Накопители на жестких магнитных дисках
ая 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 (кэш-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 четы-
рех 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 - стримеров 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 и диагностики, увеличен кэш-буфер обмена данными и существенно
доработана механика.
Фирмы Seagate и Quantum вместо спецификации EIDE используют спецификацию
Fast ATA для накопителей, поддерживающих режимы PIO Mode 3 и DMA Mode 1, а
работающие в режимах PIO Mode 4 и DMA Mode 2 обозначают как Fast ATA-2.
Интеллектуальный многофункциональный интерфейс SCSI был разработан еще в
конце 70-х годов в качестве устройства сопряжения компьютера и
интеллектуального контроллера дискового накопителя. Интерфейс SCSI является
универсальным и определяет шину данных между центральным процессором и
несколькими внешними устройствами, имеющими свой контроллер. Помимо
электрических и физических параметров, определяются также команды, при
помощи которых, устройства, подключенные к шине, осуществляют связь между
собой. Интерфейс SCSI не определяет детально процессы на обеих сторонах
шины и является интерфейсом в чистом виде. Интерфейс SCSI поддерживает
значительно более широкую гамму периферийных устройств и стандартизован
ANSI (X3.131-1986).
Сегодня применяются в основном два стандарта - SCSI-2 и Ultra SCSI. В
режиме Fast SCSI-2 скорость передачи данных доходит до 10 мегабайт в
секунду при использовании 8-разрядной шины и до 20 мегабайт при 16-
разрядной шине Fast Wide SCSI-2. Появившийся позднее стандарт Ultra SCSI
отличается еще большей производительностью - 20 мегабайт в секунду для 8-
разрядной шины и 40 мегабайт для 16-разрядной. В новейшем SCSI-3 увеличен
набор команд, но быстродействие осталось на том же уровне. Все
применяющиеся сегодня стандарты совместимы с предыдущими версиями "сверху -
вниз", то есть к адаптерам SCSI-2 и Ultra SCSI можно подключить старые SCSI-
устройства. Интерфейс SCSI-Wide, SCSI-2, SCSI-3 - стандарты модификации
интерфейса SCSI, разработаны комитетом ANSI. Общая концепция
усовершенствований направлена на увеличение ширины шины до 32-х, с
увеличением длинны соединительного кабеля и максимальной скорости передачи
данных с сохранением совместимости с SCSI. Эт
| |  скачать работу |
Накопители на жестких магнитных дисках |
