Моделювання задач масового обслуговування ЕОМ (стр. 6 из 12)

Швидкість передачі даних.Швидкість передачі даних є інтегральною характеристикою при оцінці загальної продуктивності комп'ютера і залежить від характеристик елементів конструкції термоблоку накопичувача і параметрів контролера.

Час безвідмовної роботи.В описах накопичувачів указується такий параметр, як середньостатистичний час між збоями, характеризуюче надійність

пристрої. Значення цього параметра звичайно коливається від 20 000 до 50000 ч., але може складати і 1млн ч. Ці значення є розрахунковими з відомою вірогідністю, а для отримання статистично достовірних даних про надійність пристрою необхідно протестувати групу однакових накопичувачів і підрахувати кількість відмов за час, як мінімум в два рази перевищуюче очікуване значення середньостатистичного часу між збоями. Цей показник далеко не завжди відповідає реальній надійності пристрою.

Місткість накопичувача.В даний час більшість фірм виробників IDE- і SCSI- накопичувачів указує в паспортних даних форматовану місткість, оскільки жорсткі магнітні диски випускаються тими, що вже відформатували. Ця величина відрізняється від неформатованої місткості накопичувача. Як правило, об'єм пам'яті вимірюється в двійкових одиницях, а місткість накопичувача – в десяткових або в двійкових одиницях.

Вартість накопичувачів.Відношення місткість/вартість накопичувачів продовжує знижуватися у міру розвитку технології створення магнітних дисків.

2.1.4 Опис структурної схеми

2.1.4.1 Фізичний принцип роботи пристрою

Робота накопичувачів на жорстких і гнучких магнітних дисках ґрунтується на тому загальновідомому факті, що при пропусканні через провідник електричного струму навкруги нього утворюється магнітне поле. Це поле впливає на що опинилося в ньому феромагнітну речовину (носій). При зміні напрямі струму полярність магнітного поля також змінюється. Справедливо і зворотне твердження: при дії на провідник змінного магнітного поля в ньому виникає електричний струм. При зміні полярності магнітного поля змінюється і напрям електричного струму. Завдяки такій взаємній "симетрії" електричного струму і магнітного поля з'являється можливість записувати дані на магнітні носії, потім їх прочитувати.

Головка запису/відтворення в будь-якому дисковому накопичувачі складається з U – образного сердечника з феромагнітного матеріалу і намотаної на ньому обмотки, по якій може протікати електричний струм. При пропусканні струму через обмотку в сердечнику (магнітопроводі) головці створюється магнітне поле. При перемиканні напряму протікаючого струму полярність поля також змінюється.

Магнітне поле, наведене в сердечнику, частково розповсюджується в оточуюче простір дякуючи наявності зазора "пропиляного" в підставі букви U. Якщо поблизу зазора розташовується інший феромагнетик (робочий шар носія), те магнітне поле локалізується в ньому, оскільки подібні речовини володіють меншим магнітним опором, ніж повітря. Магнітний потік, перетинаючий зазор, замикається через носій, що приводить до поляризации його магнітних частинок (доменів) у напрямі дії поля. Напрям поля і, отже, залишкова намагніченість носія залежить від полярність електричного струму в обмотці головки. Жорсткі магнітні диски звичайно робляться на алюмінієвій або скляній підкладці, на який наноситься шар феромагнітного матеріалу. Робочий шар, в основному, складається з окислу заліза з різними добавками. Магнітні поля, створювані окремими доменами на чистому диску орієнтовані випадковим чином і взаємно компенсуються на будь-кому скільки-небудь протяжній (макроскопічному) ділянці поверхні диска, тому його залишкова намагніченість рівна нулю. Якщо ділянка поверхні диска при проходженні поблизу зазора головки піддається дія, домени шикуються в певному напрямі, і їх магнітні поля більше не компенсують один одного.

В результаті у цієї ділянки диска з'являється залишкова намагніченість, яку можна згодом знайти. Виражаючись науковою мовою, залишковий магнітний потік, формований даною ділянкою поверхні диска, стає відмінним від нуля.

Зі всього вищесказаного можна зробити висновок: в результаті протікання змінного струму імпульсної форми в обмотці головки запису/відтворення на диску, що обертається, утворюється послідовність ділянок з різної по знаку (напряму) залишкової намагніченості. Найважливішими з погляду подальшого відтворення записаної інформації виявляються ті зони, в яких відбувається зміна напряму залишкового магнітного поля, або просто зони зміни знака (flux transition). При записі кожного біта на диску формується послідовність ділянок з різною намагніченістю, і, відповідно, певним розташуванням зон зміни знака. Ділянка доріжки запису, на якій може бути записаний одна зона зміни знака називається осередком переходів (transition сеll) або просто бітовим осередком. Геометричні розміри такого осередку залежать від тактової частоти сигналу запису і швидкості, з якою переміщаються один щодо одного головка і поверхня диска. При записі окремих бітів даних або груп в осередках формується характерний "узор" із зон зміни знака, залежний від способу зберігання інформації. Це зв'язано з тим, що в процесі перенесення даних на магнітний носій кожний біт (або група бітів) за допомогою спеціального кодуючого пристрою перетвориться в серію електричних сигналів, що не є точною копією послідовності імпульсів.

