НН Трушин Информатика (стр. 31 из 37)

Устройства дисковой памяти, используемые в ЭВМ, отличаются друг от друга конструкцией, емкостью, быстродействием и стоимостью. Но всем им присуще общее свойство: данные запоминаются на концентрических окружностях, расположенных на магнитной поверхности диска и называемых дорожками. Количество бит информации, которое может храниться на поверхности магнитного диска, зависит от его геометрических размеров и

плотности записи. При заданных размерах диска плотность записи

Рис. 8.1. Схема записи информации на магнитный диск определяется количеством дорожек на поверхности диска и информационной емкостью каждой дорожки. Емкость дискового накопителя определяется также количеством рабочих поверхностей. В гибких дисках для записи информации используется одна или обе поверхности. В НЖМД для увеличения емкости используется несколько дисков, объединенных в пакет.

Количества поверхностей и дорожек на каждой поверхности диска являются физическими параметрами каждого конкретного типа накопителя. Для каждой поверхности имеется своя магнитная головка для записи и воспроизведения информации. Для перемещения магнитных головок предназначен шаговый электродвигатель М2. В процессе работы головки в НГМД прижимаются к поверхности магнитного диска, а в НЖМД головки "парят" над поверхностью диска под действием аэродинамических сил.

Для НЖМД вместо параметра "количество дорожек" чаще всего указывается характеристика "количество цилиндров". Цилиндр образуют дорожки, находящиеся одна под другой, то есть на одинаковом расстоянии от центра диска. Каждая дорожка делится на сегменты постоянной информационной емкости, называемые секторами. В IBM-совместимых ПЭВМ емкость сектора равна 512 байт. Каждому цилиндру и сектору внутри дорожки присваивается уникальный номер.

Различают накопители со сменными и постоянными дисками. Обычно НЖМД имеют несменяемые диски, а НГМД – сменяемые, поэтому гибкие диски служат средством обмена информацией между отдельными ПЭВМ.

В ПЭВМ в настоящее используется только один вид гибких дисков с диаметром 3,5 дюйма типа DS/HD. Ранее использовались дискеты диаметром 8 и 5,25 дюйма. Существует несколько разновидностей форматов дискет, различающихся плотностью записи информации (табл. 8.2).

Таблица 8.2 Стандартные параметры ГМД

Размер в дюймах	Емкость, килобайт	Обозначение дискеты	Количество дорожек	Количество секторов
5,25 5,25 5,25 3,5 3,5 3,5	360 720 1200 720 1440 2880	DS/DD DS/QD DS/HD DS/DD DS/HD DS/ED	40 80 80 80 80 80	9 9 15 9 18 36

Если форматы гибких дисков стандартизированы, то формат жесткого диска задается в процессе изготовления накопителя. Каждая модель НЖМД имеет свои собственные параметры. В табл. 8.3 в качестве примера приведены форматы некоторых НЖМД различной емкости.

Для подготовки магнитных дисков к работе выполняется операция, называемая форматированием, в процессе которой на диске производится формирование дорожек и секторов. После форматирования выполняется инициализация диска, в результате которой на диск записывается дополнительная служебная информация, образующая файловую структуру диска. Форматирование и инициализация магнитного диска в операционной системе MS-DOS производятся командой FORMAT, например:

>FORMAT A: – форматирование гибкого диска в накопителе A:.

В процессе инициализации один физический НЖМД большой емкости может быть поделен на несколько логических накопителей, или томов. При этом каждому тому присваивается собственный идентификатор.

Таблица 8.3 Параметры НЖМД

Емкость накопителя, Мбайт	Количество цилиндров	Количество секторов на дорожке	Количество магнитных головок
41 116 504 2437	820 762 1024 4960	17 39 63 63	6 8 16 16

Файловая структура магнитного диска предполагает наличие на нем каталога файлов. Каталог состоит из множества записей, содержащих сведения о хранящихся на диске файлах. Каждая запись каталога содержит имя файла и расширение имени, размер файла, адрес его расположения на диске, дату и время создания файла, атрибуты файла и другие необходимые сведения. Любое обращение к файлу предваряется обращением к каталогу диска с целью определения местонахождения этого файла, после чего с файлов выполняются требуемые действия.

