Автор работы: Пользователь скрыл имя, 13 Апреля 2014 в 07:04, дипломная работа
Выпускаемые промышленностью накопители информации представляют собой гамму запоминающих устройств, с различным принципом действия, физическими и техническими эксплуатационными характеристиками. Носитель информации это материальный объект, используемый для хранения информации Накопитель же это механическое устройство, управляющее записью, хранением и считыванием данных. Различают накопители на гибких магнитных дисках и накопители на жестких магнитных дисках. Основным свойством и назначением накопителей информации является ее хранение и воспроизведение.
Накопители, использующие интерфейс IDE, как правило, функционально соответствуют накопителям с интерфейсом ST412 и отличаются от них лишь распределением функций между адаптером и НЖМД.
Интерфейс IDE
Интерфейс IDE был предложен пользователям IBM-совместимых персональных компьютеров классов PC/XT и AT в 1988 г. как недорогая альтернатива интерфейсам ESDI и SCSI. Отличительная особенность этого интерфейса — реализация функций контроллера в накопителе. При этом плата, которая является промежуточной между системной шиной ПК и НЖМД представляет собой довольно простое устройство, содержащее дешифратор базовых адресов контроллера и формирователи сигналов интерфейса. При использовании в ПК типа IBM PC/XT на плате еще размещен BIOS НЖМД, что является стандартным для адаптеров НЖМД PC/XT с любым интерфейсом. Функциональные характеристики интерфейса IDE не отличаются от аналогичных характеристик интерфейса ST412, .то есть все отличия заключаются в конструктивном исполнении. Интерфейс IDE позволяет подключать один или два НЖМД.
Интерфейс IDE подразделяется на два вида: IDE (XT) и IDE (AT). Первый из них применяется в ПК типа IBM PC/XT, второй — в PC/AT. НЖМД подключается к адаптеру одним 40-жильным кабелем, по которому производится обмен как данными, так и управляющими сигналами. Необходимо отметить, что в ПК типа IBM PC/XT этот интерфейс применяется довольно редко. Несмотря на его широкое распространение в современных массовых моделях ПК типа IBM PC/AT, он до сих пор не стандартизован[14].
Когда именно прекратится развитие жестких дисков, выпускаемых по существующей традиционной технологии, пока неизвестно. Несмотря на то что об эффекте супер парамагнетизма в связи с производством жестких дисков сказано уже очень много, единого мнения о том, какова максимально допустимая плотность записи, так и не сформировалось. Ранее предполагалось, что барьер супер парамагнетизма находится вблизи величины 100 Гбит/кв. дюйм, но сейчас существуют образцы дисков с плотностью записи около 110 Гбит/кв. дюйм. Теперь считается, что барьер расположен где-то между 150 и 200 Гбит/кв. дюйм. Но эта оценка тоже приблизительная и впоследствии также может измениться.
Одна из причин, по которым увеличение объемов при достижении плотности в 200 Мбайт на дюйм поверхности гарантированно не остановится, — появление разработанной в исследовательском центре IBM технологии AFC (Antiferromagnetically coupled — антиферромагнитно сопряженные пары). Суть ее заключается в следующем: вместо традиционного магнитного покрытия используется многослойное, с двумя слоями магнитного вещества, разделенными очень тонким слоем рутения (редкого металла, сходного по свойствам с платиной). На первый взгляд использование редкого драгоценного металла должно значительно увеличить себестоимость носителя. Но на самом деле технология разрабатывалась совершенно не для того, чтобы выпускаемые продукты встали в один ряд с соединительными проводами из чистого серебра или мобильными телефонами инкрустированными бриллиантами. Слой рутения разделяет верхний и нижний слои с противоположными направлениями вектора намагниченности. Таким образом, напряженность измеряемого головкой диска магнитного поля уменьшается, соответственно уменьшается и эффективная магнитная толщина диска. Однако при этом сохраняется размер доменов верхнего слоя, достаточный для того, чтобы энергия намагниченности значительно превышала тепловую энергию частиц.
Специалисты исследовательского центра IBM предполагают, что использование данной технологии в перспективе позволит увеличить плотность записи до 100 Гбит/кв. дюйм. Фактически AFC дает возможность выпускать диски на имеющихся производственных мощностях сразу или после минимального переоборудования, чего не скажешь о других возможных технологиях. Причем диски, изготовленные c использованием AFC, уже можно найти в ближайшем компьютерном магазине[18].