При відтворенні записаних даних мають значення зони переходу між ділянками поверхні диска з різною залишковою намагніченістю. Зв'язаний це з тим, що по законах електромагнітної індукції ЕДС в контурі (в даному випадку — в обмотці головки) виникає тільки при зміні магнітного потоку, що перетинає контур. Це означає, що при русі головки уздовж ділянки з постійною намагніченістю напруги на її виходах не буде. Оскільки сигнал запису представляє з себе прямокутні імпульси, та напруга на виході головки запису/відтворення матиме вид коротких різнополярних викидів, що виникають в ті моменти, коли вона перетинає зону зміни знака. Полярність цих викидів залежить від того, в якому напрямі міняється намагніченість - від умовно позитивного рівня до негативного або навпаки. Амплітуда сигналу, що поступає з головки пі прочитуванні, дуже мала, тому питання про шуми і перешкоди стоїть вельми гостро. Для його посилення використовуються високочутливі пристрої, що входять до складу дисководів. Після посилення сигнал поступає на декодуючі схема, які призначені для відновлення даних, ідентичного тому, що поступав на накопичувач при проведенні запису.

2.1.4.2 Огляд фізичних методів зберігання інформації на магнітних носіях

На сьогоднішній день застосовують досить широкий спектр методів зберігання інформації на магнітних дисках, деякі методи морально застаріли, але дотепер використовуються в сполучи з IBM PC XT.

Метод MFM (Modified Frequency Modulation - модифікована частотна модуляція) використовується для запису на гнучкі диски, а також - в ранніх вінчестерах для PC XT. при використовуванні цього методу на одну доріжку вінчестера записується 17 секторів по 512 байт кожний.

Метод RLL (Run Length Limited - обмежена довжина серії) використовує більш щільну упаковку даних при записі, підвищуючи об'єм інформації на доріжці приблизно на 50%. Кодування проводиться так, щоб довжина серії нулів не виходила за межі заданих параметрів; звичайно мінімум рівний двом, а максимум - семи. Відповідно, метод часто позначається як RLL (2,7), а доріжку записується до 27 секторів.

Метод ARLL (Advanced RLL - поліпшений RLL) - подальший розвиток RLL у бік підвищення густини упаковки. Звичайно застосовується з параметрами (1,7) і (3,9), а доріжку записується 34 і більш сектори. Більшість сучасних вінчестерів використовує методи RLL або ARLL.

Метод ZBR (Zoned Bit Recording - зоновий запис бітів) - метод упаковки даних на доріжках диска. На відміну від перерахованих вище методів фізичного запису, ZBR є більш високорівневим методом і використовується в комбінації з одним з них, завдяки тому, що лінійна швидкість поверхні щодо головки на зовнішніх циліндрах вище, ніж на внутрішніх, біти на зовнішніх циліндрах записуються з більшою частотою (отже - густиною), ніж всередині. Звичайно на поверхні організовується до десятка і більш зон, усередині яких густина запису однакова.

При використовуванні ZBR геометрія диска стає неоднорідною зовнішні циліндри містять більше секторів, ніж внутрішні; по цьому на таких дисках використовується так звана умовна, або логічна геометрія, коли адреси логічних секторів перетворяться у фізичні внутрішнім контролером диска за допомогою спеціальних таблиць.

Перемикання режиму накопичувача здійснюється перемичкою, причому першим логічним диском є MASTER. Інтерфейс IDE AT підтримує тільки програмне уведення-виведення з використанням апаратного переривання IRQ14. Фізично інтерфейс реалізований у вигляді плоского 40-контактного кабелю, довжини, що рекомендується, 50 см.

2.1.4.3 Структурна схема пристрою

Призначення складових частин. Принцип роботи

жорсткий диск інформація пристрій

Рисунок 2.1 - Структурна схема НЖМД IDE AT.

INDEX - сигнал виробляється схемою управління двигуна шпінделя за один оборот диска;

START - дозвіл на запуск двигуна шпінделя;

HD0-HDn - двійковий код вибору головки прочитування/запису;

RDDATARLL - дані читання RLL;

WRDATARLL - дані записи RLL;

WF - сигнал виробляється схемою запису при помилці;

WCLK - синхроімпульси записуваних даних;

WRDATA - дані записи в коді NRZ;

LATE, EARLY - сигнали управління режимом предкомпенсации;

DRUN - вихід детектора поля синхронізації;

RCLK - синхроімпульси прочитуваних даних;

RDDATA - прочитувані дані в коді NRZ: