Контроллеры и накопители на жестких дисках

Контроллер видеостен. Цены и наличие на нашем сайте. Доставка по России, оригинальная продукция.
Термех статика
Элементы кинематики
Основные понятия
сопративления материалов
Теория прочности
Интенсивность отказов
Типовые примеры и
их решения
Методы расчета
Прикидочный расчет
Ориентировочный расчет
Окончательный расчет
Общее резервирование
Раздельное резервирование
Скользящее резервирование
Последействие отказов
Системы передачи
информации
Понятие предела функции
Дифференцирование и
интегрирование функций
Применение пределов в
экономических расчетах
Интергал производная
геометрический смысл
Системы линейных уравнений
Элементы теории матриц
Дифференциальное и
интегральное исчисление
экстремум функции
Неопределенный интеграл
Функция нескольких переменных
Дифференциальные уравнения
первого порядка
Производные высших порядков
Свойства производных
Производная показательной
и логарифмической функции
Импульсы
асинхронная линия
уровни сигнала
избыточность
цифровой сигнал
прямая обработка
структуры циклов
стратегии поиска
добавочный канал
регенератор
Цикловая синхронизация
Проверка по избыточности
Скорость передачи
Ошибки
Ретроспективные выставки
Синхронная передача
Контроллеры и накопители
на жестких дисках
накопитель на жестком диске
плотность записи
Способы кодирования данных
Частотная модуляция
Форматирование дисков
Зонная запись
Форматирование высокого
уровня
Температурная нестабильность
Характеристики накопителей
Парковка головок
Интерфейсы накопителей
на жестких дисках
Кабели питания Disk Manager
интерфейс SCSI plug-and-play
Конфигурирование системы
дефекты
Разбиение жестких дисков
Коды аппаратных ошибок
Неисправен блок питания
Искусство Древнего Мира
Проектирование печатных плат
Visual Basic .NET
Выражения операторы
Классы и объекты
Наследование и интерфейсы
Обработка событий
Формы Windows
Многопоточные приложения
Взаимодействие операционной
системы
Операционная система Linux
Конфигурирование X Windows
Работа и конфигурирование
GNOME и X WINDOWS

Для большинства пользователей самым необходимым, но одновременно и самым загадочным компонентом компьютера является накопитель на жестком диске. Поверхностная плотность записи является основным критериемразвития технологии накопителей на'жестких диска. Поскольку пакеты магнитных дисков находятся в плотно закрытых корпусах и их перестановка не предусмотрена, плотность дорожек на них очень высока — до 3000 TPI. При расчете средней линейной скорости движения диска относительно головки (около 90 км/ч) было учтено, что средний диаметр дорожек записи равен примерно 5 см. Причем отметим сразу, что наиболее важными с точки зрения последующего воспроизведения записанной информации оказываются те зоны, в которых происходит смена направления остаточного магнитного поля, или просто зоны смены знака (flux transition).

Способы кодирования данных Запись и воспроизведение данных с магнитного носителя, в принципе, являются аналоговыми процессами.

Частотная модуляция (FM) Этот способ кодирования был разработан одним из первых и использовался при записи на гибкие диски так называемой одинарной плотности (Single Density) в первых PC. Электронная "начинка" накопителей и контроллеров несколько усложнилась, что поначалу привело к существенному подорожанию этих устройств. Объяснить сущность RLL-кодирования без наглядных примеров довольно сложно. При записи по методу MFM для каждого записываемого бита также предусмотрены две зоны смены знака. Служебные области сектора создаются при форматировании диска; область данных при этом заполняется фиктивными значениями. Из таблицы видно, что "полезный объем" дорожки примерно на 16% меньше, чем мог бы быть.

Форматирование дисков Различаютдва вида форматирования дисков: физическое (низкого уровня) и логическое (высокого уровня).

Зонная запись Один из способов повышения емкости жестких дисков заключается в том, что внешние цилиндры разбиваются на большее количество секторов, чем внутренние.

Форматирование высокого уровня При форматировании высокого уровня операционная система (DOS, OS/2 или Windows NT) записывает на диск информацию, необходимую для работы с файлами и данными. Существуют и накопители с дисками больших размеров, например, 8", 14" и т.д., но они не используются в персональных компьютерах.

Рабочий слой Независимо от того, какой материал используется в качестве основы диска, он покрывается тонким слоем вещества, способного сохранять остаточную намагниченность после воздействия внешнего магнитного поля. И действительно, современные накопители с тонкопленочными дисками практически не выходят из строя при вибрациях и сотрясениях.

Конструкции головок записи/воспроизведения По мере развития технологии производства дисковых накопителей совершенствовались и конструкции головок записи/воспроизведения. Существуют две разновидности MIG-головок: с одним и двумя металлизированными зазорами. Работа MR-головок основывается на том обстоятельстве, что сопротивление проводника незначительно изменяется под воздействием внешнего магнитного поля. В новейших конструкциях ползунков их нижней поверхности придается специальная форма, благодаря которой высота "полета" головок над поверхностью диска (величина воздушного просвета) поддерживается примерно одинаковой при работе как на внешних, так и на внутренних цилиндрах. В некоторых накопителях с шаговыми двигателями последних лет выпуска автоматическая парковка головок при выключении питания все-таки осуществляется.

Температурная нестабильность Одной из самых серьезных проблем, характерных для механизмов с шаговыми двигателями, является их температурная нестабильность.

Привод с подвижной катушкой используется во всех высококачественных накопителях, в том числе в большинстве устройств емкостью более 40 М и почти во всех — с емкостью более 80 М. Линейные приводы намного тяжелее поворотных, поэтому в современных накопителях они не используются. В большинстве накопителей процедура температурной калибровки выполняется через каждые 5 минут в течение первого получаса после включения питания, а затем через каждые 25 минут. Некоторым контроллерам, например, Xebec 1210, устанавливаемому в компьютерах XT, необходимо сообщать о том, что к ним подключен накопитель со вспомогательным "клином".

Системы со специализированным диском. При реализации данного способа серво-коды записываются вдоль всей дорожки, а не только один раз в ее начале или в начале каждого сектора.

Воздушные фильтры Почти во всех накопителях на жестких дисках используются два воздушных фильтра, один из которых называется фильтром рециркуляции, а второй — барометрическим. Частицы табачного дыма обычно не проникают через барометрический фильтр, поэтому курение рядом с компьютером не сказывается на работе его жесткого диска.

Двигатель привода дисков Двигатель, приводящий во вращение диски, часто называется просто шпиндельным (spindle).Если пластина заземления шпинделя вибрирует слишком сильно, можно попробовать сделать следующее.Кабели и разъемы

В большинстве накопителей на жестких дисках имеется несколько разъемов для их подключения к системе, подачи питания и т.д. Зажим для заземления бывает необходим для того, чтобы обеспечить надежный контакт между общим проводом накопителя и шасси системы.

Характеристики накопителей на жестких дисках Если вы собрались покупать новый накопитель или просто хотите разобраться в том, чем устройства одного семейства отличаются от других, вы должны оценить множество их параметров.

Парковка головок Многие не вполне правильно представляют себе, что такое парковка головок в накопителях на жестких дисках.Такие программы для IBM-совместимых компьютеров обычно можно найти на их установочных дискетах.

Быстродействие Важным параметром накопителя на жестком диске является его быстродействие. Подробнее чередование секторов описано в одном из следующих разделов. В большинстве современных контроллеров имеется та или иная разновидность встроенного кэша, которому не нужно перехватывать и использовать прерывания BIOS. Новая нумерация должна быть построена с учетом быстродействия контроллера, т.е. секторам должны быть присвоены такие номера, чтобы к моменту готовности контроллера к следующему "сеансу" чтения под головками находился сектор со следующим по порядку номером. Оптимальный коэффициент чередования зависит, во-первых, от контроллера и, во-вторых, от быстродействия самого компьютера. С ее помощью можно проверить и даже при необходимости изменить коэффициент чередования в накопителях с интерфейсом ST-506/412, проведя так называемое неразрушающее низкоуровневое форматирование. Послойное смещение секторов. Смещение секторов на разных сторонах (слоях) дисков — это сдвиг нумерации секторов, расположенных на соседних дорожках одного и того же цилиндра. Концентрическое смещение секторов. Под этим термином подразумевается сдвиг нумерации секторов, расположенных на всех дорожках одного цилиндра, относительно секторов на соседнем цилиндре. Поскольку задержки у разных моделей контроллеров разные, определить оптимальные значения коэффициентов смещения иногда удается только экспериментально. Вот типичная жалоба на "пропавшую" емкость:Стандартные кратные единицы измерения количества информации перечислены в табл. 14.9 (в первой колонке приведены английские аббревиатуры, а в скобках — сокращения, используемые в данной книге).

