накопителей проходят первичную, или низкоуровневую, разметку (Low Level

Formatting) на специальном заводском высокоточном технологическом стенде. В

ходе этого процесса на диски записываются служебные метки - серво-

информация, а также формируются привычные дорожки и сектора. Таким образом,

если когда-то новый накопитель нужно было "форматировать на низком уровне",

то сейчас этого делать не то чтобы не нужно - это просто невозможно без

специального сложнейшего оборудования, а различные "программы

низкоуровневого форматирования" чаще всего просто обнуляют содержимое

секторов с проверкой их читаемости, хотя порой могут и необратимо испортить

служебную разметку и серво-информацию служебных секторов.

Появление различных методов кодирования данных секторов связано, прежде

всего, с техническими особенностями устройств хранения и передачи

информации и желанием производителей наиболее полно использовать физическое

пространство носителей информации. В настоящее время используется несколько

различных методов кодирования данных.

Частотная модуляция (Frequency Modulation - FM) - метод, используемый в

накопителях на сменных магнитных дисках. Иначе, кодирование методом FM

можно назвать кодированием с единичной плотностью. Метод предполагает

запись на носитель в начале каждого битового элемента данных бита

синхронизации. Битовый элемент определяется как минимальный интервал

времени между битами данных, получаемый при постоянной скорости вращения

диска носителя. Метод гарантирует, по меньшей мере, одну перемену

направления магнитного потока за единицу времени вращения. Такой временной

интервал соответствует максимальной продольной плотности магнитного потока

2330 перемен на 1 см и скорости передачи данных – 125 Кбит/сек. Простота

кодирования и декодирования по методу FM определяется постоянной частотой

следования синхроимпульсов. Однако, наличие этих бит синхронизации и

является одним из недостатков данного метода, т.к. результирующий код

малоэффективен с точки зрения компактности данных (половина пространства

носителя занимается битами синхронизации). Это один из первых методов, не

используемый в настоящее время в накопителях на ЖД.

Модифицированная частотная модуляция (Modified Frequency Modulation - MFM)

- улучшенный метод FM. Модификация заключается в сокращении вдвое

длительности битового элемента - до 4 мкс и использовании бит синхронизации

не после каждого бита данных, а лишь в случаях, когда в предшествующем и

текущем битовых элементах нет ни одного бита данных. Такой способ

кодирования позволяет удвоить емкость носителя и скорость передачи данных,

по сравнению с методом FM, т.к. в одном и том же битовом элементе никогда

не размещаются бит синхронизации и данных, а на один битовый элемент

приходится только одна перемена направления магнитного потока. Также, в

настоящее время не используется.

Запись с групповым кодированием (Run Limited Length - RLL) - метод,

полностью исключающий запись на диск каких-либо синхронизационных бит.

Синхронизация достигается за счет использования бит данных. Однако, такой

подход требует совершенно иной схемы кодирования, т.к. простое исключение

бит синхронизации приведет к записи последовательностей из одних нулей или

единиц в которых не будет ни одной перемены полярности магнитного потока.

Метод RLL происходит от методов, используемых для кодирования данных при

цифровой записи на магнитную ленту. При этом, каждый байт данных

разделяется на два полубайта, которые кодируются специальным 5-ти разрядным

кодом, суть которого – добиться хотя бы одной перемены направления

магнитного потока для каждой пары его разрядов. Что означает, необходимость

наличия в любой комбинации 5-ти разрядных кодов не более двух стоящих рядом

нулевых бит. Из 32 комбинаций 5 бит такому условию отвечают 16. Они и

используются для кодирования по методу RLL. При считывании происходит

обратный процесс. При применении метода кодирования RLL скорость передачи

данных возрастает с 250 до 380 Кбит/с, а число перемен полярности

магнитного потока до 3330 перемен/см. При этом длительность битового

элемента снижается до 2.6 мкс. Поскольку, максимальный интервал времени до

перемены магнитного потока известен (два последовательно расположенных

нулевых бита), биты данных могут служить битами синхронизации, что делает

метод кодирования RLL самосинхронизирующимся и самотактируемым. Интересным

является тот факт, что метод MFM является частным случаем метода RLL. Для

обозначения типа используемого RLL метода применяется аббревиатура вида:

RLL2,7, RLL1,7, RLL2,8, RLL1,8, где первая цифра - минимальная, а вторая -

максимальная длина последовательности бит - нулей, содержащихся между

соседними единицами. Аббревиатура метода MFM в терминологии RLL

записывается как RLL1,3.

Модифицированная запись с групповым кодированием (Advanced Run Limited

Length – ARLL) – улучшенный метод RLL, в котором, наряду с логическим

уплотнением данных, производится повышение частоты обмена между

контроллером и накопителем.

В настоящее время в накопителях на жестких дисках используются различные

методы кодирования информации, разрабатываемые и патентуемые фирмами-

производителями на основе метода с групповым кодированием - ARLL.

Выпускаются также устройства с аппаратной компрессией данных на уровне

интерфейса или контроллера в которых используется простое арифметическое

сжатие информации перед записью и после считывания.

Интерфейсы жестких дисков

Интерфейсом накопителей называется набор электроники, обеспечивающий обмен

информацией между контроллером устройства (кеш-буфером) и компьютером. В

настоящее время в настольных ПК IBM-PC, чаще других, используются две

разновидности интерфейсов ATAPI - AT Attachment Packet Interface

(Integrated Drive Electronics - IDE, Enhanced Integrated Drive Electronics

- EIDE) и SCSI (Small Computers System Interface).

Интерфейс IDE разрабатывался как недорогая и производительная альтернатива

высокоскоростным интерфейсам ESDI и SCSI. Интерфейс, предназначен для

подключения двух дисковых устройств. Отличительной особенностью дисковых

устройств, работающих с интерфейсом IDE состоит в том, что собственно

контроллер дискового накопителя располагается на плате самого накопителя

вместе со встроенным внутренним кэш-буфером. Такая конструкция существенно

упрощает устройство самой интерфейсной карты и дает возможность размещать

ее не только на отдельной плате адаптера, вставляемой в разъем системной

шины, но и интегрировать непосредственно на материнской плате компьютера.

Интерфейс характеризуется чрезвычайной простотой, высоким быстродействием,

малыми размерами и относительной дешевизной.

Сегодня на смену интерфейсу IDE пришло детище фирмы Western Digital -

Enhanced IDE, или сокращенно EIDE. Сейчас это лучший вариант для

подавляющего большинства настольных систем. Жесткие диски EIDE заметно

дешевле аналогичных по емкости SCSI-дисков и в однопользовательских

системах не уступают им по производительности, а большинство материнских

плат имеют интегрированный двухканальный контроллер для подключения четырех

устройств. Что же появилось нового в Enhanced IDE по сравнению с IDE ?

Во-первых, это большая емкость дисков. Если IDE не поддерживал диски свыше

528 мегабайт, то EIDE поддерживает объемы до 8.4 гигабайта на каждый канал

контроллера.

Во-вторых, к нему подключается больше устройств - четыре вместо двух.

Раньше имелся только один канал контроллера, к которому можно было

подключить два IDE устройства. Теперь таких каналов два. Основной канал,

который обычно стоит на высокоскоростной локальной шине и вспомогательный.

В-третьих, появилась спецификация ATAPI (AT Attachment Packet Interface)

дающая возможность подключения к этому интерфейсу не только жестких дисков,

но и других устройств - стриммеров и дисководов CD-ROM.

В-четвертых - повысилась производительность. Накопители с интерфейсом IDE

характеризовались максимальной скоростью передачи данных на уровне 3

мегабайт в секунду. Жесткие диски EIDE поддерживают несколько новых режимов

обмена данными. В их число входит режим программируемого ввода-вывода PIO

(Programmed Input/Output) Mode 3 и 4, которые обеспечивают скорость

передачи данных 11.1 и 16.6 мегабайт в секунду соответственно.

Программируемый ввод-вывод - это способ передачи данных между контроллером

периферийного устройства и оперативной памятью компьютера посредством

команд пересылки данных и портов ввода/вывода центрального процессора.

В пятых - поддерживается режим прямого доступа к памяти - Multiword Mode 1

DMA (Direct Memory Access) или Multiword Mode 2 DMA и Ultra DMA, которые

поддерживают обмен данными в монопольном режиме (то есть когда канал ввода-

вывода в течение некоторого времени обслуживает только одно устройство).

DMA - это еще один путь передачи данных от контроллера периферийного

устройства в оперативную память компьютера, от PIO он отличается тем, что

центральный процессор ПК не задействуется и его ресурсы остаются свободными

для других задач. Периферийные устройства обслуживает специальный

контроллер DMA. Скорость при этом достигает 13.3 и 16.6 мегабайта в

секунду, а при использовании Ultra DMA и соответствующего драйвера шины -

33 мегабайт в секунду. EIDE-контроллеры используют механизм PIO точно так

же, как это делают и некоторые SCSI-адаптеры, но скоростные адаптеры SCSI

работают только по методу DMA.

В шестых - расширена система команд управления устройством, передачи данных

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8