Другой возможный способ увеличения плотности записи — использование технологии перпендикулярной записи. Кстати, эту технологию только с определенной натяжкой можно назвать новой, перпендикулярная запись уже применялась. Тогда этот способ не получил широкого распространения из-за высокой стоимости носителей. Как следует из названия, основное его отличие от применяемого сегодня способа записи состоит в том, что векторы намагниченности доменов располагаются не в плоскости диска, а перпендикулярно его поверхности. По результатам экспериментов, такой способ записи позволяет заметно увеличить плотность дорожек на диске с гарантированным различением соседних дорожек при считывании.
Предполагается также, что в случае перпендикулярного расположения магнитных доменов эффект супер парамагнетизма будет наблюдаться при заметно большей плотности данных, чем при традиционном способе записи.
Однако, если эта технология получит массовое распространение, потребуются значительные инвестиции в создание соответствующих производственных мощностей. Тем не менее, первый опытный образец диска с применением технологии перпендикулярной записи уже был продемонстрирован компанией Seagate. Экспериментальный накопитель имеет плотность записи около 60 Гбит/ кв. дюйм, а уже к началу 2004 г., согласно заявлениям представителей компании, Seagate планирует приступить к серийному выпуску таких дисков.
Технологии AFC и перпендикулярной записи, скорее всего, будут востребованы в течение ближайших нескольких лет. Но в более отдаленной перспективе готовятся и другие альтернативы, например технология HAMR (Heat-assisted magnetic recording — магнитная запись с нагревом носителя), с помощью которой предполагается увеличить плотность записи до величин порядка терабита на квадратный дюйм. Ее применение обусловлено следующими соображениями. Существует ряд магнитных материалов, отличающихся заметно большей устойчивостью к супер парамагнитному эффекту при рабочих температурах жесткого диск[17]а. Но как следствие, такие материалы обладают при обычных температурах большим сопротивлением к изменению направления намагниченности и поэтому их использование в накопителях, работающих по традиционной технологии, фактически невозможно. Вывод напрашивается сам — для того, чтобы использовать такие материалы, необходимо иметь возможность нагреть до более высокой температуры участок диска, ответственный за хранение бита информации, непосредственно перед его намагничиванием. Наиболее вероятный способ нагрева — использование лазера, примерно как в магнитооптических дисках. Информация записывается совершенно аналогично тому, как это происходит в магнитооптических накопителях, — участок поверхности диска нагревается лазером непосредственно перед записью и под действием магнитного поля головки получает требуемое направление вектора намагниченности. Принципиальное отличие от магнитооптических накопителей заключается в способе чтения: данные считываются так же, как и в сегодняшних жестких дисках, с помощью магнитной головки, а не фото сенсора, регистрирующего изменения лазерного луча.
Подводя итог перспективам НЖМД хочется отметить, что уже сейчас жесткими дисками оборудуются игровые приставки и видеомагнитофоны, а очереди к встраиванию накопителя — телевизор и прочая бытовая техника. Поэтому сфера внедрения накопителей на жестких магнитных дисках еще очень обширная.
Теперь перейдем к сравнительному анализу. Как было показано выше, основные характеристики у обоих накопителей качественно не сильно отличаются друг от друга, но в количественном отношении между ними на сегодняшний момент – огромная пропасть. Как же это получилось? Как было уже сказано во введении, первые ЭВМ были узкоспециализированными и не нуждались в накопителях информации, но при дальнейшем развитии этой отрасли индустрии, а особенно с появлением персональных компьютеров и программных средств к ним (например, языков программирования высокого уровня или операционных систем), компьютер стал нуждаться в накопителе информации, который бы хранил, а также в нужный момент выдавал информацию. Это оказалось совершенно необходимым с появлением первых операционных систем, в частности, MS DOS, которая и загружалась с накопителей на гибких магнитных дисках. С этого времени, с перехода управления ЭВМ от машинно-зависимых языков программирования низкого уровня к языкам высокого уровня накопители прочно завоевали свое место в структуре машины. Из-за уровня развития на тот момент техники, оба основных накопителя ПК были реализованы для чтения/записи с помощью магнитных полей, механизм этого был описан выше, и впоследствии оказались в магнитной «ловушке», т.к. из-за развития экономики и технологии фирм, производящих накопители, не позволяет отказаться от этого принципа, что негативно сказывается на сегодняшний день уже на накопителях на гибких магнитных дисках, т.к. их развитие практически остановилось на сегодняшний день, «застыв» на отметке 1,44 Мбайт, что, конечно же абсолютно не подходит для современных персональных компьютеров, ведь принцип оптической записи оказался, по сравнению с НГМД, гораздо более работоспособным и качественным (в том числе по количеству и надежности хранения информации). Настоящий прорыв в этой сфере произошел с появлением DVD, на которых при двусторонней записи может достигаться значения хранимой информации 18 Гбайт (!). Поэтому фирмы не могут сейчас отказаться от производства НГМД в пользу оптики.
С накопителями на жестких магнитных дисках ситуация не такая критическая, но у производителей и этих накопителей не все в порядке, теперь уже то, что касается качества[6]. Многие производители совсем недавно давали гарантию безупречной работы в течение пяти лет, но только если диск будет постоянно включен, что, конечно же невозможно достичь на персональных компьютерах, а только на серверах, а сейчас предоставляют гарантию всего на год, т.к. в условиях жесточайшей конкуренции среди производителей жестких дисков нет времени на исследования надежности и переоборудования, что также объясняется скоростью развития компьютерной техники, если еще в конце 90–х годов 4-6 Гигабайтные жесткие диски были вполне приемлемым уровнем оснащения компьютера, то сейчас уже никто не возьмется их чинить, а просто посоветуют купить новый.
Как же пришли к такой ситуации? После появления НЖМД (НГМД появились раньше, как уже было сказано), его характеристики не сильно отличались от НГМД, их скорости, объемы были сопоставимы, а конкурировать по мобильности они тем более не могли, т.к. НЖМД встраиваются внутрь системного блока и извлечение их оттуда довольно проблематично. Но в итоге их минус превратился в плюс: они были лучше защищены и не нуждались в высоких степенях надежности от внешних воздействий[17] (например, раздавить их можно только вместе с системным блоком, естественно, когда жесткий диск конструктивно находится внутри системного блока), гибкий диск не нуждался в более надежной защите, что и привело к созданию пластикового конверта (раздел «Физическое устройство НГМД»). Затем, НЖМД стали развиваться скачкообразно, чему способствовало развитие операционных, и, в особенности, файловых систем, то есть способов размещения файлов. А самые распространенные НГМД на сегодняшний день имеют параметры: размер 3,5 дюйма и объем 1,44 Мбайта, когда у НЖМД при размерах 5,25 дюймов объемы достигают сотен Гигобайт, что объясняется развитием технологии по пути совершенствования способов записи, размещения информации на диске, а также свойствами самого накопителя(сравнительная таблица характеристик в приложении, табл.1). Поэтому главный вывод из вышесказанного – каждый из накопителей в процессе развития занял свое место в архитектуре ПК, исходя из своих свойств, из-за степени развития экономики, а следовательно и покупательской способности населения, а также компьютерной техники, дискеты остаются на сегодняшний день основными мобильными переносчиками информации, а накопители на жестких магнитных дисках стали основными хранителями программ и информации в современном ПК.
Поскольку жесткий диск, как правило, хранит наиболее важную информацию, учитывая все вышеизложенное, рассмотрим предлагаемую методику тестирования:
Наиболее опасная неисправность – физическое повреждение магнитной поверхности, следовательно, первая операция тестирование – поиск плохих секторов, и в случае нахождения плохих секторов может возникнуть необходимость в извлечении магнитных дисков из корпуса и снятие с них информации специальными способами. Данную операцию рекомендуется провести при помощи программы scandisk.exe или ndd.exe из пакета Norton Utilities.
Следующим шагом должна быть проверка Partition Table, как основной карты размещения разделов на жестком диске. В случае уничтожения или повреждения, может быть потерян доступ к некоторым или всем томам данных. Данную операцию рекомендуется провести при помощи программы scandisk.exe или ndd.exe из пакета Norton Utilities.
На этом этапе необходимо произвести проверку области BOOT Sector. Данную операцию рекомендуется провести при помощи программы scandisk.exe или ndd.exe из пакета Norton Utilities. Поиск вирусов рекомендуется проводить при помощи новейших антивирусных программ.
Анализируем FAT. Данную операцию рекомендуется провести при помощи программы scandisk.exe или ndd.exe из пакета Norton Utilities.
Анализируем корневой каталог (ROOT). Данную операцию рекомендуется провести при помощи программы scandisk.exe или ndd.exe из пакета Norton Utilities.
Обход дерева каталогов. Данную операцию рекомендуется провести при помощи программы scandisk.exe или ndd.exe из пакета Norton Utilities.
Тестирование и диагностика гибкого диска:
Наиболее опасная неисправность – физическое повреждение магнитной поверхности, следовательно, первая операция тестирование – поиск плохих секторов, и в случае нахождения плохих секторов может возникнуть необходимость в извлечении магнитных дисков из корпуса и снятие с них информации специальными способами. Данную операцию рекомендуется провести при помощи программы scandisk.exe или ndd.exe из пакета Norton Utilities.
Проверка устройства чтения гибкого диска
Информация о работе Сравнительный анализ и характеристик НГМД и НЖМД