Интерфейсы накопителей на жестких дисках На сегодняшний день существует несколько типов интерфейсов накопителей на жестких дисках. Поэтому, если вы хотите профессионально заниматься восстановлением данных, вам придется изучить особенности установки и конфигурирования накопителей и контроллеров различных типов.Формирование сигналов записи осуществляется с помощью шифратора, а обратное преобразование при считывании — дешифратором.

Конфигурирование и установка накопителей ST-506/412 В зависимости от того, сколько накопителей — один или два — подключаются к интерфейсу ST-506/412, вам понадобятся два или три кабеля. В компьютере с одним накопителем кабель для передачи данных подключается к разъему, расположенному рядом с разъемом кабеля управления; второй аналогичный разъем не используется. Перемычки необходимо установить так, чтобы накопители реагировали на разные сигналы DS, поступающие с контроллера (DS1 или DS2). Кабели питания. В заключение скажем несколько слов о способах подачи питания на накопители.Первые 16-разрядные контроллеры. В компьютерах AT фирмой IBM использовались две модели контроллеров: WD1002-WA2 и WD1003A-WA2 фирмы Western Digital.

Разъемы интерфейса ESDI В интерфейсе ESDI используются разъемы двух типов: 34-контактный разъем управления и 20-контактный разъем для передачи данных.

Интерфейс IDE Термин IDE, в принципе, мог бы относиться к любому накопителю со встроенным контроллером (integrated — встроенный).

Первые IDE-накопители выпускались в виде уже упоминавшихся "дисковых плат" — Hard-cards. В большинстве новых компьютеров с шинами ISA и EISA разъем АТА установлен непосредственно на системной плате. Чтобы 40-контактный разъем интерфейса АТА было невозможно подключить наоборот, он обычно (но не всегда) бывает снабжен ключом. Стандартизация способа взаимодействия двух накопителей является одной из новинок стандарта АТА. В этом случае BIOS сможет выполнять обмен данными с диском в несколько раз быстрее, чем обычно, а также упростится установка и конфигурирование системы, так как BIOS сможет автоматически определить параметры накопителя. Если карта дефектов уже затерта, программа Disk Manager выполняет тщательный анализ поверхности и заново отмечает все найденные дефектные участки. Стандарт АТА-2 часто называют EIDE (Enhanced IDE — улучшенный IDE). Режим ECHS. В этом режиме используются две разные логические модели геометрии диска: одна для взаимодействия BIOS с накопителем, а вторая — для "общения" BIOS с остальным миром. В накопителях, соответствующих стандарту АТА-2, предусмотрен пакетный режим (не путать с пакетным интерфейсом ATAPI ввода/вывода (Block Mode РЮ) с использованием команд Multiple Read и Multiple Write. В IDE-накопителях не устанавливаются коммутируемые нагрузочные резисторы, а используется так называемая распределенная нагрузка. Накопители фирмы Conner Peripherals. Поскольку накопители фирмы Conner Peripherals появились до введения стандарта АТА IDE, конфигурируют их иначе, чем большинство других накопителей. IDE-накопители для 8-разрядной шины ISA (XT)

Во многих системах XT с 8-разрядной шиной ISA устанавливаются XT IDE-накопители. IDE-накопители для шины МСА В компьютерах PS/2 модели 50 и последующих используется шина МСА .

Интерфейс SCSI (произносится как "scuzzy") построен на основе идей, заложенных в интерфейс SASI (Shugart Accociates System Interface). Фирмы Adaptec и Future Domain уже в течение нескольких лет выпускают платы SCSI с встроенными ПЗУ BIOS, но хранящиеся в них процедуры BIOS предназначены для работы с накопителями только под управлением DOS. Например, в рекомендательную часть стандарта включено описание быстрого синхронного режима, в котором синхронный обмен данными происходит с удвоенной (с 5 до 10 Мбайт/с) скоростью. Следующий шаг заключался в том, чтобы перенести "конвертор" шины SCSI на плату управления самого накопителя, т.е. сделать интерфейс SCSI встроенным. Основной БИС на плате является тот же самый контроллер диска WD42C22, который используется в IDE и SCSI-накопителях.Принято считать, что интерфейс SCSI намного превосходит IDE по быстродействию, но, к сожалению, чаще всего это не так.

