Физические основы записи цифровой информации

Главная       Учебники - Компьютеры      Электронная информатизация и электронные ресурсы

 поиск по сайту    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  ..

 

 

5.3.1. Физические основы записи цифровой информации

Для записи символов машиночитаемой информации используются изменения различных физических параметров, например:

• сквозная проницаемость «на просвет» (перфокарты);

• светоотражающая способность (оптические компакт-диски CD-ROM. вся печатная и рукописная продукция, исключая тексты Брайля):

• изменения электрической проводимости (открытое или закрытое положение транзистора);

• изменения намагниченности (магнитные ленты, диски);

• изменения квантовых параметров:
 

 

• формирование последовательностей выпуклых точек (тексты Брайля);

• другое.

В соответствии с параметрами физической среды записи и считывания информации различаются; магнитные носители, оптические носители, смешанные магнитооптические носители, платы памяти — микросхемы.

Наиболее распространенная геометрическая форма носителя:

• диски (односторонние и двусторонние);

• ленты;

• плоские платы памяти — микросхемы (чипы);

• отдельные портативные устройства.

 


5.3.2. Жесткий диск

Это общепринятый физический носитель информации в сервере и в персональном компьютере. Жесткий диск, иногда называемый «винчестер», состоит из набора вращающихся на одной оси плоских дисков диаметром несколько сантиметров (типичный диаметр — от трех с половиной дюймов и менее), покрытых магнитным слоем. Эксплуатационные свойства жесткого диска весьма привлекательны: большая емкость, быстрый доступ к записанной информации, высокий темп считывания информации и взаимозаменяемость (стандартизация дисков). Быстрый доступ к информации обеспечивается небольшим расстоянием, которое проходит считывающая головка при поиске нужного места, а также записью информации в предварительно созданные (отформатированные) секторы на диске. Технические особенности, обеспечивающие малый износ считывающих головок и магнитного слоя поверхности пластины, — бесконтактное считывание информации, «полет» головки над диском. Принимаются специальные меры по обеспечению надежности опорных подшипников жесткого диска, например используются газодинамические подшипники, то есть также режим «полета» над опорной поверхностью. Поэтому для обеспечения ресурса сервера опасно не количество отработанных часов, а число включений/выключений, связанных с «посадкой» головок и разгоном дисков. Указанная особенность конструкции диска дает возможность (при наличии устройств бесперебойного питания) оставлять сервер включенным в течение многих суток (недель). Таким образом достигается одно из существенных преимуществ электронной библиотеки — обслуживание пользователя 24 часа в сутки круглый год.

Примерные параметры жестких дисков.

1. Семейство жестких дисков компании Seagate Technology, Barracuda 7200, емкость 160/120/80/40 Гб, с интерфейсом Serial АТА. среднее время поиска 8,5 мс; одна из последних разработок — жесткий диск Barracuda NL35. объем памяти 500 Гб, 3 пластины, скорость вращения пластин 7200 оборотов в минуту. Скорость считывания данных составляет 47 Мб/с. Еще один образец продукции той же компании — семейство дисков Cheethah со скоростью вращения дисков 15 тыс. оборотов в минуту, памятью до 300 Гб.

2. Отвечает самым высоким требованиям надежности бесшумный и противоударный жесткий диск компании Samsung емкостью 40.8 Гб; скорость вращения пакета из 2 дисков 5400 оборотов в минуту; емкость буфера 512 Кб, среднее время доступа 8,5 мс, скорость передачи данных до 66 Мбит/сек. Среднее время наработки на отказ 500 тыс. часов (это примерно 57 лет), удельная стоимость хранения данных — 1 доллар за 200 Мб. то есть 0,5 цента за I Мб.

3. Тот же принцип обеспечения высокой надежности реализует конструкция жесткого диска WD Caviar компании Western Digital для серверов емкостью до 250 Гб, обладающего специальной функцией контроля надежности и предупреждения выхода диска из строя. Расчетное время наработки на отказ составляет 1 млн часов (более 100 лет).

Для хранения больших массивов данных существуют специальные дисковые системы с высоким быстродействием, например, в продажу поступает цифровая библиотека-хранилище (конструктивно — один шкаф) из дисков по 73 Гб каждый, суммарной емкостью 9 Тб.

Завершая данный раздел, приведем обобщенное суждение об особенностях кинематики в конструкции жестких дисков. В позиции ожидания и в работе диск находится в состоянии

равномерного, непрерывного и быстрого вращения. Обращение к записанной информации происходит за счет поперечного перемещения головок на очень короткую дистанцию. Нагрузка на физическую основу носителя (создается центробежной силой) постоянна во все моменты времени.