время блюда!

При расчете емкости всего жесткого диска, простая формула расчета:

‘header Количество * каждый header Количество ответственных магнитных цилиндров * Количество магнитных зон, содержащихся в каждом цилиндре * Емкость магнитного поля ’ ，

Единица измерения преобразуется в: ‘header * cylinder/header * secter/cylinder * 512bytes/secter’ ，

Простое написание выглядит следующим образом: Head x Cylinder x Sector x 512 Bytes 。

Однако следует отметить, что большинство производителей жестких дисков обычно отображают емкость жесткого диска в десятичных числах, поэтому они имеются в продаже. 500GB Жесткий диск, Только в теории 460GBytes Вместимость вокруг

Источник

Устройство и принцип работы магнитных дисков

Магнитные диски компьютера служат для длительного хранения информации (она не стирается при выключении ЭВМ). При этом в процессе работы данные могут удаляться, а другие записываться.

Выделяют жесткие и гибкие магнитные диски. Однако гибкие диски в настоящее время используются уже очень редко. Гибкие диски были особенно популярны в 80-90-х годах прошлого столетия.

Гибкие диски (дискеты), называемые иногда флоппи-дисками (Floppy Disk), представляют собой магнитные диски, заключенные в квадратные пластиковые кассеты размером 5,25 дюйма (133 мм) или 3,5 дюйма (89 мм). Гибкие диски позволяют переносить документы и программы с одного компьютера на другой, хранить информацию, делать архивные копии информации, содержащейся на жестком диске.

Информация на магнитный диск записывается и считывается магнитными головками вдоль концентрических дорожек. При записи или чтении информации магнитный диск вращается вокруг своей оси, а головка с помощью специального механизма подводится к нужной дорожке.

Дискеты размером 3,5 дюйма имеют емкость 1,44 Мбайт. Данный вид дискет наиболее распространен в настоящее время.

В отличие от гибких дисков жесткий диск позволяет хранить большие объемы информации. Емкость жестких дисков современных компьютеров может составлять терабайты.

Первый жесткий диск был создан фирмой IBM в 1973 году. Он позволял хранить до 16 Мбайт информации. Поскольку этот диск имел 30 цилиндров, разбитых на 30 секторов, то он обозначался как 30/30. По аналогии с автоматическими винтовками, имеющими калибр 30/30, этот диск получил прозвище «винчестер».

Жесткий диск представляет собой герметичную железную коробку, внутри которой находится один или несколько магнитных дисков вместе с блоком головок чтения/записи и электродвигателем. При включении компьютера электродвигатель раскручивает магнитный диск до высокой скорости (несколько тысяч оборотов в минуту) и диск продолжает вращаться все время, пока компьютер включен. Над диском «парят» специальные магнитные головки, которые записывают и считывают информацию так же, как и на гибких дисках. Головки парят над диском вследствие его высокой скорости вращения. Если бы головки касались диска, то из-за силы трения диск быстро вышел бы из строя.

При работе с магнитными дисками используются следующие понятия.

Дорожка – концентрическая окружность на магнитном диске, которая является основой для записи информации.

Цилиндр – это совокупность магнитных дорожек, расположенных друг над другом на всех рабочих поверхностях дисков винчестера.

Сектор – участок магнитной дорожки, который является одной из основных единиц записи информации. Каждый сектор имеет свой собственный номер.

Источник

Что такое дорожка магнитного диска

НАКОПИТЕЛИ НА МАГНИТНЫХ ДИСКАХ

1. Краткая информация
2. То же прописью
3. Таблички

Прежде всего дискеты это носители информации, а уже потом флопики, дискетки или ГМД как кому больше нравится.
Первые диски были 8-дюймовыми и имели ёмкость 128 Кб. Родились они в лабораториях IBM. Вращался он довольно медленно, но прелесть была в том, что вставив диск в дисковод, можно было выбрать любой файл сразу, без его продолжительных поисков. Кстати один дюйм равет 255 мм, а 8 дюймов=20,4 сантиметра.

Затем диск стал катастрофически уменьшаться в размерах, появилось несколько новых стандартов для дискет, но пальму первенства взяли трёхдюймовые дискеты, а точнее 3,5 дюйма (89 мм). Стартовали они с ёмкостью 720 Кб, и подросли затем до 1,2 Мб, но быстро поднялись до 1,44 Мб, а в последствии энтузиасты довели его ёмкость до 2,88 Мб.

Гибкие диски (дискеты) изначально предназначались для хранения информации, так как при выключении компьютера вся информация из его ОЗУ стиралась. С появлениев винчестеров дискеты стали служить только для переноса документов и программ с одного компьютера на другой,

Нанаибольшее распространение получили 2 типа FDD : 5.25″ и 3.5″
Дискета 5.25″ заключена в гибкий пластиковый кожух.
Дискета 3.5″ заключена в жесткий пластиковый кожух.

В качестве носителя информации используется магнитная поверхность диска. Магнитная поверхность «разбита» на дорожки(концентрические окружности. Дорожки нумеруются начиная с 0-ой(максимальный радиус). Магнитная поверхность «разбита» также на секторы. Секторы нумеруются начиная с 1-го.
Размер каждого сектора = 512 байт(для MS DOS).

Рисунок 1: диск 160 Кб изнутри

Диски другой ёмкости имеют аналогичное строение
Если Дискета является системной, то ядро MS DOS размещается начиная с 0-й дорожки, как более надежной(меньшая плотность записи).

Кол-во поверхностей «задается» при изготовлении Дискеты(может быть 1-а или 2-е). Кол-во дорожек и кол-во секторов на дорожке «задается» при форматировании дискеты.
В табл.1 приведен перечень стандартных форматов флоппи-дисков, применяемых в IBM PC.

Кол-во поверх-ностей

Кол-во дорожек на поверхности

Кол-во секторов на дорожке

Приведу только таблицу возможностей программы FFORMAT.EXE:

Накопители на жёстких дисках. В 1973 году фирма IBM выпустила жёсткий диск IBM 3340. Ёмкость диска составляла 16 Кб, он содержал 30 магнитных цилиндров по 30 дорожек в каждом. Из-за этого и был назван “винчестером” (30/30” – марка знаменитой винтовки).

Производительность CD-ROM обычно определяется его скоростными характеристиками при непрерывной передаче данных в течение некоторого промежутка времени и средним временем доступа к данным, измеряемыми соответственно в Кбайт/с. Существуют одно-, двух-, трех-, четырех-, пяти, шести и восьмискоростные дисководы, обеспечивающие считывание данных со скоростью 150, 300, 450, 600, 750, 900, 1200 Кбайт/с соответственно. В настоящий момент распространены двух- и четырехскоростные дисководы. В общем случае дисководы с четырехкратной скоростью обладают более высокой производительностью, однако, оценить чистое преимущество дисковода с четырехкратной скоростью по сравнению с дисководом с удвоенной скоростью бывает не так просто. Прежде всего, это зависит от того с какой операционной системой и с каким типом приложения ведется работа. При высокой интенсивности повторяющегося доступа к CD-ROM и считывании небольшого количества данных (например, при работе с базами данных) ”импульсная” скорость считывания информации приобретает важное значение. Например, по данным журнала InfoWorld, производительность дисководов с четырехкратной скоростью, по сравнению с дисководами с удвоенной скоростью, в случае операции доступа к базе данных в среднем повышается вдвое. В случае простого копирования данных выигрыш составляет от 10 до 30%. Однако, наибольшее преимущество получится при работе с полноформатным видео. Для повышения производительности дисководов их снабжают буферной памятью (стандартные объемы КЭШа: 64, 128, 256, 512, 1024 Кбайт). Буфер дисковода представляет собой память для кратковременного хранения данных, после считывания их с CD-ROM, но до пересылки в плату контролера, а затем в ЦП. Такая буферизация дает возможность дисковому устройству передавать данные в процессор небольшими порциями, а не занимать его время медленной пересылкой постоянного потока данных. Например, согласно требованиям стандарта MPC уровня 2 накопитель CD-ROM удвоенной скоростью должен занимать не более 60% ресурсов ЦП. Важной характеристикой дисковода является степень заполнения буфера, которая влияет на качество воспроизведения анимационных изображений и видеофильмов. Эта величина определяется как отношение числа блоков данных, переданных в буфер из накопителя и хранящихся в нем до момента начала их выдачи на системную шину, к общему числу блоков, которые способен вмещать буфер. Слишком большая степень заполнения может привести к задержкам при выдаче из буфера на шину; с дугой стороны, буфер со слишком малой степенью заполнения будет требовать больше внимания со стороны процессора. Обе эти ситуации приводят к скачкам и срывам изображения во время воспроизведения.

Подавляющее большинство производителей готовит устройства способные считывать CD-ROM за счет использования специально сконструированной оптической головки, обладающей возможностью перенастройки, или даже за счет установки дополнительного объектива. Во всех случаях можно полагать, что новые устройства смогут читать привычные для нас ”старые” диски.

Хотя дисководы WORM похожи на CD ROM, они способны записывать ”внутрь” диска. Как и в CD ROM, WORM-устройства запоминают данные с помощью физических изменений поверхности диска, но делают они это по-другому. Нанести ямки в WORM-среде трудно, так как поверхность защищена прозрачным пластиком. Вместо образования ямок в WORM-дисках применяется затемнение. То есть, WORM-системы просто затемняют поверхность или, точнее, испаряют ее часть. Однажды записав на диск информацию, в дальнейшем можно будет только считывать информацию с WORM-диска. Долговечность WORM-дисков оценивается, как минимум, в 10 лет. Объем данных, хранимых на одном диске WORM и CD ROM, составляет 650 Мбайт.

Источник