Стандарты SCSI-1 и SCSI-2 Стандарт SCSI-2 представляет из себя улучшенную версию предыдущего стандарта SCSI-1. Новые команды. В качестве основы стандарта SCSI-2 была принята ранее уже достаточно стихийно оформившаяся общая система команд (CCS, см. выше). В большинстве случаев в стандартах SCSI-1 и SCSI-2 для подключения периферийных устройств используется кабель типа А. В них может быть установлен либо SCSI-адаптер для шины МСА, либо основной адаптер SCSI, смонтированный на системной плате. Назначение выводов экранированного разъема кабеля типа Р для внутренних и внешних соединений (одно-проводная шина). Назначение выводов разъемов кабеля типа Q приведено в табл. 14.26. Назначение выводов разъемов экранированного кабеля типа А для внешних подключений (дифференциальная шина).Кабель типа Р (для дифференциальной шины) используется для организации 16 и 32-разрядных шин SCSI. При обычном пассивном согласовании (с помощью резистивных цепей) амплитуды сигналов изменяются пропорционально опорному напряжению, подводимому к выводам разъема. Перемычки в различных накопителях располагаются в разном порядке: младший разряд может оказаться как слева, так и справа. На корпусе внешнего SCSI-устройства обычно устанавливаются два разъема — входной и выходной, что позволяет включать его в качестве звена последовательной цепочки ("гирлянды"). Дистанционный (задержанный) запуск. Если в системе установлено несколько накопителей, то желательно настроить их таким образом, чтобы при включении компьютера они запускались бы поочередно.

SCSI-устройства, работающие по принципу plug-and-play Требования к SCSI-устройствам, удовлетворяющим принципу plug-and-play (PnP), были впервые сформулированы в апреле 1994 г.

SCSI и IDE: достоинства и недостатки При сравнении производительностей IDE и SCSI-накопителей необходимо учитывать несколько факторов. Преимущества и ограничения В IDE-накопителях при передаче данных из каждого сектора на вспомогательные операции затрачивается гораздо меньше времени, чем в SCSI-устройствах. Рекомендуемые основные адаптеры SCSI Что касается основных адаптеров SCSI, то я обычно советую всем устанавливать в свои системы платы фирмы Adaptec. Адаптеры SCSI фирмы IBM За время, прошедшее после появления первого интерфейса SCSI в 1990 г., фирма IBM выпустила несколько типов адаптеров, среди которых отметим следующие:

16-разрядный адаптер SCSI для шины МСА,

32-разрядный адаптер SCSI для шины МСА с встроенным кэшем и

16-разрядный адаптер Fast SCSI для шины ISA.

Немногие знают, что емкость встроенного в SCSI-адаптеры IBM кэша можно увеличить с 512 К до 2 М, заменив модули SIMM емкостью 256 К на аналогичные (9-разрядные) модули с емкостью 1 М.В стандарте АТА-2 определен метод обращения к EIDE-накопителям — логическая адресация блоков (LBA).

Установка накопителей на жестких дисках Этот раздел посвящен процедурам установки накопителей на жестких дисках и их интегрированию в IBM-совместимые компьютеры.Когда возникает конфликт из-за ресурсов, некоторые из участвующих в нем адаптеров могут перестать функционировать. Если в системе установлено несколько основных адаптеров SCSI, то для их функционирования в большинстве случаев достаточно только BIOS первого адаптера; в остальных адаптерах, кроме первого, BIOS должны быть отключены.Те прерывания, линии которых не выведены на слоты шины, зарезервированы за вполне определенными устройствами в системе. Любой другой канал ПДП становится доступным в тех случаях, когда устройства, для которого он предназначен по умолчанию, в компьютере нет. Поэтом лучше все-таки установить в систему контроллер DTC7287 фирмы Data Technology Corporation.

Конфигурирование системы После того как вы смонтировали жесткий диск в корпусе компьютера, можно приступать к конфигурированию системы для организации ее взаимодействия с накопителем. Итак, имея перед глазами таблицу стандартных накопителей и список параметров вашего устройства, попытайтесь найти в таблице жесткий диск, который бы соответствовал вашему по количеству головок, цилиндров и номеру цилиндра, с которого нужно начинать вводить предыскажения в сигнал записи. В Приложении приведены таблицы параметров накопителей для некоторых IBM-совместимых моделей. Однако таблица типов жестких дисков ST-506/412 все еще включается в системные BIOS большинства компьютеров PS/2 даже в тех случаях, когда в системе установлены ESDI или SCSI-накопители. Введение дополнительных типов жестких дисков. Первым и естественным шагом, предпринятым большинством фирм-изготовителей, стало внесение в таблицу дополнительных типов накопителей.Конфигурирование систем типа XT

В системах типа XT информация о параметрах или типе накопителя обычно хранится в ПЗУ. Поля зоны парковки и количества секторов на. дорожке ("Сект./дор.") в контроллере диска емкостью 10 М не определяются, и в каждой строке записано значение 00h.

Самоконфигурирующиеся контроллеры. Чтобы установить выбранный нами в качестве примера накопитель в компьютер IBM XT, можно было бы воспользоваться его "родным" контроллером (Xebec 1210), но встроенные в него таблицы не соответствуют нашему жесткому диску.Информация о начальном адресе программы автоматического конфигурирования, периоде следования импульсов перемещения головок и коэффициенте чередования вам понадобится для окончательной настройки накопителя.

Форматирование Качество настройки и форматирования существенно сказывается на производительности и надежности накопителя. Правительственным стандартом на подобные процедуры предусматривается многократная перезапись (затирание) данных случайными последовательностями кодов, но в повседневной жизни после однократного переформатирования диска никто не сможет отыскать на нем ничего вразумительного. Если в компьютере установлен дешевый жесткий диск с шаговым двигателем, и "температурные проблемы" возникают довольно часто, вы можете его совсем не выключать. Карты поверхностных дефектов. Прежде чем форматировать диск, необходимо выяснить, есть ли на нем дефекты, которые должны быть помечены. Поиск отмеченных дефектов. В большинстве программ низкоуровневого форматирование предусмотрен просмотр поверхности дисков i поисках ранее отмеченных дефектов.Как уже говорилось, в некоторых компьютерах карта заводских дефектов хранится в специальном файле, записанном на жестком диске.По сравнению с форматированием, анализ поверхности длится намного дольше — в 3-5 раз.Дефектные секторы никогда не используются для хранения данных, поэтому их количество не должно вас волновать. IDE-накопители могут быть отформатированы на низком уровне, хотя для реализации некоторых возможностей форматирования и обработки данных о поверхностных дефектах приходится использовать специальные команды, зависящие от типа конкретного устройства. Фирмы Seagate, Western Digital, Maxtor, IBM и другие выпускают для своих IDE-накопителей специальные программы для низкоуровневого форматирования и маркирования дефектов. С интерфейсом ST-506/412 хорошо работают программы расширенной диагностики IBM и программа HDtest, которую можно получить через CompuServe. Программа Disk Manager фирмы Ontrack. Эту программу можно использовать в компьютерах типа AT и других системах с контроллерами, в которых нет встроенных процедур автоматического конфигурирования. Связь системы с SCSI-накопителем осуществляется через основной адаптер. Накопители фирмы Conner Peripherals уникальны в том отношении, что их невозможно отформатировать через стандартный интерфейс — для проведения этой операции необходимо специальное устройство, которое подключается к порту диагностики и настройки (он представляет из себя 12-контактный разъем, установленный на корпусе накопителя).

Разбиение жестких дисков Разбиение накопителя — это определение областей диска, которые будут восприниматься операционной системой в качестве отдельных разделов или томов. В DOS 3.x максимальный размер тома был увеличен до 32 М, но на диске мог существовать только один раздел (обозначенный буквой С). Вспомогательные программы разбиения даже при при уже существовавшей программе FDISK появлялись потому, что максимальный размер раздела в старых версиях DOS был довольно ограниченным: 16 М для DOS 2.x и 32 М для DOS 3.x.

Для разбиения и форматирования высокого уровня используйте только стандартные программы FDISK и FORMAT. Форматирование высокого уровня Последний этап программной настройки жесткого диска — форматирование высокого уровня. Если низкоуровневое форматирование было выполнено правильно, то количество байтов в дефектных секторах до и после форматирования высокого уровня должно быть одним и тем же.

Коды аппаратных ошибок Если в подсистеме жесткого диска (контроллере, накопителе, кабелях и т.д.) возникает неисправность, то при выполнении процедуры POST она обнаруживается, и на экран дисплея выводится сообщение об ошибке и ее код.

Неисправен блок питания. Ошибки считывания диагностического цилиндра чаще всего возникают по следующим причинам. Во многих современных накопителях шпиндельный двигатель находится внутри блока HDA. Неисправности плат управления В любом дисковом накопителе устанавливается одна или несколько печатных плат.

Расчет характеристик надежности Надежность информационных систем Типовые примеры и их решения