Автор работы: Пользователь скрыл имя, 12 Января 2012 в 07:19, реферат
С физической точки зрения обе поверхности всех магнитных дисков в массиве-пакете содержат дорожки. Все поверхности пронумерованы единой сквозной нумерацией. Каждой рабочей поверхности соответствует своя головка, по которым, собственно говоря, поверхности и нумеруются (параметр heads). Дорожки, как и головки, идентифицируются номером (внешняя дорожка и верхняя головка имеет нулевой номер). Дорожки, в свою очередь, разбиваются на сектора, являющие минимальными физическими элементами хранения и адресации данных.
Структура жестких дисков
| Физическая
структура
С
физической точки зрения обе поверхности
всех магнитных дисков в массиве-пакете
содержат дорожки. Все поверхности
пронумерованы единой сквозной нумерацией.
Каждой рабочей поверхности Каждый сектор несет не только данные, но и служебную информацию. В начале каждого сектора записывается его заголовок (prefix), по которому определяется начало и номер сектора, а в конце – заключение (suffix), в котором находится контрольная сумма (checksum, CRC), необходимая для проверки целостности данных. Заголовок сектора включает в себя идентификатор (ID) сектора, первую CRC (контрольная сумма) и интервал включения записи. Идентификатор содержит информацию о номере цилиндра, головки и сектора. Далее следует интервал включения записи, после которого следует 512 байт данных. За данными располагается вторая CRC и интервал между записями (секторами), необходимый для того, чтобы застраховать следующий сектор от записи на предыдущий. Это может произойти из-за неравномерной скорости вращения диска. Завершает сектор прединдексный интервал, который имеет размер от 693 байт, служит для компенсации неравномерности скорости вращения диска. Таким образом, размер сектора увеличивается до 571 байта, из которых 512 байт составляют данные. Логическая структура Для обращения к информации используется кластер (allocation unit) – минимальная логическая единица доступа к информации. Каждый кластер состоит из нескольких секторов (8 и более). Каждый кластер пронумерован и может быть либо свободен, либо монопольно занят для хранения определенного файла, даже если не все сектора внутри его заняты. Следовательно, даже файл размером несколько байт требует целого кластера. В результате, на каждом файле теряется около половины кластера. Нумерация кластеров не соответствует их порядковому расположению на дисках. При работе используется тот факт, что при записи данных используются все сектора, которые на данный момент находятся под всеми головками, таким образом, заполняется цилиндр. Прежде чем перейти к следующему цилиндру, заполняется текущий чтобы иметь возможность считывать как можно больше информации без перемещения головок. |
Гибкие магнитные диски (Floopy)
Физическая
структура диска
У каждой дискеты есть две стороны. Система
рассматривает первую сторону с номером
0, а вторую - как сторону с номером 1.
Каждая сторона пластины разделена на
концентрические полоски, называемые
дорожками - зона для записи данных, к которой
подводится головка считывания-записи.
Самая дальняя от центра дорожка на нулевой
стороне верхней пластины диска - дорожка
с номером 0 на стороне 0. Дорожки нумеруются
последовательно от нулевой до самой ближней
к центру. Каждая дорожка делится на сектора.
У диска на каждой дорожке одинаковое
количество секторов. Нумерация секторов
производится последовательно с 1 сектора
нулевой дорожки до последнего сектора
последней дорожки.
Каждый сектор имеет размер 512 байт. Поэтому
плотность записи данных на дорожках,
лежащих ближе к центру выше, чем на крайних.
Цилиндр - так называют дорожки, расположенные
на разных сторонах диска (для жестких
дисков и на разных пластинах), но имеющие
одинаковый радиус. Кластер - минимальный
адресуемый элемент носителя информации
Форматирование
физической структуры диска состоит
в магнитной разметке поверхности
диска на дорожки и секторы. Для
этого в процессе форматирования
магнитная головка дисковода
расставляет в определенных местах
диска метки дорожек и
Логическая структура гибких дисков.
Логическая
структура магнитного диска представляет
собой совокупность секторов (емкостью
512 байтов), каждый из которых имеет
свой порядковый номер (например, 100). Сектора
нумеруются в линейной последовательности
от первого сектора нулевой
На гибком диске минимальным адресуемым элементом является сектор.
При записи файла на диск будет занято всегда целое количество секторов, соответственно минимальный размер файла - это размер одного сектора, а максимальный соответствует общему количеству секторов на диске.
Файл записывается в произвольные свободные сектора, которые могут находиться на различных дорожках
Для того чтобы можно было найти файл по его имени, на диске имеется каталог, представляющий собой базу данных.
Запись о файле содержит имя файла, адрес первого сектора, с которого начинается файл, объем файла, а также дату и время его создания.
Полная информация о секторах, которые занимают файлы, содержится в таблице размещения файлов (FAT - File Allocation Table). Количество ячеек FAT соответствует количеству секторов на диске, а значениями ячеек являются цепочки размещения файлов, то есть последовательности адресов секторов, в которых хранятся файлы.