Простейшая (одноуровневая) структура каталога (рис. 8.2, а) обычно используется для гибких дисков. Для доступа к данным в НЖМД, хранящих сотни и тысячи файлов, применяется древовидная (многоуровневая) структура каталогов (рис. 8.2, б). В вершине древовидной структуры находится корневой каталог, создаваемый в процессе инициализации диска. Ветви дерева образуют подкаталоги, которые создаются и удаляются командами операционной системы. Имена подкаталогам присваиваются при их создании по тем же правилам, как и любым другим файлам.

Для того чтобы найти файл на диске с древовидным каталогом, операционная система должна просмотреть всю цепочку каталогов по пути от корневого каталога до подкаталога, хранящего искомый файл. Перечень всех имен каталогов на пути к файлу называется маршрутом. Имена подкаталогов в маршруте разделяются символом \. Поскольку корневой каталог имени не имеет, то запись маршрута от корневого каталога начинается с символа \. Таким образом, полная спецификация файла включает в себя идентификатор накопителя, маршрут и имя файла, например:

E:\USER\PETROV\REPORT.TXT .

Рис. 8.2. Примеры файловых структур на магнитных и оптических дисках:

а – одноуровневый каталог; б – древовидная структура каталогов.

8.3. Накопители на магнитных лентах

Накопители на магнитных лентах (НМЛ) получили очень широкое распространение в вычислительной технике благодаря таким своим качествам, как большая информационная емкость, возможность практически неограниченного во времени хранения информации, многократное использование носителя, высокая надежность и низкая стоимость. На магнитной ленте достигнута самая низкая стоимость хранения одного бита данных, поэтому она широко применяется для архивного хранения больших массивов информации.

Магнитная лента представляет собой двухслойную композицию, состоящую из тонкой пластиковой основы и рабочего слоя из порошкового ферромагнитного материала. В вычислительной технике используются ленты шириной 12,7 мм (0,5 дюйма), 6,35 мм (0,25 дюйма) и 3,81 мм (0,15 дюйма). Для хранения широкой ленты служат катушки; узкие ленты заправляются в кассеты или картриджи.

Кассетные НМЛ получили распространение в качестве дешевой внешней памяти микроЭВМ. Они выгодно отличаются от катушечных накопителей простотой и компактностью конструкции, удобством в эксплуатации. Информация на кассетную магнитную ленту записывается последовательно бит за битом, количество дорожек записи – 4 или 9.

Файлы на магнитных лентах располагаются последовательно один за другим, поэтому чтобы получить доступ к n-му файлу на ленте, следует пропустить (n–1) файл. Такая схема доступа к данным называется последовательной, поэтому НМЛ называются устройствами последовательного доступа. В отличие от них дисковые накопители называются устройствами прямого, или произвольного, доступа. Каталоги файлов на магнитных лентах обычно не создаются.

8.4. Накопители на оптических дисках

Оптические диски, или компакт-диски (CD, КД), изначально были разработаны для высококачественной записи музыки. В последнее десятилетие они получили широкое распространение в качестве устройств внешней памяти ЭВМ благодаря своим малым размерам, большой емкости, надежности и долговечности в работе. Такие диски оказались очень удобными для поставки многих программ и массивов данных, поэтому практически все современные программные продукты распространяются на компакт-дисках.

Информация на компьютерных компакт-дисках кодируется путем чередования участков диска, отражающих и не отражающих свет. Компактдиск состоит из поликарбонатной основы, отражающего слоя и защитных слоев. Диаметр такого диска составляет 5,25 или 3,5 дюйма. Компакт-диск имеет всего одну дорожку записи в форме непрерывной спирали Архимеда, идущей от наружного диаметра диска к внутреннему. Хранение файлов на компьютерных компакт-дисках принципиально организовано таким же образом, как и на магнитных дисках.

Для работы с компакт-дисками предназначаются специальные CDприводы. Воспроизведение информации с компакт-диска происходит при помощи луча миниатюрного полупроводникового лазера. Луч, попадая на отражающую поверхность, отклоняется на фотодетектор, который интерпретирует это как двоичная единица. Луч, попадающий во впадину, рассеивается и поглощается, при этом фотодетектор фиксирует двоичный ноль. Частота вращения диска в процессе считывания информации обычно не превышает 6000 мин^-1. Загрузка компакт-диска в привод и выемка из привода производятся с помощью выдвижной панели или кассеты. Практически все CDприводы способны воспроизводить музыку с аудиодисков.