Физическая структура компакт-диска
На любом компакт-диске данные кодируются и записываются в виде последовательности отражающих и не отражающих участков. Участки, имеющие разные отражающие свойства, воспринимаются датчиками CD-привода как биты (двоичные разряды) с разными числовыми значениями. В результате просмотра диска формируется последовательность значений «О» и «1», пригодная для дальнейшей обработки компьютером.
Самая простая структура у дисков CD-ROM (аббревиатура ROM расшифровывается как Read-Only Memory, то есть «запоминающее устройство только для чтения»). Такие диски имеют всего три слоя: защитный, отражающий и подложку .
Диски однократной записи, CD-R устроены значительно сложнее. Современные записываемые компакт-диски хорошего качества содержат пять
• поверхностный слой (Surface Layer) –
• защитный слой (Protective Layer) –
• отражающий слой (Reflective Layer) – обеспечивает отражение лазерного луча, • информационный (записывающий) слой (Recording Layer)
• подложка (Substrate Layer) – играет роль основы, на которую наносятся все другие слои;
При записи диска CD-R его информационный слой обрабатывается фокусированным лазерным лучом высокой мощности. Под действием луча «прожженные» участки становятся непрозрачными и начинают рассеивать свет. Часто такие участки называют питами
При считывании данных информационный слой диска сканируется лазерным лучом меньшей мощности.
Структура перезаписываемых дисков, CD-RW (аббревиатура RW означает ReWriteable, то есть «перезаписываемый), еще сложнее, чем у CD-R. Количественно это выражается в добавлении еще двух слоев, окружающих информационный слой и препятствующих его испарению при нагревании лазером.
Для «очистки» диска используется тот же лазер, но воздействует он на информационный слой в другом режиме: при меньшей мощности, но более длительное время. В результате сплав возвращается в исходное кристаллическое состояние
Технология DVD
Сокращение DVD расшифровывается как Digital Versatile Disc. Емкость DVD существенно выше. Для достижения столь высокой емкости в дисках DVD используются следующие технологические решения:
• применение лазера с меньшей длиной волны (635–650 нм); это позволяет прожигать и считывать питы меньшего размера и расположенные на меньшем расстоянии один от другого;
• шаг направляющей спирали в дисках DVD составляет всего 0,74 мкм (микрона) вместо 1,6 мкм в компакт-дисках;
• увеличена полезная площадь области данных;
• снижена избыточность корректирующих кодов;
• применяются более эффективные методы преобразования цифровых данных в аналоговую форму и обратно.
Логическая структура компакт-диска
На компакт-дисках плотность размещения данных значительно (на несколько порядков) выше, чем на магнитных носителях. А луч лазера примерно во столько же раз тоньше магнитной головки. Поэтому с целью повышения надежности записи и считывания дорожки компакт-диска делают в виде одной длинной-предлинной спирали (порядка 4–5 км), начинающейся в геометрическом центре диска. Вот эта-то «нить Ариадны» и помогает лучу лазера не сбиться с пути, перескакивая с одной прожженной точки-ямки на другую. Существует у дорожек компакт-диска и еще одна особенность. Поскольку между ними отсутствуют физические границы, то длина очередной дорожки определяется объемом записанных на нее данных. В предельном случае вся «спираль» диска может стать одной-единственной дорожкой.
В отличие от штампованных CD, у дисков типа CD-R и CD-RW есть служебная зона, которая называется ATIP (Absolute Time in Pre-Groove – абсолютная длительность ведущей дорожки). В ней хранится информация о типе диска, его емкости, производителе и о поддерживаемых скоростях записи. Кроме того, имеются две служебные зоны для калибровки мощности лазера и для сохранения промежуточного состояния так называемой таблицы содержимого диска (английская аббревиатура этого понятия – ТОС, Table of Content).
Вообще, технология флеш-памяти заключается в следующем: специальные транзисторы могут сохранять своё положение (открыт-закрыт) без приложения каких-либо внешних электрических сил. То есть, открытость или закрытость транзистора может сохраняться в течение долгого времени. Такие устройстваа называются полевыми транзисторами с изолированным затвором. Эффект достигается тем, что остаточный электрический заряд (соответственно, и поле) сохраняется внутри корпуса благодаря хорошей изоляции контакта под названием затвор. Если затвор в таком состоянии не трогать, транзистор по двум другим контактам сможет проводить ток, такое положение называют "открытым". Как только остаточный заряд снимают, то два других контакта размыкаются, и транзистор закрывается.
В чипе памяти находятся десятки миллиардов таких транзисторов. Чтобы примерно оценить их число, подсчитаем:
4 гигабайта = 4*1024 мегабайт = 4*10243 байт = 4*8*10243 бит = 34 359 738 368 транзисторов